Возможно, кого-то это разочарует, но большинство живых организмов являются одноклеточными. Они составляют больше половины всей биомассы Земли — и это тем более удивительно, что мы не можем непосредственно наблюдать их вокруг себя, и если бы не дотошные ученые со своими микроскопами, мы бы и не подозревали об их существовании.
Как ни покажется это странным для нас, многоклеточных, но в объеме одной клетки может находиться все, что необходимо для её существования. Какая-нибудь кишечная палочка (фотка 1) может питаться, двигаться, размножаться, используя не многоклеточные органы (как делаем это мы), а органеллы единственной клетки. Может быть, ей показалась бы бессмысленным расточительством наша двигательная система, представленная совокупностью не просто различных клеток, а различных органов, складывающихся из миллиардов (!) клеток — ведь ей достаточно наружных выростов ее единственной клетки и внутреннего «мотора», вращающегося за счет движения протонов, чтоб добраться в любое место, куда захочется.
Другие организмы в процессе эволюции решили отойти от подобного минимализма, и для начала стали объединяться в колонии клеток. После деления дочерние клетки не расплывались в разные стороны для начала самостоятельной жизни, а решали держаться рядом. Что им это давало, можно понять, взяв для примера современную прокариоту (одноклеточное, лишенное ядра). Прокариоты могут и любят жить тусовками. Например, миксобактерии живут в почве и питаются органическими молекулами. Чтоб сожрать молекулу, бактерия должна ее расщепить, выделяя ферменты — мы делаем с пищей то же самое, засовывая ее внутрь себя, где ферментам удобно на нее набрасываться. Но миксобактерия не может себе такого позволить, потому что ее еда слишком большая, чтоб ее проглатывать. Поэтому она выделяет ферменты в окружающую среду, ждет пока они разрежут еду на удобоваримые куски, а потом втягивает их (прямо как паук — он так же жрет). Но если несколько клеток находятся рядом и испускают ферменты, то их эффективность больше, соответственно каждой клетке при меньшем количестве ферментозатрат перепадает больше питания.
Чем крупнее организм, тем больше у него возможностей использования ресурсов. Именно за счет многоклеточности дерево может иметь корни в земле (поглощая воду и питательные вещества) и листья в воздухе (поглощая энергию солнца). А я могу переместиться в кафе (поглощая стейк и горячее молоко), а потом в логово, к компьютеру (поглощая мегабайты информации из интернета) — немного более интересная жизнь, чем у одноклеточного:)
Как только клетки начинали жить колонией, между ними происходило разделение функций — каждая приобретала определенную специализацию. Одни перестраивались так, чтоб защищать находящиеся внутри клетки, и эта перестройка шла в ущерб другим жизненно необходимым для одиночной клетки функции. Но защитные клетки не отмирали, так как выполнение этих функций брали на себя внутренние клетки, которые при этом могли больше не задумываться о самозащите и творчески подходить к перевариванию поступающей пищи, или к передвижению, или к размножению.
Клевый пример перехода от одноклеточного организма к многоклеточному — колониальная зеленая водоросль вольвокс (фотка 2). Некоторые его виды содержат более 50 000 клеток, образующих полый шарик. Клетки не просто находятся в одной куче, как тусовка миксобактерий — они соединены тонкими выростами и могут действовать согласованно: жгутики внешних клеток синхронно бьются, и шарик вольвокса катится по поверхности. Клетки колонии имеют весьма выраженную специализацию — там есть даже яйцеклетки и сперматозоиды. Каждое ярко-зеленое пятно внутри полупрозрачных шариков вольвокса — это как раз яйцеклетка, и она совсем не похожа на мелкие жгутиконосные внешние клетки.
Но конечно настоящее разнообразие клеток можно увидеть, только заглянув в многоклеточный организм. Тут клетки настолько отличаются друг от друга, что кажется невероятным принадлежность нейрона (клетки нервной системы) и нефрона (клетки почки) к одному классу структурных единиц организма.
Митохондрия (фотка 3) тоже является микроорганизмом, который когда-то давно, на заре эволюции, стал симбионтом для тогдашних клеток. А другие органеллы? А молекулы, из которых состоят клетки? Они-то уж точно не живые! Это скажет любой ученый. Значит берем множество молекул, составляем их вместе… и получается жизнь? И в случае простейшего вируса таких молекул надо не так уж много. Раньше, столкнувшись с этим вопросом, говорили о том, что вирусы являются «организмами на границе живого», внося лишь еще больший сумбур, поскольку если мы сейчас не понимаем, что такое «живое» или «неживое», то введение понятия «границы живого» чем-то напоминает спазматичные попытки богословов преодолеть внутренний кризис их убогой картины мира, построенной на разного рода первобытных книжках, когда они придумали понятие «чистилища», где душа пребывает ни в аду, и ни в раю. Если молекулы вообще не обладают «жизнью», а составленные из них вирусы и бактерии обладают… то в какой момент появляется жизнь? Избежать такого вопроса, от которого шарики медленно закатываются за ролики, можно лишь одним путем — постулировать, что в каком-то смысле наиболее примитивной формой жизни являются и молекулы и атомы… впрочем, это уж совершенно непривычно для рассудка, хотя и избавляет нас от совершенно неразрешимого вопроса о границе живого и неживого.
Независимо от того, каким окажется правильный ответ, сейчас мы можем остановиться на том, что в сферу компетенции генетики, микробиологии и биохимии входит рассмотрение таких форм жизни, которые, как минимум, подвержены действию естественного отбора и эволюционируют с помощью мутаций.