Николай Курчанов - Антропология и концепции биологии

Генетический материал эукариот локализован в особых структурах – хромосомах, находящихся в ядре. Структура хромосом кратко рассматривалась нами ранее. Высокий уровень организации эукариот (по сравнению с прокариотами) обусловливает сложность информационной системы эукариотической клетки.

Хромосомная организация генетического материала, наличие ядра, специфических органоидов и принцип компартментализации являются важнейшими особенностями эукариотической клетки.

Однако мегасистематику ждали поистине революционные открытия. Одним из крупнейших событий в биологии стало выяснение отличий архебактерий от других прокариот в 1977 году (Woese С. [et al.], 1978). Некоторые авторы сравнивают это достижение с открытием нового континента на Земле (Кусакин О. Г., Дроздов А. Л., 1994).

Архебактерии сохранили в большей степени признаки организации первичных организмов. Живут они в самых «неподходящих» для жизни местах – сточных водах, горячих и кислых источниках, желудке жвачных животных, соленых источниках и др. Среди архебактерий имеется группа метанобактерий, деятельность которых является причиной образования природного газа.

Молекулярно-генетический анализ р-РНК выявил их отличие как от эукариот, так и от эубактерий. Позднее были показаны принципиальные особенности архебактерий по структуре клеточной стенки, т-РНК, РНК-полимераз и другим компонентам. На основании этого многие специалисты принимают разделение органического мира изначально на три ствола (империи): Archae (археи), Bacteria (бактерии), Eucarya (эукариоты). В этом случае термин «прокариоты» теряет таксономический смысл и становится термином, определяющим только структурную организацию клетки.

Однако не все систематики согласны с таким подходом. Отмечаются общие характеристики архебактерий и эубактерий: организация генетического материала, строение жгутиков, сходства в биохимическом составе. Поэтому некоторые авторы, рассматривая архебактерии и эубактерии как самостоятельные прокариотические царства, придерживаются традиционного деления живых существ Земли на две «империи»: прокариот и эукариот.

Спорным на протяжении истории биологии является положение в мегасистеме вирусов. Одни авторы считают вирусы особой «неклеточной» формой жизни, другие – что их нельзя относить к живым организмам в полном понимании этого слова, поскольку вирусы не способны самостоятельно расти и размножаться. Авторы теории «автопоэза» У. Матурана и Ф. Варела, анализируя вирусы с позиций системного подхода, считают, что определяющим критерием жизни является наличие физической оболочки, ограничивающей метаболические процессы. Вирусы, не обладая собственным метаболизмом, за пределами живой клетки представляют собой просто молекулярные структуры (Maturana U., Varela F., 1980).

Не вдаваясь в детали долгого спора: «существо или вещество», – отметим, что, несмотря на простое строение, вирусы произошли после возникновения клетки.

Предполагается, что вирусы образовались около 3 млрд лет назад из фрагментов генетического материала клеточных организмов. Эти фрагменты приобрели способность синтезировать белковую оболочку и реплицироваться при использовании систем синтеза клетки-хозяина. Вероятно, вирусы возникали неоднократно в ходе эволюции, причем от разных групп организмов и в разное время. Возможно, крупные вирусы представляют собой сильно дегенерировавшие клетки, которые в ходе приспособления к паразитизму утратили все, кроме своего наследственного аппарата.

В общем виде строение вируса можно представить в виде нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженной белковой оболочкой. Размер вируса колеблется в диапазоне 15–300 нм. В настоящее время вирусам придается большая роль в эволюционном процессе, благодаря их способности воздействовать на геном других организмов. Более подробно механизм функционирования вирусов рассматривается в курсе генетики (Курчанов Н. А., 2006).

Классификация вирусов в значительной мере умозрительна. Существует Международный комитет по таксономии вирусов, в задачу которого входит создание универсальной системы. Но в настоящее время нет оснований признавать за вирусами общее происхождение. Поскольку классификация живых организмов должна отражать их филогению, мы не можем считать вирусы единой группой.

Необычность биологии и происхождения ставит вирусы особняком в системе органического мира. Подавляющее большинство авторов в своих филогенетических системах их вообще не рассматривают.

Молекулярно-генетические подходы полностью изменили 4-царственную мегасистему эукариот. Подтвердилось мнение о сборном характере царства протистов: у них были обнаружены самые разнообразные типы структуры и функции клеток (распределение генетического материала, виды митоза и мейоза, варианты клеточных органелл, типы питания и локомоции). Различия между разными протистами на клеточном уровне оказались даже более глубокими, чем между царствами многоклеточных животных. Понятие «протисты» потеряло таксономический смысл, оставаясь сборным нарицательным понятием для одноклеточных организмов и организмов «дотканевого» уровня.

Внутри группы протистов Природа создала разные варианты клеточного уровня организации. У некоторых одноклеточных организмов клетка достигла исключительно высокого уровня сложности, со структурами, аналогичными органам многоклеточных. Именно среди царства протистов независимо возникла многоклеточность у хорошо известных нам растений, грибов и животных. Эволюция эукариот происходила отнюдь не по прямой линии от одноклеточности к многоклеточности. Многоклеточность – это один из вариантов эволюции протистов.

Базируясь на новых данных, начиная с 1970-х годов, стали появляться многоцарственные системы. В потоке работ различные варианты мегасистем перекраивались с калейдоскопической быстротой. В большинстве систем резко возросло число царств, что вызвало растерянность самих систематиков. Они резонно считали, что системы, где число царств измеряется десятками, девальвируют категорию «царство».

Во всех новых системах «классические» царства многоклеточных организмов (грибы, растения, животные) оставались, хотя и с несколько разным «наполнением». Другая группа организмов, единодушно отграничиваемая систематиками от остальных эукариот на основании общих ультраструктурных признаков, включала разнообразных протистов, как гетеротрофов, так и фотоавтотрофов с хлорофиллом С. Т. Кавалье-Смит, который много лет является одним из лидеров в области мегасистематики, выделил эту группу в особое царство Chromista .