Предшественники жизни. 
Теория эндосимбиоза: происхождение эукариотических клеток

Предки нынешних организмов возникли более трех миллиардов лет назад из органических соединений, образовавшихся на поверхности Земли. Привлекательность этой концепции отчасти связана с ее доступностью для проверки.

С. Миллер и Х. Юри показали, что при атмосферных условиях, имевших место на юной Земле, могут образовываться аминокислоты и другие органические молекулы. Различные типы органических молекул образовывались спонтанно в течение первого миллиарда лет существования Земли. Многие органические молекулы были обнаружены в межзвездном пространстве и в метеоритах. Значит, органические соединения возникают при взаимодействии легких элементов, вприсутствии источников энергии. Универсальность химического механизма биорепродукции означает, что все живое на Земле происходит от общих предков: вся нынешняя жизнь произошла от клеток с информационными системами, основанными на репликации ДНК, и на синтезе белков, направляемом информационной РНК.

ФЕРМЕНТИРУЮЩИЕ ОРГАНИЗМЫ

Возможно, что нуклеиновые кислоты с самого начала были отделены от окружающей среды липопротеидными мембранами. Информация стала кодироваться последовательностью нуклеотидов в молекулах ДНК. Древнейшие клетки использовали АТФ и аминокислоты, входящие в состав белков, как прямые источники энергии, и как структурные компоненты. Итак — древнейшая жизнь существовала в форме гетеротрофных бактерий, получавших пищу и энергию из органического материала абиотического происхождения. Для неодарвиновской органической эволюции необходимо три феномена: воспроизведение, мутации и селективное давление среды. Воспроизведение — это неприменное условие биологической эволюции. При достаточно точной репродукции — мутации и естественный отбор неизбежны. Объяснить происхождение такой репродукции — значит понять происхождение самой жизни. Мутирование — первичный источник изменчивости в эволюции, ведет к наследуемым изменениям в самовоспроизводяйщейся системе. Как только выработалось надежное воспроизведение, началась неодарвиновская эволюция. Организмы, у которых выработались пути синтеза нужных клетке компонентов, имели преимущество перед другими. Древнейшими автотрофами, то есть организмами способными удовлетворять свои потребности в энергии и органических веществах за счет неорганических источников, были анаэробные метанообразующие бактерии. Способность к фотосинтезу впервые выработалась у бактерий, чувствительных к кислороду. Поглощая солнечный свет с помощью бактериального хлорофилла, они превращали угле-кислоту атмосферы в органические вещества. Появление анаэробного фотосинтеза необратимо изменило поверхность и атмосферу Земли.

Углекислота удалялась из атмосферы и превращалась в органическое вещество в соответствии с общим уравнением фотосинтеза: 2H2X+CO2=CH2O+2X+H2O. Фотосинтезирующие бактерии, которые использовали для восстановления СО2 сероводород, откладывали элементарную серу. Они дали начало бактериям, способным к фотосинтезу с выделением кислорода. Вероятно этот тип фотосинтеза зародился в результате накопления мутаций у фотосинтезирующих серных бактерий. Этот путь привел к возникновению сине-зеленых водорослей или цианобактерий. Недавно была открыта и изучена новая группа фотосинтезирующих прокариот, выделяющих О2 — хлороксибактерии. Можно предполагать, что именно цианои хлорооксибактерии были предками пластид, находящихся в клетках водорослей и растений. По мере накопления О2 в результате микробного фотосинтеза земная атмосфера становилась окислительной, что вызвало кризис всей жизни — до этого времени мир был заселен анаэробными бактериями. Чтобы выжить микробы должны были избегать кислорода, укрываясь в болотах, или должны были выработать обмен веществ, способный предохранить их от возрастающего количества кислорода.