г.Рязань 1999 год                     
                                                     
             ПЛАН     
             
            1 . Симбиотическая  теория :    
             1.1  Фундаментальное  разграничение   
            между  прокариотами  и  эукариотами ;
            1.2   Прокариотические  организмы ;
            1.3   Эукариотические  клетки ;
            1.4   Митохондрии  и  пластиды ;
            1.5   Способность  эукариот  к  фотосинтезу ;
            2.  Предшественники   жизни ;
            3. Ферментирующие   организмы :
            3.1   Источники  энергии  ранних  
            клеток ;
            3.2   Метаногенез  как  источник  
            энергии ;
            3.3   Цианобактерии  и  хлорооксибактерии ;
            4.     Фотосинтез  и  воздух ;
            5.     Ассоциации  и  эукариоты :
            5.1   Теории  последовательных  
            симбиозов ;
            5.2   Симбиотическое  приобретение  
            подвижности ;
            5.3   Эукариоты – фотосинтетики ;
            6.     Взгляд  на  эволюцию  клетки :
              
             6.1  Гипотеза   прямой  филиации ;
            6.2   Гипотеза :  от  цианобактерий  
            к  водорослям ;
            6.3   Совместимость  2 –х   гипотез :  
            прямой  филиации  и           
             эндосимбиоза ;
            7.     Выводы ;
            8.     Литература . 
             
              
              
              
              
                          ТЕОРИЯ    ЭНДОСИМБИОЗА
                   
             Все  живые  организмы    
            на   Земле  обычно  делят  на прокари-от  и  
            эукариот .  Главной   особенностью  прокариот  
            в  отличие  от  эукариот  является  отсутствие  
            у  них  полноценного  клеточного  ядра , покрытого  
            мембраной .  Клетки  прокариот  имеют  очень  
            не-большие  размеры  порядка  1 мкм .  Объем  
            эукариотических клеток, содержащих  полноценное  
            ядро,  в  800 – 1000  раз  больше  объема  клеток  
            прокариот .  В  связи  с  этим   клеткам – эукариотам  
            необходим  для  выполнения  жизненных  функций  
            гораздо  больший  мембранный  аппарат . 
            Действительно , в эукариотической  клетке  
            выявлены  субклеточные  структуры , окруженные  
            незави-симыми  от  плазмалеммы  и  друг  от  
            друга  мембранами .  Эти  структуры  называются  
            органеллами . Каждой  органелле :  митохондрии 
            ,  хлоропласту ,  ядру , лизосомам , аппарату  
            Гольджи  и  т. д .  присущи  свои  специфические  
            функции  в  жизни  клетки .
            С  помощью   молекулярно 
            – биологических  подходов  получены  убедительные  
            доказательства  того ,что  все  живые  существа  
            должны  быть  разделены  на  3  надцарства : 
             бактерии ,  археи  и  эукариоты .   Бактерии  
            и  археи  возникли  на  Земле  от  общего  предка  
            - так  называемого  прогенота -  около  4 млрд 
            лет  назад ,  а  эукариоты  по  данным  палеонтологов   
            появились  на  Земле  через  500 млн  лет  после  
            прокариот .  Наиболее  популярной  и  достаточно  
            обоснованной  идеей  происхождения  эукариотических  
            клеток ,  в  настоящее  время  являктся  идея  
            многократного    эндосимбиоза  различных  
            прокариот . По  представлениям  известных  
            микробиологов  А. Клюйвера  и  К. Ван Ниля 
            ,  именно  у  древних   прокариот  произошел  
            отбор  клеток  с  наиболее  экономичными  
            и  зачастую  полифункциональными  биохи-мическими  
            реакциями ,  ставшими  основой  важнейших  
            путей  метаболизма .       
            Симбиотическая   теория   происхождения   
            и  эволюции  клеток  основана   на    двух   концепциях 
            , новых  для  биологии .Согласно  первой  
            из  этих  концепций, самое  фундаментальное  
            разграни-чение  в  живой  природе  - это  разграничение  
            между  прокариотами  и  эукариотами ,т.е. 
            между  бактериями  и  организмами,  состоящими  
            из  клеток  с  истинными   ядрами- протистами 
            , 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  дар-виновской  идеей  естественного  отбора 
            .Она  опирается  также  на  совершенно  новые  
            или  недавно  возрожденные  научные  направ-ления 
            :  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  происхсждения 
            . Все  организмы,   состоящие  из  клеток, могут  
            быть  сгруппиро-ваны  в  пять   царств :  царство  
            прокариот (Monera,  куда  относятся  бактерии 
            )  и  четыре  царства   эукариот (Protoctista,  Animalia,   
            Fungi ,  Plantae).  Протоктисты-  это  эукариотические  
            организмы,  не  относящиеся  к  животным,  
            грибам  или  растениям.  В  царство  протоктистов  
            входят   водоросли ,  протозои,  слизевики   
            и  другие   эукариотические   организмы   неясной  
            принадлежности .    Протисты   определены   
            более   ограничительно-  как   однокле-точные 
              эукариоты .  Таким  образом , царство  Protoctista  
            включает   не  только  протистов – одноклеточных  
            эукариот ,но  и  их  ближай-ших   многоклеточных  
            потомков,  таких  как  красные  и  бурые  водоросли 
            ,а  также  многие  микроорганизмы ,сходные  
            с  грибами  ,например  хитридиевые .   Согласно  
            традиционному  представ-лению   о   прямой   
            филиации ,  такие  клеточные  органеллы 
            ,  как  митохондрии  и  пластиды , возникли  
            путем  компартментализации  самой  клетки 
            .
            НЕСКОЛЬКО ПРОКАРИОТ 
            ОБРАЗУЮТ                    
             ОДНУ ЭУКАРИОТУ
             
             Клетки -  это  ограниченные   
            мембранами   системы ,  наименьшие  из  биологических   
            единиц ,  способных   к   саморепродукции 
            .   Даже   мельчайшие   клетки   содержат   гены  
            в  форме   молекул  ДНК (одной  или  нескольких 
            )  и  белоксинтезирующий  аппарат  ,  состоящий  
            из  нескольких  типов  РНК  и  множества   белков.  
            Все  клетки  содержат  рибосомы – тельца  
            диаметром   около  0,02  мкм  ,  состоящие  из  
            РНК  по   меньшей  мере  трех  типов , и   примерно   
            пятидесяти   различных  белков.    Прокариотичесие   
            организмы – наименьшие   биологические   
            единицы ,  которые   удовлетворяют   этому  
            определению  клетки .  У  них  нет  ядер . С  
            другой  стороны ,  одиночные   эукариотические  
            ( имеющие   ядро  )  клетки  в  известном  смысле  
            вообще  не  являются   единицами .   Это  комплексы   
            различных   белоксинтезирующих   единиц    
            ( ну-клеоцитоплазмы ,  митохондрий  и  пластид 
            ) ,  тип  и  число  которых   варьирует   в   зависимости  
            от  видовой  принадлежности .   Таким  образом 
            ,  согласно    этой   теории ,   эукариотические     
            клетки      возникли    в    результате    кооперации    
            первоначально  независимых    элементов,  
            объединившихся   в  определенном   порядке .    
            Тэйлор   назвал  такое  представление   о   раздельном   
            происхождении   и  развитии   частей   эукариотической   
            клетки   и  их   последующем   объединении  - 
            теорией   последовательных    эндосимбиозов  
            .  Условия   высокой   температуры    и    кислотности   
            привели    к  выработке   в   нуклеоцитоплазме    
            особого   класса  белков -  гистонов -  для   
            защиты    ее   ДНК .  Митохондрии   были   способны   
            расщеплять  трехуглеродные  соединения    
            до  углекислоты   и  воды .   Симбиотическая   
            ассоци-ация   нуклеоцитоплазмы   и   митохондрий    
            начала   изменяться    в  сторону   усиления    
            их  взаимной    зависимости .   Этот  комплекс  
            включил  в себя  двигательные  органеллы   
            -   реснички   и   жгутики .   За  этой  трансформацией  
            последовало  морфогенетическое  преобразование   
            ,   которое   состояло   в  развитии    выраженных   
            клеточных   асимметрий .  С интеграцией 
            взаимозависимых  нуклеоцитоплазмы, митохондрий, 
            ундулиподий  - завершилось создание полигеномной 
            структуры эукариотической клетки. Первая 
            эукариотическая клетка была гетеротрофной. 
            Она питалась готовыми органическими 
            соединениями. У этих эукариот возникли 
            процессы митоза, а затем  и мейоза. И наконец 
            , приобретение эукариотами способности 
            к фотосинтезу , имело место в процессе 
            становления основной эукариотической 
            организации и после его завершения- последнее 
            событие в зтой эпопее. Симбиозы становились 
            более и более интегрированными .  В  настоящее  
            время  зависимость каждой  органеллы    от  
            продуктов    метаболизма   других  органелл  
            стала   настолько  полной ,  что  только   современные  
            методы  анализа  позволяют  проследить  
            метаболические  пути    исходных  партнеров 
            .   Эукариоты  разнообразны   по   своему   строению 
            ,  но  метаболически   они  остаются  единообразными 
            .  Метаболические  ухищрения  эукариот  были  
            разработаны  различными  бактериями   еще   
            до  того   времени ,  когда  они  объединились,  
            превратившись  в  хозяина  и  его  органеллы 
            .  Прокариоты  достигли    большого  разнообразия  
            в  способах  получения   энергии   и  в  тонкостях  
            биосинтеза .  Они  оставили  след   своего  
            существования   задолго  до  того ,   как  на  
            основе   эукариотической     клетки  сформировались  
            такие  крупные  организмы ,  как  животные 
            ,   обладающие  скелетом .                 
             
              
              
              
              Схема происхождения эукариотических клеток путем 
            симбиоза
            
                   
             ПРЕДШЕСТВЕННИКИ 
            ЖИЗНИ       
             Предки  нынешних  организмов  
            возникли  более  трех милли-ардов  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    усло-виях ,   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,    
            в    при-сутствии    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   ,  осно-ванными  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  биологи-ческой   
            эволюции .    При  достаточно   точной   репродукции  
            - мутации  и  естественный   отбор   неизбежны   
            .   Объяснить  проис-хождение    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  эволю-ция .  
            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 ана-эробного 
            фотосинтеза  необратимо  изменило  поверхность  
            и  атмосферу Земли .
            Углекислота  удалялась  из  атмосферы 
            и превращалась  в  ор-ганическое  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  циано-  и   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 .                
             ФОТОСИНТЕЗ 
            И ВОЗДУХ 
            Примерно 2  миллиарда  лет  назад  
            один  за  другим  происходили  различные  
            эволюционные  процессы  по созданию  метаболи-ческого  
            разнообразия . Способность  к  выработке  
            специфических  ферментов  может  передаваться  
            в  пределах  одного  вида  с  помощью  вирусоподобных  
            частиц,  называемых  плазмидами.   Поразительны  
            биосинтетические  способности  прокариот : 
            из  углекислоты ,  нескольких  солей  и  восстановленных  
            неорга-нических  соединений  , служащих  
            источниками  энергии , микро-организмы- 
            хемоавтотрофы  могут  синтезировать  в  
            содержащей  кислород  неосвещенной  воде  
            все  сложнейшие  макромолекулы  , необходимые  
            для  роста  и  размножения . Эти  биохимические  
            про-цессы  приводили  к  системам  круговорота  
            элементов  еще  тогда  , когда  не  было  растений  
            , грибов  , животных .       
             
                               Ассоциации   и   эукариоты 
            .
            По  мере  накопления  атмосферного  
            кислорода   абиотическая  продукция  органических  
            веществ  сокращалась , так как  они  быстро  
            разрушались  под  действием  этого  газа 
            .  Бактерии  оказались  в  прямой  зависимости  
            друг  от  друга   о том , что  касается   притока  
            газов , вентиляции  и  удаления  отходов  
            мета-болизма  в  газообразном  виде .  Создалась  
            их  взаимная  зависи-мость  в  отношении   
            питания  и  защиты ,  возникло  много  разного  
            рода  связей  между  организмами , включая  
            симбиоз , паразитизм  и  хищничество.  Определенная  
            серия  симбиозов  вела  к  форми-рованию  
            новых  типов  клеток .  Согласно  теории  последова-тельных   
            симбиозов  , все  эукариоты  сформировались  
            в  резуль-тате  симбиоза  между  чрезвычайно  
            далекими  друг  от  друга  видами  прокариот : 
            нуклеоцитоплазма  образовалась  из   микро-  
            организмов  хозяев  ,  митохондрии  из  бактерий 
            ,  дышащих  кислородом  , пластиды -  из  хлороокси-  
            или  цианобактерий , а  ундолиподии -  из  
            спирохет , прикреплявшихся  к  поверхности  
            хозяев . Митотическое  деление  клетки  
            выработалось  только  после  того  , как   хозяева  
            стали  поглощать  спирохет  и  передислоци-ровать  
            их  части .  Итак , в  начале  истории  эукариот  
            находились  лишенные  клеточной  стенки  
            плейоморфные   микроорганизмы ,  способные  
            сбраживать  глюкозу  до  двух- и  трех углеродных   
            ко-нечных   продуктов по  метаболическому  
            пути  Эмбдена-Мейер-гофа.  Эти  организмы 
            , которым  предстояло  стать  нуклео-цитоплазмой 
            ,   приобретали  эндосимбионтов . А  какова  
            природа  эндосимбионтов , дышавших  кислородом ? 
             Эти промитохондрии  были  аэробными  палочковидными  
            организмами , близкими  к  современным  
            бактериям ,  вроде  Paracoccus  denitrificans.  Ассоциация   
            могла   начаться  с  хищничества  , объектом  
            которого  служили  клетки-хозяева .   Размножение  
            симбионтов  внутри  ос-мотически  регулируемой  
            клетки  вело  к  отбору,  направленному  против  
            сохранения  ими  клеточных  стенок  и  биосинтетических  
            путей,  дублирующих  пути  хозяина.   Естественный  
            отбор  привел  к  образованию   крист -  складчатых   
            мембран   современных   митохондрий  . Итогом  
            этого  приспособления   к   симбиозу   было   
            образование   двугеномных   клеток – аэробных 
            , содержащих   митохондрии  и  ядра ,  но  неспособных   
            к   митозу  ,  крупных   амебоидных   микроорганизмов 
            .   Следующим  шагом   к  полному  эукариотическому  
            статусу   было   симбиотическое   приобретение  
            подвижности .  Ундулиподии   образовались  
            только  после  того  ,  как  спирохеты  объединились    
            с  амебоидами  и  навсегда    видоизменились 
            .  Как  и  во  всех   устойчивых  ассоциациях 
            ,  репродукция  симбионтов  стала   протекать   
            согласованно    с  репродукцией  хозяев   и  
            появились   новые  комплексы ,   содер-жащие  
            три  генома :  ядерный,  митохондриальный  
            и  ундолипо-диальный .  Эти  тригеномные  
            комплексы  дали  множество   различных  видов  
            протистов .  Симбиотические    бактерии  став-шие   
            ундолиподиями ,  обеспечили  преадаптацию  
            к  митозу .   Развитие   механизмов  митоза   
            привело   в  результате  адаптивной   радиации   
            к  образованию  огромного  множества  видов   
            эукарио-тических  микроорганизмов .  Итак 
            ,  гетеротрофные  микробы – эукариоты   породили    
            животных  и  грибы .    Другая     серия  симбиотических  
            приобретений  привела    к  эукариотам -  фотосинтетикам 
            .   Естественный  отбор   оптимизировал     процес-сы   
            митоза,   мейоза .  Протопластиды  начали  
            ассоциироваться    с    гетеротрофными   микрооорганизмами 
            ,  которые  заглатывали   микробов – фотосинтетиков 
            , но  не  переваривали  их  .     Прокариоты    хлороксибактерии  
            -  прародители  пластид   простей-ших , зеленых  
            водорослей .    Цианобактерии  - стали   предками   
            красноватых   пластид   красных  водорослей  
            и  криптомонат.   Великие   новшества    в   эволюции      
            клеток возникли  еще  до  того ,  как  появились  
            первые  животные  растения  и  грибы  .   Какие 
            – то  гетеротрофные     эукариоты    в   результате  
            поглощения   фотосинтезирующих  прокариот  
            стали  водорослями .   Это   завершающее  событие    
            произошло  более 400 млн.  лет   назад ,  о  чем  
            свидетельствуют  ордовикские    ископаемые     
            остатки    крупных   фотосинтетиков  -   сифоновые   
            зеленые  водоросли  и  красные   водоросли 
            .       
             
                 Взгляд  на  эволюцию  клетки.
                            
             Прямая    филиация.
            Традиционный  взгляд  на  происхождение  
            и  эволюцию  эукарио-тических  клеток  заключается  
            в  том , что  все  живые  организмы  произошли  
            прямым  путем  от  единственной  предковой  
            популя-ции  в  результате  накопления  мутаций  
            под  действием  естест-венного  отбора.
            Точечные  мутации,  дупликации,  
            делеции  и   другие  наследствен-ные  изменения 
            , как  известно  игравшие  роль  в  эволюции  
            живот-ных  и  растений , ответственны  и  
            за  дифференцировку   эукарио-тических   
            клеток  из  прокариотических-  теория  прямой  
            филиации . т. е. представление  о  несимбиотическом  
            происхождении   клеток.  Возможно , зеленые  
            водоросли  являются  потомками  родоначаль-ников  
            всех  растений.  Многие  особенности  этих  
            водорослей  наводят  на  мыысль , что  они  
            и  растения  имеют  общего  предка.  Филогения    
            животных  сложнее , но  концепция  прямой  
            филиации  вероятно  приложима  также и  к  
            их  путям  эволюции . Губки  очевидно  произошли  
            от  протистов ,  независимо  от  остальных  
            групп  животных .  Итак , по  крайней  мере  
            для  животных  и  растений   гипотеза , по  
            которой  сложные  эукариотические   орга-низмы  
            развились  из  более  просто  устроенных  
            эукариот  путем  накопления  отдельных  
            мутаций  под  действием  естественного  
            отбора , вполне  правомерна .  Эволюционные  
            новшества   опирают-ся  на  сохранение  высокосовершенных  
            благоприятных  генов .  Итак , новые  организмы  
            с  повышенной  способностью  контроли-ровать  
            свою  среду  обитания  развивались  больше  
            благодаря  сохранению  дупликации  и  рекомбинации  
            высокоадаптированных    генов ,чем  путем  
            приобретения  новых  свойств  в  результате  
            простых , случайных  точечных  мутаций 
            .  Гипотеза  прямой  филиации  не  позволяет  
            объяснить  происхождение  эукариот от   
            прокариот . Например  хиатус  между  неспособными  
            к  митозу  цианобактериями , и  такими  формами  
            с  вполне  развитым  митозом , как  красные  
            водоросли , трудно  понять  с  позиций  прямой  
            филиации , но  он  естественно  вытекает  
            из  симбиотической   теории .
            Согласно  теории   прямой   филиации   
            и  теории  симбиоза ,   все  организмы    на  Земле     
            произошли    от   биохимически  одно-типных     
            бактериальных    предков ,  а  растениям    и  
             животным   дали  начало    эукариотические   
            микробы .    Фотосинтезирующие   бактерии  
            дали  начало   водорослям ,   и  в  конце   концов  
            расте-ниям , а   некоторые   водоросли  утратили  
            свои  пластиды   и  пре-вратились  в   предков   
            грибов   и  животных .   Теоретики  прямой   филиации  
            согласны   в  том ,  что  пластиды  и  другие  
            органеллы  эукариот ,   включая  ядро ,  сформировались  
            путем   дифферен-циации   внутри  самих  клеток  
            и   называют  это  ботаническим   мифом .                    
                                                   Филогения типов 
            растений
            
                  
             
                                 Сопоставление 
            филогений , соответствующих теории 
            прямой филиации (А)                                                                   
             и теории 
            симбиоза (Б)
            
            
            Различия  между  положениями  
            теории  прямой  филиации  и  симбиотической   
            теории :                            
             Теория  прямой  филиации 
            .
            Главная  дихотомия :  животные 
            – растения
            Фотосинтезирующие  эукариоты 
            (водоросли  и  зеленые растения )  произошли  
            от  фотосинтезирующих  прокариот ( сине-зеленых  
            водорослей)
            Растения  и  их  фотосинтезируюшшие  
            системы    в  докембрии  эволюционировали  
            монофилетически .
            Животные  и  грибы  произошли  
            от  автотрофов , утративщих  пластиды .
            Митохондрии  дифференцировались  
            внутриклеточно  у  фотосинтезирующих  праводорослей 
            .
            У  праводорослей  внутриклеточно  
            дифференцировались  ундолиподии , митотический  
            аппарат  и  все  прочие  эукариотические  
            органеллы .
            Все  организмы  произошли  от  
            предков – прокариот  путем  накопления  
            одиночных  мутаций .
            СЛЕДСТВИЕ :  согласно  теории  
            , должны  существовать  праводоросли ; трудно  
            связать  эту  теорию  с  ископаемой  летописью  
            и  построить  соответствующую  филогению 
            .
            Теория  последовательных  эндосимбиозов :
            Главная  дихотомия :  прокариоты 
            – эукариоты .
            Фотосинтезирующие  эукариоты 
            (ядросодержащие   водоросли  и  растения 
            ) и  нефотосинтезирующие  эукариоты ( животные 
            , грибы , простейшие  ) произошли  от  общих   
            гетеротрофных  предков ( амебофлагеллят 
            ).
            Эволюция  фотосинтеза  в  архее  
            была  монофилетической у  бактерий ( включая  
            циано- и  хлорооксибактерий ), фотосин-тезирующие  
            протисты  возникли  внезапно ,когда  их  
            гетеро-трофные  протисты – предки  вступили  
            в  симбиоз  с  фото-синтезирующими  прокариотами 
            (протопластидами ).
            Животные  и  большинство  водорослей  
            и  грибов  произошли  непосредственно  от  
            гетеротрофных  протистов .
            Митохондрии  уже  были  у  гетеротрофных  
            протистов ,когда  последние  в  результате  
            симбиоза  приобрели  пластиды .  Промитохондрии  
            были  ранее  приобретены  симбиотическим  
            путем .
            Митоз  выработался  у  гетеротрофных  
            эукариотических  протистов  путем  дифференциации  
            ундолиподиальной  системы .
            Прокариоты  произошли  от  ранних 
            прокариотических  предков  путем  ряда   
            одиночных  мутационных  событий , эукариоты  
            тоже  произошли  от  эукариотических  предков  
            благодаря  одиночным  мутационным  событиям 
            , эукариотические же  предки  произошли  
            от  прокариот  в  результате  серии  симбиозов 
            .
            Следствия :  теория  объясняет   
            биохимические  пути  и  их  избыточность  
            у  органелл . Она  позволяет  построить  последо-вательную  
            филогению  , объясняющую “биологический  
            разрыв “  между  временами  протерозоя  
            и  фанерозоя .  Теория  предска-зывает , что  
            у  органелл  должны  сохраняться  остатки  
            систем  репликации .                  
             
                          
                                         Ботанический   миф
            Со  времен  Жюсье  низшие  растения   
            называют  таллофитами .а  высшие -  бриофитами  
            и  трахеофитами . Согласно  ботаническому  
            мифу ,общие  предки  фотосинтезирующих  
            бактерий  и  сине-зеленых  водорослей  путем  
            прямой  филиации  дали  начало  эукариотическим  
            водорослям  в  том  числе  морским .  Группы  
            организмов , филогению  которых  в  наибольшшей  
            мере  затра-гивает  концепция  прямой  филиации  
            , оказались  в  области  ботаники -  это  бактерии 
            , водоросли , грибы  и  растения .
            Гипотетические  организмы ,  
            которые   могли  бы  быть  связующим  звеном  
            между  цианобактериями  и  зелеными  водорослями 
            , были  названы  родоначальными  фито-монадами 
            ( ancestral  phytomonads ) или  праводорослями .  Некоторые  
            авторы  утверждали , что  подходящими  кандитами  
            на  роль  праводорослей  могут  быть  эукариоты  
            Cyanidium  и  Cyanophora,  сходные  по своим  пигментным  
            системам  с  цианобактериями . У  таллофитов  
            не  было  обнаружено  промежуточных  форм  
            между  немитотическим  состоянием  цианобактерий 
            , и  вполне  развитым  типичным  митозом  зеленых  
            водорослей  и  растений . Хотя  грибы  и  цветковые  
            растения  полностью  лишены  ундулиподий 
            , им  свойственны  митоз  и  мейоз  , для  которых  
            необходимы  веретена , состоящие  из  микротрубочек 
            .  Имеется  общее  согласие  в  том ,что  все  
            многоклеточные  организмы ,обладающие  
            микротрубочками ,происходят  от  эукариотических  
            микроорганизмов  с  ундолиподиями ,  но  
            никто  не  знает , от  какой  именно  группы  
            протистов .  Подкреплением  ботанического  
            мифа  служили  древность  и   сложность  фотосинтеза 
            , а  токже  тот  факт , что  у  многих  организмов 
            ( у  бактерий , евгленовых , пара-зититических 
            растений )  как  в  природе , так  и  в  лаборатории 
            , наблюдалась  утрата  фотосинтеза  в  результате  
            мутаций .  Поскольку  фотосинтез - анаэробный  
            процесс ,обеспечивающий  в  конечном  итоге  
             существование  всех  организмов ,  то  он  
            должен  был  развиться  очень  рано  в  истории   
            жизни  на  нашей  планете , еще  до  того  как  
            возник  митоз ,   для  которого   небходим  кис-лород 
            .  в  фотосинтезе  участвует  множество  пигментов 
            , липидов  и   ферментов ,упорядоченно  расположенных  
            в  очень  сложных  мембранах .  При  этом   детали  
            фотосинтетических  механизмов  у  водорослей  
            и  растений  , с  одной  стороны  , и  у  цианобактерий 
            , с  другой  -  поразительно  сходны .  Все  эти  
            организмы  освобождают  газообразный  кислород  
            из  воды , которая  служит  источником  атомов  
            водорода , используемых  для  восстановления  
            СО2  до  органических  веществ  клетки . Многие  
            водоросли  и  простейщие   не  имеют  ни  митоза 
            , ни  генетической  системы , сходной  с  таковой  
            животных  и  растений .  Инфузории  имеют  
            особую  гене-тическую  систему  с  ядрами  
            2  типов , причем  клетки  нередко  многоядерные 
            . Один  тип  яядер – макронуклеусы , а другой 
            – намного  меньшие  микронуклеусы .  Микронуклеусы  
            физиологи-чески  несущественны . однако 
             они  хранят  копии  генов  , а  при  половом  
            процессе -  претерпевают  мейоз .  Физиологически  
            необходимые  макронуклеусы  служат  местом  
            транскрипции  РНК, и , таким  образом , управляют  
            физиологией  клетки .  Одна  из  трудностей  
            при  выяснении  отношений  между  цианобактериями  
            и  эукариотическими  водорослями  связана  
            с  отсутствием  данных  о  происхождении  
            ундолиподий : не  было  найдено  никаких  
            промежуточных  звеньев  между  цианобактериями  
            , у  которых  ни-когда  не  бывает  ундолиподий 
            , и  множеством  водорослей , которые  их  
            имеют . Другая  проблема – полное  отсутствие  
            полового  процесса  у  цианобактерий :  между  
            бесполыми  цианобактериями  и  водорослями 
            , большинству  которых  свойственен  половой  
            процесс , не  оказалось  никаких  промежуточных  
            форм .  Обнаружилось , что  большинство  
            водо-рослей  имеют  ундолиподии  на  какой 
            – либо  стадии  жизненного  цикла .  Подвижные  
            структуры  у  водорослей , простейших , 
            жи-вотных и  растений  оказались  одинаковыми : 
             все  они  состоят  из  микротрубочек  диаметром  
            0,024 мкм . Выяснилось ,что  мито-тическое  
            веретено  даже  у  грибов , у  которых  нет  
            ундолипдий ,состоит  из  белковых  микротрубочек  
            того  же  диаметра , что  и  в  ундолиподиях 
            .   На  протяжении  полувека  казалось  чрезвычайно  
            правдоподобным  , что  эукариотичкские  
            водоросли  произошли  от  цианобактерий 
            . Этот  ботанический  миф  привел  к  предположе-ниям 
            , которые  многие  годы  служили  как  стимулом  
            для  исследования , так  и  системой  координат 
            ,в  которой  про-изводилась  оценка  получаемых  
            результатов . Утверждение , что  связующие  
            звенья   между  цианобактериями  и  эукариотическими  
            водорослями  вымерли , не оставив  ископаемых  
            следов  и  живых  реликтов , становилось  
            все  менее  убедительным  по  мере  поступ-ления  
            новых  данных  о  живых  микробах  и  об  окаменелостях 
            . Главные  промежуточные  звенья  между  
            фотосинтезирующими  прокариотами  и  эукариотами  
            не  вымерли  бесследно , как  того  требует  
            ботанический  миф ,- они  никогда  не  существовали 
            . Согласно  теории  последовательных  эндосимбиозов 
            , циано-бактерии – действительно  родоначальники 
            ,но  только  пластид , а  не  остальных  частей  
            эукариотической  клетки , и  уж  во  всяком  
            случае  не  ее  ядра . И  все  же  в  вопросе  о  
            происхождении  ядра  гипотеза  прямой  филиации  
            и  теория  симбиоза  совместимы . Мыслимые  
            модификации крайнего  варианта  теории  
            симбиоза  включают , например ,идею  о  симбиотическом  
            происхождении  пластид ,  но   не  митохондрий 
            , или  о  симбиотическом  про-исхождении  
            пластид  и  митохондрий , но  не  ундолиподий 
            . Сторонники  прямой  филиации  выдвинули  
            также  предположение  о  происхождении  
            ядра  путем  симбиоза . 
             
            Далее