Евангелие от LUCA. В поисках родословной животного мира

Довольно долго, начиная с середины XIX в., большинство биологов считало, что в происхождении эукариотной клетки был задействован механизм, называемый роскошным словом компартментализация

. Ком-парт-мен-та-лизация! Эта гипотеза получила название автогенетической

(от греч. αὐτός — сам и γένεσις — происхождение). Слово «компартмент», означающее какую-либо внутреннюю часть клетки, несущую определенную функциональную нагрузку, отсылает к еще одной особенности эукариотных клеток, не свойственной археям и бактериям. У эукариот почти все органеллы (ядро, митохондрии, лизосомы, аппарат Гольджи) отделены от клеточной цитоплазмы мембранными оболочками. Можно сказать, что клетка внутри себя разделена на обособленные «квартиры» или «комнаты», настолько изолированные друг от друга, что даже параметры их внутренней среды, например значения рН, могут быть несколько различными. Гипотеза автогенеза постулирует процесс постепенного разделения прокариотной клетки на внутренние отсеки-компартменты, каждый из которых дал начало определенному типу органелл. Движущей силой этого процесса могли быть генетические мутации, а непосредственными предками эукариот — синезеленые водоросли (они же цианобактерии). Вроде бы все понятно. Но, как это часто случается в истории науки, чем больше нового цитологи узнавали о тонком строении клеток, тем сильнее они сомневались в правоте гипотезы автогенеза.

Микроскопические одноклеточные организмы были открыты в середине XVII в. знаменитым натуралистом Антони ван Левенгуком в его домашней лаборатории. Этот голландец имел в своем распоряжении очень несовершенный микроскоп, похожий скорее на большую лупу. Но и спустя 100 лет после Левенгука разрешающая сила доступных биологам оптических инструментов оставалась очень низкой. Никто не мог проникнуть взглядом сквозь клеточную оболочку и подсмотреть, что же происходит там, внутри. Поэтому еще в эпоху Линнея представления о том, что же такое микроскопические организмы, оставались весьма туманными. Великий швед поместил их в самый конец своей системы животных в качестве особого рода, получившего говорящее название Chaos

. С точки зрения современной систематики это действительно был хаос. Не имея достоверных и точных знаний о мельчайших организмах, Линней объединил в составе этого рода такие очень несходные и филогенетически далекие создания, как амебы, инфузории, микроскопические грибы и даже один вид нематод (круглых червей).

Первая более или менее разработанная система микроскопических животных была создана только в 1773 г. датчанином Отто Фредериком Мюллером. Однако подлинно великие открытия в этой области были сделаны лишь в XIX столетии благодаря созданию значительно более мощных световых микроскопов. Но и век назад, когда уже были открыты практически все типы клеточных органелл, почти все знания о них ограничивались внешними наблюдениями. Даже самые совершенные световые микроскопы были бессильны проникнуть под покровы этих мельчайших из мелких. Современники Левенгука были счастливы, если им удавалось хорошенько рассмотреть в микроскоп ногу блохи. Сто лет назад биологам уже хотелось узнать, как устроено изнутри клеточное ядро или митохондрия.

На помощь пришли электронные микроскопы, с помощью которых можно было изучать ультраструктуру и самой клетки, и отдельных ее компонентов. Это произошло в середине прошлого века и совпало с удивительными успехами молекулярной биологии, позволившими понять, как организован генетический аппарат в клетках и каким образом наследственная информация используется ими для синтеза белков. Все эти достижения дали возможность по-новому взглянуть на происхождение клеточной организации.