Билл Брайсон - Краткая история почти всего на свете
Некоторые ученые ныне считают, что у нас под ногами может жить до 200 триллионов тонн бактерий, образующих так называемые подповерхностные литоавтотрофные микробные экосистемы, сокращенно SLiME. Томас Голд из Корнелльского университета подсчитал, что если достать все бактерии из глубины Земли и вывалить их на поверхность, то они покроют планету слоем толщиной 1,5 метра. Если его подсчеты верны, то под Землей жизни может оказаться куда больше, чем на поверхности.
В глубине микробы уменьшаются в размерах и становятся страшно инертными. Самые активные из них могут делиться не чаще, чем раз в столетие, некоторые, возможно, не чаще, чем раз в 500 лет. Как пишет журнал «Экономист», «похоже, ключ к долгой жизни в том, чтобы не слишком много работать». Когда обстоятельства принимают действительно крутой оборот, бактерии готовы заглушить все системы и ждать лучших времен. В 1997 году в музее Тронхейма в Норвегии ученые успешно активизировали споры возбудителя сибирской язвы, находившиеся в состоянии покоя восемьдесят лет. Другие микроорганизмы вернулись к жизни после открытия консервной банки с мясом возрастом 118 лет и бутылки пива, которой было 166 лет. В 1996 году ученые Российской академии наук заявили, что оживили бактерии, пребывавшие в вечной мерзлоте Сибири 3 млн лет. Но рекордом долговечности пока что является, как утверждали в 2000 году Рассел Фриланд с коллегами из Вестчестерского университета в Пенсильвании, оживленная ими 250-миллионно-летняя бактерия, названная Bacilluspermians, которая была погребена в соляных залежах на глубине 600 метров в Карлсбаде, штат Нью-Мексико. Если так, то этот микроб старше материков.
Сообщение было встречено с понятным сомнением. Многие биохимики настаивали, что за такой период компоненты микроба деградировали бы до полной непригодности, если только бактерия время от времени не пробуждалась. Однако, если бактерия время от времени действительно двигалась, не было подходящего внутреннего источника энергии, которого бы хватило на такой длительный срок. Самые сомневающиеся ученые высказывали мысль, что образец мог быть загрязнен, если не в ходе исследования, то, возможно, еще будучи захороненным. В 2001 году группа ученых Тель-Авивского университета доказывала, что В. permians почти идентична роду современных бактерий Bacillus marismortui, обнаруженных в Мертвом море. Отличались только две генетические последовательности, да и те лишь незначительно.
«Должны ли мы считать, — писали израильские исследователи, — что за 250 млн лет В. permians накопила столько же генетических отличий, сколько можно получить в лаборатории за 3-7дней?» Фриланд ответил предположением, что «в лаборатории бактерии эволюционируют быстрее, чем в природе».
Может быть288.
Поразительно, что даже в космический век в большинстве школьных учебников живой мир делился всего на две категории — растительный и животный. Микроорганизмы почти не принимаются в расчет. Амебы и подобные им одноклеточные организмы считаются простейшими животными, а водоросли — простейшими растениями. Бактерии обычно валят в одну кучу с растениями, хотя каждому было известно, что они к ним не относятся. Еще в конце девятнадцатого века немецкий естествоиспытатель Эрнст Геккель289 высказывал мысль,
что бактерии заслуживают помещения в отдельное царство, которое он назвал «монера», но эта идея не пользовалась расположением биологов до 1960-х годов, да и потом к ней обращались лишь немногие. (Замечу, что мой надежный настольный словарь «Америкэн Херитидж» 1969 года издания не знает этого термина.)
Многие другие организмы тоже плохо укладываются в традиционную классификацию. Грибы, класс, включающий собственно грибы, плесени, дрожжи и грибы-дождевики, почти всегда считались объектами ботаники, хотя фактически почти ничто в них — ни то, как они размножаются и дышат, ни процесс их формирования — не похоже на то, как это бывает в растительном мире. В структурном отношении они имеют больше общего с животными, в том смысле, что строят свои клетки из хитина, вещества, которое придает им характерную текстуру. То же вещество используется в образовании панцирей насекомых и когтей млекопитающих, хотя в жуке-олене оно не такое вкусное, как в трюфелях. Прежде всего, в отличие от всех растений грибам не свойствен фотосинтез, так что у них нет хлорофилла, и потому они не зеленые. Вместо этого они растут непосредственно на источнике пищи, которая может быть почти чем угодно. Грибы будут выедать серу из бетонной стены или отмирающие ткани у вас между пальцами ног — ни того, ни другого растения никогда делать не станут. Чуть ли не единственное их сходство с растениями состоит в том, что они пускают корни.
Еще труднее поддавалась классификации своеобразная группа организмов, официально называемых миксомицетами, но больше известных как слизевики. Это не слишком ясное и яркое название вряд ли в полной мере отражает всю необъяснимость этих созданий. Гораздо живее звучал бы например такой термин: «блуждающая самоактивизирующаяся протоплазма» — он не так похож на то, что вы находите в глубине засоренной канализационной трубы, и почти наверняка принес бы этим необычным существам более весомую долю заслуженного внимания, потому что слизевики, несомненно, относятся к числу самых интересных организмов в природе. В благоприятных условиях они существуют как одноклеточные особи, во многом похожие на амеб. Но когда наступают тяжелые времена, они сползаются в место сбора и почти чудом становятся слизевиком. Слизевик далеко не блещет красотой и передвигается не слишком далеко — обычно всего лишь снизу кучи гниющих листьев наверх, где чуть просторнее, однако миллионы лет это, возможно, было самым ловким трюком во Вселенной.
Но этим дело не кончается. Перебравшись в более подходящее место, слизевик снова меняет свою внешность, принимая форму растения. Вследствие какого-то удивительного упорядоченного процесса клетки реорганизуются подобно музыкантам маленького марширующего оркестра, образуют стебель, наверху которого формируется луковица, известная как плодоносящее тело. Внутри нее находятся миллионы спор, которые в подходящий момент разносятся по ветру, чтобы стать одноклеточными организмами и начать процесс заново.
Многие годы зоологи относили слизевиков к простейшим животным, а микологи считали их грибами, хотя большинству исследователей было очевидно, что они не принадлежат ни к тем, ни к другим. Когда же пришло время генетических исследований, люди в лабораторных халатах с удивлением обнаружили, что слизевики настолько уникальны и необычны, что не имеют в природе никаких аналогов и порой даже резко отличаются друг от друга.
В 1969 году, пытаясь навести какой-то порядок в обрастающей несоответствиями классификации, эколог из Корнелльского университета Р.Х. Уиттакер опубликовал в журнале Science предложение поделить живые организмы на 5 основных ветвей — известных как царства, — названных Animalia, Plantae, Fungi, Protista и Monera290. Protista было видоизменением более раннего термина, Protoctista, предложенного столетием раньше шотландским биологом Джоном Хоггом и предназначенного для определения всех организмов, не являвшихся ни растениями, ни животными.
Хотя новое построение Уиттакера было значительным улучшением, Protista оставались недостаточно определенными. Некоторые систематизаторы зарезервировали этот термин для крупных одноклеточных организмов-эукариот, но другие рассматривали его как своего рода ящик для разного хлама, помещая туда все, что больше никуда не укладывалось. Сюда относили (в зависимости от текста, в который вы заглядывали) слизевиков, амеб и даже, среди многого другого, морские водоросли. По одному из подсчетов здесь обреталось аж 200 тысяч различных видов организмов. Поистине горы хлама.
По иронии судьбы, как раз когда Уиттакерова классификация из пяти царств начинала пробивать себе путь в учебники, один скромный научный сотрудник Иллинойсского университета нащупывал путь к открытию, которое поставит все под вопрос. Его звали Карл Воуз, и начиная с середины 1960-х годов — или примерно с того времени, как появилась такая возможность, — он спокойно изучал генетические последовательности бактерий. Раньше это было чрезвычайно трудоемким занятием. Работа с единственной бактерией вполне могла занять целый год. Тогда, по словам Воуза, было известно лишь около 500 видов бактерий, что меньше числа видов у вас во рту. Сегодня это число примерно в 10 раз больше, хотя оно все еще много меньше, чем 26 900 видов водорослей, 70 ООО видов грибов и 30 800 видов амеб и других родственных организмов, чьи жизнеописания заполняют анналы биологии.
Общее число бактерий было невелико не из-за отсутствия интереса. Бактерии иногда страшно трудно выделить и исследовать. Только один процент из них будет расти на питательной среде. Принимая во внимание, как необыкновенно легко они приспособляются в естественных условиях, странно, что единственным местом, где они не желают жить, похоже, является чашка Петри. Уложите их на слой агар-агара, ублажайте их чем угодно, но большинство будет просто лежать, отвергая любые побуждения к росту. Всякая бактерия, процветающая в лаборатории, по определению является отклонением от нормы, и тем не менее почти исключительно такие организмы изучаются микробиологами. По словам Воуза, это все равно что «изучать животных, посещая зоопарки».
