Микрокосм. E. coli и новая наука о жизни - Карл Циммер

Но из чего бы ни состояла внеземная жизнь, ее открытие, безусловно, сильно изменило бы наши представления о жизни вообще. Это событие дало бы наконец нам возможность искать закономерности жизни на примере больше чем одной планеты. Ученые, вероятно, начали бы исследование внеземной жизни с самых низких ее уровней и попытались бы определить, как она хранит генетическую информацию. Но черед самых интересных сравнений пришел бы позже. Всю без исключения жизнь на Земле объединяет не только ДНК. И E. coli, и слон выживают в меняющемся мире благодаря устойчивости своих генетических схем. Естественный отбор определяет срок их существования и управляет сложной социальной жизнью, полной самопожертвования и обмана. Барьеры делят живые системы на отдельные организмы, но вирусы объединяют их все в единую генетическую матрицу. Внеземная жизнь показала бы, насколько универсальны эти свойства.

Если бы внеземная жизнь оказалась во всем похожей на земную, ученым пришлось бы выбирать из двух возможных вариантов. Может быть, одна и та же биология возникла независимо в разных мирах, а может, она путешествует по Вселенной от мира к миру.

Греческий философ Анаксагор, живший в V в. до н. э., объявил, что жизнь на Земле возникла из семян, распространяющихся по всему космосу. Процесс переноса жизни он назвал панспермией. В XX в. Фрэнсис Крик и некоторые другие видные ученые вновь, и не единожды, выдвигали теорию панспермии в различных формах. Они предположили, что начало всей жизни на Земле дали некие споры жизни, упавшие на Землю несколько миллиардов лет назад. Теория панспермии была встречена с большими сомнениями, поскольку ее сторонники не могли предъявить никаких доказательств того, что жизнь существует на других планетах или что она способна пережить межпланетное путешествие. Более того, сама концепция панспермии совершенно неудовлетворительна, потому что никак не объясняет происхождение жизни. Она просто отодвигает границы проблемы.

Панспермия и теперь вызывает серьезный скептицизм, но сегодня ученые по крайней мере могут говорить о ней на конференциях и не бояться быть осмеянными. На ранних этапах существования Солнечной системы большие метеориты очень часто падали на планеты, выбрасывая их вещество в космос. В некоторых случаях это вещество могло со временем достигнуть других планет. Путь с Марса на Землю особенно удобен, потому что эти планеты расположены достаточно близко друг к другу и поле тяготения у Марса намного слабее. Даже в наше время, по оценкам ученых, на Землю каждый год падает около 15 метеоритов с Марса. Планеты могут обмениваться кусочками своего вещества и на куда более далеких расстояниях. Куски скальной породы с Земли вполне могли добраться до лун Юпитера и Сатурна. Более того, по одной из оценок, камень с Земли, возможно, падает на спутник Юпитера Европу каждые 50 000 лет. Конечно, для нас 50000 лет — невообразимо долгий срок, но в масштабах истории Солнечной системы это не более чем дождь с градом.

Если эти исследования верны, возможно, что какая‑нибудь группа E. coli унеслась когда‑то, тысячи лет назад, на метеорите в межпланетное пространство. Для большинства микроорганизмов подобное путешествие не могло не закончиться фатально. Одни погибли бы от жесткого космического излучения, от которого обитателей Земли защищает плотная атмосфера. Другие умерли во время огненного спуска на другую планету. Но несколько микроорганизмов все же могло уцелеть. А для заселения плодородной планеты их и нужно‑то, согласно выводам Ледерберга и его коллег, всего несколько. Некоторые ученые даже считают, что подобные путешествия могли сыграть положительную роль и сохранить жизнь в Солнечной системе. Дело в том, что столкновение с достаточно крупным объектом могло вскипятить и полностью испарить все океаны Земли — и уничтожить жизнь на планете, практически стерилизовав ее. Потребовались бы миллионы лет, чтобы испарившаяся вода собралась в тучи и вновь выпала дождем на землю, сделав ее пригодной для жизни. В этой ситуации жизнь на время тяжких испытаний могла найти себе убежище на Марсе или где‑то в другом месте.

Крайнюю форму панспермии предложил в 2004 г. ирландский астроном Уильям Нэйпир. Он утверждал, что камни, выбитые с одной из планет нашей Солнечной системы, могли вообще улететь за ее пределы. Там, далеко, на безопасном расстоянии от Солнца, улетевшие вместе с камнем микроорганизмы не будут страдать от его ультрафиолетового излучения. Некоторые из этих камней могут закончить свой путь на планетах, обращающихся вокруг иных звезд, где микроорганизмы могут найти новый гостеприимный дом. Конечно, эти планеты тоже содрогаются от ударов небесных тел и посылают собственную жизнь в другие солнечные системы. По оценкам Нэйпира, при помощи такой межзвездной инфекции всего за несколько миллиардов лет вся Галактика оказалась бы заражена жизнью.

Это возвращает меня к мысли о чашке с E. coli, которую я поднял к усеянному звездами небу. В некоторые ночи в некоторых местах Земли можно разглядеть в космосе Международную космическую станцию. E. coli тоже там, наверху. Она плавает в телах астронавтов, в питьевой воде, в водяных капельках на стенах орбитальной станции. Удалось ли ей проникнуть дальше? Беспокойство Ледерберга по поводу заражения других планет никуда не делось. Какие бы меры ни принимали создатели автоматических межпланетных станций, судя по всему, кое — какие особенно стойкие существа умудряются устроиться на их поверхности и отправиться в далекий путь.

«Специалисты в страшных снах видят, как они обнаруживают жизнь на Марсе, а оказывается, что это E. coli из Пасадены», — сказал в 2001 г. Кеннет Нилсон, геобиолог из Южно — Калифорнийского университета.

Сегодня я вижу, как восходит Марс — красновато — желтая точка на темном бархате неба. На мгновение я забываю о теории вероятности и представляю, как E. coli летит сквозь пространство на спине одного из первых марсианских зондов — возможно, русского орбитального аппарата[36], который потерял управление и рухнул на поверхность. Я понимаю, что E. coli не смогла бы овладеть этой планетой — она погибла бы в холодной радиоактивной ночи без атмосферы, которая создала бы вокруг достаточное давление. И сейчас, глядя на красновато — желтую точку, я представляю себе Марс как крохотную погибшую колонию E. coli на фоне громадной черной чашки Петри. Escherichia coli помогла нам здесь, на Земле, прийти к пониманию жизни, а сейчас отправилась на разведку в бескрайнюю живую Вселенную.

Я благодарен всем ученым, которые открыли для меня свои лаборатории, отвечали на мои телефонные звонки и электронные письма, — все ради того, чтобы рассказать мне об Escherichia coli. В их числе Адам Аркин, Марк Ахтман, Мадан Бабу, Стивен Беннер, Говард Берг, Мэри Берлин, Сэм Браун, Рональд Брейкер, Дэниел Вайнрайх, Александер ван Оденарден, Барри Баннер, Джон Деннехи, Майкл Дебели, Джон Дойл, Питер Карп, Фрэнк Киль, Джей Кислинг, Кэрол Клиланд, Джеймс Коллинз, Майкл Кравинкель, Ян — Ульрих Крефт, Ричард Ленски, Хиратада Мори, Кааре Нилсен, Эндрю Нолл, Марк Паллен, Бернард Палссон, Артур Парди, Роберт Пеннок, Марк Пташне, Маргарет Райли, Джон Рот, Дин Роув — Магнус, Филипп Tapp, Джеффри Таунсенд, Фред Теновер, Пол Тернер, Пол Томас, Христос Узунис, Джордж Уильямс, Дэвид Уссери, Томас Ференси, Финбарр Хейес, Джордж Чёрч, Джек Шостак, Майкл Эллисон, Тьерри Эмоне и Дрю Энди.