Обитатели земных глубин. О самых странных существах на планете - Карен Ллойд

два вида разных типов. А что, если мы теперь отложим вопрос о сравнении видов внутри каждого домена и поднимемся выше по иерархической лестнице? Что, если мы сравним количество типов? Определение типа дать еще сложнее, чем определение вида, но, поскольку типы охватывают гораздо более протяженные эволюционные периоды, они гораздо важнее для биологического разнообразия.

На сегодняшний день мы выделяем как минимум 27 типов архей5 и 95 типов бактерий6, хотя в эпоху быстрого секвенирования ДНК эти числа постоянно увеличиваются. В соответствии с альтернативным филогенетическим методом, предложенным микробиологом Филом Гугенгольцем и его коллегами из Австралии, мы имеем 18 типов архей и 148 типов бактерий. Что же касается эукариот, нам известно 75 типов, однако растения, животные и грибы, столь милые сердцу Майра, составляют лишь два из них, а все остальные – это одноклеточные организмы, которых раньше в системе из пяти царств называли протистами7.

С учетом этой новой информации можно заключить, что глаза обманули Эрнста Майра: микробы, в частности археи и бактерии, демонстрируют гораздо более широкое эволюционное и функциональное разнообразие, чем эукариоты. Прошедшие 3,8 миллиарда лет не были потеряны для развития жизни на Земле. Жизнь активно эволюционировала. И в значительной степени этот процесс происходил среди обитателей земных недр, которых я пыталась исследовать во время своей аспирантской работы.

Наши результаты ошеломляли: добытые нами последовательности ДНК показывали, что речь идет о новых типах организмов. Всего за одно погружение мы обнаружили типы, которые до нас никто не описывал[29]. Если мы нашли их с такой легкостью, следовательно, их должно быть намного больше. Внезапно мы поняли, что Вёзе открыл лишь вершину айсберга. Домены бактерий и архей имеют гораздо больше глубоких ветвей, чем ученые могли разглядеть с помощью старых технологий, а некоторые организмы вообще с трудом вписываются в какой-либо из трех доменов. Они настолько странные, что грозят сломать трехдоменную структуру древа жизни, которая получила широкое признание лишь несколько лет назад.

Недавно я просматривала свой текст, который готовила к публикации, и обнаружила, что случайно написала такую фразу: “Микробы из земных недр отличаются от людей и других растений”. Фраза странноватая, но в целом ожидаемая. Если вы проводите столько же времени, как я, разбираясь в эволюционных связях между всеми живыми существами на Земле, то постоянно убеждаетесь, что на фоне широчайшего разнообразия микробов люди и растения не так уж сильно друг от друга отличаются. Метод прямого секвенирования ДНК из природных образцов настолько мощный, что открытие новых видов организмов становится таким же будничным делом, как приготовление обеда или мытье машины. Я бы делала это каждый день, если бы могла достаточно быстро получать последовательности ДНК. Но дело в том, что подавляющее многообразие жизни на Земле обеспечивают микроорганизмы, причем большинство из них остаются для нас невидимыми, и поэтому люди живут рядом с ними, не подозревая об их существовании. Словно рядом с нами постоянно пасутся волшебные единороги, совсем крохотные, одноклеточные – но при этом гораздо более интересные, чем рогатые лошади.

Что делать после того, как вы поймали единорога?

Сами по себе эти открытия потрясали, но в целом, если честно, складывалась непонятная картина. Как будто вы обнаружили инопланетянина, поскольку получили распечатку со словами “Это инопланетянин”. Если бы найденные нами последовательности ДНК имели сходство с последовательностями известных организмов, по имеющимся данным мы могли бы представить себе их способ существования под землей. Однако мы находились в полном неведении: никаких изображений, никаких космических кораблей, никакой телепатии. Несколько разочаровывает, правда?

Нам нужно исследовать этих новых существ, но мы не можем просто взять бинокль и наблюдать, как они гоняются за добычей или жуют листья. У нас нет возможности ставить на них эксперименты в лаборатории, поскольку, как я упоминала, до последнего времени нам не удавалось выращивать их в лабораторных условиях. Требовался какой-то грандиозный прорыв. Нам нужно было изобрести новый подход к изучению их физиологии.

В соответствии с современным методом научных исследований, разработанным Фрэнсисом Бэконом (1561–1626), мы должны строго контролировать все параметры экспериментальной системы и иметь возможность изменять их по отдельности для проверки своих гипотез. К сожалению, в случае организмов из земных глубин этот подход малопригоден. Поскольку лишь очень немногих из них удается вырастить в лабораторных условиях, нам приходится изучать их там, где они живут: в их природном окружении, где все беспорядочно и хаотично. Меня никто не учил проводить научные исследования в таких условиях, когда ты ничего не можешь контролировать. Чтобы изучить этих подземных жителей, нам нужно выйти из научной зоны комфорта. Ведь мы не контролируем даже то, с какими именно организмами экспериментируем! К счастью, в нашем распоряжении появились новые фантастические методы, позволяющие извлекать максимальное количество информации в таких неопределенных условиях, от чего Фрэнсис Бэкон пришел бы в замешательство. И как известно, при прокладывании нового пути неизбежны ошибки.

В ноябре 2006 года мы с моим другом и коллегой Говардом Мендловицем отправились на лодке к устью реки Уайт-Оук, неподалеку от тех мест, где я выросла. Я залезла в воду по самую шею и отобрала образцы ила для диссертации. Если бы мне нужна была только ДНК подземных обитателей, я взяла бы лишь немного ила, что легко, и отвезла бы его в лабораторию. Но мне хотелось узнать больше, чем просто последовательности ДНК. Я жаждала понять, что эти организмы делают в природе. А потому мне нужно было заполнить много кернов метровой длины, чтобы по химическому составу компонентов на разных уровнях обнаружить слабые следы жизнедеятельности этих существ и проверить гипотезы об их активности. Извлекать образцы предстояло вручную – для этого проекта у меня в распоряжении не было ни погружных устройств, ни океанских судов.

Поскольку место мне было так хорошо знакомо, я не предполагала, что меня может подстерегать хоть какая-то опасность. Здесь неподалеку жил мой отец, когда я была маленькой. Стоял солнечный осенний день. Я надела гидрокостюм, но даже в нем почувствовала холод, когда погрузилась в воду. Говард предложил мне сделать паузу и пойти согреться, но я не согласилась. Люблю проявлять стойкость. Я вытаскивала один керн за другим, пока Говард наконец не свесился за борт и не посмотрел мне в глаза. Он сказал, что я начала работать неэффективно. Я пыталась вытянуть керн, который погрузила в осадочные породы, но у меня никак не получалось его извлечь. Тогда я залезла в лодку и с удивлением наблюдала за своими бедрами, которые дрожали независимо от всего остального тела.

Говард поглядел