ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ - АБИОГЕНЕЗ

Биолюминесценция, свечение живых организмов - древний механизм защиты от кислорода

В предыдущем разделе мы уже писали о парадоксе: кислород, выделявшийся ранними фотосинтезирующими организмами и обеспечивший затем расцвет жизни на Земле, был вначале смертельно опасен для этой жизни. История развития живого богата парадоксами, но этот - самый поразительный. Противоречие между важной ролью кислорода и его токсичностью характеризовало развитие жизни при переходе от бескислородной атмосферы к кислородной и остается в силе и теперь, в условиях кислородной атмосферы.

Выделение кислорода в процессе органического фотосинтеза привело к весьма противоречивым реакциям и результатам. С одной стороны, это, как мы только что видели, должно было привести к развитию противокислородных защитных механизмов. С другой стороны, выделение кислорода в каком-либо месте могло привести к его локальному накоплению и к раннему, локальному же, развитию кислородолюбивых организмов еще в те времена, когда большинство организмов жило в бескислородной среде. Как это случилось, неизвестно. Все же мы приведем один возможный механизм защиты от кислорода и попробуем представить себе, как в так называемых "кислородных оазисах" развились механизмы использования кислорода.

Считается, что явление биолюминесценции - "пережиток" древних способов противокислородной защиты [10]. Сейчас биолюминесценция (способность живых организмов испускать свет) довольно широко распространена в природе. Она встречается не только у насекомых (всем известных светляков), но и у рыб, ракообразных, моллюсков, червей, простейших и растений. Способность светиться свойственна самым разным организмам и никак не коррелирует с их систематическим положением. Можно думать, что это очень древний признак, оставшийся теперь лишь у отдельных, не связанных между собой групп растений и животных. Он сохранился у тех организмов, для которых способность светиться оказалась полезной сама по себе, а не как средство защиты от кислорода. Биолюминесценция иногда необходима для освещения (например, глубоководным рыбам) или для привлечения полового партнера (например, у светляков).

У разных организмов процесс биолюминесценции имеет общую основу: особое соединение, люциферин, окисляется под действием фермента люциферазы. Строение люциферинов различно у разных организмов, но для нас важен лишь тот факт, что во всех случаях идет прямое и энергичное окисление с использованием свободного кислорода. Вот почему Мак-Элрой и Зелигер [10] сделали вывод, что биолюминесценция - древний механизм защиты от кислорода, развившийся в эпоху начала органического фотосинтеза и сохранившийся в условиях кислородной атмосферы лишь у тех организмов, для которых свечение по каким-то причинам оказалось полезным само по себе.

Другое явление, связанное с появлением в атмосфере свободного кислорода, - это кислородные оазисы. Так Фишер [5] окрестил, ограниченные насыщенные кислородом зоны, возникавшие вокруг фотосинтезирующих организмов. оазисы вблизи морских водорослей и примитивные животные, обитающие в оазисах. Но в кислородных оазисах могли жить и дышащие микробы, облигатно или факультативно связанные с примитивными фотосинтезирующими микроорганизмами.

Вряд ли нам когда-либо удастся что-нибудь узнать о структуре таких кислородных оазисов и их роли. Но это предположение весьма полезно, так как позволяет наглядно представить себе некоторые стороны процесса изменения атмосферы Земли.