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

заглядываем себе под ноги, в темные глубины земных недр и океана, перед нами возникает новый мир. И этот неизвестный мир заставляет задавать множество вопросов. Откуда эти существа получают энергию, не имея доступа к солнечному свету? Как они дышат без кислорода? И как долго они могут выживать в негостеприимных средах с такими значениями pH, как в чистой кислоте или в чистой щелочи? Ответы на эти вопросы (энергию они получают из химических реакций, дышат минералами, а жить могут тысячи или даже миллионы лет) показывают, что устоявшиеся представления о возможностях жизни, основанные на нашем ограниченном опыте в тонкой прослойке атмосферы на поверхности Земли, часто не соответствуют действительности.

Наше приключение, в ходе которого мы изучим эти организмы, я разобью на три части. В первой части книги я расскажу, что представляет собой этот подземный мир, как мы извлекаем из него живых существ и как можем “увидеть” эти микроскопические организмы с помощью секвенирования ДНК. Во второй части я объясню, как обитатели земных недр изменили наши представления об эволюционных связях между всеми живыми существами на планете, как они умудряются процветать в невообразимых условиях и как используют законы термодинамики[1] совсем иначе, нежели обитатели поверхности Земли. В третьей части я выдвину предположение, как эти существа изменяют наше понимание закономерностей жизни в разных временных рамках, позволяют по-новому взглянуть на происхождение жизни и, если мы грамотно поведем себя, помогут справиться с изменениями климата. Наконец, я попытаюсь предсказать, какой будет наша жизнь через тысячу лет, возможно, на других планетах, основываясь на новом расширенном понимании, достигнутом благодаря изучению обитателей земных глубин.

Путешествие, которое мы совершим в этой книге, полезно не только в интеллектуальном плане. Я хотела не просто рассказать, что мы узнали об этих новых формах жизни, но и описать, как были сделаны наши открытия. Для сбора образцов и для проведения исследований я отправлялась за обитателями земных недр в самые дальние точки планеты и хочу взять вас с собой на пустынное горное плато в Аргентине, в замерзшую арктическую тундру архипелага Шпицберген, на дно кратера действующего вулкана в Коста-Рике, к илистым берегам Северной Каролины, на дно океана.

Для изучения таких микроорганизмов приходится выполнять длительные лабораторные исследования образцов и компьютерный анализ полученных данных. Но также ползать на животе среди пауков и экскрементов летучих мышей, носить маску, защищаясь от токсичных паров, и неделями или месяцами жить в таких отдаленных местах, где проверяется на прочность человеческая физиология. Невероятные открытия, о которых я расскажу в этой книге, были бы невозможны без трудностей и побед полевых исследований. Так что натягивайте водолазный костюм и забирайтесь в “гроб”: мы отправляемся в путешествие в глубины Земли.

Часть I

Какова жизнь внутри Земли и как мы об этом узнали?

Глава 1

Живет ли кто-то в земной коре?

Логично предположить, что все существа, оказавшиеся внутри земной коры, вдали от солнечного света, отделенные от внешнего мира, будут обречены на гибель и исчезнут с лица земли. Мы так сильно зависим от солнца, что с трудом представляем себе жизнь на дне океана, не говоря уже о километровой глубине под поверхностью океанского дна. Но несмотря на удаленность, многие пространства нашей планеты действительно обитаемы, хотя находятся ниже доступных нам глубин и погребены под стометровыми слоями камней и отложений. Казалось бы, каждое несчастное маленькое существо, живущее в глубоком темном подземном пространстве, должно пытаться выбраться на поверхность в поисках животворящего солнечного света. Однако любой человек, который, как я, приближался к метановым источникам на дне океана, знает, что это совсем не так: там, в темноте, жизнь бьет ключом. В этой главе я расскажу, каким образом, вопреки нашим представлениям, глубокие темные уголки Земли могут быть удобным местом для жизни.

Жизнь в странных местах

“Хочется вылезти из грузовика и побегать вместе с ними?” – спросил меня геолог из Океанографического института Вудс-Хоула Питер Бэрри, заметив, что я прилипла к окну, пока мы, подпрыгивая, пробирались по пустынному и каменистому высокогорному аргентинскому плато. Единственными живыми существами, которых я видела, были викуньи – мелкие, похожие на лам животные, обитающие в Центральных Андах. Они бежали за нами на тоненьких ножках, пока мы пересекали плато между возвышавшимися башнями вулканов.

Я пробормотала “ага”, вяло размышляя, чем же викуньи тут питаются (за несколько дней я не увидела никакой растительности), как вдруг Питер резко остановил машину и одобрительно кивнул мне. Поняв намек, я выскочила из грузовика и понеслась рядом со стадом. Как и следовало ожидать, викуньи не оценили мою компанию и быстро исчезли из виду. Но я продолжала бежать. В тот знаменательный момент в моем поле зрения были только камни, вулканические горы, корки соли и грузовики, на которых ехали мои коллеги. Только так я могла выразить свой восторг от пребывания в столь удивительном месте, даже если этому празднику предстояло продолжаться недолго: на высоте около четырех тысяч метров воздух настолько разреженный, что становится трудно дышать. Кроме того, я прибыла в Аргентину из Теннесси не для того, чтобы гоняться за викуньями. Я была здесь из-за вулканов.

Если у вас, как и у меня, нет поблизости какого-нибудь вулкана, возможно, вы думаете, что вулканы – это полые конусы с расплавленной лавой, которая время от времени извергается, уничтожая города, как это было в Помпеях. Иногда это действительно так, и вулканы проявляют свою агрессивность, испуская огненные пары или выплевывая лаву. Но большинство вулканов, по крайней мере во временных рамках человеческой жизни, выглядят спокойными, маскируясь под обычные нагромождения камней. Однако не поддавайтесь обману. Земля под этими каменными насыпями движется. И когда горячая магма поднимается к земной поверхности и приходит в контакт с водой, создаются условия для бурных процессов. Магма нагревает воду, давление поднимается, и в конечном итоге вся система взрывается. Представьте, что вы ставите стеклянную бутылку кока-колы в горячую духовку: газ в бутылке расширяется под действием тепла, бутылка взрывается, и осколки разлетаются по всей кухне. Неподвижные скалы на остроконечных вулканических горах – это плотно завинченные крышки, и их может сорвать в любой момент.

Такие взрывоопасные насыпи камней – не самое подходящее место для жизни. Даже наиболее стойкие существа при соприкосновении с раскаленной лавой расплавятся, как пастила в микроволновке. Почему же мы с моими коллегами[2] из Южной Америки колесили по Аргентине в поисках жизни внутри вулканов? Никто не способен