Первые живые организмы очень быстро видоизменялись и все лучше приспосабливались к окружающей среде. В то же время они способствовали изменению условий жизни на Земле благодаря активному обмену веществ с атмосферой и океаном.
Возникновение фотосинтеза
Первые клетки питались, поглощая молекулы жизни прямо из «примитивного супа», например, уже готовые сахара или аминокислоты. Но эти молекулы сами по себе формируются недо-‘ статочно быстро, и примитивный суп постепенно исчерпывался. И тогда, 3,5~3 миллиарда лет назад, появились клетки, способные самостоятельно создавать необходимые им молекулы, используя вещества, в изобилии присутствующие в окружающей среде: углекислый газ и воду. Это явление называется фотосинтезом. Однако для фотосинтеза клетки нуждаются в энергии солнечного света. Солнечный свет поглощается хлорофиллом. Живой мир разделился на две части. С одной стороны, мир растительный, состоящий из клеток, называемых цианобактериями, которые содержат хлорофилл и, следовательно, способны осуществлять фотосинтез. С другой — мир животный, состоящий из клеток, не имеющих хлорофилла, которые обеспечивают себя энергией, поглощая другие живые организмы.
Революционное значение кислорода
Круглая структура, видимая на сделанном под микроскопом снимке, в реальности имеет 10 микрометров (миллионных долей метра) в диаметре. Это один из древнейших ископаемых отпечатков клетки с ядром. Найден в Австралии, в местечке Биттер Спрингс («горькие источники»); возраст примерно 1 миллиард лет.
Размер этой клетки гораздо больше размера безъядерных клеток, расположенных цепочкой, которые видны внизу. Были обнаружены еще более древние отпечатки, названные «акритархи» (возраст от 1,6 до 1,8 миллиарда лет): по форме они напоминают микроскопические сферы с неровными контурами. Возможно, речь идет об одноклеточных водорослях, которые защищали себя прочной оболочкой, когда условия жизни становились для них неблагоприятными
Возникновение фотосинтеза коренным образом изменило условия, господствовавшие на планете. Действительно, ведь в процессе фотосинтеза выделяется кислород (до сих пор Земля была полностью его лишена). Кислород начинает быстро накапливаться в океане, а затем и в атмосфере. Спустя 2 миллиарда лет кислорода в океане становится так много, что он превратился в опасный для клеток яд. Но некоторые клетки начали использовать кислород для производства энергии: они «изобрели» клеточное дыхание. Так клетки превратили яд в необходимого и бесценного союзника, ведь кислородное дыхание дает им больше энергии.
Преимущества ядра
Обогащение океана кислородом способствовало появлению через 1,5 миллиарда лет новых клеток, называемых оукариотами. Размер клеток увеличился минимум в четыре раза, и в их цитоплазме появились мельчайшие элементы — органоиды, каждый из которых окружен оболочкой. Любой органоид выполняет только свою функцию: один отвечает за дыхание, второй — за переваривание поглощенных молекул, третий, имеющийся лишь в растительных клетках, осуществляет фотосинтез. Работа клетки становится более эффективной, потому что она распределена и организована. Кроме того, хромосомы в клетке тоже окружаются оболочкой, чтобы образовать ядро, отсюда и название клеток — ядерные, или эукариоты (еисагуо!а, где ей означает «настоящее», а сагуо — «ядро»). До этого все клетки были доядерными, или прока-риотами, т. е, они не имели ни ядра, ни органоидов, как бактерии. В дальнейшем развивались только эукариоты, в то время как прокариоты за 3 миллиарда лет не претерпели практически никаких изменений.
Появление полового размножения
Примерно миллиард лет назад эукариоты перешли к новой форме размножения — половой. Прокариоты для своего воспроизведения просто делились на две части, образуя идентичные новые клетки (как это происходит у бактерий), У эукариотических организмов две клетки сливаются, чтобы образовать третью, отличную от тех, которые дали ей начало. Этот процесс называется оплодотворением. Одна из двух клеток выполняет функцию мужской клетки и отдает свое ядро; другая -женская — принимает это ядро и соединяет его ДНК со своей, чтобы дать начало новой клетке, содержащей собственную генетическую программу. То же самое происходит у людей, когда сперматозоид (мужская половая клетка) сливается с яйцеклеткой (женской половой клеткой), и в результате образуется новая клетка (яйцо). Половое размножение приводит к огромному разнообразию появляющихся клеток. Теперь может начаться подлинная эволюция жизни, и могут возникнуть новые ее формы.
