На эволюционном пути имеется важная веха. Примерно 1,5 млрд лет назад произошел переход от маленьких клеток со сравнительно простой внутренней структурой (так называемых прокариот, к которым относятся различные бактерии) к большим и значительно более сложно организованным эукариотическим клеткам, подобным клеткам высших животных и растений.

Важным периодом в этом переходе было возникновение так называемых метаболических реакций. Самая главная из них - это гликолиз, реакция с участием фосфатов сахаров, способная осуществлять расщепление глюкозы в отсутствие кислорода, так как в атмосфере первобытной Земли кислорода не было. Практически во всех живых клетках протекают реакции гликолиза, сопровождающиеся образованием аденозин-трифосфата, или АТР, - соединения, используемого всеми клетками в качестве источника легкодоступной химической энергии.

51

Бактерии, растущие в растворе солей, где единственным источником углерода была глюкоза, извлекали из глюкозы химическую энергию, необходимую для многих жизненно важных процессов, и использовали атомы углерода для синтеза всех необходимых клетке органических молекул. Эти реакции катализируются сотнями ферментов, последовательно работающих в цепях химических реакций так, что продукты одной реакции служат субстратом для других.

Вначале, когда жизнь на Земле только зарождалась, в метаболических реакциях, видимо, не было необходимости, так как клетки могли жить и расти, питаясь окружающими их молекулами - наследием первобытного "бульона". По мере истощения этих естественных ресурсов большое преимущество при отборе должны были получить организмы, вырабатывающие ферменты для образования органических молекул. Таким образом, наличный комплект клеточных ферментов постоянно увеличивался и в результате возникли метаболические пути современных организмов.

Самые ранние стадии метаболизма появились в ходе эволюции для того, чтобы восполнить недостачу органических молекул, образовавшихся еще в первобытных условиях. Что же произошло, когда запас подобных соединений полностью истощился? В этих условиях значительное преимущество при отборе должны были бы приобрести организмы, способные использовать атомы углерода и азота в виде СО2, N2 из атмосферы, где они имеются в изобилии, но углекислый газ и азот -очень стабильные соединения. Их превращение в доступную для усвоения форму органических молекул, таких, как сахара, требует большого количества энергии и значительного числа сложных химических реакций.

Для использования СО2 в ходе эволюции возник механизм фотосинтеза, в процессе которого СО2 превращается в органические соединения за счет энергии солнечного излучения. Взаимодействие солнечного света с пигментной молекулой - хлорофиллом переводит электрон в более высокое энергетическое состояние. Энергия освобождается при обратном переходе электрона на более низкий энергетический уровень, направляется молекулами белка на проведение химических реакций.

При фотосинтезе в качестве отхода в земную атмосферу выделяется кислород. Одними их первых его начали выделять цианобактерии -синезеленые водоросли. Они способны усваивать СО2 и N и существовать только за счет воды, воздуха и солнечного света. Вместе с бактериями подобных типов они пополняли атмосферу кислородом, который начал вызывать радикальные изменения условий на Земле. Учитывая высокую химическую активность кислорода и его способность реагиро-