Один із найважливіших моментів в історії життя

Складні форми життя зовні виглядають по-різному. Але всі рослини, одноклітинні організми, тварини і навіть люди на найпростішому рівні складаються зі схожого матеріалу – з клітин, що включають ядра. Еукаріоти, або ядерні, – загальна назва всім живих організмів, клітини яких містять ядро. Всі організми, крім бактерій та архей, є ядерними (віруси також не є еукаріотами, але не всі біологи взагалі вважають їх живими організмами). Отже, оскільки еукаріотами є багато форм життя, у тому числі люди, то дуже схоже, що у нас є спільний предок. Ви і яблуня, що росте у Вас у саду – далекі родичі, розділені кількома мільярдами років та ще більшою кількістю поколінь. Але еукаріотів не існувало протягом більшої частини історії життя на Землі. Наша планета була будинком всього двох видів живих організмів: бактерій і архей. Ці два типи організмів також поєднуються під назвою «прокаріоти». Ці одноклітинні організми панували Землі протягом перших двох мільярдів років після появи життя Землі. Але за всю історію життя на планеті прокаріоти ніколи не ставали більшими і складнішими, як еукаріоти. Справа в тому, що вони не могли накопичувати енергію. Прокаріоти можуть виробляти енергію лише у своїй оболонці. Тому, для виробництва більшої кількості енергії необхідна велика площа оболонки, а це вимагає сильного збільшення розміру клітини і це, своєю чергою, вимагає ще більшої кількості енергії для підтримки життєдіяльності клітини. Припустимо, що бактерія хоче збільшити всі свої лінійні розміри в 3 рази, тоді площа оболонки цієї бактерії збільшиться приблизно в 9 разів, і в стільки ж разів зросте кількість вироблюваної енергії. Але обсяг такої бактерії зросте приблизно в 27 разів, і в стільки ж разів більше енергії бактерії буде потрібно для підтримки своєї життєдіяльності. Таким чином, енергії у бактерії буде в 3 рази менше, ніж потрібно. Це порочне коло прокаріоти ніколи не розірвали б самостійно. Проте, сталося щось неймовірне. Подія настільки рідкісна, що вона трапилася лише один раз за чотири мільярди років історії життя на планеті. Одного разу, клітина археї зіткнулася з бактерією та поглинула її, але з якоїсь причини вона не стала перетравлювати бактерію. Ми не знаємо точно чому, але це був перший раз, коли один живий організм жив у симбіозі не разом (поряд) з іншим організмом, а всередині нього. Таке явище називається «ендосімбіоз». Будь-яка жива істота, яку Ви бачите неозброєним оком, походить від цього синтезу. Завдяки співпраці зі своїм новим будинком, який забезпечував бактерію всім необхідним, бактерія змогла зайнятися єдиною справою – виробництвом енергії, якої раніше не вистачало організмам у розвиток. Так було створено першу мітохондрію, яка вже була еукаріотом. Ці перші еукаріоти мали надлишок енергії, тому вони могли зростати і розвиватися, експериментувати зі своїми новими неймовірними здібностями. Пізніше деякі з них поглинули другу бактерію, яка навчилася фотосинтезу. Ці еукаріоти згодом перетворилися на рослини. Незабаром еукаріоти еволюціонували у всі види тварин і рослин, що є на Землі, починаючи з медузи і каштана, і закінчуючи горобцями та ведмедями, і навіть нами – людьми. Ми знаємо, що все почалося саме з могутньої мітохондрії, тому що в ній все ще міститься її власний геном – ланцюжок ДНК, як у прокаріотів. Ми можемо виявити третину наших, людських генів або в бактерії, або в археї. Отже, у світі, наповненому бактеріями та археями, які стикаються один з одним кожну секунду багато разів протягом перших двох (з чотирьох) мільярдів років існування життя на Землі, історія походження еукаріотів відбулася лише одного разу. Так каже загальний предок всіх еукаріотів, чий геном досі міститься в геномах всіх видів рослин, тварин, а також людей. Це сталося завдяки такому простому, але надзвичайно рідкісному події, коли дві гілки двох різних стволів дерева життя з'єдналися в одну, звільнивши життя від кайданів енергетичного голодування, і подарувавши природі можливість створити нескінченну кількість найпрекрасніших форм життя.