Лев Кривицкий - Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции
Мы же со всей решительностью отвергаем подобное мнение. Сходство не означает тождества. Подобное далеко не всегда вызывается подобным. Образование органелл эукариотов, и прежде всего клеточного ядра – результат не включения более примитивных организмов прокариот, а развития мобилизационных процессов по линии разделения функций. Органеллы – прообраз будущих органов многоклеточных организмов. А их сходство с прокариотами объясняется тем, что они выполняют функции, сходные с теми, которые выполняли организмы прокариотов.
Наряду с преимуществами в межвидовой конкуренции клетки эукариотического строения обладали и несравненно более высокими эволюционными возможностями. Ядерный геном значительно превосходит по размерам кольцевую хромосому прокариот, он способен вместить очень большое число генов, обеспечить свойство диплоидности, т. е. наличие двух компонентов генов, дублирующих друг друга. Это и многократное повторение некоторых генов образует значительный резерв наследственной изменчивости, резко увеличивает количество разнообразных мутаций при столь же резком снижении риска чересчур сильных отклонений, т. е. мутаций, уродующих организм и препятствующих осуществлению его жизнедеятельности.
Эукариотический тип организации клеток приводит к образованию хромосом, которые, в отличие от «голых» кольцевых молекул ДНК прокариот, открывают возможность считывать биологически значимую информацию по частям с разных групп генов в любом их сочетании в самых различных типах клеток. Это в свою очередь создаёт возможность функциональной специализации клеток и открывает путь эволюции к формированию многоклеточных организмов. Эластичная оболочка эукариот, пришедшая на смену жёсткой оболочке прокариот, также явилась предпосылкой формирования многоклеточных организмов, поскольку обеспечивала эффективное взаимодействие клеток, обмен веществом, энергией и информацией сначала в колониях клеток, а затем и в многоклеточных комплексах.
Наличие парных хромосом создало и важнейшую предпосылку для перехода к половому способу размножения. Наконец, именно переход к эукариотическому типу клеточного строения открыл широкие возможности для аэробного способа получения энергии и создания соответствующего аппарата для внутриклеточного дыхания. И хотя появление первых эукариотических организмов может со значительной долей вероятности быть отнесено ещё к архейской эре, массовое формирование эукариот начинается тогда, когда количество кислорода в атмосфере достигло точки Пастера – однопроцентной концентрации, того порога, за которым аэробное дыхание приобретает достаточно высокую эффективность. Произошло это уже в разгар протерозойской эры. Эукариотизация значительной части биосферы происходила, таким образом, в тесной связи с развитием аэробного дыхания, что также явилось немаловажной предпосылкой формирования многоклеточности и обеспечило возможность появления колоссального разнообразия живых существ.
Преодоление однопроцентного рубежа в насыщении атмосферы Земли свободным кислородом произошло около 2 млрд. лет назад. С этого момента постепенное развитие дышащих эукариотических организмов приводит к разделению «империи» жизни на два противоположных, но взаимосвязанных царства – растений и животных. Растения получали энергию путём фотосинтеза и потребления водных растворов химических веществ, животные же питались готовыми органическими соединениями. Растения появились гораздо раньше животных, первые растения – зелёные водоросли – обнаружены в отложениях архея возрастом около 3 млрд. лет. Животные же были потомками тех консервативных организмов, которые для того, чтобы выдержать конкуренцию со стороны растений, были вынуждены скомпенсировать ограниченность своих питательных ресурсов повышенной мобилизационной активностью и мобильностью перемещений. Для пополнения энергетических ресурсов они стали питаться вначале растениями, а затем, по мере развития хищничества, и другими животными.
Растительные клетки обладают перед животными двумя весьма значительными преимуществами, которые, однако, создавая самодостаточность существования, сделали их более консервативными и ограничили их прогресс. Первое из этих преимуществ – мощная защита от повреждения в виде жёсткой целлюлозной оболочки. Но такая тяжёлая «броня» не позволяет им свободно перемещаться для добывания пищи и обусловливает предрасположенность их дальнейшего развития к прикреплению к определённому месту. Другое преимущество – получение практически неограниченной энергии из космоса путём фотосинтеза, от солнечных излучений. Но такая «иждивенческая» позиция обусловливает ограниченность или даже ненужность поиска всё новых источников для получения энергии и опять-таки ограниченность прогресса растительным типом существования.
Животным же организмам для обеспечения самостоятельного передвижения необходимо постоянное пополнение энергетических ресурсов из окружающей среды. В результате наиболее мобилизованные и мобильные животные организмы стали использовать для получения энергии химические реакции с участием газа, поддерживающего горение – кислорода. Они «сжигали» внутри себя, окисляли углеводородные соединения, получаемые из растений, и выделяли углекислый газ. Растения же потребляли углекислый газ и выделяли кислород. Возникла система равновесия двух царств – животного и растительного с участием третьего царства – микроорганизмов.
Развитие механизмов аэробного (при помощи воздуха) получения энергии создало условия для появления «колоний» одноклеточных организмов. Таким образом, вся эволюция организмов уже с этого времени базировалась на мобилизации космических ресурсов «снизу» – с Земли, и «сверху» – от Солнца. Улучшение способности усвоения этих ресурсов приводило к экспансии организмов по поверхности Земли, завоеванию ими определённых географических пространств.
В последний вендский период протерозойской эры на смену господству примитивных сине-зелёных водорослей, обеспечивших атмосферу первыми крупными поступлениями кислорода, приходят многоклеточные зелёные водоросли, которые вели главным образом прикреплённый ко дну образ жизни.
Это было, конечно же, шагом вперёд, поскольку создавало стабильность положения и предпосылки для получения питательных веществ по мере формирования почвы. Преимущество прикрепления ко дну связывается учёными с появлением в венде ярко освещаемых и глубоко прогреваемых мелководных водоёмов. Чрезвычайно размножились в венде и одноклеточные планктонные водоросли, служившие пищей для первых животных. У фитопланктона сформировались шипы для защиты от поедания зоопланктоном.
Животные этого периода были мягкотелыми, бесскелетными, но развилось уже довольно большое разнообразие их типов, видов и форм. Хотя самые первые животные, возникшие до вендского периода, в ископаемом виде не обнаружены, уже в начале этого периода наблюдается большое множество форм кишечнополостных и губок. Палеонтологами обнаружены также датируемые этим периодом (около 1,5 млрд. лет назад) многочисленные остатки плоских, круглых и кольчатых червей, моллюсков, примитивных членистоногих – трилобитов и мечехвостов. Кишечнополостные, членистоногие и иглокожие, развившиеся в этот период, были уже многоклеточными организмами. Несколько позже появились питающиеся исключительно растениями организмы, к числу которых относились амёбы, инфузории и примитивные грибы.
Животные этого периода были настолько непохожими на нынешних и по формам и по поведению, что современный наблюдатель, каким-то чудом оказавшийся в протерозойском океане, вряд ли принял бы их за животных. Среди них было немало обладателей геометрически правильных форм – дисковидных, кругообразных, сфероидальных, яйцеобразных, веерообразных и т. д.
Среди бесскелетных кишечнополостных значительное развитие получили медузовидные организмы, например, цикломедузы, тело которых напоминало диск. Палеонтологи обнаруживают остатки медуз этого времени с правильной концентрической зональностью и морщинами на нижней стороне тела, с двусторонней симметрией и даже с трёх-, четырёх– и шестилучевой симметрией тела.
У большинства животных венда ещё не развилась ни ротовая полость, ни пищеварительная, ни выделительная система. Питание и испражнение осуществлялось через поверхность тела. При этом происходило существенное загрязнение окружающей среды, замутнение океанских вод, ухудшалась их проницаемость для солнечного света, необходимого для фотосинтеза. Но разнообразие биосферы позволяло открыть эволюционные пути для преодоления биосферных кризисов. В этот период стало углубляться разделение функций между видами, появились растения-фильтраторы, разлагавшие отходы жизнедеятельности, животные-трупоеды.
