3.5. Живая клетка – первокирпичик жизни

Изучая живую клетку, нельзя не поражаться тому, насколько сложно и в то же время целесообразно ее устройство. Клетка ограничена клеточной мембраной, состоящей в основном излипидов(проще говоря, жиров), и обладающей избирательной проницаемостью, что позволяет ей регулировать концентрацию в клетке солей, сахаров, аминокислот и других продуктов обмена веществ. Центральную область клетки занимает ееядро, являющееся центром управления жизнедеятельностью клетки. Ядро также окружено оболочкой из двух мембран и содержитхромосомы– спирали молекул ДНК, несущих генетический код клетки: план и инструкцию ее построения. В центре ядра расположены одна или нескольконуклеолей(ядрышек), играющих основную роль в образовании уже упоминавшихся рибосом.

Пространство между внешней (плазматической) мембраной и ядром заполнено цитоплазмой, в которой «плавают»органоиды– специализированные внутриклеточные структуры. Наиболее важными органоидами являютсярибосомы, они содержатся в клетках всех живых организмов, состоят из РНК и белков и играют основную роль в синтезе белка. Важная роль принадлежит такжемитохондриям, в которых протекают окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие клетку энергией. Цитоплазма клетки пронизанаэндоплазматической сетью, представляющей собой систему канальцев и «цистерн», ограниченных мембранами. Она участвует в обменных процессах, обеспечивая транспорт веществ, пропущенных мембраной из окружающей среды, в цитоплазму и их накопление в необходимых количествах.

К важным органоидам относится также комплекс Гольджи– внутриклеточный сетчатый аппарат клеток растений и беспозвоночных, играющий основную роль в формировании ряда продуктов жизнедеятельности клеток. Особая роль отведенацентриолям– как правило, двум цилиндрическим структурам, которые располагаются вблизи ядра, а при делении клетки расходятся к ее полюсам, определяя пространственную ориентацию делящихся клеток и тождественное распределение между ними генетического материала.

Перечисленные органоиды содержатся в клетках как животных, так и растительных организмов. Отличительной особенностью растительных клеток является наличие в их цитоплазме особого вида органоидов – пластидов. Пластиды, как правило, содержатпигменты, определяющие окраску клеток, например, в клетках высших растений имеются пластиды зеленого цвета –хлоропласты, играющие важнейшую роль в протеканиифотосинтеза.

Для клеток большинства организмов характерно наличие ядра, свидетельствующее об их высоком развитии. Такие клетки (как и состоящие из них организмы) называются эукариотами(от греч. εν – хорошо + греч. καρηον – ядро). Кроме того, в природе встречаются безъядерные клетки, называемыепрокариотами(от лат. pro – вместо + греч. καρηον – ядро). Считается, что прокариоты исторически являются предшественниками эукариотов, появившихся на Земле около 3 млрд. лет назад. К прокариотам относятсябактерии,сине-зеленые водоросли,актиномицеты (группа микроорганизмов с чертами организации бактерий и простейших грибов). У прокариотов более примитивное строение, чем у эукариотов, кроме ядра у них отсутствуют также митохондрии, однако безъядерные клетки способны выполнять все типичные функции клетки, включая обмен веществ и размножение. В частности, функцию управления в них обеспечивают те же молекулы ДНК, размещенные непосредственно в цитоплазме. Весьма интересной с точки зрения объяснения механизма перехода от прокариотов к эукариотическим клеткам представляется гипотеза американского микробиологаЛинн Маргулисо решающей роли в этом процессесимбиоза различных бактерий-прокариотов. Косвенно подтверждая концепцию коэволюции (см. ниже), эта гипотеза способна пролить свет на хорошо известные данные о том, что растительные клетки в принципе сложнее животных и, следовательно, филогенетически более молоды.

Отдельную нишу в мире живого занимают вирусы– бесклеточные организмы, состоящие из молекул нуклеиновых кислот и белковой оболочки. Не располагая необходимыми для жизни органоидами, вирусы размножаются в живых клетках других организмов, внедряясь в них и используя их ферментативный аппарат.

Итак, первоосновой живой материи является клетка, именно она содержит все признаки живого, не только составляя материал для построения многоклеточных организмов, но и реализуясь в виде одноклеточных организмов. Поэтому считается, что организменный (онтогенетический) уровень живых систем начинается именно с клетки. Участвуя в построении более сложных организмов, клетки образуют ткани: у животных –мышечную, нервную, эпителиальную, т. е. кожную,соединительную, а у растений –основную, защитную, проводящуюимеристематическую(от греч. μεριοτος – делимый). Последняя обеспечивает способность растений к образованию новыхорганов. Органы живых организмов образуются из нескольких видов тканей; это, например, сердце, печень, легкие – у животных, корень, стебель, лист – у растений. Они выполняют определенныефункцииорганизма. Группы органов, интегрированные для выполнения ряда функций организма (кровообращение, высшая нервная деятельностьи др.) образуютсистемыорганизма.

Можно говорить, что формирование целостного организма сочетает процесс дифференциации его структур (клеток, тканей, органов) и функций с процессом их интеграции в ходе онтогенеза ифилогенеза. Смысл этого утверждения становится понятным, если обратиться к известномубиогенетическому закону, сформулированному уже упоминавшимся Э. Геккелем как эмпирическое обобщение множества фактов. Согласно этому закону,индивидуальное развитие особи (онтогенез) является кратким повторением важнейших этапов исторического развития (филогенеза) группы, к которой эта особь относится, т. е. процесса эволюции.