 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
закономерное и вполне вероятное явление.
Жизнь существует на Земле, по меньшей мере, 4 миллиарда лет. В скалах, имеющих возраст около
3800 миллионов лет, найдены древние бактерии (Calder, 1983). 3500 миллионов лет назад
фотосинтетические бактерии сформировали на отмелях колонии, называемые «строматолитами». У этих
организмов развилась способность использовать солнечный свет для превращения двуокиси углерода
(углекислого газа) и воды в энергию химических связей с выделением кислорода как побочного продукта
реакции. По мере распространения таких фотосинтезирующих организмов в течение сотен миллионов
лет содержание кислорода в атмосфере постепенно повышалось. Для анаэробных бактерий, на тот
момент основной жизненной формы на Земле, кислород был смертельно ядовит. И бактерии либо
скрывались в недоступных для воздуха местах, либо подверглись радикальным адаптивным
изменениям. В настоящее время анаэробные формы жизни все еще существуют. Они обитают глубоко в
почве и в других местах, куда не проникает атмосферный воздух. Но основная часть живых организмов
Земли (включая людей) ведут свое происхождение от организмов, адаптировавшихся к атмосфере,
богатой кислородом. Предки эукариот (клеток с ядерной мембраной) решили проблему с кислородом
наиболее рациональным с эволюционной точки зрения путем (Kimble, 1994). У них не произошло
изменения собственной физиологии. Вместо этого они вступили в симбиотические отношения со
значительно более мелкими бактериями, у которых уже существовали биохимические механизмы
метаболизма кислорода. От этих утилизирующих кислород бактерий произошли митохондрии, которые
обитают в наших клетках. Митохондрии сохранили независимость размножения от вмещающих их
клеток, несмотря на 1800 миллионов лет совместной эволюции. Функция этих удачно интегрированных
органелл — утилизация кислорода с целью получения энергии. Митохондрии жизненно важны для
функционирования эукариотических клеток.
В процессе сходной симбиотической ко-эволюции фотосинтетические бактерии, внедрившиеся в
более крупные клетки, стали предками органелл зеленых растений. Эти органеллы называются
хлоропластами (Kimble, 1994). Имея и хлоропласта, и митохондрии, растения стали способны к
образованию первых многоклеточных организмов, например водорослей длиной около 1 мм. Это
произошло 1300 миллионов лет назад. 300 миллионов лет спустя длина водорослей достигала уже
нескольких сантиметров.
Наиболее древние следы ископаемых многоклеточных животных имеют возраст около 670
миллионов лет. Фауна была представлена медузами и простыми червеобразными организмами (Calder,
1983). Одна из линий круглых червей эволюционировала в позвоночных. Другие группы червей
положили начало сегментированным животным (например, дождевым червям и насекомым), третьи
превратились в моллюсков (таких, как мидии или осьминоги). Большинство эволюционных
«экспериментов» закончилось вымиранием и исчезновением генетических линий около полумиллиарда
лет назад. Вырождение этих древних животных можно сравнить с подрезанием центральных
эволюционных ветвей, а вымирание конкретных видов — с обрезанием прутиков, произрастающих из
конкретной филогенетической ветви.
С появлением настоящих растений и животных наступил «взрыв» эволюционных изменений. В
течение тысяч миллионов лет мелководные моря Земли населяли внешне неизменные организмы, и
вдруг, с геологической точки зрения — почти мгновенно, появилось огромное разнообразие растений и
животных. Главной причиной такого прорыва в эволюции стала новая стратегия репродукции —
половое размножение. В отличие от простого деления (бесполого размножения) для полового
размножения необходимы специализированные гаметопродуцирующие клетки, которые при делении
распределяют генетический материал, образуя разные его наборы. Кроме этого требуется встреча
организма с половым партнером, чтобы их наборы наследуемых генов (гаметы) соединились. Одно из
несомненных преимуществ этого энергоемкого и сложного варианта репродукции — возможность
получения новых комбинаций генов (у бесполых одноклеточных организмов обмен генами иногда
происходит в процессе конъюнкции, но его влияние на частоты генов относительно невелико). Половое
размножение приводит к ускоренным эволюционным изменениям, не отстающим от переменчивых
внешних условий. Значительное преимущество полового размножения по сравнению с бесполым —
более быстрые адаптивные эволюционные изменения.
Мелководные моря, в которых проходили первые «эксперименты» Земли с многоклеточной
