Теория происхождения эукариот, симбиотическая теория.

Симбиотическая теория происхождения и эволюции клеток основана на двух концепциях, новых для биологии. Согласно первой из этих концепций, самое фундаментальное разграничение в живой природе – это разграничение между прокариотами и эукариотами ,т.е. между бактериями и организмами, состоящими из клеток с истинными ядрами - животными , грибами и растениями . Вторая концепция состоит в том , что источником некоторых частей эукариотических клеток была эволюция симбиозов, т.е. формирование постоянных ассоциаций между организмами разных видов. Предполагается, что три класса органелл - митохондрии, реснички и фотосинтезирующие пластиды произошли от свободно живущих бактерий, которые в результате симбиоза были в определенной последовательности включены в состав клеток прокариот - хозяев. Эта теория в большой мере опирается на неодарвинистские представления, развитые генетиками, экологами, цитологами и другими учеными, которые связали Менделевскую генетику с дарвиновской идеей естественного отбора. Она опирается также на совершенно новые или недавно возрожденные научные направления: на молекулярную биологию, особенно на данные о структуре белков и последовательности аминокислот, на микро палеонтологию, изучающую наиболее ранние следы жизни на Земле, и даже на физику и химию атмосферы, поскольку эти науки имеют отношение к газам биологического происхождения. Все организмы, состоящие из клеток, могут быть сгруппированы в пять царств: царство прокариот и четыре царства эукариот.

Теория симбиогенеза: доказательства.

Точку зрения на митохондрии и хлоропласты, как на приобретенные клеткой симбиотические бактерии подтверждает ряд особенностей строения и физиологии этих органелл:

1)У них есть все признаки "элементарной клетки":

 полностью замкнутая мембрана;

 генетический материал - ДНК;

 свой аппарат синтеза белка - рибосомы и др.;

 размножаются делением (причем делятся иногда независимо от деления клетки). 2)У них есть признаки сходства с бактериями:

 ДНК обычно кольцевая, не связана с гистонами;

 рибосомы прокариотические - 70S-типа и мельче.

 рибосомы чувствительны к тем же антибиотикам, что и бактериальные

Теория симбиогенеза: объяснительные и предсказательные свойства

С помощью теории симбиогенеза были предсказаны и/или объяснены многие признаки митохондрий и хлоропластов. Некоторые из предсказаний, которые рассмотрены ниже, сейчас - скорее доказательства: они подтвердились. Прежде всего, теория симбиогенеза объясняет наличие двойной мембраны и ее свойства. Приобретение двойной мембраны - результат фагоцитоза; наружная мембрана - бывшая мембрана пищеварительной вакуоли и, таким образом, принадлежит хозяину, а не эндосимбионту. Хотя сейчас эта мембрана воспроизводится вместе с органоидом, как ни странно, по липидному составу она больше похожа на мембрану эндоплазматической сети клетки, чем на внутреннюю мембрану самого органоида. Объясняет наша теория и различия метаболизма цитоплазмы и органоидов. Анаэроб - протоэукариот приобрел бактерий, которые уже стали аэробными (митохондрии); гетеротроф приобрел фототрофов (хлоропласты). Теория симбиогенеза предсказывает гомологию (сходство) последовательностей ДНК органелл и бактерий. Это предсказание с появлением методов секвенирования блестяще подтвердилось. Например, по нуклеотидным последовательностям 16S-рибосомальной РНК хлоропласты наиболее близки к цианобактериям, а митохондрии - к пурпурным бактериям. И те, и другие рРНК резко отличаются от рРНК эукариотических рибосом цитоплазмы хозяев. Наконец, теория симбиогенеза предсказывает возможность множественного (неоднократного) приобретения симбионтов и вероятность нахождения нескольких разных свободноживущих бактерий, похожих на их предков. Видимо, эта возможность была реализована в случае хлоропластов. Здесь надо отметить, что в большинстве книг по цитологии ограни- чиваются описанием хлоропластов зеленых растений: их-то мы себе и представляем, когда речь идет про эти органоиды. Сходное строение имеют хлоропласты зеленых водорослей. А вот у других водорослей они могут существенно отличаться как по строению мембранных частей, так и по набору пигментов. У красных водорослей хлоропласты содержат хлорофилл а и фикобилины - белковые пигменты, собранные в особые тельца - фикобилисомы; мембранные мешочки - ламеллы - расположены в них поодиночке. По этим признакам они наиболее (из всех хлоропластов) схожи с цианобактериями, прямыми потомками которых, видимо, и являются. У зеленых водорослей и высших растений есть хлорофиллы a и b; нет фикобилинов; ламеллы собраны в стопки - граны. От типичных цианобактерий они по этим признакам отличаются. И вот в 70-е г.г. нашего века был подробно описан замечательный прокариот-фотоавтотроф - Prochloron. Он был известен и ранее - это симбионт асцидий-дидемнид, у которых он живет не внутри клеток, а в клоакальной полости. (Дидемниды - мешковидные, прозрачные колониальные существа, обитающие на коралловых рифах. Из-за симбионтов имеют ярко-зеленую окраску. Могут медленно двигаться, выбирая освещенные участки. Симбионты получают от хозяина защиту и необходимые им ростовые вещества, а в ответ делятся с ним продуктами фотосинтеза и, видимо, аминокислотами - прохлорон способен к азотфиксации.) Оказалось, что прохлорон - скорее всего, цианобактерия (хотя некоторые ученые выделяют его в особый отдел Prochlorophyta вместе с позднее открытой свободноживущей нитчатой бактерией Prochlorothryx), но... у него нет фикобилинов; есть хлорофиллы a,b; есть стопки ламелл. Таким образом, это - "модель" предка хлоропластов высших растений! "Модели" хлоропластов других водорослей (например, бурых и золотистых), возможно, еще будут открыты. Так и что и здесь теория симбиогенеза нашла подтверждения.

Заключение Клетка является структурной и функци­ональной единицей любого живого организма. Каждая клетка является микроносителем жизни, поскольку в ней заключена та­кая генетическая информация, которая достаточна для воспро­изведения всего организма, причем этот носитель жизни «подчинил свою собственную свободу деятельности организма в це­лом».  Клетке присущи все признаки живого: обмен веществ и энер­гии, реагирование на внешнюю среду (саморегуляция), рост, размножение путем деления (самовоспроизведение), передача наследственных признаков, способность двигаться и в целом са­моорганизация. Клетка обладает как бы полнотой свойств жиз­ни, что позволяет ей как самостоятельной единице живого су­ществовать и отдельно: изолированные клетки многоклеточных организмов могут жить и размножаться в питательной среде.  В природе существуют простейшие одноклеточные организмы, как животного, так и растительного свойства (амеба, инфузория, эвглена, хлорелла и др., некоторые водоросли и грибы) и многоклеточные (большинство животных и растений). Клетки всех живых организмов имеют похожий химический состав и сходное строение. Многоклеточные организмы содержат до несколько тысяч кле­ток и являются организованными совокупностями клеток, различ­ных по форме, структуре и функциям, т.е. дифференцированными и дискретными системами. Однако организация клеток в организ­ме построена по единому структурному признаку. Итак, клетка является наименьшей, то есть элементарной живой системой, так как ей присущи все свойства живого организма, свойства жизни как явления.