Дугал Диксон - После человека. Зоология будущего

Усаживайтесь поудобнее, дорогие путешественники во времени, и наслаждайтесь драматическим зрелищем эволюции жизни на вашей планете.

Живая клетка, показанная здесь в процессе самовоспроизведения, является основным строительным элементом, из которых состоят все живые существа. Способность клетки к неопределенной изменчивости, реализующаяся при половом размножении, лежит в основе эволюционного развития.

Форма и место живых существ на Земле могут быть отнесены на счет двух составляющих – эволюции и среды обитания. Изучение эволюции выясняет, как возникла жизнь, каким образом она становилась разнообразнее и как разные живые существа происходят от иных видов. Изучение среды обитания живого существа (экологии) показывает, как разные формы жизни взаимодействуют друг с другом и со средой, которую они населяют.

Иными словами, эволюцию можно представить себе как продольный срез жизни на нашей планете, тогда как экология показывает эту же ситуацию на поперечном срезе. Оба этих компонента неразрывно связаны друг с другом, и их нельзя изучать раздельно.

Хотя оба этих аспекта способствуют выживанию, не следует забывать, что очень важным фактором является вымирание.

Без него не было бы пространства для эволюции. В природе не появились бы новые экологические ситуации, требующие разрешения путем эволюции новых животных и растений из «старых запасов». То, что эволюция происходит и сейчас, прослеживается как по палеонтологической летописи, так и по свидетельствам, которые содержат ныне живущие растения и животные. Исследование ископаемых остатков показывает общую тенденцию развития от простого к более сложному, а также ту роль, которую играет среда в приспособлении организма к преобладающим условиям. У ныне живущих организмов сопоставимые особенности в строении, эмбриональном развитии и биохимии являются четким указанием сходной эволюционной истории или общего происхождения. Именно поэтому эволюция – это не явление, протекавшее лишь в прошлом с целью приспособить растения и животных к сегодняшней экологии; она представляет собой процесс, идущий постоянно, который мы можем изучать как по его результатам, так и по ископаемым свидетельствам прошлого. Эволюция происходила, происходит сейчас и будет продолжаться настолько долго, насколько долго жизнь будет существовать на нашей планете.

Животные, а также, разумеется, растения сложены из микроскопических кирпичиков, называемых клетками. Клетки, находящиеся в разных органах и тканях одного и того же существа, обладают отнюдь не одинаковыми размерами и формой – кости «сконструированы» из угловатых клеток, почки – из округлых, нервы – из длинных и тонких, но все они состоят из схожих компонентов. Снаружи каждую клетку окружает клеточная оболочка – мембрана, заключающая в себе студенистую цитоплазму, которая содержит множество маленьких структурных образований, называемых органеллами. Важнейшее из них – клеточное ядро, находящееся в центре клетки и несущее в себе информацию, на основе которой строится весь организм.

Информация хранится в виде кода, представляющего собой последовательность компонентов, содержащихся в длинной молекуле сложного соединения, известного как дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Молекула ДНК немного похожа на лестницу, скрученную вдоль. Пролеты «лестницы» состоят из сахарофосфатных соединений, а каждая ступенька – из пары соединений, называемых азотистыми основаниями. Существует только четыре таких основания, и последовательность, в которой они располагаются вдоль скрученной «лестницы», дает кодированные инструкции – в соответствии с ними и формируется организм. Хотя код полностью повторяется в ядре любой клетки организма, для формирования каждого отдельного органа используются лишь немногие его участки.

Большинство клеток животных содержит одни и те же основные компоненты.

В центре находится ядро (1), в котором заключен генетический материал клетки. Митохондрии (2), отвечающие за выработку энергии, и лизосомы (3), секретирующие химические соединения, лежат ближе к поверхности цитоплазмы (4). Рибосомы (5), где происходит биосинтез белков, располагаются вдоль складчатых производных клеточной мембраны, известных как эндоплазматическая сеть (6).

Замечательным свойством молекулы ДНК является ее способность к самовоспроизведению. Молекула расщепляется вдоль и раскручивается таким образом, что каждая половина «лестницы» состоит из «перил» и половинок «ступенек». Недостающие половинки достраиваются из запаса сахарофосфатных основ, который пополняется за счет пищи живого существа и находится в ядре любой клетки. Каждый из четырех типов азотистых оснований в цепочке притягивает к себе строго специфичный тип «собрата», поэтому, когда две новые цепочки ДНК полностью сформируются, они будут абсолютно одинаковыми по последовательности компонентов. Это важнейший процесс, который лежит в основе размножения клеток и роста всех организмов.

Тем не менее, чтобы расти, организму также необходимы белки в форме тех или иных структурных элементов, таких как коллаген в случае соединительной ткани между органами или фермент, который поддерживает специфические биологические процессы. Хотя биосинтез белков происходит вне клеточного ядра, он контролируется ДНК и осуществляется путем, аналогичным ее репликации. Посредником, переносящим инструкции ДНК к центрам биосинтеза белка – рибосомам, является молекула, известная как РНК. Она формируется вдоль частично «расстегнутых» участков ДНК и лишь незначительно отличается от них. Информационная РНК двигается к рибосоме, где к ней присоединяется другая форма – транспортная РНК, которая переносит аминокислоты.

Сперматозоид проникает в яйцеклетку (А) и располагается рядом с ее ядром (Б). Хромосомы сперматозоида и яйцеклетки разделяются на отдельные цепочки, известные как хроматиды. Со-ответствующие друг другу хроматиды двигаются к противоположным полюсам яйцеклетки (В), где их окружает ядерная оболочка (Г). Затем это образование разделяется на две самостоятельные клетки (Д).