Обитатели земных глубин. О самых странных существах на планете - Карен Ллойд
Не буду мучить вас и сразу сообщу, что мы действительно нашли жизнь в аргентинских вулканах. Многочисленные формы жизни. Мы нашли миллионы и миллионы микробов – бактерий и архей, большинство из которых невидимы невооруженным глазом, причем многие из них ранее не были известны ученым. Возможно, вас удивляет, что вы ничего не слышали о нашем грандиозном открытии в новостных программах. Громкий заголовок “Ученые открыли новые формы жизни, подкармливаемые вулканами!” вполне соответствовал бы действительности. Отсутствие шумных восторгов объясняется тем, что открытия подобного масштаба стали теперь обычным делом. Мы не единственные, кто обнаружил подобных существ. Ежегодно буквально тысячи ученых выкапывают ранее неизвестных микробов. И такие микробы живут не только у вулканов. Повсюду на Земле (или в земле), где ученые ведут поиски, они находят новые формы микробной жизни.
В свете подобных открытий приходится признать, что мы на самом деле плохо представляем себе, какой бывает жизнь на Земле. И в прямом, и в переносном смысле мы ковырнули только самую поверхность. Что же мы обнаружим, если копнем немного глубже?
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно определить, на какой именно глубине под поверхностью Земли начинается биосфера. Пока на сей счет нет единого мнения, и поэтому я придерживаюсь широкого определения: подземная биосфера охватывает любые пространства под поверхностью суши или океанского дна, куда обычно не поступает солнечный свет, но где может существовать жизнь[3]. И под такое определение подпадают многие реальные пространства: от грязи у нас под ногами до подземных пещер и отложений на океанском дне толщиной в десятки километров. Это могут быть твердые с виду скалы, на самом деле имеющие пористую структуру с мелкими полостями и трещинами, по которым просачивается вода, позволяя развиваться живым организмам; пещеры и шахты, через которые кислород с поверхности поступает к химическим соединениям в земных глубинах; глубоко залегающие базальтовые породы и геотермальные источники; ил и отложения, накопившиеся за миллионы лет. Часть подземной биосферы заморожена во льдах и вечной мерзлоте, где микробы остаются живыми в крохотных солевых протоках, не замерзающих при температуре ниже точки замерзания чистой воды.
И все эти разнообразные среды роднит общее свойство: в них есть жизнь. Как бы глубоко мы ни бурили земную кору, мы пока не достигли такого слоя, где нет жизни. Земля имеет гигантское внутреннее ядро, еще более обширную мантию, которая его покрывает, и, наконец, тонкий слой коры, на поверхности которой мы живем. Радиус Земли составляет шесть с лишним тысяч километров, а кора уходит на глубину лишь около семидесяти километров. Если сравнить Землю с драже M&M's, то земная кора – лишь окрашенная в яркий цвет оболочка. Однако семьдесят километров – чрезвычайно много как для биологии, так и для наших методов бурения. Вообще говоря, это намного глубже, чем нам когда-либо удавалось пробурить. Несмотря на все наши знания о мантии и ядре Земли, мы никогда их не видели. Все, что нам известно, было установлено по анализу камней, выброшенных на поверхность при извержении вулканов, движении тектонических плит или землетрясениях, проходящих через центр планеты[4]. Но те несколько километров земной коры, которые нам удалось пробурить на сегодняшний день, судя по всему, бурлят жизнью. Используя образцы из подобных мест, ученые сумели вырастить микроорганизмы и проанализировать их ДНК, РНК, белки, метаболиты и липиды. Мы даже можем напрямую определять продукты метаболизма, соответствующего тем биомолекулам, которые мы находим. Очевидно, что над границей между корой и мантией есть обширный плодородный слой, где и процветают подземные формы жизни.
Пища снизу и сверху
Представители подземной биосферы относятся к двум основным типам. Первые в большей степени зависят от хемосинтеза (их называют хемолитоавтотрофами), чем от фотосинтеза. Хемосинтез – это процесс, в результате которого живые организмы создают биомассу исключительно с помощью химических реакций, им не нужен солнечный свет. Организмы другого типа (хемоорганогетеротрофы) поедают продукты фотосинтеза, проникающие вниз с поверхности Земли. В некоторых средах встречаются микробы обоих типов.
Химические вещества, необходимые для жизни хемосинтезирующих организмов, либо происходят из земных недр, где условия слишком неблагоприятные для поддержания жизни, какой мы ее себе представляем, либо производятся в непосредственной близости от потребляющих их микробов. Преимущество жизни на глубине по сравнению с жизнью на поверхности вот в чем: тут есть тепло и давление. Под действием тепла и давления породы и минералы превращаются в химические соединения. Обитатели земных недр используют эти соединения для получения энергии и для построения своих тел (растения делают то же самое на поверхности с помощью солнечного света). Но в отличие от солнца, которое орошает фотонами всю поверхность нашей планеты, источники жизни в земных глубинах распределены неравномерно и дают начало разным химическим соединениям. Будто в земной коре рассеяны миллионы маленьких солнц – каждое со своей собственной крохотной орбитой в подземной экосистеме.
Солнечный свет достигает буквально всех уголков на поверхности Земли, какие мы только можем увидеть. Но под поверхностью химические вещества должны переместиться по многочисленным канальцам, прежде чем попадут к живым клеткам, которые в них нуждаются. В рамках человеческой жизни земная кора может казаться неизменной, но в геологическом масштабе времени она находится в непрерывном движении. Тектонические плиты сталкиваются между собой, давят и наползают друг на друга. В результате таких перемещений создаются трещины, которые служат скоростными шоссе для переноса богатых энергией химических веществ. Чтобы лучше понять, что при этом происходит, представьте себе мячик, покрытый кусочками пластилина разной жесткости и плотности. Когда вы будете передвигать один кусочек пластилина по поверхности мяча, остальные фрагменты начнут изгибаться, деформироваться, растягиваться, чтобы прийти в соответствие с этими изменениями. А теперь представьте, что в одном месте пластилин гораздо тяжелее, чем на соседнем участке, куда он наползает. Если мяч изготовлен из мягкого и пористого материала, тяжелый фрагмент начнет погружаться вглубь, а легкий окажется сверху. Если одна тектоническая плита оказывается под другой, этот участок называют субдукционной зоной, и там в плите возникают трещины и слабые места, что создает дополнительные возможности для перемещения химических веществ.
Иногда на поверхности таких утопленных океанических плит образуются подводные горы – небольшие холмы, возвышающиеся над океанским дном. Когда
Ознакомительная версия. Доступно 12 из 58 стр.