О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 8-5. А. Клетка прокариотического организма (бактерии). К клеточной мембране снаружи прилегает клеточная стенка, сходная с целлюлозной стенкой растительных клеток, а поверх нее может быть еще ка-псула — слой слизистого вещества. В клетках прокариот нет органелл, ограниченных мембраной; рибосомы свободно взвешены в цитоплазме. ДНК, хотя она и находится в определенном месте клетки, ядерной мембраной не окружена, так что настоящего ядра нет. Клетки прокариот обычно намного меньше большинства эукариотических клеток.
Б. Поврежденная бактериальная клетка, из которой выходит ДНК в виде одной нитевидной молекулы, как минимум в тысячу раз более длинной, чем сама клетка. Это дает некоторое представление о количестве информации, нужном для кодирования всех особенностей даже такого простого организма, как бактерия. Эта ДНК компактно уложена в клетке, но не образует комплекса с белками, подобного хромосоме, и при делении распределяется между дочерними клетками не путем митоза.
ся другими организмами). К последним относится общеизвестная амеба, а также множество других одноклеточных организмов нередко весьма причудливой формы (рис. 8-4).
Прокариоты все одноклеточные, и их иначе называют бактериями (рис. 8-5). У бактерий ДНК не окружена ядер ной мембраной, с ней не связано значительных количеств белка, и у них нет типичных хромосом. Эти и другие различия между клетками бактерий и эукариот можно вкратце суммировать следующим образом:
Прокариоты Эукариоты
ДНК не заключена в ядер ну ю Имеется клеточное ядро мембрану
ДНК не организована в хромо- ДНК (вместе с особыми бел-сомы ками) образует хромосомы
Клетки делятся без митоза Клетки делятся путем митоза Клеточных оргапелл, окру- Имеются клеточные органел-женных мембраной, нет лы (например, митохондрии),
окруженные мембраной Клеточная мембрана имеет В состав клеточной мембраны относительно простой входят стеролы и другие
состав соединения
Клетки небольшие Клетки более крупные
Это подразделение на прокариот и эукариот становится сейчас более важным, чем прежнее разделение всего живого на растения и животных. Понятно, что различия между животными и растениями от этого не уменьшаются, но сегодня уже нет нужды непременно относить любой организм либо к первой, либо ко второй из этих групп. Например, нет необходимости решать, к какой из них относятся грибы.
Различию между прокариотами и эукариотами биологи придают столь большое значение потому, что оно касается механизма репликации ДНК и ее передачи дочерним клеткам в процессе клеточного деления. У эукариот митоз и его вариант, называемый мейозом, служат основой полового размножения и определяют ряд важных закономерностей наследования генетического материала (менделевское наследование). У прокариот хромосом нет, и они делятся без митоза. Поэтому признаки передаются у них не по правилам Менделя, хотя их наследование, конечно, тоже основано на передаче ДНК дочерним клеткам. Есть и другие важные отличия. Так, прокариоты не способны создавать многоклеточные тела (а только образуют иногда колонии).
Происхождение эукариотических клеток
Первыми организмами, появившимися около 3,5 млрд. лет назад, были прокариоты. Для тех, кто интересуется проблемами эволюции, очень важен вопрос о том, как возникли эукариотические клетки — ведь без них последующая эволюция многоклеточных животных и растений была бы невозможна.
Одно из существенных различий между прокариотами и эукариотами (такими, как животные и растения) состоит в том, что клетки последних содержат митохондрии ¦— специализированные оргаиеллы, в которых идут процессы окисления. В клетках растений помимо митохондрий имеются еще хлоропласты, ведущие фотосинтез, в результате которого из углекислого газа и воды образуются сахара. Давно подмечено, что хлоропласты и митохондрии очень похожи па некоторых бактерий, способных к фотосинтезу и дыханию. В 1910 г. русский биолог Мережковский высказал предположение, что они действительно происходят от свободно-живущих бактерий. Эти бактерии когда-то проникли в другую прокариотическую клетку и вначале были внутриклеточными паразитами, но постепенно эволюционировали во внутриклеточных симбионтов (т. е. и сами стали приносить пользу клетке-хозяииу). Со временем они превратились в хлоропласты и митохондрии. Так возникли эукариотические клетки. Это произошло примерно 1400 млн. лет назад, и поэтому сегодня клетка и ее симбионты — митохондрии и хлоропласты — хорошо приспособились друг к другу и образуют единое целое. Бактериальные признаки симбионтов так явно уже не проявляются.
В поддержку этой теории можно сказать, что и сегодня известны примеры такого сожительства. Например, мелкие клетки зеленых водорослей можно обнаружить в клетках некоторых губок, кишечнополостных (кораллов и гидр), плоских червей и моллюсков (тридакны и др.). Обитая здесь, они путем фотосинтеза производят пищу и кислород и для себя, и для хозяев, а в обмен получают ССЬ, минеральные соли и защиту от врагов. Есть также биохимические данные в пользу того, что митохондрии и хлоропласты первоначально были симбионтами. Сегодня идея, высказанная в свое время Мережковским и встретившая тогда весьма скептическое отношение, получила широкое признание. Ее дальнейшему развитию способствовала американская исследовательница Линн Маргелис.
