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

К сожалению, биология не может похвастаться строгими законами. Нет такого уравнения, которое показало бы, кто выживет при извержении вулкана, а кто нет или почему у нас две руки, а не четыре. Когда какой-то организм оказывается в доминирующем положении в определенной среде, возникает искушение предположить, что у него идеальные характеристики, которые как раз и позволили ему преуспеть. Однако не исключено, что он, например, распространял токсичные вещества, уничтожившие более приспособленных микробов. Или ему просто очень повезло и его не смыло ливнем. Исходя только из основополагающих принципов, почти невозможно предсказать, каким путем экосистема перейдет из точки А в точку Б, поскольку в биологии существует великое множество способов для достижения одного и того же результата. Биология не очень законопослушна.

Вот пример, демонстрирующий невозможность глобальных обобщений. Когда в Тихом океане у северо-западного побережья США сократилась популяция лосося, ученые пришли к выводу, что причиной стало исчезновение водорослей, в которых живут молодые особи. Потом выяснилось, что водоросли исчезли из-за распространения морских ежей, которые поедают зачатки водорослей. Рост популяции ежей, в свою очередь, объяснялся уменьшением количества морских выдр, поскольку выдры питаются ежами. Поэтому, если вы хотите увеличить популяцию лосося в северо-западной части Тихого океана, нужно завезти туда морских выдр (кстати, они очень милые и всем нравятся). Беспроигрышный вариант.

Это важная научная работа, но она не позволяет сформулировать никаких универсальных законов. Если понадобится увеличить популяцию лосося у берегов штата Мэн, нам не удастся это сделать с помощью выдр, поскольку на восточном побережье США другая динамика взаимоотношений между водорослями, морскими ежами, морскими выдрами и лососем, нежели на северо-западном.

Но вдруг в биологии все же есть фундаментальные законы, просто мы недостаточно всматривались в детали, чтобы их разглядеть? Мы знаем, что жизнь неразрывно связана с энергией и активностью. Все организмы откуда-то получают энергию и используют ее для жизнедеятельности, которая изменяет их среду обитания. Связью между энергией и активностью занимается термодинамика. Может показаться, что если вы не физик, то вполне проживете и без термодинамики, однако же, если вас интересует истинная природа жизни, придется сдуть с термодинамики пыль и присмотреться к ней повнимательнее, поскольку она того заслуживает.

Если термодинамика в самом деле определяет законы живого, обитатели земных недр и экстремофилы – единственные существа на планете, способные показать нам, каковы же границы жизни. Обитатели земных глубин выхватывают крохотные частицы энергии, которые слишком малы для нас, а пища, откуда они эту энергию добывают, навевает мысли скорее о химической лаборатории, чем о ресторане. Они делают такие вещи, какие мы даже вообразить себе не можем. Они виртуозы, как знаменитая балерина Мисти Коупленд. Они обладают необходимыми дисциплиной, тонкостью и выносливостью, чтобы исполнять химические реакции, как дивные произведения искусства. Мы по сравнению с ними больше похожи на младенцев в подгузниках, которые подпрыгивают под музыку. Да, теоретически это можно назвать танцем, но профессионалам мы и в подметки не годимся.

Может показаться, что возможности обитателей земных недр вообще бесконечны (они процветают в глубоких темных подземельях и прекрасно чувствуют себя в кислоте), однако в соответствии с законами термодинамики у жизни должны быть пределы, и обитатели земных глубин – не исключение из правил. Но ведь все экстремальные среды, о каких я до сих пор рассказывала, кишмя кишат микробами! Где же на Земле границы, через которые не способны перейти эти, казалось бы, вездесущие организмы?

Есть ли места с такими жесткими условиями, где микробы не могут получать необходимого количества энергии? Давайте поищем обитателей земных недр в огненных и ядовитых вулканических газах.

Пика, Чили, 2022 год

Чилийский вулкан Иррупутунку отличается от вулкана Поас по нескольким показателям. В его кратере не озеро, а источники опасных газовых выбросов. А чтобы от безопасного туристического центра добраться до кратера для отбора газовых проб, нужно не спуститься вниз, а подняться на высоту 5163 метра, почти исключительно пешком. Однако оба этих вулкана объединяет нечто очень важное для наших поисков границ жизни: это чрезвычайно негостеприимная среда. По этой причине в одно прекрасное утро в марте 2022 года я вела грузовик недалеко от границы между Чили и Боливией, продвигаясь в сторону Иррупутунку.

Мы с коллегами[38] проснулись рано утром в городке Пика и вышли в темноту, нагруженные инструментами для отбора проб, респираторами, едой, водой и баллончиками с кислородом на случай чрезвычайных обстоятельств. Скоро вдали показался вулкан с поднимавшимся из кратера облаком яркого белого дыма. Не было видно никакой растительности, что резко контрастировало с роскошными тропическими лесами, окружающими Поас. Единственное здание в окрестностях – пост карабинеров, куда мы зашли для предъявления пропуска. Нас попросили зайти и на обратном пути: так они узнают, что мы не погибли на вулкане.

Мы оставили двух людей у подножия вулкана для измерений концентрации газов на расстоянии. Но чтобы узнать, есть ли в вулкане живые микробы, шестерым из нас предстояло подняться наверх и добраться до кратера. Мы решили подняться как можно выше по каменистому склону вулкана на грузовиках, чтобы поберечь легкие для последних этапов восхождения. Я попеременно то давила на педаль газа, чтобы переехать через небольшие валуны, то медленно сползала в размытые канавы, пока вдруг резко не затормозила (дорожные знаки там отсутствуют), чтобы не сорваться с вертикального склона – в стиле Хитрого Койота из известного мультфильма. Потрясенные, мы выбрались из грузовика, чтобы посмотреть, куда чуть было не свалились. Дорогу пересекала траншея с высокими краями, уходившая вдаль с обеих сторон, – явно дело человеческих рук. И словно этого было недостаточно, чтобы нас остановить, на другой стороне высился непреодолимый вал.

Подобно многим вулканам в Андах, Иррупутунку располагается на государственной границе, и эту траншею вырыли, чтобы люди не могли свободно перемещаться между Чили и Боливией. Я поняла, что мы чуть было не воткнулись в “пограничную стену”, такую же периодически строят и разрушают на границе между США и Мексикой. Нам пришлось оставить грузовик и дальше продвигаться пешком, что медленнее и опаснее. Это сильно затруднило нашу работу, но я все время думала о людях, для которых преодоление пограничной стены намного важнее, поскольку они идут на это в поисках лучшей жизни.

Мы начали восхождение на вулкан. Через каждые три-четыре шага я сгибалась пополам, ловя ртом воздух, как выброшенная на берег рыба, а потом снова двигалась дальше. Мы карабкались по гигантским насыпям гальки, но избегали крутых склонов и обходились без веревок и каких-либо специальных технических навыков. Требовалась только сила легких, но