Ранний и средний протерозой

Почему прокариоты не могут стать многоклеточными? Каким образом древние микробы приспосабливались к кислороду? Как развивалась фауна одноклеточных эукариот? Об этом рассказывает доктор биологических наук Александр Марков.

Причины наступления теплых и холодных эпох в истории Земли активно изучаются. По-видимому, они достаточно разнообразны, но одна из важных причин — это количество парниковых газов в атмосфере. Парниковые газы — это CO2, метан, водяной пар. Однако в первую очередь развитие жизни влияет на содержание углекислого газа и метана. Почему оледенение происходит в тот момент, когда растет содержание кислорода? Чтобы росло содержание кислорода, нужно, чтобы углерод выводился из круговорота. Биогенный цикл углерода заключается в том, что фотосинтезирующие организмы изымают из атмосферы углекислый газ, делают из него органику, а потом гетеротрофные организмы, которые питаются готовой органикой, окисляют эту органику при помощи кислорода, выделяющегося фотосинтетиками, и превращают ее обратно в CO2. Таким образом, фотосинтетики выделяют кислород и забирают углерод из атмосферы, а гетеротрофные организмы, наоборот, забирают кислород и выделяют углерод.

Эукариотическая клетка устроена очень интересным образом: она имеет химерную природу. Она появилась как закономерный итог эволюции докембрийских микробных сообществ, которые составляли основную форму жизни в архейской эре и продолжали доминировать в протерозое. Если посмотреть на то, из каких белков сделана эукариотическая клетка, то получается очень интересная вещь. Прокариоты делятся на бактерии и археи. Центральная система эукариотической клетки, связанная с репликацией ДНК, работа с генетической информацией, синтез белка, то есть самые главные центральные системы клетки, обслуживаются белками, похожими на белки архей. А на периферии — обмен веществ, рецепторы, взаимодействие с внешней средой, передача сигналов — доминируют белки, похожие на белки бактерий. То есть эукариотическая клетка имеет химерную природу, и у нее архейная сердцевина и бактериальная периферия. Произошло слияние, некое комбинирование геномов представителей двух великих ветвей прокариот.

В начале протерозоя, два миллиарда лет назад или чуть раньше, появляется эукариотическая клетка. Первые эукариоты были одноклеточными гетеротрофами, потребителями готовой органики. Несколько позже эукариоты вступили в симбиоз с цианобактериями, проглотили их, эти цианобактерии дали начало пластидам, и так появились растения, но это произошло несколько позже. И уже в течение среднего протерозоя мы видим в ископаемой летописи остатки одноклеточных эукариот. По-видимому, из эукариотических одноклеточных водорослей постепенно развивался фитопланктон. В среднем же протерозое начинают появляться первые многоклеточные водоросли.