cfpdБюллетень физиологии и патологии дыханияBulletin Physiology and Pathology of Respiration1998-5029Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыханияcfpd-646Research ArticleСтатьиДРЕВНИЕ ПРОКАРИОТЫ: ПРОИСХОЖДЕНИЕ, ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ПУТЬ И РОЛЬ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ (КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)ANCIENT PROCARIOTES: ORIGIN, EVOLUTIONARY PATH AND ROLE IN EARTH'S HISTORY (REVIEW)КатолаВиктор МоисеевичKatolaViktor М.katola-amur@list.ruИнститут геологии и природопользования Дальневосточного отделения РАНInstitute of Geology and Nature Management of Far Eastern Branch RAS201419022020052129135Copyright © Катола В.М., 20202020Катола В.М.Katola V.М.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cfpd.elpub.ru/jour/article/view/646

Представлены данные об обитании бактерий в экстремальных условиях, в высоких слоях атмосферы, о предполагаемой их численности на Земле и ежегодном переносе из континента на континент. Исходя из концепции химической эволюции, рассмотрены возможные этапы появления бактерий, отмечены положительные стороны теории и ее недостатки. Проблема происхождения бактерий рассмотрена и с позиций гипотезы панспермии. Интерес к ней возрос в связи с новыми сведениями о присутствии бактериоподобных структур в марсианских метеоритах ALH 84001, Alais, Ivuna и Orguei, Murchison и Ефремовка, а также содержания в них различной органики, включая пуриновые и пиримидиновые соединения. Предполагается, что эти соединения приносились метеоритами на Землю и индуцировали создание генетического кода с последующим переходом к ДНК- РНК- белковой жизни. Высказана точка зрения, будто бы на Землю попал уже готовый генетический код. Отмечено, что первые сообщества бактерий появились 3,5 миллиарда лет тому назад в водной среде, и их дальнейшая эволюция проходила на фоне геологического развития Земли. Прокариотные сообщества сформировали кислородную атмосферу, благодаря чему возникли аэробные бактерии, малый (биотический) круговорот веществ на уровне экосистем. Наконец, в результате эндосимбиоза анаэробного прокариота с аэробной бактерией возникла эукариотная клетка, что привело к появлению современной биосферы.

The data is presented about bacteria living under extreme conditions in the upper atmosphere and about the alleged number of them in the world and the annual transfer from one continent to another. Based on the concept of chemical evolution, possible stages of bacteria emergence have been studied, positive aspects of the theory and its shortcomings have been estimated. The problem of the origin of bacteria is considered from the standpoint of the panspermia hypothesis. The interest in it has increased due to new information about the presence of bacteria-like structures in Martian meteorites ALH 84001, Alais, Ivuna and Orguei, Murchison and Efremovka and the content of various organics including purine and pyrimidine compounds. It is assumed that these compounds were brought to the Earth by meteorites and induced the creation of the genetic code followed by the transition to the DNA-RNA-protein life. The view that the Earth had a ready-made genetic code has been expressed. It was found out that the first communities of bacteria appeared 3.5 billion years ago in the aquatic environment and their subsequent evolution took place against the background of the geological evolution of the Earth. Prokaryotic communities formed oxygen atmosphere, due to which aerobic bacteria, small (biotic) circulation of substances at the ecosystem level, appeared. Finally, as a result of anaerobic prokaryote endosymbiosis aerobic bacterium originated eukaryotic cells, which led to the emergence of the modern biosphere.

происхождение бактерийпрокариотная биосфераокислительная атмосфераэукариотная клеткаthe origin of the bacteriaprokaryotic biosphere oxidizing atmosphereeukaryotic cellsReferencesИскопаемые бактерии и другие микроорганизмы в земных породах и астроматериалах / М.М.Астафьева [и др.]. М.: ПИН РАН, 2011. 171 с.Ископаемые бактерии и другие микроорганизмы в земных породах и астроматериалах / М.М.Астафьева [и др.]. М.: ПИН РАН, 2011. 171 с.Бактериальная палеонтология / под ред. А.Ю.Розанова. М.: ПИН РАН. 2002. 188 с.Бактериальная палеонтология / под ред. А.Ю.Розанова. М.: ПИН РАН. 2002. 188 с.Бактериальная палеонтология и исследования углистых метеоритов / Л.М.Герасименко [и др.] // Палеонтол. журн. 1999. №4. С.103-125.Бактериальная палеонтология и исследования углистых метеоритов / Л.М.Герасименко [и др.] // Палеонтол. журн. 1999. №4. С.103-125.Заварзин Г.А. Становление биосферы // Вестник РАН. 2001. Т.71, №11. С.988-1001.Заварзин Г.А. Становление биосферы // Вестник РАН. 2001. Т.71, №11. С.988-1001.Заварзин Г.А., Колотилова Н.Н. Введение в природоведческую микробиологию. М.: Университет, 2001. 256 с.Заварзин Г.А., Колотилова Н.Н. Введение в природоведческую микробиологию. М.: Университет, 2001. 256 с.Заварзин Г. А. Особенности эволюции прокариот // Эволюция и биоценотические кризисы / под ред. Л.П.Татаринова, А.П.Расницына. М.: Наука,. 1987. С.144-158.Заварзин Г. А. Особенности эволюции прокариот // Эволюция и биоценотические кризисы / под ред. Л.П.Татаринова, А.П.Расницына. М.: Наука,. 1987. С.144-158.Звягинцев И.С. Микроорганизмы в вечной мерзлоте // Усп. микробиол. 1992. Вып.25. С.3-27.Звягинцев И.С. Микроорганизмы в вечной мерзлоте // Усп. микробиол. 1992. Вып.25. С.3-27.Крылов И.Н. На заре жизни. М.: Наука, 1972. 104 с.Крылов И.Н. На заре жизни. М.: Наука, 1972. 104 с.Кусакин О.Г., Дроздов А.Л. Филема органического мира. Ч.1. СПб.: Наука, 1994. 272 с.Кусакин О.Г., Дроздов А.Л. Филема органического мира. Ч.1. СПб.: Наука, 1994. 272 с.Лысенко С.В. Действие глубокого вакуума на микроорганизмы // Усп. микробиол. 1981. Вып.16. С.231-253.Лысенко С.В. Действие глубокого вакуума на микроорганизмы // Усп. микробиол. 1981. Вып.16. С.231-253.Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки: пер. с англ. М.: Мир, 1983. 351 с.Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки: пер. с англ. М.: Мир, 1983. 351 с.Марков А.В. Проблема происхождения эукариот // Палеонтол. журн. 2005. №2. С.3-12.Марков А.В. Проблема происхождения эукариот // Палеонтол. журн. 2005. №2. С.3-12.Опарин А.И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. М.: Наука, 1968. 174 с.Опарин А.И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. М.: Наука, 1968. 174 с.Розанов А.Ю. Цианобактерии и, возможно, низшие грибы в метеоритах // Соросовский образов. журн. 1999. №11. С.61-65.Розанов А.Ю. Цианобактерии и, возможно, низшие грибы в метеоритах // Соросовский образов. журн. 1999. №11. С.61-65.Сергеев В.Н. Цианобактериальные сообщества на ранних этапах эволюции биосферы // Проблемы доантропогенной эволюции биосферы / под ред. А.Ю.Розанова. М.: Наука, 1993. С.254-265.Сергеев В.Н. Цианобактериальные сообщества на ранних этапах эволюции биосферы // Проблемы доантропогенной эволюции биосферы / под ред. А.Ю.Розанова. М.: Наука, 1993. С.254-265.Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. М.: МГУ., 1991.446 с.Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. М.: МГУ., 1991.446 с.Сорохтин О.Г., Чилингар Дж.В., Сорохтин Н.О. Теория развития Земли: происхождение, эволюция и трагическое будущее. М.: ИКИ, 2010. 752 с.Сорохтин О.Г., Чилингар Дж.В., Сорохтин Н.О. Теория развития Земли: происхождение, эволюция и трагическое будущее. М.: ИКИ, 2010. 752 с.Фокс С., Дозе К. Молекулярная эволюция и возникновение жизни: пер. с англ. М.: Мир, 1975. 374 с.Фокс С., Дозе К. Молекулярная эволюция и возникновение жизни: пер. с англ. М.: Мир, 1975. 374 с.Яковлев Г.П., Челомбитько В.А. Ботаника: учебник для вузов. СПб.: СпецЛит, СПХФА, 2001. 680 с.Яковлев Г.П., Челомбитько В.А. Ботаника: учебник для вузов. СПб.: СпецЛит, СПХФА, 2001. 680 с.Bonner J.T. The origins of multicellularity // Integr. Biol. 1998. Vol.1, Iss.1. P.27-36.Bonner J.T. The origins of multicellularity // Integr. Biol. 1998. Vol.1, Iss.1. P.27-36.Questioning the evidence for Earth's oldest fossils / M.D.Brasier [et al.] // Nature. 2002. Vol.416, №6876. P.76-81.Questioning the evidence for Earth's oldest fossils / M.D.Brasier [et al.] // Nature. 2002. Vol.416, №6876. P.76-81.Critical testing of Earth’s oldest putative fossil assemblage from the ∼3,5 Ga Apex chert, Сhinaman Creek, Western Australia / M.D.Brasier [et al.] // Precambrian Res. 2005. Vol.140, №1. P.55-102.Critical testing of Earth’s oldest putative fossil assemblage from the ∼3,5 Ga Apex chert, Сhinaman Creek, Western Australia / M.D.Brasier [et al.] // Precambrian Res. 2005. Vol.140, №1. P.55-102.Microfossil-like objects from the Archaean of Greenland: a cautionary note / D.Bridgwater [et al.] // Nature. 1981. Vol.289, №.5743. P.51-53.Microfossil-like objects from the Archaean of Greenland: a cautionary note / D.Bridgwater [et al.] // Nature. 1981. Vol.289, №.5743. P.51-53.Archean molecular fossils and the early rise of eukaryotes / J.J.Brocks [et al.] // Science. 1999. Vol.285, №5430. Р.1033−1036.Archean molecular fossils and the early rise of eukaryotes / J.J.Brocks [et al.] // Science. 1999. Vol.285, №5430. Р.1033−1036.Motility proteins and the origin of the nucleus / M.F.Dolan [et al.] // Anat. Rec. 2002. Vol.268, №3. Р.290-301.Motility proteins and the origin of the nucleus / M.F.Dolan [et al.] // Anat. Rec. 2002. Vol.268, №3. Р.290-301.Hoover R.B. Meteorites, Microfossils, and Exobiology // Instruments, Methods, and Missions for the Investigation of Extraterrestrial Microorganisms / R.B.Hoover, editor. Proc. of SPIE, 1998. Vol.3111. P.115−136.Hoover R.B. Meteorites, Microfossils, and Exobiology // Instruments, Methods, and Missions for the Investigation of Extraterrestrial Microorganisms / R.B.Hoover, editor. Proc. of SPIE, 1998. Vol.3111. P.115−136.Characterization of aerosolized bacteria and fungi from desert dust events in Mali, West Africa / C.A.Kellogg [et al.] // Aerobiologia. 2004. Vol.20. P.99-110.Characterization of aerosolized bacteria and fungi from desert dust events in Mali, West Africa / C.A.Kellogg [et al.] // Aerobiologia. 2004. Vol.20. P.99-110.Methanopyrus kandleri, gen. and sp. nov. represents a novel group of hyperthermophilic methanogens, growing at 110°C / M.Kurr [et al.] // Arch. Microbiol. 1991. Vol.156, Iss.4. Р.239−247.Methanopyrus kandleri, gen. and sp. nov. represents a novel group of hyperthermophilic methanogens, growing at 110°C / M.Kurr [et al.] // Arch. Microbiol. 1991. Vol.156, Iss.4. Р.239−247.Extraterrestrial nucleobases in the Murchison meteorite / Z.Martins [et al.] // Earth Planet. Sci. Lett. 2008. Vol.270. P.130-136.Extraterrestrial nucleobases in the Murchison meteorite / Z.Martins [et al.] // Earth Planet. Sci. Lett. 2008. Vol.270. P.130-136.Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH84001 / D.S.McKay [et al.] // Science. 1996. Vol.273, №5277. Р.924−930.Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH84001 / D.S.McKay [et al.] // Science. 1996. Vol.273, №5277. Р.924−930.Nisbet E.G., Fowler C.M.R. Archaean metabolic evolution of microbial mats // Proc. Biol. Sci. 1999. Vol.266, №1436. P.2375.Nisbet E.G., Fowler C.M.R. Archaean metabolic evolution of microbial mats // Proc. Biol. Sci. 1999. Vol.266, №1436. P.2375.Neodymium-142 Evidence for Hadean Mafic Crust / J.O'Neil [et al.] // Science. 2008. Vol.321, №5897. Р.1828-1831.Neodymium-142 Evidence for Hadean Mafic Crust / J.O'Neil [et al.] // Science. 2008. Vol.321, №5897. Р.1828-1831.Reassessing the first appearance of eukaryotes and cyanobacteria / B.Rasmussen [et al.] // Nature. 2008. Vol.455, №7216. P.1101-1104.Reassessing the first appearance of eukaryotes and cyanobacteria / B.Rasmussen [et al.] // Nature. 2008. Vol.455, №7216. P.1101-1104.Rhawn J. The First Earthlings, Interplanetary Extra Terrestrial Horizontal Gene Transfer, Eukaryogenesis and Mitochondria Metamorphosis // J. Cosmology. 2009. Vol.1. P.100-150.Rhawn J. The First Earthlings, Interplanetary Extra Terrestrial Horizontal Gene Transfer, Eukaryogenesis and Mitochondria Metamorphosis // J. Cosmology. 2009. Vol.1. P.100-150.Rhawn J., Schild R. Panspermia, Genetics, Microbes and Viral Visitors From the Stars // J. Cosmology. 2010. Vol.5. Р.1616−1670.Rhawn J., Schild R. Panspermia, Genetics, Microbes and Viral Visitors From the Stars // J. Cosmology. 2010. Vol.5. Р.1616−1670.Extremophiles 2002 / M.Rossi [et al.] // J. Bacteriol. 2003. Vol.185, №13. P.3683−3689.Extremophiles 2002 / M.Rossi [et al.] // J. Bacteriol. 2003. Vol.185, №13. P.3683−3689.Sand W. Microbial life in geothermal waters // Geothermics. 2003. Vol.32, №4-6. Р.655−667.Sand W. Microbial life in geothermal waters // Geothermics. 2003. Vol.32, №4-6. Р.655−667.Schopf J.W. Fossil evidence of Archaean life // Phil. Trans. R. Soc. B. 2006. Vol.361, №1470. P.869-885.Schopf J.W. Fossil evidence of Archaean life // Phil. Trans. R. Soc. B. 2006. Vol.361, №1470. P.869-885.Lower Cambrian vertebrates from south China / D.-G.Shu [et al.] // Nature. 1999. Vol.402, №6757. P.42-46.Lower Cambrian vertebrates from south China / D.-G.Shu [et al.] // Nature. 1999. Vol.402, №6757. P.42-46.Stetter K.O. Hyperthermophiles in the history of life // Ciba Found. Symp. 1996. Vol.202. P.1−10.Stetter K.O. Hyperthermophiles in the history of life // Ciba Found. Symp. 1996. Vol.202. P.1−10.Vellai T., Takacs K., Vida G. A new aspect to the origin and evolution of eukaryotes // J. Mol. Evol. 1998. Vol.46, №5. Р.499-507.Vellai T., Takacs K., Vida G. A new aspect to the origin and evolution of eukaryotes // J. Mol. Evol. 1998. Vol.46, №5. Р.499-507.Walsh M.М. Microfossils and possible microfossils from the Early Archean Onverwacht Group, Barberton Mountain Land, South Africa // Precambrian Res. 1992. Vol.54, №2. Р.271-293.Walsh M.М. Microfossils and possible microfossils from the Early Archean Onverwacht Group, Barberton Mountain Land, South Africa // Precambrian Res. 1992. Vol.54, №2. Р.271-293.Microorganisms cultured from stratospheric air samples obtained at 41 km / M.Wainwright [et al.] // FEMS Microbiol. Lett. 2003. Vol.218, №1. Р.161-165.Microorganisms cultured from stratospheric air samples obtained at 41 km / M.Wainwright [et al.] // FEMS Microbiol. Lett. 2003. Vol.218, №1. Р.161-165.Extracellular polymeric substances as biomarkers in terrestrial and extraterrestrial materials / F.Westall [et al.] // J. Geophys. Res. 2000. Vol.105, №10. Р.24511-24527.Extracellular polymeric substances as biomarkers in terrestrial and extraterrestrial materials / F.Westall [et al.] // J. Geophys. Res. 2000. Vol.105, №10. Р.24511-24527.Whitman W. B., Coleman D.C., Wiebe W.J. Prokaryotes: the unseen majority // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. Vol.95, №12. P.6578-6583.Whitman W. B., Coleman D.C., Wiebe W.J. Prokaryotes: the unseen majority // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. Vol.95, №12. P.6578-6583.Woese C. The universal ancestor // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. Vol.95, №12. P.6854-6859.Woese C. The universal ancestor // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. Vol.95, №12. P.6854-6859.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.