Ранний протерозой недаром называют «веком сине-зеленых водорослей». Они были, можно сказать, хозяевами Земли и трудились вовсю. Производимый ими кислород выделялся в атмосферу. Поначалу он в ней не задерживался надолго, а использовался как окислитель в различных химических реакциях. В частности, такими пользователями были ферробактерии – «делающие» из железа железные руды. Именно в промежутке 2,2–1,9 миллиарда лет, считают ученые, сформировалась основная масса железорудных толщ на Земле.

Нитчатые сине-зеленые водоросли, помимо кислорода, активно образовывали также строматолиты, что привело к формированию огромных толщ карбонатных пород.

Сама Земля тоже не дремала: извергались вулканы, сходились и расходились огромные пласты земной коры, образуя новые материки, гремели грозы… Прокариотам надо было как-то приспосабливаться к этому изменчивому миру, и они продолжали развиваться.

И вот примерно 1,3 миллиарда лет назад (а может быть, даже раньше) произошло великое событие: образовались новые живые существа – эукариоты. По поводу того, как это случилось, мнения ученых расходятся. Некоторые считают, что эукариот получился в результате постепенного усложнения прокариота. Однако большинство ученых полагают, что эукариот возник из симбиоза (то есть совместного существования) разных прокариотов. В крупной клетке поселились более мелкие клеточки, которые впоследствии превратились в различные «органы» клетки-хозяина (митохондрии, хлоропласты и др.). А может быть, это было так: некоторые крупные прокариоты стали такие «умные», что, заглотив, например, сине-зеленую водоросль, «решили» не переваривать ее, а оставить внутри себя как есть. Сине-зеленая водоросль продолжала заниматься своим делом: создавать органические вещества – то есть пищу – почти что из ничего, и клетке-хозяину это было очень удобно (она ведь тоже могла использовать эти вещества). Да и сине-зеленой водоросли было неплохо: внутри большой и «сильной» клетки она была лучше защищена от разных вредных внешних факторов (в том числе и от других больших, но не таких «умных» клеток).

Происхождение эукариотов в результате симбиоза прокариотов

Через какое-то время (возможно, всего лишь в пределах сотни миллионов лет) в среде одноклеточных жителей нашей планеты произошел «раскол». Три разные группы организмов жили по-разному и в результате пошли тремя разными путями.

Процесс эволюции клетки путем объединения соседних клеток

Первые стали водорослями, причем гораздо более совершенными, чем сине-зеленые, – ведь это были нормальные, настоящие клетки с ядром. Их так и назвали – «настоящие водоросли», а еще их называют – зеленые водоросли (потому что они и на самом деле зеленые). Немного позже (а может быть, почти одновременно) появились красные и бурые водоросли. Эта группа одноклеточных организмов положила начало царству растений.

Вторые стали грибами – конечно, не такими, которые мы собираем в лесу, никаких ножек и шляпок у них поначалу не было. Это были низшие грибы, одноклеточные. Сейчас тоже есть такие – это мукоровые плесени и дрожжи.

Третьи стали животными – сначала тоже одноклеточными.

Так были заложены три царства, которые имеются и сейчас: царство растений, царство животных и царство грибов. Только все эти царства были представлены тогда лишь одноклеточными организмами.

Что это были за организмы – можно лишь предполагать. Скорее всего, они были похожи на самых простых одноклеточных животных, живущих сегодня, которые относятся к классам саркодовые или жгутиковые (жгутиконосцы). В последние годы эти два класса объединяют в один тип – саркожгутиковые.

Жгутиконосцы, конечно, не известны в ископаемом состоянии – ведь у них нет скелетов, и от них ничего не могло сохраниться. Однако ученые предполагают, что это очень древние существа.

Бурые водоросли:

1 – каллитамнион; 2 —саргассум; 3 – порфира; 4 – делессерия; 5 – ламинария; 6 – родимения; 7 – фукус; 8 – падина; 9 – одонталия

Во-первых, среди жгутиконосцев есть такие виды, которые нельзя отнести ни к животным, ни к растениям. Например, эвглена зеленая: в ее цитоплазме имеется большое количество хроматофоров, содержащих хлорофилл. Благодаря этому эвглена способна к фотосинтезу (как растение), хотя в темноте она, как животные, питается готовыми органическими веществами (в основном бактериями). Для «распознавания» темноты и света у эвглены имеется специальный «орган» ярко-красного цвета – светочувствительный глазок, или стигма.

Жгутиконосцы:

А – неделящаяся особь: 1 – жгутики, 2 – сократительная вакуоль, 3 – парабазальное тело, 4 – ядро; Б – К— последовательные стадии деления

Во-вторых, среди жгутиконосцев имеются колониальные формы, но эти колонии устроены так сложно, что про них нельзя однозначно сказать, являются ли они всего лишь колониями или это уже многоклеточный организм. К таким существам относится, в частности, вольвокс. С виду это шар, состоящий из большого количества отдельных особей (их может быть 50, а может и 50 тысяч), которые располагаются по поверхности шара в один ряд и соединены друг с другом цитоплазматическими мостиками. В середине шара находится студенистое вещество. Каждая отдельная особь имеет два жгутика, ядро, светочувствительный глазок (стигму) и хроматофор с хлорофиллом (поэтому вольвокс тоже, как и эвглена, занимает промежуточное положение между растениями и животными). Каждая особь вольвокса питается самостоятельно, но далеко не все из них способны размножаться. Таким образом, в колонии вольвокса существует некоторая специализация, а это свойственно уже не колониям, а многоклеточным организмам.

Эвглена зеленая:

1 – жгутик; 2 – светочувствительный «глазок» (стигма) (а – жгутик, б – фоторецептор, в – стигма); 3 – сократительная вакуоль; 4 – хроматофоры; 5 – ядро

Колония вольвокс с дочерними колониями внутри материнской

Небольшой участок колонии вольвокс (схематично):

1 – вегетативная особь колонии; 2 – цитоплазматический мостик; 3 – более крупная особь, в результате развития которой получаются новые, дочерние колонии

Многие ученые считают, что многоклеточные животные произошли именно от жгутиковых, в частности от представителей отряда протомонад.

Протомонады – это очень мелкие жгутиконосцы (около 10–25 микрон длиной), имеющие два жгутика. Один направлен вперед и активно движется, благодаря чему продвигается и сама протомонада; другой жгутик «волочится» сзади и, вероятно, исполняет функцию руля.