Человеческая фантазия безгранична. Например, с древних времен люди рассказывали друг другу сказки с фантастическими, никогда не существовавшими животными в главных ролях. Если вы читали книги про Гарри Поттера - удивительного мальчика, который выжил, то вам наверняка знакомы некоторые из них: единорог, кентавр, гиппогриф. Например, благородный кентавр - это соединение человека и коня.

В древней Греции, эти сказочные существа, получавшиеся из сочетаний нескольких животных, назывались химерами. Биологи в свою очередь позаимствовали этот термин, потому что самые удивительные и при этом живые соединения из нескольких организмов создает главный конструктор - Природа.

Например, наш организм - это соединения множества сложных клеток-химер, которые появились очень давно благодаря соединению простых клеток. Давайте попытаемся разобраться, как это происходило.

Для того, чтобы понять как именно происходил процесс “усложнения”, нам в первую очередь необходимо поговорить о самих клетках и их строении.

Клетки - это основная единица строения (кирпичик) всех живых существ. Клетки могут сильно отличаться, но принцип работы при этом у них один.

Существует два основных типа клеток: прокариотические и эукариотические.

Прокариотические клетки - это наиболее примитивные, очень просто устроенные, не изменившиеся с древних времен организмы. У них нет ядра. К ним относят бактерии и сине-зелёные водоросли. 

Эукариотические клетки разнятсясложностью и разнообразием структуры. От прокариотических клеток они отличаются в первую очередь наличием ядра. Типичной эукариотической клетки не существует, но из тысяч типов клеток можно выделить общие черты.

Кстати, наши организмы состоят именно из эукаритических клеток, как и грибы и растения, поэтому нас всех называют эукариотами. Строение эукаритической клетки может быть очень сложным. Но сейчас для понимания того, как происходила их эволюция, нам необязательно знать все составные части. Разберем лишь самые основные из них.

Во-первых, у этих клеток есть ядро. Ядро - это “мозг” клетки. Оно выполняет две очень важные функции: 1) ядро хранит и воспроизводит генетическую информацию, 2) ядро управляет обменом веществ, протекающих в клетке. Клетка, утратившая ядро, не может существовать. Ядро также неспособно к самостоятельному существованию.

Второе, это митохондрия - единственный источник энергии клеток. Расположенные внутри каждой клетки, митохондрии сравнимы с "батарейками", которые производят, хранят и распределяют необходимую для клетки энергию.

Хлоропласт - как и митохондрия является "батарейкой” клетки, но уже растительной. Иначе говоря, митохондрии бывают в животных организмах, а хлоропласты в растениях.

Эти “батарейки” получают заряд, перерабатывая углекислый газ в энергию с помощью солнечного света. В результате образуются “отходы” - кислород. Этот процесс называется фотосинтезом. Поэтому наши растения так любят Солнце.

Теперь, когда мы знаем о том, что такое прокариотические и эукариотические клетки, давайте все же разберемся: как именно они стали такими сложными и дали толчок эволюции?

Объяснить это нам поможет теория эндосимбиоза (или симбиогенеза) любимая нынче всеми уважаемыми биологами мира.

Согласно этой теории, когда-то на Земле митохондрии и хлоропласты существовали сами по себе, в виде самостоятельных организмов. Одни расщепляли сахара и другие вещества для получения энергии, другие были способны к фотосинтезу. Еще существовали “ленивые” клетки, не способные делать ни того, ни другого. Ленивцы просто “съедали” бедных митохондрий и хлоропластов, существуя за счет этого. В какой-то момент, намеренно или случайно, ленивая клетка поглотила свою добычу, однако последняя продолжала жить, но уже в составе клетки-хозяина. Взаимное существование принесло пользу обоим организмам - клетка-хозяин отныне могла не беспокоиться о питании, а наш органоид мог не беспокоиться о защите.

Чтобы это лучше понять, вернемся к нашим химерам. Кентавр, как вы уже знаете, соединение двух организмов: человека и коня. Человек может стрелять из лука, говорить и думать, а сильные ноги коня помогают кентавру быстро бегать и защищаться.

Совместная работа этих организмов обеспечивала усвоение солнечной энергии с синтезом сахаров и их расщеплением за счет кислорода, который в то время уже присутствовал в земной атмосфере. Микроорганизмы, заполучившие внутрь себя другие организмы, приобрели тем самым эволюционные преимущества. Это помогло им выжить в постоянно меняющихся условиях.

Существует множество теорий, так или иначе объясняющих процесс эволюции клеток. Но именно теория эндосимбиоза дает наиболее точное объяснение происхождению сложных клеток с научной точки зрения. Давайте рассмотрим три основных.

Во-первых, почему клетка сама не могла создать себе источник питания? Исследования показали, что это невозможно. Если из клетки искусственно убрать “батарейку”, они больше не появятся и клетка умрет.

Второй факт в пользу данной теории. Ученые-биологи обнаружили “старые” бактерии (их еще называют “реликтовыми”). Их строение ДНК и генетический материал удивительным образом схож со строением ДНК современных хлоропластов и митохондрий. Но при этом достаточно сильно отличаются от собственного генетического материала эукаритических клеток.

В качестве же последнего факта отметим особенность строения наружных оболочек сложных клеток. Как у хлоропластов, так и у митохондрий оболочка является двойной, то есть состоит из внутренней и наружной частей. В составе внутренней присутствует ряд специфических жиров и белков, которых не содержит наружная часть. Спрашивается: и что с того? А то, что наружная оболочка в свое время досталась им от клетки-хозяина. Хлоропласты и митохондрии, прошедшие через нее, получили оболочку в качестве своей наружной мембраны, в то время как их собственная стала внутренней.

В настоящее время теория эндосимбиоза служит биологам объяснением происхождения самых различных эукариотов.

Появление существ, сочетающих в себе качества множества отдельных организмов, стало тем великим эволюционным прорывом, без которого на нашей планете не было бы сейчас ни микроорганизмов, ни растений, ни нас с вами.