Появление на арене жизни фотосинтеза и хемосинтеза должно было привести к более пышному развитию живых существ, чем было до этого времени.
Остатки отмерших организмов могли служить пищей для тех существ, которые сохраняли еще способ питания органическими веществами.
На связь фотосинтеза и хемосинтеза в истории развития живой материи впервые указал наш русский ботаник академик В. Н. Любименко. В изучении же фотосинтеза исключительно большую роль сыграли работы К. А. Тимирязева.
Так могла возникнуть одна из древнейших групп среди ныне живущих организмов — бактерии. В процессе исторического развития на поверхности тела бактерии возникла прочная тонкая оболочка, сначала в виде уплотнённой плёночки из белка, а затем и из других веществ, вырабатываемых протоплазмой. Наличие оболочки позволило иметь определённую форму тела. Тела у бактерий шарообразные, палочковидные, спирально закрученные и др. У многих бактерий возникли органы движения в виде жгутиков. Некоторые из бактерий приобрели нитчатую форму. Большим шагом вперёд в истории развития бактерий явилось образование внутри тела у некоторых из них спор как специализированного органа для сохранения жизни при неблагоприятных условиях. Известно, что споры бактерий стойко переносят высыхание, низкие и высокие температуры (споры некоторых бактерий не погибают даже при кипячении в воде, т. е. при 100°С). Споры явились также приспособлением для расселения бактерий, так как они могут переноситься воздушными течениями и водой на большие расстояния.
В теле бактерии, как мы знаем, еще нет дифференциации на протоплазму и ядро, хотя характерное для ядра вещество — тимонуклеиновая кислота — уже имеется. Она равномерно распределена в протоплазме, а у наиболее высокоорганизованных бактерий встречается даже в виде глыбок, вкрапленных в протоплазму.
Бактерии до настоящего времени представляют богатую видами, своеобразную по своей природе группу организмов, которую с известной натяжкой относят к растениям. Бактерии играют огромную роль в природе и в хозяйстве человека.
Другой древнейшей группой среди ныне живущих организмов являются сине-зелёные водоросли. С бактериями их сближает форма тел, встречающаяся у их представителей, и отсутствие в них обособленного ядра. Растительная природа у сине-зелёных водорослей выражена гораздо отчётливей, чем у бактерий. У них имеется типичный для растительного мира пигмент — хлорофилл, хотя в процессе фотосинтеза еще не вырабатывается типичный для подавляющего большинства растений продукт — крахмал. У сине-зелёных водорослей образуется близкий к крахмалу углевод — гликоген, встречающийся также и у бактерий (и вообще у бесхлорофильных организмов — у грибов и у животных). Все сине-зелёные водоросли имеют оболочку, построенную из пектина, т. е. еще отличающуюся от клетчатковой оболочки большинства растений.
Хотя у сине-зелёных водорослей еще и нет обособленного от протоплазмы ядра, но всё же у них можно отметить известный шаг вперёд по сравнению с бактериями и в этом отношении. В их теле можно заметить обособление поверхностного слоя протоплазмы, в котором равномерно распределены пигменты, от внутренней части протоплазмы (центрального тела), в которой находятся зернышки ядерного вещества. Таким образом, здесь имеются уже намёки на формирование ядра, а также белковой основы (стромы) для пигментов. Подобно бактериям, некоторые сине-зелёные водоросли образуют споры в качестве приспособления к перенесению неблагоприятных условий. Спорой становится вся клетка, одевающаяся толстой оболочкой.
Сине-зелёные водоросли, возможно, произошли от пигментных серобактерий, но, вернее всего, они имеют лишь общих с этими бактериями предков среди первичных организмов, у которых появился пигмент.
Следы бактерий и сине-зелёных водорослей встречаются в виде отпечатков их тел или результатов их жизнедеятельности в древних отложениях, которые геологи относят к времени допалеозойской эры.
За всю свою длительную историю эти две группы организмов шли своим путём, сохраняя до наших дней многие черты, приобретённые на заре своей жизни, и не производя новых типов растительных организмов.
Третьей группой древнейших среди ныне живущих организмов являются жгутиковые, или биченосцы. Жгутиковые — это одноклеточные организмы, живущие как в соленых, так и в пресных водоёмах, активно подвижные благодаря наличию одного или двух жгутиков.
Одноклеточное тело у многих жгутиковых не имеет оболочки. У других появилась тонкая плёнчатая оболочка. Голые и одетые пленчатой оболочкой жгутиковые могут изменять форму своего тела. В процессе дальнейшего исторического развития тело жгутиковых оделось прочной утолщённой оболочкой, построенной из веществ, близких к клетчатке, и у некоторых форм пропитанной минеральными солями.
Все ныне живущие жгутиковые уже имеют в своём теле ядро, т. е. телом их является типичная клетка, в которой есть и протоплазма и сформировавшееся ядро. Кроме того, в протоплазме имеются специальные белковые тельца, пропитанные пигментами, — носители окраски (хроматофоры).
Наличием типичного ядра и хроматофоров жгутиковые резко отличаются от бактерий и сине-зелёных водорослей. Хроматофоры жгутиковых окрашены в различные цвета: зелёный, жёлтый, бурый и др. Основным пигментом у них является зелёный — хлорофилл, но у разных групп жгутиковых к нему присоединяются и другие пигменты, характерные для данной группы, изменяющие основной, зелёный фон. Окрашенные жгутиковые могут питаться неорганическими веществами, используя углекислоту, растворённую в воде, и минеральные соли.
Среди всех групп жгутиковых, однако, имеется значительное число и неокрашенных форм, питающихся органическими веществами. (Среди них есть, как и среди бактерий, сапрофиты и паразиты.)
Бактерии, сине-зелёные водоросли и жгутиковые представляют собой как бы вторую ступень в развитии живой материи на Земле. Всё говорит о том, что они непосредственно произошли от первичных организмов, питавшихся простыми органическими веществами. У них сохраняются до сих пор некоторые черты, непосредственно унаследованные от первичных организмов.
Бактерии и сине-зелёные водоросли не имеют оформленного ядра в клетке. У сине-зелёных водорослей и пигментных бактерий нет специальных носителей окраски. У многих жгутиковых нет оболочки. Все они размножаются вегетативным путём — делением своего тела. Для них характерно то, что их самостоятельно питающиеся представители одновременно могут питаться органическими веществами, причём при соответственных условиях сравнительно легко переходят целиком на такой способ питания. Все они еще имеют природу водных обитателей, хотя некоторые из них уже могут вести и наземный образ жизни, обитая на почве и в почве.
Бактерии и сине-зелёные водоросли, как мы уже говорили, за всю свою длительную историю не выделили из своего состава новых типов организмов и остались своеобразными обособленными формами развития живой материи. Жгутиковые же, наоборот, в силу, по-видимому, раннего приобретения прогрессивных черт в своей организации, о которых говорилось выше, дали начало новым магистральным путям в развитии органического мира.