Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы
Шрифт:
Иллюстрации
Схема обработки генетической информации в современной эукариотической (ядерной) клетке.
По мнению некоторых ученых, жизнь на Земле могла зародиться в гидротермальных источниках. На снимке: «облако» сульфида железа поднимается над выходом горячих вод на морском дне.
Доисторический пейзаж.
Рыжая муть на дне ручья и влажные комья ржавого цвета на берегу под хвощами — продукты жизнедеятельности железобактерий. Из этого материала в будущем может сформироваться болотная руда.
Прокариотный «оазис» на супралиторали (в зоне штормовых выбросов) Белого моря. Среди гниющих бурых водорослей на влажном соленом песке, насыщенном сероводородом, расцвели цианобактерии (зеленые пятна), пурпурные бактерии (розовые пятна) и белые серобактерии.
На этом снимке хорошо видны пузырьки фотосинтетического кислорода, образовавшиеся под слоем цианобактерий на беломорском песке. В центре — поселение пурпурных бактерий и раковинки мидий.
Многоклеточные агрегаты В. subtilis, образующиеся в результате сложного коллективного поведения, порой напоминают снежинки.
«Плодовое тело» Bacillus subtilis — сложный многоклеточный агрегат, часто образуемый дикими бактериями в природе и почти никогда — в лаборатории.
Шарики сернистого цинка в пленке сульфатредуцирующих бактерий (они на фотографии выглядят длинными нитями). Шарики получаются за счет образования связей между наночастицами сернистого цинка и цистеинсодержащими пептидами, выделяемыми клетками.
Строматолиты — слоистые образования, сформировавшиеся в результате жизнедеятельности древних микробных сообществ.
Микробиологи тоже не лишены чувства юмора. Они утверждают: «Настоящий мат должен быть трехэтажным. Если меньше трех этажей, это уже не мат, а так… биопленка». Перевернутый вверх ногами флаг африканского государства Малави помогает запомнить расположение слоев в типичном бактериальном мате. Верхний слой — зеленый из-за хлорофилла цианобактерий. Второй слой — красный или розовый из-за пигментов пурпурных бактерий. Третий слой — черный из-за сульфидов, производимых бактериями-сульфатредукторами. Красное солнце, вспыхнувшее в черном слое, можно расценивать как аллегорическое изображение появления эукариот в результате симбиоза обитателей двух нижних слоев сообщества. Правда, в современных матах слои не одной ширины: самым толстым обычно является черный слой, а самым тонким — красный.
Уникальный морской червь Olavius algarvensis, перепоручивший заботу о своем пропитании и удалению отходов бактериям-симбионтам.
Аксолотль — земноводное, сохраняющее способность к восстановлению утраченных конечностей в течение всей жизни. Это сделало его излюбленным объектом биологов, изучающих механизмы регенерации.
В окрестностях озера Верхнего в Северной Америке в отложениях возрастом 1,9–1,4 млрд лет найдены спиралевидные углеродистые ленты, получившие название Grypania. Некоторые авторы считают их остатками примитивных многоклеточных эукариотических водорослей.
Вверху: знаменитая дрозофила с ногами вместо антенн; внизу: нормальная дрозофила.
Ход развития и строение взрослого многоклеточного животного «закодирован» в геноме примерно в той же степени и в том же смысле, в каком причудливые морозные узоры на стекле «закодированы» в структуре молекулы воды. В обоих случаях между наследственным кодом и его воплощением (генотипом и фенотипом) лежат сложнейшие, трудно поддающиеся изучению процессы самоорганизации. Эта аналогия помогает понять, почему генетики, даже имея полные тексты геномов многих видов, так медленно продвигаются к пониманию «генетических основ» сложных биологических объектов и явлений.
Сейчас Арала как единого водоема уже не существует: он разделился на два изолированных, быстро пересыхающих «озера» — Большой и Малый Арал. Резкое увеличение солености привело к вымиранию большей части животных и растений. В результате внезапной перемены условий уцелевшие виды начали быстро эволюционировать. У них резко возросла изменчивость и появились целый «букеты» новых форм. самое интересное. что все эти процессы протекали очень сходным образом в двух разобщенных водоемах — Большом и Малом Арале!
Плодовые тела, образуемые бактериями Myxococcus xanthus.
Инфузории (на фото — инфузория Oxytricha) — самые сложные из одноклеточных организмов, и вообще — верх того, что смогла создать эволюция на одноклеточном уровне. Строение инфузорий во многом напоминает многоклеточных, даром что клетка всего одна.