Открытие неизведанного мира
Исследуйте обширный, ранее неизвестный мир микробов, которые выживают — и даже процветают — сотни миллионов лет в одних из самых суровых условиях на планете.
Путешествие геобиолога
После изнурительного спуска в кратер вулкана Поас в Коста-Рике геобиолог-первопроходец Карен Ллойд остановилась, чтобы перевести дыхание, и окинула взглядом впечатляющий пейзаж. Затем она обратилась к местному исследователю рядом с ней:
— Итак, — спросила она, осторожно взглянув на бурлящий кислотный кратер у своих ног, — какова наша стратегия на случай, если это взорвётся?
— Это просто, — рассмеялся он. — Просто повернись и полюбуйся видом. Потому что это будет последний вид, который ты увидишь.
К счастью для Ллойд и её коллег, их исследовательская экспедиция по сбору образцов подземной жизни из зоны субдукции вокруг вулкана прошла без происшествий. Но всего через 54 дня бурлящий кратер взорвался, и впечатляющий вид исчез, поглощённый тёмным грибовидным облаком вулканического пепла, когда Поас взорвался в самом серьёзном вулканическом эпизоде в Коста-Рике за более чем 60 лет.
Новое понимание жизни на Земле
За последние два десятилетия это понимание претерпело радикальные изменения. Карен Ллойд, профессор наук о Земле и заведующая кафедрой экологических исследований, является частью группы учёных, совершивших крупное открытие, которое меняет наше представление о жизни на Земле. Учёные обнаружили существование обширного, ранее скрытого мира живой биомассы внутри земной коры. Эта биосфера состоит из активных микроорганизмов, которым сотни миллионов лет, и которые процветают в экстремальных условиях, считавшихся непригодными для жизни.
Как подробно описывает Ллойд в своей новой книге «Интратеррестралы: открытие самой странной жизни на Земле», эти подземные микробы могут выживать в кипящей воде, кислоте — даже в отбеливателе. Некоторые из них «дышат» камнями, металлами или электронами.
Методы исследования
Чтобы найти их, Ллойд и её коллеги исследуют вечную мерзлоту в Арктике, горячие источники в Исландии, рифтовые бассейны на юго-западе Америки и вулканы в Коста-Рике, Новой Зеландии и Андах. В этих местах тектоническая активность выдавливает древние подземные воды на поверхность, создавая естественные лаборатории для изучения скрытой биосферы Земли.
Результаты исследований
Ллойд, морской биолог по образованию, исследует микробную жизнь, процветающую под дном океана. Эти исследования позволяют Ллойд погружаться не только в океан, но и во время, заглядывая в начало жизни на Земле.
Её команда использует буры, керны и даже подводные аппараты для извлечения грязи со дна океана, анализируя микробную жизнь внутри.
Глубоководная океаническая грязь может показаться не слишком захватывающей средой, но для Ллойд это портал в загадочный и увлекательный секретный мир.
Представьте, говорит она, что вы микроб. Вы падаете на морское дно в медленном дожде органического детрита — мёртвого планктона, речного стока, тонущих частиц. Затем вас хоронят, зерно за зерном. Вы оказываетесь на глубине метров под морем, где ничего особенного не происходит. Сотни тысяч, а иногда и сотни миллионов лет.
«И вы продолжаете жить всё это время, — говорит она. — Это не живая жизнь. Там недостаточно энергии, чтобы размножаться. Но они сохраняются — едва ли — метаболизируя ровно столько, чтобы выжить».
Генетические различия
На поверхности жизнь демонстрирует поразительное разнообразие — от высоких секвой до светящихся медуз, от снующих муравьёв до грациозных жирафов. Но даже самые инопланетные организмы, которых мы можем увидеть, удивительно близки друг другу с точки зрения эволюции.
«Я смотрю на своих детей, а затем на медузу — явно разные виды, — говорит Ллойд. — Но когда мы смотрим на их ДНК, мы обнаруживаем, что мы разошлись с медузами всего несколько сотен миллионов лет назад».
Это может показаться давним сроком, но в эволюционном плане это всего лишь мгновение ока, особенно по сравнению с временными рамками подземных микробов. Они разошлись друг с другом миллиарды лет назад.
«Под всеми мировыми океанами обитает 100 миллиардов миллиардов миллиардов живых микробных клеток, — говорит Ллойд. — Это в 200 раз больше, чем общая биомасса людей на этой планете. И у этих микробов принципиально иные отношения со временем и энергией, чем у нас».
Дыхание микробов
Ещё один поразительный способ, которым формы жизни под поверхностью планеты отличаются от тех, что на её поверхности, — это то, что они «дышат».
«Большинство видимых форм жизни на Земле либо дышит кислородом, ферментирует, либо фотосинтезирует — и всё, — говорит Ллойд. — Но некоторые виды подземной жизни могут «дышать» всеми металлами в периодической таблице, включая мышьяк, в то время как другие дышат углекислым газом. Это не то, что может делать ни одна видимая форма жизни».
Чтобы «дышать» в этом контексте, означает получать энергию посредством окислительно-восстановительных реакций — химических обменов, посредством которых переносятся электроны. Когда эти реакции связаны с производством энергии внутри клетки, это называется дыханием. Для микробов, погребённых глубоко под землёй, кислород часто даже не участвует в уравнении.
Даже более увлекательно то, что дышащие металлами микробы не ограничены одной линией. Так же, как разнообразные организмы на поверхности эволюционировали, чтобы дышать кислородом, дышащие металлами появляются на совершенно разных ветвях древа жизни — свидетельство приспособляемости жизни и эволюционных сил, формирующих её далеко под нашими ногами.
«Это имеет смысл, если подумать, — говорит Ллойд. — У них было в 10 раз больше времени, чтобы эволюционировать в разных направлениях. Они были там, медленно меняясь, незамеченными, почти столько же времени, сколько на Земле была жизнь».
«Теперь передовые методы, которые мы разрабатываем для изучения подземных вод, позволили нам обнаружить, что существуют ветви на древе жизни, о которых мы не знали до сих пор — линии жизни, которые оставались незамеченными в течение миллиардов лет», — говорит она.
Это осознание меняет наше понимание биологии. Оно предполагает, что мы только поцарапали поверхность — буквально — жизни на Земле.