MILESTONES AND PRINCIPLES OF EVOLUTION OF WATER-SALT RELATIONSHIPS IN LIVING ORGANISMS

В.В. Хлебович

Abstract


The paper presents an attempt to revise author’s ideas about the causes of critical salinity, a phenomenon described earlier, in view of major recent breakthroughs in biology, including further substantiation of the “RNA world” concept and the recognition of an essential significance of potassium ions for nucleic acid functioning and of the role of sodium pump in animal evolution. It is hypothesized that the drastic environmental crisis that resulted from increasing sodium ion concentration in the environment of primordial life and promoted the emergence of the sodium pump as a means to extrude sodium ions from cells occurred when sodium level in the environment exceeded the critical range of 5–8‰. All modes of osmotic relationships in animals are aimed at keeping the internal salinity slightly above this critical range. A revised scheme of evolution of water-salt relationships in animals is suggested.

Keywords


origin of life, evolution, RNA, salinity, K,Na-ATPase, sodium pump, osmoregulation.

References


Виноградов А.П. Введение в геохимию океана. – М. : Наука, 1967. – 212 с.

Гинецинский А.Г. Физиологические механизмы водно-солевого равновесия – М. ; Л. : Наука, 1963. – 427 с.

Дьяков Ю.Т. (ред.). Ботаника: курс альгологии и микологии. – М. : Изд-во МГУ, 2007. – 559 с.

Зялалов А.А. Водный ток в высших растениях: физиология, эволюционное становление, системный анализ // Физиология растений. – 2004. – Т. 51. – С. 607–611.

Зялалов А.А., Газизова И.С. Рециркуляция калия в растениях // Физиология растений. – 1989. – Т. 36. – С. 880–887.

Исси И.В., Воронин В.Н. Тип Microsporidia // Руководство по зоологии. Протисты. Часть 2. – СПб. : Наука, 2007. – С. 994–1045.

Кузнецов А.П. О происхождении и некоторых этапах эволюции жизни в океане (очерки) // Адаптационные аспекты формирования морской фауны. – М. : Изд-во ВНИРО, 2002. – С. 6–44.

Левченко В.Ф. Происхождение жизни и биосферы – единый процесс // Чарльз Дарвин и современная биология. – СПб. : Нестор-История, 2010. – С. 338–347.

Левченко В.Ф. Биосфера: этапы жизни. – СПб. : Свое издательство, 2012. – 264 c.

Маргелис Л. Роль симбиогенеза в эволюции клетки. – М. : Мир, 1983. – 352 c.

Марков А.В., Куликов А.М. Происхождение эвкариот: выводы из анализа белковых гомологий в трех надцарствах живой природы // Палеонтол. журн. – 2005. – № 4. – С. 3–18.

Наточин Ю.В. Роль ионов натрия как стимула в эволюции клеток и многоклеточных животных // Палеонтол. журн. – 2005. – № 4. – С. 19–24.

Наточин Ю.В. Физико-химические детерминанты физиологической эволюции: от протоклетки к человеку // Физиол. журн. – 2006. – Т. 92. – С. 57–71.

Наточин Ю.В. Физиологическая эволюция животных: натрий – ключ к разрешению противоречий // Вестник РАН. – 2007. – Т. 77. – С. 999–1010.

Наточин Ю.В. Эволюционная физиология на пути от «Происхождения видов» к происхождению жизни // Чарльз Дарвин и современная биология. – СПб. : Нестор-История, 2010. – С. 321–337.

Наточин Ю.В., Ахмедов А.М. Физиологические и палеогеохимические аргументы новой гипотезы стимула эволюции эукариот и многоклеточных животных // ДАН РФ. – 2005. – Т. 400. – С. 836–839.

Наточин Ю.В., Рыженко Б.Н., Галимов Э.М. Роль солевого состава (K/Na) водной среды в биологической эволюции // Проблемы зарождения и эволюции биосферы / Ред. Э.М. Галимов. – М. : Либроком, 2008. – С. 404– 408.

Орбели Л.А. Основные задачи и методы эволюционной физиологии // Эволюционная физиология. Ч. 1. – Л. : Наука, 1979. – С. 12–23.

Проссер Л. Сравнительная физиология животных. – М. : Мир, 1977. – 508 с.

Розанов А.Ю. Бактериальная палеонтология, седиментогенез и ранние стадии эволюции биосферы // Палеонтол. журн. – 2003. – № 5. – С. 41–49.

Спирин А.С. Биосинтез белков, мир РНК и происхождение жизни // Вестник РАН. – 2001. – Т. 71. – С. 340–328.

Спирин А.С. Рибонуклеиновые кислоты как центральное звено живой материи // Вестник РАН. – 2003. – Т. 73. – С. 117–127.

Спирин А.С. Происхождение, возможные формы существования и размеры первоздан- ных особей // Палеонтол. журн. – 2005. – № 4.– С. 25–32.

Хлебович В.В. Критическая соленость биологических процессов. – Л. : Наука, 1974. – 235 с.

Хлебович В.В. Уровни гомеостаза // Природа. – 2007. – № 2. – С. 61–65.

Хлебович В.В. Экология особи (очерки фенотипических адаптаций животных). – СПб. : Изд-во Зоологического института РАН, 2012. – 143 с.

Хлебович В.В., Аладин Н.В. Фактор солености в жизни животных // Вестник РАН. – 2010. – Т. 80. – С. 527–532.

Хлебович В.В., Комендантов А.Ю. Низкая осмотическая концентрация крови как общее свойство двустворчатых моллюсков, проникающих в пресные воды // Тр. Зоол. ин-та. – 1986. – Т. 152. – С. 50–56.

Холленд Х. Химическая эволюция океанов и атмосферы. – М. : Мир, 1989. – 552 с.

Шноль С.Э. Физико-химические факторы биологической эволюции. – М. : Наука, 1979. – 263 с.

Gilbert W. The RNA world // Nature. – 1986. – Vol. 319. – P. 618.

Hansma H.G. Possible origin of life between mica sheets // J. Theor. Biol. – 2010. – Vol. 266. – Р. 175–181.

Orgel L.E. The origin of the life – a review of the facts and speculations // Trends Biochem. Sci. – 1998. – Vol. 23. – P. 491–495.

Macallum A.B. The inorganic composition of the blood in invertebrates and vertebrates and its origin // Proc. Roy. Soc. Lond. Ser. D. – 1910. – Vol. 82. – P. 602–624.

Macallum A.B. The paleochemistry of the body fluids and tissues // Physiol. Rev. – 1926. – Vol. 6. – P. 316–357.

Martin W., Baross J., Kelley D., Russell M.J. Hydrothermal vents and the origin of life // Nat. Rev. Microbiol. – 2008. – Vol. 6. – P. 805–814.

Mulkidjanian A.Y., Bychkov A.Yu., Dibrova D.V., Galperin M.Y., Koonin E.V. Origin of first cells at terrestrial, anoxic geothermal fields // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2012. – Vol. 109. – P. 821–830.

Mulkidjanian A.Y., Galperin M.Y., Makarova K.S., Wolf Y.I., Koonin E.V. Evolutionary primacy of sodium bioenergetics // Biol. Direct. – 2008. – Vol. 3. – doi:10.1186/1745-6150-3-13.

Russell M.J., Hall A.J. The emergency of life from iron monosulphide bubbles at a submarine hydrothermal redox and pH front // J. Geol. Soc. London. – 1997. – Vol. 154. – P. 377–402.

Sez A., Lozano E., Zaldvar-Rivern A. 2009. Evolutionary history of the Na,K-ATPase and their osmoregulatory role // Genetica. – Vol. 136. – P. 479–490.

Sousa F.L., Thiergart T., Landan G., NelsonSathi S., Pereira I.A., Allen J.F., Lane N., Martin W.F. Early bioenergetic evolution // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. – 2013. – Vol. 368. – doi: 10.1098/rstb.2013.0088.

Vvra J., Luke J. Microsporidia and ‘The Art of Living Together’ // Adv. Parasitol. – 2013. – Vol. 82. – P. 253–320. 175




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v6i2.214

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"