Двигатели жизни. Как бактерии сделали наш мир обитаемым - Пол Фальковски

Биологов, занимающихся синтезом, чаще всего не заботит состояние экосистем Земли – они сосредоточены на том, чтобы создать микроорганизм, который будет более эффективно фиксировать азот, или, еще лучше, запихнуть гены, отвечающие за связывание азота, непосредственно в зерновые культуры, от которых зависит наше пропитание. Они хотят сделать такой рубиско, который сможет отличать углекислый газ от кислорода, и распространить этот новый и «лучший» рубиско по всему растительному миру. Список изменений, которые ежедневно пытаются навязать микроорганизмам и другим живым существам, практически бесконечен. Большинство из этих попыток совершаются с благородными целями в стремлении к такому будущему, которое обеспечит выживание людям, но при этом очень редко принимаются во внимание непредвиденные последствия подобного недомыслия для эволюционного пути жизни на Земле.

Человек – животное, живущее на этой планете лишь временно, и за нашу короткую историю мы стали одной из наиболее разрушительных биологических сил, начиная с тех пор, когда цианобактерии стали производить кислород в качестве побочного продукта своего метаболизма. Мы – современные биологические большевики. Подобно цианобактериям, мы можем открыть ящик Пандоры, выпустив на волю множество непреднамеренных последствий. Я утверждаю, что, вместо того чтобы вмешиваться в жизнедеятельность организмов, гораздо лучше было бы применить наши интеллектуальные способности и технологические возможности, чтобы добиться лучшего понимания ключевых наномеханизмов, возникших в процессе эволюции, и того, как эти механизмы распространились по всей планете и стали двигателями жизни. Почему это так?

Микроорганизмы – служители этой планеты, и мы почти не понимаем, как они смогли развиться в систему по перемещению электронов и элементов по ее поверхности. А ведь в конечном счете этот поток электронов сделал Землю обитаемой и для нас. Мы имеем лишь самые поверхностные представления о том, как работает этот электронный круговорот, и тем более не знаем, как его контролировать, однако наша гордыня и неистощимая потребность в новых ресурсах заставляют нас вмешиваться в его работу, которую мы неосторожно нарушаем. К счастью, в контролируемый микроорганизмами электронный круговорот встроено столько избыточной информации, что для нас практически невозможно нанести ему серьезные повреждения, но мы не прекращаем попытки это сделать.

В ходе своей эволюции микроорганизмы сделали эту планету обитаемой как для самих себя, так и в конечном счете для нас. Мы лишь пассажиры в этом путешествии; тем не менее мы позволяем себе вмешиваться в действия тех, кто его контролирует. Если мы не будем сдерживать себя, то рано или поздно неизбежно создадим и выпустим на волю микроорганизмы, способные фундаментально нарушить баланс электронов в глобальном электронном круговороте. Это чревато катастрофой.

В науке немного вопросов настолько же фундаментальных, как вопрос: «Одни ли мы в этом мире?»

Ответ на этот вопрос, возможно, навсегда изменит наши представления о самих себе. Если мы не одни, то какие формы жизни еще существуют? Как они возникли? Каковы условия на их родной планете? Пытаясь понять, как возникла жизнь на нашей планете и как получилось, что различные случайно образовавшиеся наномеханизмы оказались внедрены во все организмы, когда-либо существовавшие и продолжающие жить на Земле, мы также спрашиваем себя: «Возможно ли, что подобные же наномеханизмы возникли и на других планетах нашей Солнечной системы или на планетах, обращающихся вокруг других звезд в далеком космосе? И если да, то как мы можем это выяснить?»

С тех пор как Галилей обнаружил, что луны Юпитера обращаются вокруг этой планеты и что Земля не является центром Вселенной, мы прошли долгий путь к осознанию того, что наша планета – всего лишь островок жизни в океане небесного тумана. Для нас почти невозможно во всей полноте осознать порядки величин, необходимые, чтобы достичь границ света, испускаемого звездами, которые были рождены в одном изначальном взрыве около 14 млрд лет тому назад. Хотя наши телескопы стали невероятно сложными приборами, глядящими в бесконечное пространство, их разрешение все так же не позволяет разглядеть планеты, находящиеся в нескольких световых годах от нас, как и разрешение лучших телескопов в начале XXI столетия. Мы можем видеть, как объекты движутся, и оценить их размеры, но по-прежнему не можем сказать, существует ли жизнь вне Земли. Мы по-прежнему так и не знаем, одни ли мы во Вселенной.

Исходя из научных данных (которые лишь немногие люди до конца понимают, если понимают вообще) теперь принято считать, что Вселенная расширяется и что она содержит в себе миллиарды галактик. Однако на данный момент мы можем утверждать, что наша планета, судя по всему, является уникальной. Это единственная из всех известных нам планет, где существует жизнь. И каждая мельчайшая частица этой жизни обязана своим существованием тем микроорганическим наномеханизмам, что вырабатывают газы, являющиеся прямым признаком существования жизни. Эта планета не только пригодна для обитания – она обитаема.

Вопрос об исключительности Земли преследовал меня почти всю жизнь, как и многих из нас. Это вопрос, который задают многие дети по всему миру, когда глядят на звезды и гадают, как зародилась жизнь на нашей планете. Это вопрос, на который возможно найти ответ, и этот ответ, несомненно, заключен в истории эволюции микроорганизмов и их наномеханизмов, создавших глобальный электронный рынок, который в свою очередь изменил состав планетарной атмосферы, а тем самым и саму планету.

В нашей Солнечной системе есть две соседние с нами планеты, которых мы можем достичь в обозримый период времени при помощи спускаемых аппаратов с ракетным двигателем, – Венера и Марс. Сейчас эти две планеты очень сильно отличаются от Земли, но, возможно, около трех миллиардов лет тому назад это было не так.

Хотя масса Венеры составляет немногим больше 80 % массы Земли, на ее поверхности нет жидкой воды. В настоящий момент Венера покрыта чрезвычайно плотным слоем углекислого газа, выбрасываемого тысячами вулканов. Слой газов настолько толстый, что атмосферное давление на поверхности Венеры приблизительно в 100 раз превышает земное. Если бы мы оказались на поверхности Венеры, то испытали бы на себе давление, сравнимое с тем, что существует в земных океанах на глубине 1000 м. Нас расплющило бы до одной десятой нашего нынешнего размера. Правда, при этом мы бы еще и сварились.

Поскольку углекислый газ принадлежит к числу парниковых, его толстый слой задерживает и поглощает солнечное излучение, делая Венеру самым жарким местом в нашей Солнечной системе. Там настолько жарко, что свинец на ее поверхности сразу бы расплавился. Однако существуют свидетельства того, что в своей ранней истории Венера была гораздо холоднее и, возможно, на ее поверхности имелась жидкая вода. Существовала ли там когда-либо жизнь – вопрос открытый, но в настоящий момент ввиду чрезвычайно высокой температуры на ее поверхности и изменениям, произошедшим в рельефе, весьма маловероятно, что беспилотный посадочный модуль сможет найти какие-либо свидетельства некогда существовавшей там жизни. С Марсом, однако, другая история.