Ограничителями долгой жизни одноклеточного организма являются два генетически заданных и связанных между собой основных свойств живого – размножения и роста. Одноклеточные организмы размножаются делением. Материнская клетка делится на определенном этапе роста на две обычно равные по величине и составу дочерние клетки. Каждая из 2 дочерних клеток получает половину каждой из структур, входящих в состав материнской клетки и половину содержимого ее внутриклеточной среды. Исключение составляет двуспиральная молекула ДНК материнской клетки, в которой находится весь план развития клетки. Перед делением материнской клетки активируются гены, на основе которых создаются ферменты, обеспечивающие разделение двуспиральной молекулы ее ДНК на две отдельные одинаковые спирали. После этого каждая спираль служит матрицей для создания аналогичной новой спирали. В результате в каждую из дочерних клеток при делении материнской попадает двуспиральная молекула ДНК, аналогичная материнской. Соответственно, в каждой дочерней клетке одна спираль является «старой», сопровождавшей материнскую клетку на протяжении ее жизни, а вторая – такая же спираль, но вновь образованная. Одновременно при делении в каждую дочернюю клетку переходит половина от всего комплекса структур, обеспечивавших реализацию генетической информации, заложенной в ДНК материнской клетки.

Таким образом, в результате деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает от нее в виде двуспиральной молекулы ДНК всю генетическую информацию о каждой структуре, входящей в состав клетки, о каждой белковой молекуле, из которых построены структуры клетки и ее ферменты. Кроме того, каждая дочерняя клетка получает половину всех образовывавших материнскую клетку структур, половину всех белковых молекул, в том числе половину ферментов и коферментов, половину внутриклеточной среды и все каналы прямой и обратной связи как внутри ДНК, так и между ДНК клетки и остальным ее содержимым. Следовательно, при делении материнской клетки дочерние получают в готовом виде не только план построения одноклеточного организма, каждой его белковой молекулы, планы процессов, которые происходят или могут происходить в нем, но и структуры, необходимые для осуществления этих планов. Именно поэтому все клетки как одноклеточных, так и многоклеточных организмов схожи по строению и химическому составу, а входящие в состав клеток ферменты схожи по строению и выполняют сходные функции. Сохранение одноклеточных организмов миллиарды лет предполагает, что дочерние клетки должны воспроизвести материнскую. Для этого они должны расти, достигнуть размеров материнской клетки и тоже разделиться. Это значит, что после образования дочерних клеток в них активируется генетическая программа роста и дочерние клетки начинают расти. Начинают увеличиваться в размерах все образующие клетку структуры, за исключением молекул ДНК. Соответственно, в клетке происходят синтетические процессы, обеспечивающие синтез дополнительного количества белков и их комплексов с углеводами и липидами, сверх полученных от материнской клетки. На обеспечение синтеза требуется энергия. Следовательно, в течение периода роста в дочернюю клетку должны постоянно поступать из околоклеточной среды в увеличенном количестве более простые вещества, используемые в синтетических процессах, а также вещества, используемые клеткой для получения энергии. При достижении дочерней клеткой величины материнской активируются гены, обеспечивающие деление дочерней клетки. Это значит, что в клетке начинается дополнительный синтез соответствующих белков и ферментов.

Таким образом, жизнь одноклеточных организмов можно разделить на 3 этапа: первый – рождение дочерней клетки в результате деления материнской клетки на две равные по величине дочерние. Каждая из новорожденных клеток по величине в 2 раза меньше размеров материнской перед ее делением. Второй этап – рост обеих дочерних клеток до размеров материнской клетки перед ее делением, удвоение молекул ДНК. Третий этап – деление каждой из 2 дочерних клеток. Эти 3 этапа – а именно: рождение клетки, ее рост, ее деление – составляют клеточный цикл, или жизненный цикл одноклеточного организма, характерный для всех одноклеточных организмов на протяжении миллиардов лет их существования. На каждом этапе клеточного цикла одноклеточный организм нуждается в постоянном поступлении в него из околоклеточной среды определенных химических соединений для получения энергии, для обеспечения процесса поиска и ликвидации измененных молекул и для синтеза новых как взамен измененных, так и для обеспечения процесса роста и процесса размножения. Это значит, что на всех этапах клеточного цикла в одноклеточном организме должны появляться продукты обмена, а также белки и их комплексы с углеводами, липидами и нуклеиновыми кислотами, молекулы которых отличаются от генетически заданных. Продукты обмена и измененные молекулы должны вызывать отклонение характеристик внутриклеточной среды от оптимальных величин, нарушать клеточный цикл, при делении материнской клетки переходить в обе дочерние и продолжать накапливаться уже в них. В конечном счете нарастающее от поколения к поколению отклонение характеристик внутриклеточной среды от оптимальных величин неизбежно должно приводить к прогрессирующему снижению функциональных возможностей одноклеточных организмов в процессе их последовательных делений, т. е. к старению одноклеточных организмов. Постепенное накопление в потомках веществ, не используемых клеткой, условно говоря «мусора», должно привести к гибели одноклеточного организма, прекращающей процесс передачи генетической информации. Существование одноклеточных организмов миллиарды лет исключает такую возможность и означает, что внутри всех предков ныне живущих одноклеточных организмов находились все необходимые вещества в строго определенных концентрациях и при этом внутриклеточная среда сохраняла свои характеристики на постоянном оптимальном для осуществления клеточного цикла уровне. Следовательно, концентрация неизбежно появляющихся внутри клетки не используемых ею веществ была ниже пороговых величин, нарушающих оптимальные характеристики внутриклеточной среды этой клетки.

Все необходимые одноклеточному организму вещества он может получать только из окружающей его водной среды. Жизнь и размножение в ней одноклеточного организма означает, что все необходимые ему вещества находятся в окружающей одноклеточный организм водной среде в концентрации, при которой внутри одноклеточного организма создается оптимальная для него концентрация каждого из необходимых веществ. Она остается оптимальной на протяжении всего клеточного цикла данного одноклеточного организма и всех его потомков, живущих и размножающихся в данном водном бассейне. После деления материнской клетки начинается рост обеих ее дочерних клеток. Это значит, что будут расти все структуры, образующие одноклеточный организм. Будет увеличиваться интенсивность всех синтетических процессов. При этом одновременно будет возрастать количество измененных молекул белков и их комплексов, а также продуктов обмена клеток.

Осуществление клеткой синтетических процессов, как и большинства генетически заданных процессов, требует синтеза определенных ферментов. Каждый фермент успешно «работает» только в условиях определенной окружающей его внутриклеточной среды. Создание и поддержание ее также требует от клетки энергетических затрат. По мере роста дочерней клетки ее энергетические затраты на синтез ферментов и на обеспечение определенной постоянной внутриклеточной среды также увеличиваются. Таким образом, по мере роста дочерней клетки должна возрастать концентрация продуктов обмена и измененных молекул. Все эти вещества, по-видимому, диффузией по концентрационному градиенту уходят в околоклеточное пространство. При этом благодаря увеличению размеров клетки увеличивается площадь ее оболочки, что неизбежно ускоряет выход этих веществ из клетки. При этом благодаря непрерывному перемещению одноклеточного организма в воде в результате броуновского движения концентрация выделяемых клеткой веществ в ее околоклеточном пространстве равна нулю. Это значит, что внутри клетки концентрация продуктов ее обмена и любых других растворимых и неиспользуемых клеткой веществ также будет близка к нулевой величине. По мере роста одноклеточного организма площадь его оболочки возрастает в квадрате, а объем – в кубе. В результате площадь оболочки на единицу объема постепенно уменьшается. На каком-то этапе роста должны были бы возникнуть «ножницы» между нарастающими по мере роста потребностями клеток в веществах и энергии и снижающимся через оболочку поступлением их на единицу объема клетки. Одновременно в связи с увеличением скорости образования продуктов обмена на каком-то этапе роста клетки механизмы поддержания оптимальных характеристик его внутриклеточной среды не смогут ее обеспечивать. Их отклонение на каком-то этапе роста неизбежно нарушит нормальный ход внутриклеточных процессов и приведет одноклеточный организм к гибели. В создавшейся ситуации одноклеточный организм должен либо остановиться в своем росте на той предельной величине, когда еще сохраняются оптимальные характеристики внутриклеточной среды и еще хватает веществ и энергии для полного самообновления, либо разделиться на две дочерние клетки вдвое меньшего размера, что и происходит в действительности. В результате в каждом из образовавшихся одноклеточных организмов восстанавливаются исходные минимальные размеры одноклеточного организма и исходное соотношение его массы, объема и площади поверхности его оболочки. Клеточный цикл повторяется снова. Следовательно, одноклеточный организм спасает от неминуемой гибели в результате роста только прерывание роста делением организма после достижения им определенной величины.

Одноклеточный организм не может осознанно выбирать водный бассейн, характеристики которого оптимальны для него. Если одноклеточный организм живет и размножается в какой-то водной среде, значит, ее характеристики оптимальны для одноклеточных организмов данного вида. Пока характеристики водной среды меняться не будут, одноклеточные организмы данного вида будут размножаться в ней сколь угодно долго. Таким образом, эволюция исключает возможность сколь угодно долгой жизни конкретного одноклеточного организма, так как при этом исключается процесс его деления, т. е. процесс размножения. Без процесса размножения не может быть эволюции. В то же время, исключая неизбежностью деления бессмертие конкретного одноклеточного организма, эволюция неизбежностью деления создает возможность сколь угодно долгой жизни любого вида одноклеточных организмов. Однако для реализации этой возможности необходимо:

1) сохранение на протяжении клеточного цикла оптимальных характеристик внутриклеточной среды;

2) рост только до определенных размеров с последующим делением;

3) постоянный и оптимальный для одноклеточного организма состав окружающей его околоклеточной среды как обязательное условие сохранения оптимальных характеристик внутриклеточной среды.

Пока характеристики околоклеточной среды остаются неизменными, в ней сколь угодно долго могут продолжать жить и размножаться соответствующие приспособленные к ней одноклеточные организмы. По-видимому, в ней сколь угодно долго мог бы жить одиночный одноклеточный организм, который после его образования в результате деления материнской клетки перестал бы расти и делиться. В этом случае характеристики его внутриклеточной среды сохранялись бы оптимальными, генетически заданными, пока сохранялись бы неизменными характеристики окружающей его околоклеточной среды. По-видимому, для сколь угодно долгой жизни клетке необходимо наличие в ней сколь угодно долго оптимальной внутриклеточной среды в сочетании с оптимальными для клетки характеристиками околоклеточной среды и рост клетки только до определенных размеров, при которых еще сохранялось бы ее полное самообновление.