Читать книгу: «Сотворение мира», страница 3

Молекулы АТФ, в свою очередь, являются универсальным источником энергии для работы белковопроизводящих органелл – рибосом.  Таким образом, молекула хлорофилла может выступать не только в роли первичного акцептора электрона, но и в роли его первичного донора.

Из всего сказанного следует, что молекула хлорофилла благодаря структурным и физико-химическим особенностям способна выполнять три важнейшие функции:

1) избирательно поглощать энергию света;

2) запасать ее в виде энергии электронного возбуждения;

3) фотохимически преобразовывать энергию возбужденного состояния в химическую энергию первичных фотовосстановленных и фотоокисленных соединений.

В эволюционировавших биологических системах молекулы хлорофилла, начиная пусковую стадию фотосинтеза, взаимодействуют со средой не в одиночку, а сгруппировавшись в фотосистемы I и II.

Процесс фотосинтеза высокоэнергетической органики параллельно запустил еще три очень важных механизма.

Первый. Часть поглощенной энергии излучения Солнца в процессе фотосинтеза передавалась природной среде через свободные молекулы кислорода и обеспечивала энергетикой через окислительные реакции другие биологические системы, никак не связанные с преобразователем энергии Солнца.

Второй. Запасенная энергия при фотосинтезе в форме возбужденных и химически присоединенных протонов использовалась для возвращения основного низкоэнергетического отхода биосинтеза – оксида углерода -, в цепочку органического синтеза.

Третий. Оставшаяся избыточная часть поглощенной энергии тратилась на фиксацию атмосферного азота для расширенного воспроизводства биомассы.

Этих трех процессов оказалось вполне достаточно для самопроизвольного непрерывного поддержания биоорганической жизни на планете при сокращающихся источниках геотермального тепла.

Клетки с описанными выше автономными биокомплексами фотохимического синтеза, скорее всего, и явились предшественниками цианобактерий. Последние находки ископаемых клеток указывают на то, что процесс эволюционного совершенствования цианобактерий в основном был завершен примерно 2,5 млрд лет назад. Уже тогда прототипы цианобактерий по сути оказались основной формой биологической жизни на Земле, кардинально изменив состав ее атмосферы, насытив ее кислородом в таком количестве, что окислительной энергии кислорода хватило для процветания остальных форм биологической жизни на планете.

Жизненный цикл цианобактерий скоротечен. Для современных их видов он укладывается в пределы суток. Поэтому при наличии подходящей среды их размножение и освоение ареала происходило довольно стремительно, с вытеснением всех других возможных видов биологических организмов. Столь масштабное и быстрое размножение цианобактерий не могло не привести к огромным отложениям отработавшей биомассы, с учетом того, что альтернативные формы биоорганической жизни, использующей окислительные процессы для разложения этой биомассы, находились, скорее всего, в зачаточном состоянии. Такой вывод можно сделать исходя из того, что окислительные формы жизни никак не могли развиться раньше, чем создались в атмосфере и в водной среде соответствующие условия. Значительное отставание окислительных процессов разложения биоорганики от ее воспроизводства способствовали ее битумизации и развитию анаэробных биоорганических процессов брожения и разложения, с эволюционным их структурированием в форму анаэробных бактерий. При этом анаэробное дыхание – биохимический процесс окисления органических субстратов или молекулярного водорода с использованием в качестве конечного акцептора электронов вместо кислорода других окислителей неорганической или органической природы.

Как и в случае аэробного дыхания, выделяющаяся в ходе окислительной реакции свободная энергия запасается в виде трансмембранного протонного потенциала, использующегося АТФ-синтетазой для синтеза АТФ.

Появление свободного кислорода в атмосфере способствовало первоначально эволюции хемолитоавтотрофных организмов, таких, как например, следующие:

железобактерии - окисляющие двухвалентное железо до трёхвалентного;

нитрифицирующие бактерии – окисляющие аммиак, образующийся в процессе гниения органических веществ, до азотистой и азотной кислоты, которые, взаимодействуя с почвенными минералами, образуют в ней нитраты и нитрилы;

водородные бактерии способные окислять молекулярный водород, являясь умеренными термофилами (растут при температуре 50 °C);

метанобразующие архебактерии.

Многовековая деятельность железобактерий привела к глобальному видоизменению химического состава морей и океанов, переведя окислы железа из нее в нерастворимую форму, фактически подготовив эти среды к развитию и процветанию биологической жизни.

Масштабный избыток кислорода не мог не привести к появлению организмов, назовем их бактериями, жизнедеятельность которых основывалась на утилизации энергии, заключенной в свободном кислороде, и включению ее в цепочку химико-биологического синтеза. Универсальным химическим соединением для такой утилизации послужил никотинамидадениндинуклеоти́д (НАД).  НАД состоит из двух нуклеотидов, соединенных фосфатными группами. Один из нуклеотидов в качестве азотистого основания содержит аденин, другой – никотинамид. Никотинамидадениндинуклеоти́д существует в двух формах: окисленной (НАД) и восстановленной (НАДН) в зависимости от рН. Эта особенность сделала НАД универсальным соединением в электронно-транспортной цепи, обеспечивающей передачу энергии внутрь клетки, для поддержания внутри нее метаболических процессов. И еще одна особенность молекул НАД состоит в том, что они, по сути, непроницаемы для мембран. Только посредничество белков обеспечивает их переход внутрь клетки, что систематизирует процесс перетока энергии, распределяя его по времени. Клетка, специализировавшаяся на таком переносе энергии, явилась прототипом клеточных органелл, известных как митохондрии. Суммарная реакция процессов перетока энергии состоит в окислении НАДН кислородом с образованием воды. По сути, это процесс ступенчатого переноса электронов между тремя атомами металлов, присутствующих в простетических группах белковых комплексов, где каждый последующий комплекс обладает более высоким сродством к электрону, чем предыдущий. Электроны передаются по цепи до тех пор, пока не соединятся с молекулярным кислородом, обладающим наибольшим сродством к электронам. Освобождаемая при этом энергия запасается в виде электрохимического (протонного) градиента по обе стороны внутренней мембраны митохондрий. Считается, что по электронно-транспортной цепи для каждой пары электронов перекачивается от трех до шести протонов.

Завершающим этапом функционирования митохондрии является генерация АТФ, осуществляемая встроенным во внутреннюю мембрану специальным макромолекулярным комплексом. Этот комплекс, называемый АТФ-синтетазой, как раз и катализирует синтез АТФ путем конверсии энергии трансмембранного электрохимического градиента протонов водорода в энергию макроэргической связи молекулы АТФ. При переносе электронов в митохондральной мембране каждый комплекс дыхательной цепи направляет свободную энергию окисления на перемещение протонов (положительных зарядов) через мембрану из матрикса в межмембранное пространство, что приводит к образованию разности потенциалов на мембране. При этом положительные заряды преобладают в межмембранном пространстве, а отрицательные – со стороны матрикса митохондрий. При достижении определенной разности потенциалов (220 мВ) белковый комплекс АТФ-синтетазы начинает транспортировать протоны обратно в матрикс и, превращая одну форму энергии в другую образует АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Так происходит сопряжение окислительных процессов с фосфолированием АДФ. Пока совершается окисление субстратов, пока осуществляется перекачка протонов через внутреннюю митохондриальную мембрану – идет сопряженный с этим синтез АТФ, т.е. происходит окислительное фосфолирование.

Окислительно-восстановительные реакции, катализируемые оксидоредуктазами, составляют важнейшую часть всех метаболических путей. Однако наиболее значима их роль в процессах, связанных с выделением энергии из таких соединений, как глюкоза и жирные кислоты, которые, окисляясь, выделяют энергию. Эта энергия запасается НАД при его восстановлении до НАДН в ряде реакций окисления жирных кислот гликолиза и цикла трикарбоновых кислот. Электроны, перенесенные на восстановленный НАДH, переносятся в митохондрию для восстановления митохондриальных НАД. НАДН затем окисляется белками по транспортной цепи, которые накачивают протоны в межмембранное пространство из митохондриального матрикса, и благодаря энергии протонов в ходе окислительного фосфолирования синтезируется ATФ.

Митохондрии оказались универсальными клетками, производящими энергоемкое химическое соединение, используемое для катализа белков и нуклеиновых соединений. Это, с одной стороны. С другой стороны – митохондрии могли существовать только в среде клетки-хозяина. Это и обусловило последующий симбиоз клеток и их высокую жизнестойкость. Логично предположить, что митохондриальное сродство с клеткой-хозяином началось у прокариот, типа цианобактерий, как первичного источника окислителя – кислорода.

Большинство бактериальных анаэробных процессов преобразования энергии ни к каким структурным биологическим формам не приводило, так как преобразуемой энергии едва хватало на воспроизводство единожды найденной формы такого преобразования. И вся эволюция таких биосистем состояла лишь в совершенствовании биологического механизма в ходе приспособления к меняющимся внешним условиям. Но симбиоз цианобактерий и протомитохондрий кардинально изменил ситуацию. Избыточный синтез клетками протомитохондрий молекул АТФ, как продукта их жизнедеятельности, обеспечил цианобактерии не только необходимым энергетическим источником для собственного воспроизводства, но и расширенного энергозависимого синтеза разнообразных белков и нуклидов. Наличие такого «строительного материала» обеспечило эволюционный переход цианобактерий на качественно иную ступень развития, трансформацию клеточной формы цианобактерии в полноценную функциональную клетку. Такая клетка обладала значительно большими возможностями по производству разнообразных белков и, следовательно, большими адаптационными возможностями к изменяющимся внешним условиям. Теперь для выживания клетки становился важным не фактор скорости размножения, а возможность формирования функционально связанных колоний клеток. В отличие от отдельных бактерий, жизненный цикл которых напрямую зависел от внешних условий среды обитания, колонии клеток могли противостоять кратковременным изменениям условий внешней среды, обеспечивая гомеостаз колонии. Симбиоз клеток колонии и протомитохондрий становится определяющим фактором физического выживания колонии, и эволюционный процесс закономерно привел к встраиванию таких митохондрий в качестве неотъемлемой части клетки в форме органелл.

Более совершенная структура клеток существенно увеличила продолжительность их жизненного цикла. И если короткий срок существования цианобактерий не позволял атакующим вирусам влиять сколь-нибудь существенно на генетический аппарат этих бактерий, то более продолжительный срок существования клеток делал их генетику зависимой от вирусных атак. Этот фактор резко ускорил эволюцию как самих клеток, так и в особенности их конгломератов. Можно предположить, что эволюция клеток при этом шла по линии совершенствования ее защитных механизмов от вирусных атак. А вот эволюционные изменения колоний клеток шли по линии совершенствования их видовой структуры, порождая их большое многообразие.

Совершенствование защитных механизмов клетки не отличалось многообразием. И шло большей частью по линии усиления защиты генетического аппарата клетки, которая заключалась в создании внутри клетки защищенного оболочкой ядра, содержащего молекулы ДНК, и в совершенствовании пространственной структуры хранения этой информации в самом ядре. Следующий защитный механизм клетки состоял в появлении таких ее структур, как лизосомы. Это своеобразные пузырьки, наполненные агрессивным белком, разлагающим большинство других белков и сложных химических соединений на отдельные молекулы, которые затем могут быть вовлечены в создание новых белковых и нуклеотидных соединений или других биологически активных молекул. Лизосомы в клетке действуют избирательно, атакуя чужеродные белки, а также разлагая отработавшие свое белковые структуры клетки, бракованные белки и другие случайные структуры. Если генетически запрограммировано, то лизосомы могут атаковать вообще все части клетки, работая на ее уничтожение. Механизм такой направленной избирательности лизисом не ясен. Не исключено, что этот механизм ответственен и за ликвидацию клетки при ее старении и завершении генетически обусловленного срока существования.

Следующее направление совершенствования защитных механизмов клетки заключалось в создании так называемого аппарата Гольджи. По сути, это своеобразная выделительная система клетки. Структурно он представлен разветвленной сетью мембран, отделяющих внутреннее содержимое клетки от внешней среды. В межмембранном пространстве аппарата Гольджи, скорее всего, содержится концентрированный состав ионов, создающий разность потенциалов для функционирования рибосомных комплексов, производящих белки, которые сразу же и выделяются в это межмембранное пространство, и затем выходят в межклеточное пространство. Если бы не структура Гольджи, то выделительная нагрузка легла бы на внешнюю мембрану клетки, многократно увеличив ее проницаемость и, следовательно, ослабив защиту от внешних атак. Кроме того, в структуре Гольджи не просто происходит выделение синтезированных активных белков, а они снабжаются оболочкой из части мембраны клетки, что дает возможность другим клеткам данного биологического организма устанавливать между собой защищенное взаимодействие.

Такая же, как в митохондриях, транспортная функция электронов реализуется и в хлоропластах. Только в хлоропластах у НАДН главной задачей является служить восстановителем в таких процессах, как фотосинтез и синтез жирных кислот.

В ходе эволюции механизм митохондриального синтеза АТФ достиг совершенства, превратившись в своеобразный биологический механизм. Работа АТФ-синтетазы при этом связана с механическими движениями её отдельных частей, создав эдакий «вращательный катализ». Подобно тому, как электрический ток в обмотке электродвигателя приводит в движение ротор относительно статора, направленный перенос протонов через АТФ-синтетазу вызывает вращение отдельных субъединиц фактора сопряжения относительно других субъединиц ферментного комплекса, в результате чего это уникальное энергообразующее устройство совершает химическую работу – синтезирует молекулы АТФ. В дальнейшем АТФ поступает в цитоплазму клетки, где расходуется на самые разнообразные энергозависимые процессы.

Избыточная энергия, предоставляемая митохондриями клетке, привела к тому, что хлоропласты как источники энергии стали не столь необходимыми, как раньше. И если раньше клетки в условиях дефицита солнечной энергии угнетались или гибли, то теперь часть из них могли обходиться и без работы фотосинтезирующего механизма. Но оставалась потребность в питательной среде (глюкозе и жирных кислотах). Эволюция таких клеток, оказавшихся в экстремальных условиях дефицита освещения, пошла по пути заимствования питания у соседних клеток, обладавших этими ресурсами.

Для такой агрессии жизненно важной становилась возможность пространственного перемещения клетки. Кроме чисто механического, такое перемещение возможно было и путем интенсивного деления материнской клетки. Природа реализовала оба пути. Один в популяциях животного мира, другой – в популяциях грибов.

             Страта пятая. Эволюция видов

Быт.1:22 И благословил их Бог, говоря: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте воды в морях, и птицы да размножаются на земле.

Быт.1:23 И был вечер, и было утро: день пятый

Виды стремятся к неограниченному размножению. Так как производится более особей, чем может выжить, в каждом случае должна возникать борьба за существование либо между особями того же вида, либо между особями различных видов, либо с физическими условиями жизни.

Ч.Дарвин

Все причины эволюционного многообразия видов можно сгруппировать в несколько групп:

– половой отбор особей, более приспособленных к меняющимся условиям внешней среды;

– естественная эволюция путем сохранения наименее уязвимых особей в биологической системе жертва – хищник;

– конкурентная борьба за ареал проживания и его ресурсы между близкими видами, возникающими в процессе их внутривидовой эволюции;

– эволюционное изменение вида в результате симбиотической приспособляемости определенной части вида к паразитарным и патогенным биологическим организмам;

– эволюция в результате межвидового скрещивания.

Есть еще одна группа. Мутационная эволюция. Многими она рассматривается как основная. Но представляется, что это не так. По крайней мере, для высокоорганизованных биологических видов, в которых особи с морфологическими отклонениями негативно воспринимаются сородичами и имеют весьма мало шансов на наследственное закрепление этих особенностей. С другой стороны, нет и оснований считать, что природа в поколениях всегда воспроизводит только точные копии. На уровне низших биологических организмов – огромное число воспроизводимых экземпляров с большой динамикой их смены, безусловно, будет порождать некий разброс видовых признаков. На уровне высокоорганизованных биологических организмов сложность биологической системы, состоящей из такого же огромного числа клеток, опять же по тем же законам статистики, всегда будет порождать определенные отклонения почти в каждом организме. Но назвать эти отклонения мутацией было бы не совсем корректно.

Да и эволюция путем межвидового скрещивания, скорее, ведет к деградации и вырождению таких видов, чем к закреплению изменений.

Все многообразие форм существования биологических организмов уместно классифицировать в соответствие с их эволюционной иерархией. Основы такой иерархии до уровня многоклеточных организмов даны на уровне четвертой страты. А именно:

– вирусные формы;

– бактериальные формы;

– археи;

– одноклеточные и простейшие многоклеточные;

– многоклеточные растительные формы;

– грибковые формы.

Для всех перечисленных форм (царств) характерно пассивное осваивание ареала обитания. То есть перемещение либо под воздействием внешней среды, либо ограниченное микропространственное перемещение за счет вращательных или колебательных движений всей клетки или ее частей, либо распространение путем многочисленной серии делений (роста) основной субстанции.

Окислительно–восстановительный способ питания, подкрепленный митохондриальной энергонезависимостью клеток, породил новый класс видового разнообразия, существование которого связано с поиском и добычей питательной среды. Этот способ существования предполагает возможность направленного перемещения в трехмерной среде. Этот класс, называемый животным миром, делится на четыре группы: простейшие одноклеточные, простейшие многоклеточные, бесхордовые многоклеточные и хордовые многоклеточные.

Бесхордовые подразделяются на:

– червей;

– моллюсков;

– членистоногих ракообразных;

– членистоногих насекомых.

Хордовые делятся на:

– рыб;

– рептилий, земноводных;

– пресмыкающихся;

– птиц;

– млекопитающих.

В отдельную группу (царство) целесообразно бы выделить промежуточный класс существ типа губок, мшанок, кишечнополостных. Для них перемещение не является основным способом добывания пищи. Но зачатки такого способа уже имеются.

Вирусные формы, стоящие в основании эволюционной пирамиды и рассматриваемые преимущественно как паразитарные формы биологической жизни, в соответствии с рассматриваемой концепцией таковой не являются. Напротив, именно вирусные формы и породили, и продолжают порождать все многообразие биологического мира. Эволюционно домен за миллиардный срок существования претерпел относительно небольшие изменения, преимущественно по части обеспечения устойчивости найденных форм по отношению к меняющимся внешним условиям и в совершенствовании белковых комплексов, позволяющих преодолевать развивающиеся защитные механизмы организмов, которые данные вирусные формы эволюционно приспособили под размножение. Как это ни парадоксально звучит, но с позиций вирусов (если таковую условно принять) все многообразие биологического мира можно объяснить, как видоизменение среды под свои потребности существования и размножения. Для вирусов малоуязвимы организмы с коротким периодом существования. Зато организмы (клетки) с длительным сроком существования, учитывая разнообразие и массовость распространения вирусов, безусловно, подвергаются атакам. И без защитных механизмов такие клетки обречены.

Однако уничтожение популяции клеток автоматом влечет и гибель адаптированных к ним вирусов. И это тупиковые ветви. Развитие получили компромиссные формы. Если в зараженных клетках вирус репродуцировался вяло, то клетки успевали подвергаться атакам других вирусов, и такие клетки становились ареной борьбы между вирусами. Можно предположить, что при этом основным результатом было встраивание более сильного вируса в геном хозяина, позволявший на системном уровне репродуцировать и РНК (ДНК) вирусной клетки-победителя, и защитные белки, вырабатываемые под ее контролем. Есть основания считать, что именно подобный механизм и являлся основой эволюционного совершенствования клеток. Именно таким путем в клетках возникли лизосомы и биохимический механизм управления ими.

Выше отмечалось, что бактериальные формы возникли и эволюционировали либо как хемолитоавтотрофные организмы, либо как биоорганические структуры, утилизирующие биоорганические отходы жизнедеятельности других органических структур. Но граница между живыми, ослабленными или мертвыми органическими структурами очень условна. Поэтому бактерии постоянно пытались перейти эту грань, испытывая на жизнеспособность и сами живые организмы. Это, с одной стороны.

С другой стороны, миллиардный эволюционный путь сосуществования бактерий и вирусов породил уникальный мир фагов. В них, как в зеркале, отразились все этапы эволюционной борьбы мира вирусов и бактерий. И именно на бактериях совершенствовалась структура фагов, а возможно и всего мира вирусов.

      Есть одна фундаментальная особенность, порожденная, видимо, внутривидовой борьбой вирусов за среду размножения. Вирусы, и фаги в частности, могут прикрепляться к поверхности не любой клетки, а только имеющей специфичные рецепторы. Видимо, в ходе внутривидовой борьбы вирус-победитель, встраиваясь в геном клетки хозяина, первым делом модифицировал ее генетический механизм так, что она становилась доступной для атак вирусами только определенного вида.

После прикрепления хвост фага с помощью ферментов, находящихся на его конце (в основном лизоцима), локально растворяет оболочку клетки, сокращается и содержащаяся в головке ДНК инъецируется в клетку, при этом белковая оболочка бактериофага остается снаружи. Инъецированная ДНК вызывает полную перестройку метаболизма клетки: прекращается синтез бактериальной ДНК, РНК и белков. Такая блокада, скорее всего, происходит путем массированной атаки клетки фагами, выключающими своей массовостью все защитные механизмы клетки. ДНК бактериофага начинает транскрибироваться с помощью собственного фермента транскриптазы, который после попадания в бактериальную клетку активируется. Синтезируются сначала ранние, а затем поздние иРНК, которые поступают на рибосомы клетки-хозяина, где синтезируются ранние (ДНК-полимеразы, нуклеазы) и поздние (белки капсида и хвостового отростка, ферменты лизоцим, АТФаза и транскриптаза) белки бактериофага. Репликация ДНК бактериофага происходит по полуконсервативному механизму и осуществляется с участием собственных ДНК-полимераз. После синтеза поздних белков и завершения репликации ДНК наступает заключительный процесс – созревание фаговых частиц или соединение фаговой ДНК с белком оболочки и образование зрелых инфекционных фаговых частиц. Продолжительность этого процесса может составлять от нескольких минут до нескольких часов. Затем происходит лизис клетки и освобождаются новые зрелые бактериофаги. Если атака фагов была не массированная, то генный механизм клетки не выключается. Вместо репликации геном фага обратимо взаимодействует с генетической системой клетки-хозяина, интегрируясь в хромосому или сохраняясь в клетке в виде плазмиды. Далее вирусный геном реплицируется синхронно с ДНК хозяина делением клетки. Подобное состояние фага называется профагом. В определенных условиях лизис клетки может возобновиться с выделением фагов, но теоретически возможно и генетическое закрепление генома фага в клетке хозяине, вызывающее генетические изменения в ее функциях и производимых ею белках.

Изложенное позволяет утверждать, что фаги, по сути, контролируют бактериальный мир и его поползновения на исключительную роль в биологическом мире. И редкие пандемии, происходящие в биологическом мире, говорят лишь о случайных сбоях в этой регуляторной цепи.

Несмотря на то, что мир бактерий – это мир одноклеточных организмов, тем не менее их отдельные популяции связаны общностью существования в пределах ограниченной среды обитания. Поэтому для такой популяции возможность обмена информацией между экземплярами бактерий часто является условием выживания всей колонии. Это обусловило то, что эволюционно сформировался механизм горизонтальной передачи информации между экземплярами бактерий в экстремальных ситуациях. Известна, по крайней мере, одна такая форма передачи информации – обмен плазмидами.

Плазмиды – небольшие молекулы ДНК, физически отделенные от геномных хромосом клетки. Такая автономность делает ДНК- аппарат более чувствительным к неблагоприятным условиям среды и обеспечивает производство динамичного спектра белков, среди которых могут оказаться и те, которые позволяют сохранить клетку. Вот это найденное решение передается другим клеткам колонии путем обмена плазмидами, резко поднимая шанс выживания колонии в условиях неблагоприятного воздействия среды. Но обмен плазмидами – процесс медленный, и вряд ли является единственным. Скорее всего, существуют и механизмы передачи информации посредством специфичных белков. Но для восприятия таких белков на поверхности защитной оболочки бактерии должна быть разветвленная система рецепторов, обеспечивающих транспортировку таких белков внутрь клетки. А это в свою очередь, снижает защищенность бактерии и их выживаемость. Поэтому, скорее всего, существует некая грань, зависимая от внешних условий, определяющая баланс этих способов передачи информации.

Еще один способ защиты популяции бактерий от посягательств других их видов, это выделение во внешнюю среду биологически активных веществ, нейтральных для данного вида бактерий, но губительных для других их видов. Это так называемые антибиотические вещества. Спектр их действия широк, но большей частью направлен либо на блокировку рецепторов других типов бактерий, либо (что чаще) на блокировку химико-биологических процессов, протекающих в них. В последнем случае действие антибиотиков более избирательное и совершенно не влияет на вирусы.

Отдельный домен живых организмов представляют археи.

«По форме и размерам клеток, общим принципам их организации и характеру деления археи сходны с бактериями, хотя только среди них обнаружены организмы кубической формы. Многие археи подвижны и имеют жгутики, похожие на бактериальные, но несколько отличающиеся деталями организации. Однако представители этого домена имеют существенные особенности». [23]

      В частности, метаболические пути архей сближают их с эукариотами (клетки, содержащие ядра), обладая ферментами, катализирующими процессы транскрипции и трансляции. Другие аспекты биохимии архей являются уникальными. Большая часть архей – хемоавтотрофы. Они используют значительно больше источников энергии, чем эукариоты: начиная от обыкновенных органических соединений, таких как сахара, и заканчивая аммиаком, ионами металлов и водорода. Солеустойчивые археи – галоархеи – используют в качестве источника энергии солнечный свет, другие виды архей фиксируют углерод. Археи могут образовывать колонии клеток в форме пленок, трубчатых структур, нитей. Среда их размножения и обитания обычно столь экстремальна, что она редко пересекается с другими формами органической жизни и почти не воздействует на них. Но все-таки среда обитания архей хоть и экстремальная для живых организмов, но относительно стабильная и не требует быстрой реакции колонии на неблагоприятные условия, как у бактерий.

Эволюционно – археи – одна из древних форм существования клеточной структуры. Занимая промежуточное положение по особенностям биохимии и структуры клеток между бактериями и эукариотами, археи, скорее всего, явились ветвью, отделившейся еще на стадии примитивных форм бактерий от этого мира, породившие позднее третью ветвь – эукариот, которые хотя и были менее устойчивы к экстремальным условиям существования, зато проявили значительно лучшую приспособляемость к быстро изменявшимся внешним условиям за счет более совершенного генетического аппарата. Не исключено также, что именно археи стали прототипом таких клеточных органелл, как митохондрии и пластиды.

Являясь доминирующей формой жизни на планете на протяжении сотен миллионов лет, археи оставили как результат своей жизнедеятельности, обширные залежи минерального сырья, возвращенный в органический оборот углерод, создавая, по-видимому, атмосферу, насыщенную метаном. Нельзя исключить, что значительная часть этого метана, насыщая воду, переносилась при этом в подземные полости, составляя ныне основу современных крупных газовых месторождений.

Археи, имея короткий срок жизни и занимая в своей массе экстремальные по условиям существования ареалы, оказались малоуязвимыми для вирусов и поэтому генетически устойчивой формой. Эта относительная устойчивость создала достаточные условия для эволюционного перехода аппарата наследования от уязвимой для внешних воздействий РНК к более устойчивой и информативной молекуле ДНК. Молекулы ДНК в археях имели еще простую организацию. Но это был уже революционный шаг на пути эволюции жизни. И есть все основания считать, что именно этим шагом было начато движение к видовому разнообразию форм жизни.