Есть мнение, что в архее и отчасти раннем протерозое, – между 2 и 4 миллиардами лет назад, – живым организмы на Земле существовали лишь с составе симбиотических «сообществ», каждое из которых представляло собой одновременно и микроэкосистему, и «суперорганизм» – настолько плотны были связи бактерий и архей. И это не так даже чтобы «мнение», а скорее, рабочая гипотеза. Как следствие, «симбиотические сообщества», как и их последующее деление на самодостаточные виды микроорганизмов, упоминается во многих посвящённых эволюции жизни и условиях молодой Земли публикациях канала. Часто такие упоминания порождают выражающие ту или иную степень несогласия комментарии.
Самый очевидный вопрос, – стоит ли рассматривать эпоху сообществ, как отдельный этап развития жизни, если и сейчас сложные симбиотические сообщества бактерий и архей, – хоть бы и кишечная микрофлора человека, – излюбленная форма существования микроорганизмов.
...Следовательно, начать нужно с того, откуда вообще идея «сообществ» взялась. Во-первых, из общих соображений. Абиогенная РНК, это десятки, максимум, две-три сотни «звеньев». ДНК же современных организмов – самая короткая, у бактерии Carsonella – 160 тысяч пар оснований. От длины же молекулы прямо зависит разнообразие реакций, катализ которых она осуществляет. И разнообразие обычное теперь, – когда в норме даже бактерия довольствуется небольшим ассортиментом извлекаемых из среды реагентов, а всё нужно синтезирует сама, – не могло быть достигнуто сразу. Оно должно было развиться эволюционным путём. До того же, как носитель разросся до такой степени, что на него стало помещаться всё нужное (и ещё куча ненужного), минимальный набор способностей к синтезу просто был распределен по разным, дополняющим друг-друга ДНК.
Но это – именно общие соображения. Наблюдательной же основой гипотезы, – и основой весьма убедительной, – является строение современной эукариотической клетки. Последняя появилась в результате симбиотического слияния нескольких видов бактерий и архей. Слияния! Симбиоз был так глубок, что организмы буквально растворились друг в друге… И суть тут вовсе не в том, что 1800 миллионов лет назад кто-то в ком-то полностью «растворился», превратившись в органоид. Суть в том, что с тех пор ничего подобного в природе не происходит.
...Примеров симбиоза – масса. Внутриклеточного? Пожалуйста. Вышеупомянутая Carsonella именно внутриклеточный симбионт. Но – об это разбивается гипотеза появления вирусов в результате паразитического упрощения, – полностью отсутствуют современные примеры упрощения сколько-то радикального. Симбиотическая бактерия всегда организм отдельный, – буквально отделённый от окружения собственной мембраной. Она что-то берёт у клетки, в которой поселилась, чем-то (чтоб не стать паразитом и не поспособствовать случайно вымиранию вида-хозяина с понятными последствиями для себя) за это платит. Но остаётся организмом. Размножается делением сама, – не перекладывая синтез собственных РНК и ДНК на ДНК носителя… И нужно ещё раз подчеркнуть: никаких признаков эволюции в направлении более глубокой интеграции нет.
Следовательно, в какой-то момент эволюция в этом направлении перестала давать преимущества. Избирающие такой путь быстро вымирают… Это значит, что за последние 2 миллиарда лет в биосфере качественно изменились правила игры.
Почему изменились, можно понять зайдя с другой стороны. Что такое «бактерия»? В норме это пылинка, дрейфующая с потоками жидкости или газа, пока волей случая она не окажется в благоприятной для размножения условиях. Тогда только, – если сработают несколько «химических ключей», – спора начинает впитывать воду, превращается в микроорганизм и запускает обмен веществ. Что-то осмотически поглощается из раствора, а что-то – отходы, избытки и реагенты, способные вызвать нужные преобразования в окружении, – выделяются туда… Нетривиальной особенностью споры является не её стойкость, а именно способность срабатывать лишь в строго определённых условиях. Ведь у бактерии нет никаких химических датчиков. В отличие от эукариотической клетки она не имеет органоидов, ни на что не делится, и если чем-то быть хочет, должна превратить в это всю себя. Спора «размокает» лишь при строго определённом составе раствора и определённой же температуре, потому что таково её химическое свойство… И понятно, что речь идёт о сложной адаптации, для возникновения которой требовался длительный эволюционный путь.
Понятно также и следующее: ценность симбиоза для современных микроорганизмов ограничена. Споры каждого вида переносятся сами по себе и даже если они оказались в одном месте, то как узнают об этом, если не активизируются? И с чего бы первой споре запускаться, если «коллег», без которых бактерия не сможет существовать, вокруг, может, и нет?.. Если же проще, то, исключая случаи внутриклеточного симбиоза (спора срабатывает, попав в живую клетку, – какие проблемы?), теперь, входящие с состав сообществ микроорганизмы уже самостоятельны. То есть, та же кишечная микрофлора будет кое-как работать, если из её состава останется только один вид. При восстановлении новые члены сообщества будут подключаться к работе по мере поступления спор.
...Древние же микроорганизмы были менее самодостаточны. Споры образовывать не умели, – хотя эксперименты в этой области могли начаться между 3 и 2 миллиардами лет назад. Главное же, вели оседлый образ жизни. Очевидно же, – там где бактерия «родилась» путём деления, условия для размножения есть a priori. Как следствие, – принцип сохранился до начала фанерозоя, – синтез происходил в слизистой покрывающей дно плёнке. Расселения же шло путём переноса водой оторванных от субстрата капелек слизи… Но это для нас «капельки», в масштабах же мира бактерий, уносился сразу «пруд» со всеми положенными рыбами и пиявками. Симбионты расселялись вместе.
Сосуществование в общей массе слизи в том числе означало и низкую мобильность выделяемых бактериями веществ. Отходы и реагенты не уносились, и к ним, в свою очередь нужно было приспосабливаться, лучше всего чьи-то отходы потребляя, – отходов-то всегда много… Но проще всего представить ситуацию так, что ещё без всяких «слияний» каждый вид микроорганизмов в сообществе работал, как органоиды в общей цитоплазме – слизи. Под таким углом зрения представляется естественным стремление дополняющих друг-друга производителей и потребителей максимально сблизиться физически, образуя относительно самодостаточные кластеры… Которые, в процессе дальнейшей интеграции и превратились в современные клетки с ядром.
...Происходило это, – нужно напомнить, – в эпоху, когда взаимозависимость организмов, ввиду ограниченности способностей каждого, была качественно большей… И тут должен возникнуть правильный вопрос. А как примитивные, не самодостаточные организмы выживали до образования сообществ и эволюционной адаптации к условиям таковых.
Никак. Сообщества были сначала, – а организмы только потом. По современным представлениям связующим звеном между автокаталитической молекулой (РНК-мир) и настоящим организмом была «колония молекул». Поселяющаяся в коацерватной капельке или ещё где-то, – не суть. Важно, что в начале была именно слизь, и занимающиеся всякими сложными химическими делами активные молекулы в ней. К моменту, когда внутри общего поля слизи самые хитрые молекулы стали выделять себе комнаты мембраной, – чтобы нужные продукты реакций не убегали, – разделение труда, то есть «сообщество», уже существовало.
Позже, на новом витке эволюции всё это воспроизвелось ещё раз. Самая главная молекула, – уже огромная, – обзаведясь необходимым штатом сотрудников, выделила себе в клетке персональный кабинет с помощью ядерной мембраны.
