КОНЦЕПЦІЯ СИМБИОГЕНЕЗА

Симбіозом (від грецького symbiosis - спільне життя) прийнято називати таку взаємодію двох і більше різних організмів, від якого всі партнери отримують користь, все щось виграють [16]. Зазвичай симбіоз буває мутуалістіческіе, т. Е. Співжиття обох організмів (симбіонтів) взаємовигідно і виникає в процесі еволюції як одна з форм пристосування до умов існування. Ідею про те, що деякі органели в складі клітини (зокрема хлоропласти і мітохондрії) можуть бути симбиотическими організмами, висловив на початку XX ст. хранитель Зоологічного кабінету Казанського університету К.С. Мережковський. Приблизно через півстоліття до аналогічного висновку прийшла Лін Моргуліс в США. Вона вважає, що при симбиогенеза відбувається органічне «злиття» різнорідних організмів в якесь нове, більш складне ціле, що володіє новими функціональними можливостями. Інакше кажучи, стверджується, що складні клітини (еукаріоти) виникли з простіших (прокаріотів) шляхом симбіозу і об'єднання речового і генетичного матеріалу.

В якості одного з ознак відмінності прокаріотів (які не мають клітинного ядра) від еукаріот (що містять ядра в клітині) є наявність у останніх двухмембранной органел (мітохондрій і / або пластид). Ці органели, крім подвійний мембрани, мають ще цілий ряд характерних ознак, які виділяють їх серед інших внутрішньоклітинних утворень [16].

По-перше, у них є всі ознаки елементарної клітини:

  • • повністю замкнута мембрана;
  • • свій генетичний матеріал - своя ДНК;
  • • свій апарат синтезу білка (рибосоми та ін.);
  • • розмножуються поділом (причому діляться іноді незалежно від поділу клітини).

По-друге, у них є ознаки подібності з бактеріями:

  • • ДНК зазвичай кільцева, не пов'язана з гистонами;
  • • рибосоми прокаріотів і дрібніше;
  • • рибосоми чутливі до тих же антибіотиків, що і бактеріальні.

Однак у хлоропластів і мітохондрій немає клітинної стінки, характерною для передбачуваних предкової груп. Але її немає або майже немає і у багатьох сучасних ендосімбіонтов. Мабуть, вона втрачається для полегшення обміну речовинами між симбіонтом і господарем.

Багато білки мітохондрій і хлоропластів кодуються ядерни- ми генами, синтезуються на рибосомах цитоплазми і тільки потім доставляються крізь дві мембрани в органеллу [16]. Як так могло статися? Єдине пояснення в рамках симбиогенеза - частина генів органслл перемістилася в процесі еволюції в ядро клітини.

Освіта подвійний мембрани мітохондрій теорія симбиогенеза пояснює результатом ендоцитозу; зовнішня мембрана фактично є колишньою мембраною травної вакуолі (див. рис. 122), і, таким чином, належить власникові, а не ендосімбіонту. Хоча зараз ця мембрана відтворюється разом з органоїдом, по ліпідному складу вона більше схожа на мембрану ендоплазматичної мережі клітини, ніж на внутрішню мембрану самого органоида. Не виключено, що і наявність клітинного ядра з його мембраною, яка відділяє ядро від навколишнього цитоплазми, виникло як пристосувальний бар'єр, що відокремлює «свій» генетичний матеріал від «чужих» генів симбіонтів.

Теорія симбиогенеза пророкує гомологію (схожість) послідовностей ДНК органел і бактерій. Це пророцтво з появою методів секвеніровапія геномів блискуче підтвердилося. Наприклад, по нуклеотидних послідовностей 165-рибосомальної РНК хлоропласти найбільш близькі до ціанобактеріям, а мітохондрії - до пурпуровим бактеріям. І ті й інші рРНК різко відрізняються від рРНК еукаріотичних рибосом цитоплазми господарів. Нарешті, теорія симбиогенеза пророкує можливість множинного (неодноразового) придбання симбіонтів і ймовірність знаходження декількох різних вільноживучих бактерій, схожих на їхніх предків.

І симбіоз, і інтеграція клітин одного виду призводить до підвищення складності, переходу на новий інтеграційний рівень розвитку. При цьому виробляється система зв'язку між елементами попереднього рівня, т. Е. Якщо раніше говорилося (див. Рис. 136) про сукупності скооперуватися бактерій, то зараз вже мова йде про систему взаємодіючих клсток-прокаріотів.

Таким чином, концепція симбиогенеза визначає вирішальний крок в еволюції живих організмів на рівні клітин. Але цим її значення не обмежується. Симбіоз може здійснюватися як на рівні окремих клітин (внутрішньоклітинний симбіоз), так і на рівні багатоклітинних організмів. У симбіотичні відносини можуть вступати рослини з рослинами, рослини з тваринами, тварини з тваринами, рослини і тварини з мікроорганізмами, мікроорганізми з мікроорганізмами. Розвиваючи цю концепцію, Джеймс Лавлок стверджує, що симбіоз, зрозумілий як самоорганізація на основі кооперації та взаємоадаптації, існує не тільки па рівні клітин, по і па рівні таких складних систем як грунт, флора і фауна, океан і атмосфера. Його гіпотеза Геї (так в міфах стародавньої Греції називали богиню Землі) має на увазі, що Земля являє собою єдиний організм, постросний з величезного числа сімбіотічсскі взаємодіючих екосистем. Очевидна близькість гіпотези Геї до концепції біосфери, розвиненою свого часу В.І. Вернадським.

Широко поширений симбіоз тварин (і людини) з мікроорганізмами, наприклад створюючими нормальну кишкову флору. Мікроби заселяють кишечник господаря з перших годин життя, потрапляючи туди головним чином з їжею. У період дитинства люди мають високим вмістом біфідобактерій. У здорової дитини першого року життя 90-98% всього мікробіоценозу товстого кишечника складає бифидофлора.

Біфідобактерії - це мікроорганізми, які заселяють нижні відділи кишечника і виконують такі функції [16]:

  • 1) продукують натуральний антибіотик, який не дозволяє розмножуватися патогенним (хвороботворним) штамів E.coli (постійним мешканцям товстого кишечника людини);
  • 2) допомагають знизити pH товстого кишечника;
  • 3) діють як антагоніст (протидіє агент) всім потенційно патогенним організмам в кишечнику;
  • 4) продукують ацетіловую кислоту, яка активно протидіє грам-хвороботворним бактеріям.

Завдяки концепції симбиогенеза, на рубежі XXI ст. в природознавстві сформувалося уявлення про мікрофлору організму людини як про ще один «органі», що покриває у вигляді панчохи кишкову стінку, інші слизові оболонки і шкіру людини. Залишаючись непомітним, цей «орган» важить в цілому близько двох кілограмів і налічує близько К) 14 клітин мікроорганізмів. Цей факт наочно свідчить про тісний зв'язок організму людини зі світом невидимих мікросуществ.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >