Инопланетяне глазами науки

На Земле жизнь также существует в горных породах под океанским дном — например, под системой вулканических срединно-океанических хребтов протяжённостью 37 000 миль (60 000 км), которая опоясывает планету. Исследователи даже добились роста множества микробов на диете из измельченной базальтовой породы, которая вступает в реакцию с лишённой кислорода водой с образованием водорода — единственного источника энергии в их экосистеме. Если на Марсе когда-либо и была жизнь, то она могла проникнуть в недра, которые, возможно, были такими же гостеприимными для жизни, как и недра Земли: умеренные температуры, жидкая вода, растворённые минеральные вещества и большая площадь поверхности горных пород.

Атака инопланетных пожирателей металла

Если бы однажды утром вы проснулись и услышали, как задорный ведущий шоу «Сегодня» рассказывает вам, что все наши отрасли промышленности, бытовая техника и компьютеры подверглись нападению инопланетян, пожирающих металл, и что этих существ нельзя убить дозами радиации, в миллионы раз превышающими те, которые могли бы убить человека, то это вас сильно напугало бы, верно? Тем не менее, такие существа, называемые металлофилами, уже довольно широко распространены прямо здесь, на Земле, и являются моделями для возможных форм жизни в других мирах. Эти существа — археи, примитивные организмы, похожие на бактерии, которые мы более подробно обсудим в этом разделе.

В 1996 году команда Крейга Вентера из Института геномных исследований в Роквилле, штат Мэриленд, узнала больше нового о микробе, который способен жить при низких температурах, поедать металл и с явным удовольствием выдерживать огромные дозы радиации. После секвенирования его полной генетической структуры, которая включает 1738 генов, они обнаружили, что две трети его генов не похожи ни на что из того, что учёным приходилось видеть когда-либо до этого. Некоторые из генов похожи на человеческие, тогда как другие напоминают гены бактерий.

Этот микроб, представитель многочисленной, но загадочной группы одноклеточных организмов, называемых археями, обладает генами, которые доказывают принадлежность этого существа к третьей ветви жизни, совершенно непохожей на две другие известные ветви на Земле: бактерии и сине-зелёные водоросли на одной ветви, и все представители растительного и животного царства — на другой. Хотите верьте, хотите нет, но большая часть земной жизни одноклеточна, а все эукариоты, или многоклеточные организмы (от растений до муравьёв и людей), представляют собой маленькую веточку, торчащую на огромном микробном дереве. Излишне говорить, что этот тенденциозный взгляд на биологию, когда его впервые предложили, биологи приняли не особенно быстро.

Группа архей может включать миллионы различных организмов. Они составляют половину всей массы живых организмов на Земле и среди них есть микробы, способные противостоять радиации в дозах, оцениваемых в 2 миллиона рад — 450 рад смертельны для любого человека. Другие представители этого класса процветают при температурах значительно ниже точки замерзания воды или могут выдерживать температуры выше температуры её кипения, или живут только за счет потребления металлов и минералов вроде серы.

Изучение архей ускорилось в 1982 году, когда океанографы на борту подводной лодки в 1000 милях (1613 км) от побережья Нижней Калифорнии обнаружили подводный вулканический горячий источник под названием белый курильщик, который извергает плотное белое облако в виде струй горячей воды. Экипаж подводной лодки собрал образцы горячей воды и обнаружил, что в ней содержится странный и неизвестный организм.

Поддерживать жизнь таких существ в лаборатории довольно сложно. В 1996 году группа Крейга Вентера культивировала их при высоких температурах в герметичных контейнерах, которые были снабжены клапаном, чтобы предотвратить взрыв метана, вырабатываемого организмами. Микроб под названием Methanococcus jannaschii обычно обитает в горячих источниках в Тихом океане на глубине 2 миль (3,2 км), где давление воды в сотни раз выше, чем на уровне моря. Он процветает в полной темноте при смертельной температуре 185 градусов по Фаренгейту (85 градусов по Цельсию), а кислород мгновенно убивает его, как и многих бактерий. Он кормится исключительно углекислым газом, водородом и азотом.

Последовательность генов одного из этих существ позволяет предположить, что у него есть общий эволюционный предок с бактериями. Поскольку самыми ранними указаниями на существование жизни на Земле были окаменелости бактерий возрастом 3,6 миллиарда лет из Западной Австралии и отложения возрастом 3,85 миллиарда лет из восточной Гренландии, неизвестные предки архей, должно быть, жили ещё раньше — возможно, ещё 4 миллиарда лет назад, когда Земля и планеты Солнечной системы были очень молоды. Некоторые учёные предполагают, что гипотетические окаменелости, найденные на Марсе, могли быть одноклеточными археями.

В будущем микроб будет всё более полезен человечеству, поскольку он выделяет большое количество метана, взрывоопасного природного газа, широко используемого в промышленности и в качестве источника энергии. Разнообразные метанообразующие организмы, относящиеся к группе архей, выделяют, как минимум, 200 миллионов тонн метана в год. Эти пожиратели металлов также могут оказаться полезными при производстве новых фармацевтических продуктов и при очистке мест захоронения опасных отходов, например, содержащих токсичные тяжёлые металлы.

Эукариоты

Традиционно земную жизнь разделяли на две основных категории: формы жизни, клетки которых лишены ядра (прокариоты), и те, чей генетический материал (обычно ДНК) сосредоточен в ядре (эукариоты); к последним относятся все высшие растения и животные. Как упоминалось в предыдущем разделе, совсем недавно некоторые биологи разделили самых примитивных прокариот на две категории: архебактерии и эубактерии, которые также носят более простые названия — археи и бактерии.

До сих пор мы обсуждали довольно примитивные формы жизни, бактерии и археи, населяющие местообитания, экстремальные в плане температур, освещения и химии. А насколько значительно число эукариот– экстремофилов? {16}

В этом разделе мы расширяем наш поиск и подразделяем более сложных экстремофилов на целый ряд категорий. Приготовьтесь познакомиться со скотофилами, анаэробами, термофилами, психрофилами, ацидофилами, алкалофилами, галофилами и барофилами. Это разделение подчёркивает ту же самую мысль, что и предыдущие случаи: куда бы мы ни взглянули на Земле, в условиях экстремальных холода, кислотности и давления жизнь всегда находится в изобилии.

16

Подробную информацию об эукариотах в экстремальных условиях смотрите на веб-страницеДэйва Робертса из департамента зоологии Музея естественной истории, Лондон. Чтобы получить дополнительную информацию об анаэробах, см. Embley et al. (1992), Esteban et al. (1993), Brul and Stumm (1994) и Embley et al. (1995) — указаны в списке в разделе «Для дополнительного чтения».

Скотофилы — любители темноты

Вы вместе с капитаном Пикаром и лейтенантом Ворфом из сериала «Звёздный путь: Следующее поколение» исследуете подземную воздушную камеру на новой планете. В камеру никогда не проникал солнечный свет, поэтому вы рассчитываете найти лишь немногие формы жизни крупнее бактерий. Тем не менее, направив в камеру луч света, вы видите огромных инопланетных существ с суставчатыми ногами и незрительными органами чувств — «антеннами» просто ужасающе огромного размера.