Появление клеточного ядра

Бактериальная клетка - сложнейшая живая конструкция. Но клетки высших организмов - растений, животных, грибов и так называемых "простейших" (амеб, инфузорий) - устроены на порядок сложнее. Бактериальная клетка не имеет ни ядра, ни каких-либо иных "внутренних органов", окруженных оболочкой. Поэтому бактерий называют "прокариотами" ("доядерными"). У высших организмов клетка имеет ядро, окруженное двойной оболочкой (отсюда название "эукариоты" - "имеющие настоящее ядро"), а также "внутренние органы", важнейшими из которых являются митохондрии - своеобразные энергетические станции. Митохондрии расщепляют органические вещества до углекислого газа и воды, используя кислород в качестве окислителя. Мы дышим исключительно для того, чтобы обеспечить кислородом митохондрии наших клеток. Кроме митохондрий, важнейшими органами эукариотической клетки являются пластиды (хлоропласты), служащие для фотосинтеза. Пластиды есть только у растений.

Но главное в эукариотической клетке - это, конечно, ее ядро. В ядре хранится наследственная информация, записанная четырехбуквенным языком генетического кода в молекулах ДНК. У бактерий, разумеется, тоже есть ДНК - единственная молекула в форме кольца, содержащая все гены данного вида бактерий. Но бактериальная ДНК лежит прямо во внутренней среде клетки - в ее цитоплазме, где протекает активный обмен веществ. Это значит, что непосредственное окружение драгоценной молекулы напоминает химический завод или лабораторию алхимика, где ежесекундно появляются и исчезают сотни тысяч самых разнообразных веществ. Каждое из них потенциально может повлиять на наследственную информацию, а также на те молекулярные механизмы, которые эту информцию считывают и "воплощают в жизнь". В таких антисанитарных условиях довольно трудно создать эффективную и надежную систему обслуживания - хранения, чтения, воспроизведения и ремонта ДНК. Тем более трудно создать молекулярный механизм, который мог бы осмысленно (то есть сообразуясь с обстановкой) управлять работой такой "системы обслуживания".

Именно в этом и состоял великий смысл обособления клеточного ядра. Гены оказались надежно изолированы от цитоплазмы с ее бурлящей химией. Теперь можно было в спокойной обстановке наладить эффективную систему их регуляции. И тут оказалось, что при одном и том же наборе генов клетка может вести себя совершенно по-разному в разных условиях.

Одну и ту же книгу можно прочесть по-разному (особенно если книга хорошая). В зависимости от своей подготовки, настроения и жизненной ситуации читатель сегодня найдет в книге одно, а через год, перечитав - совсем другое. Так же и с геномом эукариот. В зависимости от условий он "прочитывается" по-разному, и клетки, развивающиеся в ходе его "прочтения", тоже оказываются разными. Так появился механизм ненаследственной приспособительной изменчивости - изобретение, на порядок повысившее устойчивость и жизнеспособность организмов.

Без этой системы регуляции генов никогда бы не появились многоклеточные животные и растения. Ведь вся суть многоклеточного организма в том и состоит, что генетически идентичные клетки в зависимости от условий становятся разными - берут на себя выполнение различных функций, образуют ткани и органы. Прокариоты - бактерии - на это не способны принципиально.

Как приспосабливаются к меняющимся условиям бактерии? Очень просто: они быстро мутируют и обмениваются друг с другом генами. Подавляющее большинство гибнет, но, поскольку бактерий очень много, всегда есть вероятность, что кто-то из мутантов окажется жизнеспособным в новых условиях. Способ хороший, но чудовищно расточительный. И главное - тупиковый. При такой стратегии нет никаких причин усложняться, совершенствоваться. Бактерии не способны к прогрессу. Потому-то современные бактерии почти не отличаются от архейских..

Древнейшие следы присутствия эукариот обнаружены в осадочных породах возрастом около 2,7 миллиардов лет. Это как раз то время, когда у Земли образовалось железное ядро. По-видимому, катастрофа, едва не разрушившая бактериальный мир, заставила земную жизнь "задуматься" о поиске новых, лучших способов приспособления к меняющейся среде. Жизнь не может стоять на месте, она обречена на вечное совершенствование.

Так появление земного ядра, возможно, стало причиной появления ядра клеточного. ( Александр Марков)