На любом из этапов своей истории мир живых существ характеризуется многообразием образующих его организмов. Это многообразие обусловлено тем, что в процессе исторического развития появляются разные, в одинаковой степени обеспечивающие приспособление к условиям окружающей среды типы структурно-функциональной организации.
Ч. Дарвин в «Происхождение видов» (1859) указывал на факт, не находящий объяснения с позиций предложенной им же эволюционной теории. В известных на то время науке кембрийских отложениях (возраст 540-520 млн лет) палеонтологи обнаруживали ископаемых представителей почти всех крупных подразделений современного животного царства, тогда как в докембрийских отложениях ископаемых остатков не находили вовсе. Возникал вопрос, как могла появиться кембрийская биота в отсутствие предковых форм, т.е. в отсутствие доказательств предшествующей эволюции. С течением лет палеонтологический «пробел» заполнялся. Выяснилось, что к концу протерозойской эры (2500-540 млн лет) на планете уже существовали представители
всех современных типов животного мира (рис. 1.4), а узловые моменты прогрессивной эволюции животных (эукариотический формат клеточной организации, многоклеточность, двусторонняя симметрия тела, три зародышевых листка, вторичная полость тела или целом, регуляторный тип эмбрионального развития, внутренний скелет) были пройдены.
Согласно распространенной классификации, в современном органическом мире выделяют империю неклеточных или доклеточных форм, к которой относят вирусы и фаги (вирусы, паразитирующие в бактериальных клетках) и империю клеточных форм. Филогенетические отношения между этими формами окончательно не выяснены. Возможно, что вирусы возникли как облигатные (обязательные) паразиты
Рис. 1.4. Основные типы животного царства и их филогенетические отношения
от более организованных живых существ за счет упрощения в процессе адаптации к паразитизму. Нельзя исключить возможность их пребывания на планете как фрагментов нуклеиновых кислот еще на добиоло-гическом (доклеточном) этапе исторического развития и приобретения ими статуса живого организма позже, при «освоении» в качестве среды жизни такой экологической ниши, как бактериальная, растительная или животная клетка.
Империя клеточных форм представлена двумя подимпериями (царства, в некоторых систематиках) — прокариот, или доядерных организмов, в которую включены бактерии и цианобактерии (сине-зеленые водоросли), и эукариот, или ядерных организмов (термины про- и эу-кариоты предложены Э. Шаттоном в 1925 г.). Общепризнанной является гипотеза об эволюционном происхождении вторых от первых. Подимпе-рия эукариот делится на царства растений, животных и грибов.
Распределение организмов по названным царствам согласуется с тремя специализированными способами питания, выявившимися на стадии древних одноклеточных эукариот. Одна группа организмов добывала пищу путем активного ее поиска и захвата (голозойный способ), вторая получала для своей жизнедеятельности вещества простого химического строения за счет их всасывания из окружающей среды (голофитный способ), третья потребляла продукты разложения органических веществ (сапрофитный способ). В ходе эволюции на основе голозойного способа питания возникло царство животных, главными чертами которых являются способность к перемещению и активный захват пищи. Эволюция на основе голофитного способа была связана с приобретением полисахаридной целлюлозной оболочки и возможности всасывать из среды воду, углекислый газ и неорганические ионы, что сочетается с важнейшей с позиций существования земной жизни в целом чертой — фотосинтезом. Указанный путь дал царство растений с присущим им оседлым образом жизни. Питающиеся сапрофитным способом организмы также ведут неподвижный образ жизни. В процессе эволюции они приобрели оболочку, которая включает полисахарид хитин. Благодаря этой оболочке организмы, представляющие царство грибов, способны всасывать высокомолекулярные вещества.
В царствах животных, растений и грибов выделяют подцарства одноклеточных, или простейших, и многоклеточных организмов, а также группы низших и высших.
В представлениях ученых разных поколений и разных направлений биологической науки принципиальная структура системы живой при-
роды воспринимается неоднозначно. В первой половине ХХ в. грибы и бактерии относили к царству растений. В настоящее время встречаются систематики, в которых категории империй и подимперий упразднены, а все живые обитатели Земли распределяются по пяти царствам — вирусы, прокариоты, животные, растения, грибы. При этом некоторые биологи находят настолько существенные различия между грибами и лишайниками, что склонны выделить последние в шестое царство. Причина кроется в объективных трудностях, прежде всего в выборе критериев и подходов, с которыми сталкивается исследователь, пытающийся упорядочить представления о мире жизни.
Этими же трудностями обусловлен тот факт, что высшим таксоном царства животных является тип, тогда как царства микроорганизмов и растений делят на подцарства, в которых затем в качестве высших таксонов выделяют группы и отделы. В царстве грибов таксонам высшего ранга соответствуют отделы.
В практической систематике живых существ (в частности, животных и растений) основной единицей классификации является вид. Исключительность положения вида среди других классификационных единиц определяется тем, что он представляет собой группировку, в которой особи существуют реально, то есть физически — рождаются, развиваются и, достигая половой зрелости, участвуют в репродуктивном процессе, исполняя главную биологическую функцию. Близкородственные виды образуют роды, которые, в свою очередь, объединяются в семейства. Близкие семейства собраны в отряды, совокупность которых образует классы, которые формируют типы или порядки (в царствах растений и грибов — отделы). Под близостью таксонов надвидового ранга понимается степень их эволюционного родства.
В классической биологии для определения степени эволюционного родства организмов, относящихся к разным таксонам, применялся метод тройного параллелизма. Он заключается в сравнении морфо-функциональных показателей взрослых представителей сравниваемых групп, их эмбрионального развития, поиске переходных ископаемых форм. Современная биология подходит к решению этой задачи также путем изучения различий в нуклеотидных последовательностях ДНК и аминокислотных последовательностях белков (молекулярные часы). За исключением деталей, картины эволюции, воссоздаваемые на основе применения классического и молекулярно-биологического подходов, совпадают (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Время дивергенции различных групп животных согласно данным молекулярно-биологических исследований
В современном органическом мире насчитывают порядка 2,5 млн видов организмов, среди которых 350-500 тыс. видов растений, не менее 100 тыс. видов грибов, более 1 млн видов насекомых, примерно 40 тыс. видов простейших (одноклеточных). Есть мнение, что называемая цифра (2,5 млн) занижена. Ожидается ее рост, в частности, за счет обнаружения новых видов, прежде всего, насекомых.
Несмотря на впечатляющие названия (империя, царство), видовой состав группы может быть скромным. Выделяемое в царстве (подим-перии) прокариот подцарство архебактерий (Archaea), например, насчитывает нескольким более 40 видов. Количество видов организмов, населяющих Землю в настоящее время, составляет не более 10\% от
общего числа видов, появлявшихся на планете за время существования жизни. Что касается наиболее крупных таксонов, то в царстве животных палеонтологами и зоологами идентифицируются представители порядка 35 типов.
Среди событий, характеризующих развитие мира жизни и его современное состояние, два заслуживают особого внимания, коль скоро именно они соответствовали узловым точкам прогрессивного направления эволюции — возникновение клеток эукариотического типа и многоклеточных живых существ. При этом появление клеток с оформленным ядром (эукариотность) расценивается как более фундаментальное событие, нежели разделение живых существ на растения и животных.