Геохимический голод и становление царств

Член-корреспондент РАН М. А. Федонкин,
Палеонтологический институт РАН, Москва
«Химия и жизнь» №6, 2003

• Живое из камня и металла?
• Обеднение биосферы
• Рост биологической сложности
• Происхождение эукариот: мнение палеонтологов...
• ...и молекулярных биологов
• Скрытая эволюция и взрыв жизни

Те, кто интересуются биологией, часто обсуждают проблемы возникновения жизни и возникновения разума. Несколько реже задают третий, не менее важный вопрос: как возникла эукариотная клетка, элементарная единица высших форм жизни? Все мы помним теорию симбиогенеза. Ее в начале ХХ века обосновали русские ботаники А. С. Фаминцын, К. С. Мережковский и Б. М. Козо-Полянский, но мировое признание она получила лишь в 70-е годы после работ американской исследовательницы Л. Маргулис. Суть теории в следующем: древние прокариотные клетки объединились, образовав симбиотический организм, который и стал предком современной эукариотной клетки с ядром и органеллами. Иными словами, предками митохондрий, пластид и других органелл эукариотной клетки были свободноживущие организмы бактериальной природы. Но что заставило клетки объединяться — вопрос не такой простой, как кажется. Если не прибегать к аристотелевской «энтелехии», внутренней силе, заставляющей все живое усложнять свою организацию, — вовсе не очевидно, что группе клеток полезнее существовать вместе, а не по отдельности. Ведь мир одноклеточных организмов и ныне весьма разнообразен. Тем не менее эукариоты вступили в игру под названием эволюция и со временем сформировали основные царства растений, грибов и животных, в том числе крупные многоклеточные организмы. Попробуем разобраться, под действием каких факторов это могло произойти.

Эволюцию живого невозможно рассматривать в отрыве от геологической истории. Вся функциональная иерархия жизни — от последовательности биохимических реакций в живой клетке до глобальных циклов биофильных элементов — имеет глубокие исторические причины.

Не случайно, например, в основе жизнедеятельности лежат биохимические реакции, связанные с переносом электрона. Происхождение жизни имело место в среде, насыщенной свободными электронами, — в бескислородной среде гидротермальных систем или горячего океана ранней Земли. Однако не менее важно постоянное присутствие электрохимических градиентов для поддержания потока электронов и структурной организации проводящих систем. Такие градиенты могли возникать вблизи или на поверхности минеральных кристаллов.

Текст статьи любезно предоставлен редакцией журнала «Химия и жизнь».