Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
держания кислорода ниже определенного уровня переходить с дыхания па брожение или какой-либо другой способ метаболизма (так называемый эффект Пастера). Еще один важный для нас факт — установленное сравнительно недавно на основании данных электронной микроскопии разделение всех современных клеток на два типа: прокариотические и эукариотические. Первые построены проще и считаются более примитивными.
2. АЭРОБНЫЕ И АНАЭРОБНЫЕ, КИСЛОРОДНЫЕ И БЕСКИСЛОРОДНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ
Между средой, в которой существовала и развивалась ранняя жизнь (в условиях первичной бескислородной атмосферы), и средой современной жизни существует резко выраженное различие. Конечно, условия сменились не сразу, был какой-то переходный период (гл. XV), но резкая разница, о которой мы говорили, не становится от этого менее разительной. Она не всегда достаточно ясно подчеркивается в литературе. В частности, путаница создается недостаточно строгим употреблением терминов «аэробный» и «анаэробный». В нашу эпоху аэробные организмы живут в контакте с воздухом, а следовательно, и в контакте со свободным кислородом. Анаэробы живут в биотопах, защищенных от соприкосновения с воздухом и свободным кислородом.
Метаболизм ранних форм жизни, существовавших в условиях бескислородной атмосферы, вполне мог быть более или менее сходным по своей биохимии с метаболизмом современных анаэробных организмов. Исходя из этого многие авторы говорят об «анаэробных условиях», господствовавших в эпоху примитивной атмосферы, забывая, что термин «анаэробный» говорит, собственно, об отсутствии контакта с атмосферой.
Поэтому лучше было бы делить формы жизни на бескислородные и кислородные, а уже затем — на аэробные и анаэробные. Во времена примитивной атмосферы вся жизнь была бескислородной, но она вполне могла быть в значительной мере аэробной. В настоящее время вся аэробная жизнь по необходимости является кислородной, а современная бескислородная жизнь укрылась в весьма особой экологической нише — в биотопах с анаэробными условиями. В период перехода от бескислородной атмосферы к кислородной эти отношения, видимо, были более сложными.
3. ЗАЩИЩЕННОСТЬ ОТ КОРОТКОВОЛНОВОГО УЛЬТРАФИОЛЕТА
Кроме рассмотренных условий среды, мы должны учитывать еще и радиационные условия, различая биотопы, защищенные и не защищенные от воздействия коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца.
Как мы видели, начало развития преджизни — образование «бульона» — должно было проходить под воздействием излучения. Неорганический синтез «органических» молекул преджизни шел Ьа счет энергии коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца. Но образовавшиеся сложные молекулы уже нуждались в защите от ультрафиолета. Возможно, и поздние стадии бпопоэза уже не могли идти без такой защиты.
Это один из многих парадоксов ранней истории жизни: лучи Солнца, создававшие «строительный материал» для молекул жизни, были смертельно опасны для самой жизни. Поэтому на заре своего развития жизнь была сильно ограничена в выборе среды обитания. Она могла сохраняться только под защитой толстого слоя воды, или в капиллярах между частицами почвы, или в естественных пещерах. Но и в этих укрытиях она, очевидно, была аэробной. Ведь воздух не только свободно проникает в пещеры и в почву, но и насыщает верхние слои почти всех водоемов, которые, таким образом, принадлежат к аэробным средам.
Итак, перечислим основные возможные варианты условий обитания жизни:
1) аэробные или анаэробные (имеется или не имеется контакта с атмосферой);
2) кислородные или бескислородные (имеется или отсутствует свободный кислород);
3) при освещении Солнцем и без освещения (имеется в виду действие прямого солнечного света).
4. РОЛЬ МИКРОБОВ
Прежде чем продолжить рассмотрение условий, в которых могли проходить ранние этапы эволюции жизни, нелишне было бы поговорить о роли микроорганизмов.
Микроорганизмы важны не только сами по себе, но и как организмы-пионеры; они первыми осваивают среду и создают условия для существования других форм жизни. Что касается роли микроорганизмов как группы организмов, то они составляют три четверти биомассы всех современных живых существ, и уже это ясно говорит об их значимости. Но, более того, оказалось, что многие процессы жизненного цикла микроорганизмов составляют основу жизненных функций высших растений и животных. Возможности высших организмов были бы сильно ограничены, исчезни вдруг все микроорганизмы. И Клюйвер был, пожалуй, прав, вопрошая, была ли бы такая жизнь достойна именоваться жизнью: «И это жизнь? Стоит ли жить без хлеба и вина, без сыра и пива?» [7, 8] (см. также [9]).
Другая важная черта микробных форм жизни — огромное разнообразие их процессов обмена в сравнении с поразительным еди-
нообразием этих процессов у растений и животных. Высшие организмы, отказавшись от многих возможных путей метаболизма, используют сравнительно небольшой набор реакций, «выжимая» из него максимум пользы. Микроорганизмы же используют всевозможные пути переноса энергии. Поэтому у них гораздо труднее провести грань между аэробным и анаэробным обменом, между автотрофностью (свойственной растениям) и гетеротрофностью (присущей животным), чем у высших организмов.
