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

могут питаться и люди, и микробы. После появления хемолитоавтотрофов уже легко представить себе эволюцию остальных форм жизни. Мертвыми тельцами хемолитоавтотрофов могли питаться самые разные микробы, которые, в свою очередь, служили пищей для цианобактерий; цианобактерии способствовали эволюции растений, а те произвели достаточное количество кислорода и биомассы для эволюции животных. Многие считают, что процессы серпентинизации внутри земной коры, о которых мы говорили в главе 5, позволяют ответить на вопрос, где и как могло начаться зарождение жизни. Трудно конкурировать с лаконичным уравнением: вода + горная порода = жизнь.

К тому же есть веские доводы в пользу того, что жизнь возникла в глубоководных гидротермальных источниках на морском дне, где горячая вода насыщена химическими соединениями. Когда эта вода из глубоких земных недр прорывается наружу и смешивается с холодной и окисленной морской водой[57], может произойти чудо зарождения жизни. Кроме того, тепло гидротермальных источников ускоряет химические реакции, что тоже могло быть полезно для зарождавшейся жизни. Возможно, самое убедительное доказательство этой гипотезы – что общие гены у всех обитателей Земли выглядят так, будто адаптированы к высокой температуре, что указывает на возможность нашего общего происхождения из горячих источников. Для окончательного подтверждения данной гипотезы необходимо как следует изучить гидротермальные источники, однако это проще сказать, чем сделать. Подобраться к ним настолько трудно, что их открыли только в 1977 году, и поэтому мы еще многого о них не знаем.

Ныряем к истокам жизни

Вы уже понимаете, что меня тянет в таинственные места, как мотылька на пламя, и вряд ли удивитесь, узнав, что в 2008 году я оказалась на дне океана, на этот раз в море Кортеса (другое название – Калифорнийский залив) в Мексике, на глубине двух тысяч метров под водой в пилотируемом подводном аппарате “Алвин” – том самом погружном аппарате, с помощью которого был открыт первый гидротермальный источник. “Алвин” – единственный обитаемый американский научный аппарат для погружений. Его использовали для поисков “Титаника”[58], и он с легкостью выдерживает экстремальное давление. Во время нашего исследования “Алвин” мог опускаться вдвое глубже, чем нам было нужно. А теперь, благодаря последним усовершенствованиям, он способен погружаться еще километра на полтора ниже.

Погружение на “Алвине” напоминало погружение на батискафе “Джонсон-Си-Линк II”, которое я описывала в начале книги. После многочисленных проверок люк был закрыт, и нас с помощью А-образной рамы сняли с борта корабля и опустили в воду. Я сидела скрестив ноги, но в блаженном вертикальном положении внутри сферы с пятисантиметровыми титановыми стенками, буквально в нескольких сантиметрах от пилота Шона Келли и моего руководителя Андреаса Теске, и у каждого из нас был свой иллюминатор.

Меня снова очень беспокоило, какому риску мы подвергаем себя во время этого мероприятия. На собрании перед спуском Шон упомянул об одной опасности, раньше мне в голову не приходившей: об огне. Если вы пользуетесь какими-то электронными приборами в пространстве диаметром с обеденный стол, огонь от электрической искры может вызвать катастрофу. Но у батискафа есть преимущество перед обеденным столом: там можно контролировать содержание кислорода. Ведь огню нужен кислород. Поэтому бороться с огнем на “Алвине” просто: нужно надеть респиратор, отключить подачу кислорода в помещение и применить огнетушитель, чтобы ускорить тушение огня. А в качестве дополнительной меры безопасности мы и дышали воздухом с пониженным содержанием кислорода. Забавно, что мое погружение на “Алвине” больше напоминало восхождение в горы, чем плавание с аквалангом[59].

Как и во время моего предыдущего погружения в Мексиканском заливе, пока мы камнем падали на дно сквозь двухкилометровый слой морской воды, вокруг сверкали невероятные биолюминесцентные огни. А когда мы отсоединили балласт и увидели морское дно, я почувствовала, будто попала в другой мир. От гидротермальных источников на дне исходило тепло, и вода вокруг нас мерцала. Я придвинулась к акриловому иллюминатору, стараясь не касаться его лицом. Пилот Дейв Уолтер, отвечавший за чистоту иллюминаторов, предупредил нас наверху, что аппарат должен вернуться на поверхность чистым. За стеклом колыхалось множество гигантских червей. Каждый был размером примерно с меня и имел белое тело диаметром с садовый шланг и ярко-красную голову, похожую на метелку для смахивания пыли. Черви пучками отходили от всех твердых поверхностей. Я знала, что, кроме меня, лишь несколько сотен человек видели этих червей так близко, поэтому не удержалась и все-таки приблизила свой грязный нос к драгоценному акриловому иллюминатору Дейва.

Моя работа заключалась в том, чтобы удостовериться, что мы выполнили все научные задания и задокументировали все данные письменно и на видео – с помощью камер, установленных на внешней поверхности “Алвина”. В свободные минуты я снимала фантастических червей, высасывающих химические вещества из обжигающей жидкости. Однако эти животные используют химические соединения не напрямую. Они доставляют их к бактериям, живущим в их телах, а те уже превращают химические соединения в пищу для червей. Люди часто принимают пробиотики в качестве пищевых добавок, чтобы поддерживать здоровую кишечную микробиоту. Так вот эти гигантские черви, рифтии, доводят данный принцип до крайности. В ходе эволюции они отказались от рта, желудка и анального отверстия и теперь во всем полагаются на микробов. У них остался лишь специализированный орган под названием “трофосома”, заполненный микробами, способными окислять серу.

Однако я отправилась на дно океана не затем, чтобы изучать червей, какими бы необыкновенными они ни были. Нет, я надеялась обнаружить нечто гораздо более древнее – что появилось в период возникновения многоклеточных форм жизни. Когда я снова оказалась на поверхности и вернулась в лабораторию в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилле с образцами из гидротермальных источников, я поразилась тому, что обнаружила. Я выделила ДНК, отсеквенировала – и столкнулась с проблемой. При сравнении полученных последовательностей с уже известными, содержащимися в базах данных, один набор последовательностей никак не хотел вписываться ни в какую категорию.

Загадка происхождения эукариот

В главе 4 я рассказывала, как определение последовательностей ДНК обитателей земных глубин позволило узнать о существовании новых ранних ветвей на древе жизни, о которых мы даже не подозревали. Однако одна группа последовательностей выделялась, отличалась от остальных, и именно ее я и обнаружила в образцах из гидротермальных источников. Как ни пыталась, я не могла построить филогенетическое дерево, на котором обладатели этих последовательностей ДНК однозначно относились бы к археям, бактериям или эукариотам. В то время считалось, что все формы жизни на Земле относятся к одной из этих трех групп. Поэтому я сразу подумала: до чего же я никудышный ученый, напутала