Знание-сила, 2009 № 08 (986) - Хоружик
А ведь вроде бы нет ничего противоестественнее самой возможности жить в подобных условиях: кромешная тьма, невероятное давление, нарастающая жара. И все же здесь, «в топи смрадной»[1], где, как недавно казалось, — «по определению не может быть жизни» — ее больше, чем где-либо еще на нашей планете. Мириады разных микробов, прекрасно приспособленных к этой специфичной среде, населяют отложения на дне океанов, застывшую вулканическую лаву и даже гранит, из которого состоит материковая кора. «В камне сероватом они совсем такие же на взгляд», как в рыхлой почве. Они обитают всюду, где есть вода и где жара еще не стала невыносимой даже для микробов.
Очевидно, ограничивает этот «круг жизни в смерти» температурный барьер. Даже самые жаростойкие микроорганизмы не могут выжить при температуре свыше 113 градусов Цельсия. Эта граница пролегает в 3-10 километрах от поверхности Земли (точное ее положение зависит от теплопроводности тех или иных пород, составляющих кору). Ее не смеет пересечь ни один микроб.
Однако насколько же разнообразно это сообщество подземных организмов, насколько же широко оно распространено, настолько же плохо изучено современной наукой! Весь этот огромный мир жизни, получивший название «глубинной биосферы», во многом остается белым пятном. Мы можем по-прежнему мечтать о том, как займемся поиском микробов, по некоторым гипотезам, прячущихся под поверхностью Марса, но мы пока еще мало что делаем для того, чтобы изучить мириады их, обитающих под землей.
Загрязнение проб грунта?
Долгое время в науке было укоренено мнение о том, что жизнь может существовать лишь там, где есть солнечный свет и кислород. С этой точки зрения, сама идея о том, что живые организмы могут поселиться глубоко под землей, казалась абсурдной. Такого мнения придерживались многие ученые вплоть до второй половины ХХ века. О подземных мирах, полных удивительной жизни, писали разве что фантасты, вроде Жюля Верна, автора «Путешествия к центру Земли».
Однако факты как будто начали опровергать догму. В образцах грунта, извлеченных при бурении глубоких скважин, неизменно находили сообщества микробов. Долгое время специалисты игнорировали эти находки, ведь их «не должно быть по определению». Как правило, биологи, привлеченные для экспертизы, лишь покачивали головой и говорили, что «микробы занесены с поверхности земли».
Так было в 1920 году, когда два исследователя из Чикагского университета, изучая нефтяной осадок, взятый с глубины 600 метров, обнаружили там бактерии. Их выводы подверглись убийственной критике. «Загрязнение проб грунта» — таков был приговор и в этом случае, и во многих других. Так неизменно пресекалась любая попытка исследований на эту тему.
Лишь около четверти века назад старая догма все-таки пала. В 1985 году исследователи из Министерства энергетики США во главе с Фрэнком Уоббером проводили бурение в штате Южная Каролина в поисках подходящего места складирования радиоактивных материалов. Благодаря специальным уплотнениям эти образцы грунта невозможно было загрязнить никакими микробами.
И вот при исследовании проб, взятых с глубины в полкилометра, выяснилось, что они кишат живыми бактериями. Так родилась сенсация. Еще никогда прежде ученые не располагали столь очевидным доказательством существования жизни в нескольких сотнях метров под поверхностью земли. Наконец научный мир прислушался к новости, донесшейся из недр планеты. Начались поиски поселившихся там бактериальных сообществ.
Столпотворение в «пыльном подвале Земли»
Их обнаруживали буквально всюду. Бактерии, вирусы и грибы преспокойно проживали даже на глубине 3,5 километра. Самые крохотные трещины и поры земной коры были заполнены огромным количеством микробов. В одном-единственном грамме грунта или миллилитре грунтовых вод их встречалось до сотни миллионов. Как отмечает американский микробиолог Стивен Д'Хондт на страницах журнала Science, «самая большая загадка глубинной биосферы — это высокая плотность микроорганизмов, ее населяющих».
По оценке Томаса Голда из Корнеллского университета, масса всех подземных форм жизни на нашей планете, пожалуй, превосходит массу всех наземных организмов. Другие исследователи не столь радикальны, но и они считают, что общая масса «глубинной биосферы» составляет до трети наземной биосферы. Если бы этим микробам был дан голос, то бы каждый из нас «отовсюду слышал громкий стон, но никого окрест не появлялось». Так многочисленна и так неприметна, не узнана до недавних лет эта микрофауна первых подвальных этажей планеты. Специалисты полагают, например, что большая часть прокариотов — одноклеточных организмов, у которых нет ограниченного мембраной ядра, — обитает у нас под ногами.
«Самое удивительное, что мы даже не вправе называть глубинную биосферу каким-то экзотическим биотопом, — отмечает Баркер Йоргенсен, директор Института морской микробиологии из Бремена. — Значительная часть живых организмов, населяющих нашу планету, скрывается под землей». Только за последние годы обнаружено от 10 до 15 тысяч новых видов микробов в этом «пыльном подвале Земли».
Количество и разнообразие подземной жизни далеко затмило все прежние предположения. Неожиданно для себя ученые открыли целый «затерянный мир», который и не предполагали найти на нашей планете.
Это открытие не могло не повлечь за собой ряд вопросов. Как выживают все эти микробы? Откуда они черпают энергию? Откуда они вообще там взялись? И как выдерживают громадную жару, царящую глубоко под землей? Какие ферменты и протеины помогают им это сделать?
Возникают и практические вопросы. Недра нашей планеты превращаются в большую свалку, пропитанную промышленными ядами. Как правило, именно здесь хоронят радиоактивные отходы. Как повлияет подобное соседство на микробов? Что если они станут нашими подземными «мусорщиками»? Будут перерабатывать вредные материалы, превращая их в безобидное сырье? И наоборот: а не могут ли эти «насельники преисподней» повредить контейнеры с ядовитыми или радиоактивными веществами? Насколько надежны подобные могильники? Пока никто из ученых не берется категорично ответить хотя бы на один из данных вопросов.
Чем кормятся эти экстремисты?
Попробуем мысленно проникнуть в эту terra incognita, задержавшись, допустим, в километре ниже земной поверхности. Там невероятно темно и тесно и еще очень жарко. Свет не проникает сюда; здесь нет и кислорода. Органическая пища отсутствует. В принципе, здесь нет самого необходимого, без чего жизнь, — верилось многим, — просто не могла бы существовать. Однако она есть. Эти незримые организмы привычно живут в тех условиях, в которых обычно принято что-либо обеззараживать от колоний микробов. Что для одних смерть, для других — для обитателей глубинной биосферы — поистине «тепличные» условия.
Самые примитивные бактерии и архебактерии оказываются порази — тельно стойкими. Они выдерживают температуру несколько выше точки кипения, давление — более 1200 атмосфер и могут находиться без ущерба для
