Поговорим о дыхании. Дар, который мы не ценим - [11]

Именно кислород отличает нашу Землю от восьми непригодных для жизни планет и малых тел Солнечной системы. На Венере, «младшей сестре» Земли, средняя температура составляет 468 удушливых градусов из-за парникового эффекта, вызванного двуокисью углерода и диоксидом серы. Марс — тоже не самая вожделенная цель путешествия: около нуля в теплые дни и минус сто в холодные. Тонкая атмосфера в среднем напоминает облако выхлопных газов нынешних автомобилей. Бета-версия Земли больше подходит для фона шутеров. Правда, в первые пару миллионов лет после образования нашей планеты не имелось ни одного объекта, в который можно было бы стрелять. После того как солнечный ветер сдул первичную атмосферу Земли, состоящую из водорода и гелия, через тонкую кору из недр вырвалась адская смесь с преобладанием азота и двуокиси углерода. Метеориты бомбили с небес, пока у Солнечной системы не кончились снаряды. Из трещин в поверхности вырывалась магма, вздымая сернистый пепел. Пар застил горизонты — и это при температуре свыше восьмидесяти градусов. А когда Земля остыла — дождь, дождь и дождь. Мрачная серо-сизая водная масса. Никакого райского сада. Но всё-таки в этом мутном первичном бульоне зародилось нечто невообразимое: жизнь.

На вопрос «как же это в точности произошло?» естествоиспытатели уже давно ищут ответ. Греческий философ Аристотель предполагал «самозарождение»: воздух и «тепло жизни», содержащиеся в таких средах, как дерево, роса или навоз, образуют питательную среду, в которой растут животные — например, угри и лягушки в грязи. Для Авиценны, средневекового персидского врача и ученого (XI век н. э.), жизнь проистекала от «создателя всех вещей», как мягкое мороженое из внематериального аппарата. Даже в XVII веке бельгийский врач и химик Ян Баптиста ван Гельмонт составил инструкцию, как вывести мышей: положить грязную рубашку в ящик с зернами пшеницы и оставить на три недели. Всё это соответствовало своему времени. Микроскоп еще не был изобретен. ДНК, «копировальная машина, дающая жизнь от жизни», — как писал в 1953 году своему двенадцатилетнему сыну первооткрыватель структуры этой макромолекулы Фрэнсис Крик, — еще не была обнаружена. Сегодняшние модели происхождения жизни, базирующиеся на длительных лабораторных экспериментах, изучении каменистых пород Луны и Марса или компьютерном моделировании, выглядят не менее фантастично. Согласно им, «первичный буль он» мог быть облучен мгновенно, подобно удару молнии, или постепенно, вроде воздействия ультрафиолетом, в результате чего углерод, водород и азот образовали аминокислоты, «кирпичики жизни». В гонку мест возникновения включились также кристаллы и радиоактивные штранды. Влияние извне тоже не исключено. По гипотезе панспермии, бактерии и споры могли быть занесены на Землю метеоритами из глубин космоса. И это не комиксы Marvel[9], а нечто вполне реальное: упавшие в 1969 году в Австралии обломки метеорита, названного по месту нахождения Мурчисонским, содержали аминокислоты внеземного происхождения.

Более шестидесяти лет назад американский биолог Стэнли Миллер воссоздал в лаборатории предполагаемую первичную атмосферу Земли: аммиак, водород, метан и вода. Он облучал их вспышками, подобными молниям. Из всех соединений образовались жирные кислоты, сахар и аминокислоты. Однако не хватало важнейших компонентов для развития более сложных молекул. Между тем повсюду ученые «варили» свой собственный первичный бульон. Боже, какие нужны ингредиенты, чтобы химия перешагнула в биологию? Неведомо. Но, кажется, у нее есть истинно горячий сторонник. Земле уже исполнился миллиард лет, когда появился LUCA (Last Universal Common Ancestor) — «последний универсальный общий предок», общий знаменатель жизни на Земле. По геологическим масштабам это мелочь. Несмотря на эффектное появление, по сегодняшним меркам LUCA не более чем случайный гость на вечеринке. Он (или они) — поскольку жизнь возникла во многих точках в разное время и в разнообразных вариантах — оказался мертворожденным. Автотроф, метаболизирующий водород, двуокись углерода и азот, не переносил кислорода. К тому же он был экстремофилом, то есть купался в теплой, влажной сумрачной среде. Так же, как и его потомки, цианобактерии. Те тоже встречаются в экстремальных местах, невыносимых для других: арктических льдах, окрашивая их в розовый цвет; в горячих источниках Йеллоустонского национального парка, окрашивая их в радужные цвета. Даже в песчаных дюнах пустыни и приморских солончаках они чувствуют себя привольно. Так что в умеренно соленом озере Клифтон цианобактерии принимают расслабляющую ванну.

Место рождения LUCA, о чем свидетельствуют десятилетние генетические исследования, — морское дно в стоградусной воде «черного курильщика». Эти гидротермальные источники рождаются в океанских глубинах на стыке континентальных плит. Из океанической коры с копотью вырываются насыщенные железом, сероводородом и сульфидами металлов фонтаны. Охлажденные океанскими водами, выброшенные соединения снова оседают. Так образуются «камины» — крупные расщелины в скалах, в согревающей сени которых селятся целые коммуны светофобных микроорганизмов. LUCA со своими одноклеточными компаньонами так и остался бы навечно в уютном темном укрытии, но природа не терпит застоя. Она развивается дальше: в археи и бактерии. Археи, или «древние», способны выдерживать невообразимое. Например, methanopyrus kandleri процветают при температуре свыше ста градусов. Picrophilus torridus кислотоустойчивы, как никакой другой организм, и чувствуют себя вольготно даже в среде, эквивалентной соляной кислоте. Археи единственные из всех известных живых организмов выделяют метан. Поэтому не вполне корректно обвинять крупный рогатый скот в изменении климата: на самом деле воздух портят археи, живущие в пищеварительном тракте парнокопытных. Сопротивляемость этих микроорганизмов позволила им широко распространиться на древней земле. Метеоритные кратеры, извергающиеся вулканы, серные озера? Археи появились, чтобы выжить.