Выделяющийся при фотосинтезе
цианобактерий кислород, токсичный для многих организмов той эпохи, стал менять ландшафт нашей планеты – окислять восстанавливающие компоненты атмосферы и земной коры.
Самым лучшим кандидатом, скорее всего, был бы вид
цианобактерий, таких, которые уже живут здесь в экстремальных условиях.
Однако именно появление
цианобактерий запустило цепочку событий, в результате которых эстафета эволюционного прогресса была в конечном счёте передана более высокоорганизованным живым существам – эукариотам.
Примерно 2,5 млрд лет назад или даже раньше
цианобактерии начали производить свободный кислород, но он поглощался горными породами и шёл на образование озонового слоя.
Прежде никому не было известно, что
цианобактерии могут существовать в глубоководных солёных водоёмах, поэтому это была колоссальная находка.
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать
Карту слов. Я отлично
умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.
Вопрос: шпунтовальный — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?
Этот процесс делает
цианобактерии источником большой доли производимых питательных веществ на нашей планете.
Таким образом удалось выяснить, откуда берут азот микробные маты, живущие при температурах, не пригодных для роста обычных нитчатых азотфиксирующих
цианобактерий с гетероцистами.
Однако новейшие исследования показали, что мы до сих пор сильно недооценивали метаболические способности
цианобактерий.
Но
цианобактерии живут там, где есть солнечный свет, они дышат.
Это позволило
цианобактериям избежать конкуренции с другими микроорганизмами за молекулы среды обитания, поглощаемые такими микроорганизмами в качестве пищи.
Без культивирования изучать морские
цианобактерии было бы невозможно.
Вместе с повышением содержания кислорода, производимого
цианобактериями, примерно в это же время начала расцветать растительная жизнь.
Мы склонны ассоциировать процесс фотосинтеза с растениями, но почти наверняка первыми его начали использовать
цианобактерии.
Оказалось, что можно получать питательные вещества от живущих внутри клетки
цианобактерий, не переваривая их, а подставляя солнечному свету и снабжая их углекислым газом.
Скорее всего, настоящие
цианобактерии появились позже – 2,5–2,7 млрд. лет назад.
Важность сделанного
цианобактериями "открытия" трудно переоценить.
Все растения осуществляют фотосинтез при помощи особых органелл – пластид, которые суть не что иное, как симбиотические
цианобактерии.
Некоторые биологи говорят, пользуясь метафорическим языком, что растения – всего лишь удобные "домики" для проживания
цианобактерий.
По сути дела
цианобактерии не только изобрели кислородный фотосинтез, но и по сей день сохранили за собой "эксклюзивные права" на его осуществление.
Главная проблема, с которой сталкиваются азотфиксирующие
цианобактерии, состоит в том, что ключевые ферменты азотфиксации – нитрогеназы – не могут работать в присутствии кислорода, который выделяется при фотосинтезе.
Поэтому у азотфиксирующих
цианобактерий выработалось разделение функций между клетками.
После появления
цианобактерий безраздельное господство прокариот на нашей планете продолжалось ещё очень долго – полтора или два миллиарда лет.
Считается, что миллионы лет назад предки
цианобактерий слились с более крупными клетками в процессе, называемом эндосимбиозом, эволюционировали и превратились в содержащие хлорофилл хлоропласты, благодаря которым более крупные клетки смогли осуществлять фотосинтез.
Скорее всего, предки
цианобактерий приобрели вторую фотосистему от каких-то других фотосинтезирующих микробов путём горизонтального переноса генов (см. главу "Наследуются ли приобретённые признаки?").
Эти виды
цианобактерий образуют нитевидные колонии, в которых одни клетки занимаются только фотосинтезом и не фиксируют азот, другие – покрытые плотной оболочкой гетероцисты – не фотосинтезируют и занимаются только фиксацией азота.
Пластиды (органеллы растительной клетки, отвечающие за фотосинтез) являются потомками
цианобактерий.
К примеру, 3,4 миллиарда лет назад от первых самовоспроизводящихся протоорганизмов произошли
цианобактерии (сине-зелёные водоросли).
Но на это способны растения и другие организмы, например
цианобактерии [8], посредством фотосинтеза.
В ходе этой реакции фотосинтеза также выделяется энергия, которая помогает
цианобактериям преобразовывать углекислый газ из атмосферы в питательный углерод, который сначала потребляется низшими формами жизни, а затем передаётся по пищевой цепочке.
Например, аналогичные механизмы фотосинтеза у растений и
цианобактерий демонстрируют, как одни и те же биохимические процессы могут возникать независимо.
Бактериальные клетки чрезвычайно просты по своему устройству – одиночные ли это бактерии или соединённые в маты на океанском дне либо в длинные нитчатые колонии
цианобактерий.
Большая часть атмосферного кислорода поступает из микроорганизмов, включая современные формы
цианобактерий.
По сути хлоропласт – это наследие древних
цианобактерий, поглощённых клетками предшественников современных растений.
Один из способов, которым современные
цианобактерии обнаруживают источник нужного им света, был выявлен только в 2016 г. благодаря случайному открытию, связанному с микроорганизмами рода Synechocystis.
В какой-то момент одноклеточные
цианобактерии, известные также как сине-зелёные водоросли, научились отцеживать вещество, которым богата наша планета, – водород, в изобилии содержащийся в воде.
Но
цианобактерии размножались и доразмножались до того, что их стало настолько много, что они смогли изменить атмосферу таким образом, что в ней стало больше кислорода.
Вода этих озёр окрашена в сине-зелёный цвет из-за большой концентрации
цианобактерий, большая часть которых принадлежит виду Arthrospira fusiformis.
Такие причины, как загрязнение воды тяжёлыми металлами и пестицидами или отравление
цианобактериями и инфекционные заболевания, могли усугубиться недостатком пищи.
Симбиоз, вызванный поглощёнными
цианобактериями, настолько хорошо сказался на жизни древней растительной клетки, что она застряла в эволюционном контексте и теперь представляет собой основу растительной жизни на планете.
Пройдёт ещё несколько сотен миллионов лет, прежде чем
цианобактерии научатся использовать энергию видимого солнечного света для превращения CO2 и воды в новые органические вещества, выделяя при этом кислород.
На протяжении огромного периода времени – от 2,2 до 2,7 миллиарда лет –
цианобактерии играли существенную роль в формировании стабильной и пригодной для жизни атмосферы, вырабатывая кислород.
В этом случае переизбыток азота приводит в хаос весь живой мир водоёма и становится причиной чрезмерного роста
цианобактерий и водорослей.
Только при таких условиях экологической деградации, когда
цианобактерии бесконтрольно размножаются, а их среда обитания выходит из равновесия, выделяемые ими токсины начинают представлять опасность и для нас.
Водород жизненно необходим для питания клетки, а кислород – это побочный продукт, который
цианобактерия отрыгивает в атмосферу.
Намного раньше растений (3,8 млрд лет назад) появились
цианобактерии.
При этом
цианобактерии выделяют химические вещества токсичные для других организмов и приводившие к их массовой гибели.
Между
цианобактериями возникают иерархические отношения.
Когда учёные измерили плотность популяции
цианобактерий A.
У
цианобактерии нет ядра, но есть ряд примечательных особенностей, сыгравших ключевую роль в том, что мы с тобой существуем.
Как бы там ни было, важной вехой биологической эволюции стало то, что некий ранний представитель жизни (полагают, архаичный организм
цианобактерия, или сине-зелёная бактерия) был первой клеткой, освоившей химическую реакцию превращения энергии солнечного света в специальные макромолекулы – углеводы.