Алғашқы клетка, преабиотикалық ерітіндідегі фосфолипидтер молекулалары кездейсоқ мембраналық структураға біріккенде пайда болды деп есептеледі. Ол өздігінен репликацияланатын РНК мен белок молекулаларының қоспасын қоршады. Мембранамен қоршалған жабық кеңістікте РНК молекулалары эволюциялана бастады. Енді сұрыптау жүргізілетін белгі тек РНК-ның өзінің ғана структурасы емес, сондай-ақ ол кодтайтын ақуыздардың да белгілері бойынша жүруі керек болды. Осылай РНК молекулаларының нуклеотидтік кезектесуі біртұтас клетканың қасиеттерінде көріне бастады.
Микоплазма – Spiroplasma citrii. d=0,3 мкм. Өсімдіктер мен жануарлар паразиті клеткасынын тіршілік қызметіне қажет ақуыздардың минималды мөлшері — 750 әртүрлі ақуыздар болып табылады.
Ғалымдардың болжамы бойынша барлық қазіргі тіршілік ететін ағзалар осыдан бірнеше миллиард жыл бұрын пайда болған алғашқы клеткадан тараған. Өзінің бәсекелестерін жеңін шығын, бұл клетка клеткалық бөліну мен эволюция процесінің бастамасы болып табылады. Барлық ағзалардың арасындағы ұқсастықты тек осымен түсіндіруге болады.
Шамамен 1,5 млрд жыл бұрын ұсақ, салыстырмалы түрде қарапайым ішкі құрылысымен синатталатын (прокариоттық) клеткалардан мөлшері бойынша үлкен және анағұрлым күрделі қалынтасқан эукариоттық клеткаларға өту процесі болды.
Бактериялар-көптеген табиғи мекен ету орталарында таралған ең қарапайым ағзалар. Әдетте олардың қатты қорғаныштық қабықшасы (клетка қабықшасы) болады. Оның астында плазмалық мембрана болады, ол ДНК, РНК, ақуыздар және басқа да кіші молекулаларды қоршап жатады.
Прокариоттық клеткалардың құрылысы қарапайым, бірақ олар биохимиялық қасиеттері бойынша ерекшеленеді. 2 сызбанұсқада прокариоттық клеткалардың негізгі топтары көрсетілген
Сызбанұсқа 2.
Тұздардың ерітіндісінде мекендейтін бактериялар үшін көміртегінің жалғыз көзі глюкоза болып табылды. Сондықтан ол көптеген химиялық реакцияларды жүзеге асыруы қажет.
Олар глюкозадан тіршілік үшін маңызды процестерге қажет энергияны алып қана қоймай, клеткага қажет органикалық молекулаларды синтездеуге көміртегі атомдарын қолданады. Бұл реакциялар жүздеген ферменттермен катализденетін химиялық реакциялар тізбегі болып табылады. Мұндай ферментті реакциялардың тізбектері-метаболиттік жолдар деп аталады.
СО2-ні пайдалану үшін дамыған механизм-фотосинтез болып табылады. Фотосинтез барысында СО2 күн сәулесінің әсерінен органикалық қосылысқа айналады. Күн сәулесі хлорофилл-пигментінің молекуласындағы электронды тітіркендіреді.
Оттегінің реакцияға қабілеттілігі өте жоғары, сондықтан цитоплазманың көптеген компоненттерімен әрекеттесе алады, бірақ бұл көптеген ертедегі ағзалар үшін ұлы болуы мүмкін. Бірақ жоғары реакцияға қабілеттілігіне байланысға ол химиялық энергияның көзі болып табылады. Сондықтан эволюция барысында осы О2-ң қасиетін пайдалана білді. О2-нің көмегімен тірі ағзалар тамақ молекулаларын толығырақ тотықтыруға кабілетті.
Тамақ молекулаларының аэробты тотығуы кезінде бөлініп шыққан энергия ЛТФ синтезінде қолданылады.
Жердегі тіршіліктің бастамасын берген аэробты ағзаларға атмосферада молекулалық оттегінің жиналуы қалай әсер етті? Оттегіне бай әлемде тірі ағзалардын бір бөлігі өліп бітті, ал екінші бөлігінде тыныс алуға қабілеттілігі дамыды. Бірақ ағзалардың тағы бір үшінші бөлігі басқа жолды таңдаған. Олар аэробты клеткалармен симбиозға түскен және кейін олармен мықты ассоциация түзген. Бұл эукариоттық тинтегі қазіргі заманғы клеткалардың пайда болуын түсіндіреді.
Эукариоттық клеткаларда ядро болады. Клеткалық ДНК-ның басым бөлігі болатын ядро екі қабатты мембранамен қанталган. Осы мембранамен цитоплазмадан бөлінген. Олардың цитоплазмасында көптеген өздеріне тән органеллалар-митохондрий, хлоронласттар бар, митохондриялар-еркін тіршілік ететін прокориоттық ағзаға ұқсас.
Эукариоттарда көптеген ішкі мембраналар (Гольджи аппараты, ЭПС, лизосомалар, цитоқаңқа-микротүтікшелер) бар.
Прокариоттық және эукариоттық ағзалардың салыстырмалы сипаттамасы (кесте 1).
Үлкен, көпклеткалы ағзалардың эволюциясы эукариоттық клеткалардың өздерінің тұқым куалау информациясын көптеген қасиеттері арқылы көрсете білуге және бірігіп тұтас ағза түрінде әрекет етуге қабілеттілігімен байланысты. Көпклеткалылыққа ең алғашқы қадам, эпителийдің пайда болуымен байланысты болуы мүмкін. Онда клеткалар ағзанын ішкі ортасын сыртқы ортадан бөлетін қабатқа біріккен.
Дифференциалданған клеткалардың алғашқы қарапайым типтеріне эпителиалды клеткалармен қатар жүйке клеткалары, бұлшық ет клеткалары мен дәнекер ұлпасының клеткалары жатады. Бұл типті клеткалардың барлығын қазіргі кездегі ең қарапайым жануарлардың өздерінен табуға болады.
Даму стратегиясының осындай негізгі типтері жоғарғы сатыдағы жануарлардың эволюциясында арнайы маманданған клеткалардың типтері мен олардың белсенділігін реттеудің өте нәзік әдістерінің дамуында қолданылады.
Жоғарғы сатыдағы жануарлардың клеткаларының екі жүйесі әрқайсысы өздігінше көпклеткалы ағзаның күрделілік шыңы болып табылады.
Кесте 1
|
Белгілер |
Прокариоттар |
Эукариоттар |
|
Ағзалар
|
Бактериялар мен цианобактериялар |
протисталар, саңырауқұлақтар, өсімдіктер, жануарлар |
|
Клетка мөлшері |
Қалыпты сызықтық мөлшері 1-10 мкм |
қалыпты сызықтық мөлшсрі 10-100 мкм |
|
Метаболизм |
Анаэробты немесе аэробты |
аэробты |
|
Органеллалар |
аз немесе жоқ |
ядро, митохондрий, хлоропластар, эндоплазмалық тор |
|
ДНҚ |
Цитоплазмала орналасқан сақиналы ДНҚ |
кодталмайтын бөліктері бар өте ұзын ДНҚ молекуласы хромосомаға ұйымдасын, ядролық мембранамен қоршалған |
|
РНҚ және акуыздар |
РНҚ мен ақуыздар бір жерде ситезделеді |
РНҚ-ның синтезі ядрода, ал акуыз синтезі-цитоплазмада жүреді |
|
Цитоплазма |
Цитоқаңкаканың болмауы, цитонлазманың қозғалғыштығы, эндо және экзоцитоз |
Акуыз талшықтарынан тұратын цитоқаңқаның болуы, цитоплазманың козғалғыштығы, эндо және экзоцитоз |
|
Клетканың бөлінуі |
Бипарлык бөліну |
Митоз бен мейоз |
|
Клеткалық ұйымдасуы |
Негізінен бір клеткалы |
Негізінен клеткалық дифференциациясы бар көпклеткалы |
1-шісі — омыртқалылардың иммундық жүйесі, оның клеткалары миллиондаған әр түрлі антиденелерді өндіруге қабілетті.
2-шісі — жүйке жүйесі. Төменгі сатыдағы жаі уарлардың нейрондық байланыстары катаң генетикалық детерминацияланған, сондықтан мінез-құлық бағдарламасы тек генетикалық материалдың мутацияларына байланысты эволюцияланады. Жоғары сатыдағы жануарлардың, адамға дейін дамуы барысында жүйке жүйесінің струкурасы — жүйке клеткаларының қоршаған ортаның әсеріне жауап ретінде өздерінің байланыстарын өзгертуге қабілетіне орай модификаииллаиа бастады.