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

Во многих отношениях округ Картерет в восточной части Северной Каролины стал для меня местом первых экспедиций. Здешние жители постоянно окружены водой: ее так много, что во время сезона ураганов вода пропитывает их насквозь. Связь с океаном и всеми живущими в нем существами вошла в местную культуру. Большинство из наших родителей жили за счет торговли морепродуктами или туризма, и у меня было много знакомых среди рыбаков, переработчиков рыбы, океанографов, морских археологов и судостроителей. Был даже один самопровозглашенный пират по имени Синбад, который никогда не выходил из образа. После воскресной мессы многие усаживались в лодки и отправлялись на Шеклфорд-Бэнкс – чудесный барьерный остров, где обитали лишь дикие лошади, пеликаны и полупьяные купальщики. А еще это золотая жила для поисков всякого рода мертвечины, выброшенной морем. Мы с братом любили втыкать палки в разлагающиеся тела медуз, рыб, акул и дельфинов. Однажды на берег выбросило мертвого логгерхеда, головастую морскую черепаху. Предприимчивый смотритель парка[49] закопал ее, а через год выкопал чистые кости и передал моей школе. Мой учитель естествознания организовал кружок “Четвероногие”, где мы старательно собирали скелет заново, склеивая эпоксидной смолой.

Значительная часть территории, называемой Кристальным берегом, находится под охраной: это и национальный парк Кейп-Лукаут, и природный заповедник имени Рэйчел Карсон, и государственный парк Форт-Мейкон. В детстве я помогала работникам парков, разъезжавшим на вездеходах по белоснежным песчаным пляжам в поисках черепах, чтобы найти кладки, пометить и сберечь все яйца. А еще я делала презентации в парке Форт-Мейкон на пляже. Если вы отдыхали там в 1993 году, то наверняка видели девочку с густыми бровями в куртке служителя парка, без умолку болтавшую о том, как черепахи откладывают яйца, и предлагавшую потрогать живую змею из террариума. Если вы там были, то надеюсь, узнали что-то интересное, а змея не очень сильно вас напугала.

Теперь кажется, что со времени тех детских приключений прошла целая вечность. Однако для некоторых обитателей земных глубин эти несколько десятилетий пронеслись как мгновение ока (точнее, как один взмах жгутика). Как мы обсудим позже в этой главе, многие обитатели земных недр живут в таких условиях, где не имеют достаточного количества энергии, чтобы делиться. И клетки живут поодиночке тысячи или даже миллионы лет. Самые старые многоклеточные организмы – это секвойи, которые доживают до тысячелетнего возраста. Однако клетки, составляющие эти деревья, намного моложе, поскольку они, как большинство обитателей поверхности Земли, постоянно обновляются, чтобы подстраиваться под быстрые изменения окружающего мира. Но обязательно ли все формы жизни должны быть такими?

В этой главе я объясню, почему, как мне кажется, мы до сих пор не замечали организмов с очень медленным способом существования. Потом мы обсудим важнейший вопрос, ответа на который у меня не было до самого последнего времени: есть ли доказательства, что живые существа могут жить тысячу лет или еще дольше? И наконец, я обращусь к сложной теме: как организмы умудряются остановить свое воспроизводство на тысячу лет? Чтобы разобраться в этих вопросах, нам придется выбросить в мусорную корзину некоторые представления о естественном отборе, которые кажутся нам очевидными.

Почему мы решили, что бактерии растут быстро?

На первый взгляд кажется, что микробы – не лучшие кандидаты на звание самых медленных обитателей Земли. Всем известно, что бактерии растут быстро. Если я просыпаюсь с першением в горле, то начинаю переживать, поскольку знаю, что к вечеру у меня разовьется настоящая стрептококковая ангина: бактерии успеют многократно поделиться всего за несколько часов. Некоторые микробы растут так быстро, что не удваивают свой геном, а учетверяют: это позволяет им одновременно производить четыре новые клетки. Ричард Ленски из Университета штата Мичиган решил провести долгосрочное исследование быстрорастущего организма, чтобы проследить за ходом эволюции в реальном времени. С этой целью он выбрал клетки E. coli, число которых в лабораторных условиях удваивается каждые двадцать минут. Эти клетки растут так быстро, что Ленски мог спокойно проследить за их эволюцией на протяжении своей жизни. Если мы что-то и знаем о бактериях, так это что растут они со скоростью лесного пожара.

Однако, насколько мне известно, E. coli и другие распространенные быстрорастущие микробы не живут под землей. И как я объясняла в предыдущей главе, во многих местах, например в глубоких морских отложениях, химические вещества дают так мало энергии, что ее хватает лишь на восстановление поврежденных частей организма, но не на превращение в две дочерние клетки, поэтому остается единственная возможность – длительный метаболически активный покой. Но как долго клетки могут находиться в таком состоянии? Исходя из теоретических соображений, никакого предела для жизни одиночного организма не существует, если он способен постепенно заменять поврежденные элементы. Итак, вопреки распространенному мнению, похоже, не все микробы растут очень быстро. И тут возникает противоречие. С одной стороны, если некая форма бессмертия возможна и распространена, нас должны окружать существа, зародившиеся примерно во времена Большого взрыва, что не соответствует действительности. С другой стороны, обитатели земных глубин вроде бы способны жить вечно.

К счастью, между двадцатиминутным периодом удвоения и бессмертием лежит гигантский временной интервал. Может быть, обитатели земных недр живут пятьсот тысяч или миллион лет? Самые старые, еще не полностью окаменевшие отложения имеют возраст порядка сотни миллионов лет, так что это максимальный возраст для индивидуальных клеток в морских отложениях. В более древних камнях могут находиться и более древние клетки, если эти камни никогда не подвергались температуре, убивающей все живое, при перемещении внутри нашей тектонически активной планеты. Представляете, что произошло за срок жизни таких организмов? Строительство пирамид, появление сельского хозяйства и много другого! Теоретически, когда я отбираю образцы из глубоких слоев отложений, я могу дотронуться до микробов, которые непрерывно жили и дышали с тех времен, когда человек еще не сформировался как вид. Если бы они могли говорить, вообразите, что они могли бы рассказать о нашей эволюции!

Возможно, представление о том, что микробы растут быстро, – это артефакт наших методов исследований. Мы, микробиологи, предпочитаем ставить эксперименты на быстрорастущих организмах. Двадцать лет назад, когда я проводила опыты, чтобы посмотреть, как глубоководные микроорганизмы справляются с множеством стрессовых факторов, я, конечно же, не имела возможности проводить каждый опыт по четыре недели1. Наши быстрорастущие культуры давали ответ на следующий день, и это позволяло быстро подбирать условия и ставить новые эксперименты. Если бы нам приходилось ждать недели или месяцы, чтобы обнаружить результаты каждой модификации экспериментальных условий,