Краткая история почти всего на свете
Шрифт:
Я думал об этом случае, когда, уезжая из парка, ненадолго остановился у Изумрудного пруда, что в Верхнем гейзерном бассейне. Досс не успел показать его мне накануне, но я подумал, что надо хотя бы бегло взглянуть на него, ибо Изумрудный пруд — место историческое.
В 1965 году во время летней научной командировки биологи, супруги Томас и Луиза Брок, совершили безумную вещь. Они собрали окаймлявшую пруд желтовато-бурую пену и исследовали ее на наличие живых организмов. К их глубокому удивлению, а потом и к удивлению более широкого круга лиц, она кишела живыми микробами. Они первыми в мире обнаружили экстремофилов — организмы, способные жить в воде, которая прежде считалась слишком горячей, или кислой, или отравленной серой, чтобы в ней могла существовать жизнь. Удивительно, что в Изумрудном пруду все это было в наличии, и тем не менее два вида организмов, получивших название Sulpholobus acidocaldarius
Почти 20 лет одна из открытых Броками бактерий, Thermophilus aquaticus, оставалась лабораторной диковинкой… пока калифорнийский ученый Кэри Б. Муллис не догадался, что ее теплостойкие энзимы можно использовать для создания химического волшебства, известного как полимеразная цепная реакция (ПЦР), которая позволяет ученым из очень малого количества генетического материала, в пределе из единственной молекулы, получать множество ДНК. Это своего рода генетическое фотокопирование легло в основу всего дальнейшего развития генетики, от научных изысканий до полицейских расследований. За это открытие Муллис в 1993 году получил Нобелевскую премию по химии.
А тем временем ученые находили еще более стойких микробов, ныне известных как гипертермофилы, которым требуется температура 80°C и выше. Самый теплолюбивый организм, обнаруженный до сих пор, — это, как утверждает Фрэнсис Эшкрофт [216] в книге «Жизнь в экстремальных условиях», — Pyrolobus fumarii, обитает на стенках океанских фумарол, где температура может достигать 113°C. Считают, что верхней границей жизни будет примерно 120°C, но точно этого никто не знает. Во всяком случае, находки Броков полностью изменили наши представления о живом мире. Ученый из НАСА Джей Бергстрал [217] выразил это следующим образом: «Куда бы мы ни отправились на Земле, даже в самую неблагоприятную для жизни окружающую среду, если там есть жидкая вода и какие-либо источники химической энергии, мы обнаружим жизнь».
216
Фрэнсис Эшкрофт (Frances Ashcroft) — профессор физиологии Оксфордского университета. Ей принадлежит авторство двух монографий по медицине и научно-популярной книги «Жизнь в экстремальных условиях».
217
Джей Бергстрал (Jay Т. Bergstralh) — американский планетолог, специалист по атмосферам планет-гигантов и переносу радиоактивных элементов; был одним из ключевых специалистов при подготовке миссии космических аппаратов «Вояджер».
Жизнь, оказывается, бесконечно более искусна и приспособляема, чем кто-либо из нас предполагал. И это очень хорошо, поскольку, как мы скоро увидим, нам приходится жить в мире, который, кажется, совсем не рад нашему присутствию в нем.
V
Сама жизнь
Чем больше я исследую Вселенную и изучаю детали ее строения, тем больше нахожу свидетельств, что Вселенная в каком-то смысле знала о нашем приходе.
16
Одинокая планета
Быть живым существом нелегко. Нам пока известно единственное место во всей Вселенной, незаметное поселение на окраине Млечного Пути, называемое планетой Земля, которое поддерживает наше существование, да и оно бывает весьма суровым.
Ото дна самой глубокой океанской впадины до высочайшей горной вершины — в этом поясе обитают почти все известные нам формы жизни — всего около двадцати километров. Не так уж много, если сопоставить с тем, что вмещает космос.
Для представителей человеческого рода дела обстоят еще хуже, поскольку так получилось, что мы принадлежим к той части живых существ, которые 400 млн лет назад приняли слишком поспешное, но смелое решение выползти из моря и стать дышащими кислородом обитателями суши. В результате, согласно одной из оценок, нам закрыт доступ не менее чем в 99,5 % обитаемого пространства.
Не просто потому, что мы не можем дышать в воде, а в силу того, что мы не смогли бы выдержать ее давление. Из-за того что вода в 800 раз тяжелее воздуха, давление при погружении быстро растет — приблизительно на одну атмосферу каждые десять метров глубины. Если на суше вы подниметесь на вершину 150-метровой достопримечательности — скажем, Кельнского собора или Монумента Вашингтону, — изменение давления будет настолько незначительным, что вы его не ощутите. Однако на такой же глубине под водой ваши вены сплющились бы, а легкие сжались до размеров банки из-под кока-колы. Поразительно, что люди по собственной воле, ради забавы, без аппаратуры для дыхания ныряют на эти глубины. Спорт этот известен как фри-дайвинг. Видимо, ощущение, как ваши внутренние органы грубо деформируются, вызывает приятное возбуждение (хотя, надо полагать, не так уж возбуждает, когда они возвращаются к первоначальным размерам при всплытии). Однако, чтобы достичь таких глубин, ныряльщикам надо погружаться довольно быстро, при помощи грузил. Без них самое глубокое самостоятельное погружение, после которого ныряльщик остался в живых, чтобы потом об этом рассказывать, составляет 72 м — это достижение принадлежит итальянцу Умберто Пелиццари, который в 1992 году нырнул на эту глубину, задержался там на долю секунды и пулей выскочил на поверхность. По наземным меркам 72 м — это немного меньше футбольного поля. Так что даже в наших самых головокружительных трюках мы не можем претендовать на овладение морской бездной.
Разумеется, другим живым существам удается справляться с давлением на глубине, хотя как это им удается, остается тайной [218] . Самой глубокой точкой является Марианская впадина в Тихом океане. Там, на глубине приблизительно 11,3 км, давление достигает более 1,1 тонн на квадратный сантиметр. Нам лишь однажды удалось на короткое время опустить на эту глубину человека в прочном спускаемом аппарате, тогда как там постоянно обитают колонии бокоплавов, похожих на креветок ракообразных, только прозрачных, которые выживают безо всякой защиты. Конечно, большинство океанов намного мельче, но находиться на обычной океанской глубине в 4 км равносильно тому, чтобы быть расплющенным под стопкой из 14 груженных цементом грузовиков.
218
Тайны тут нет. Как объясняется в следующем абзаце, давление внутри клеток и органов глубоководных существ равно давлению окружающей воды. Проблемы возникают лишь при резких перепадах давления.
Почти все, включая авторов некоторых популярных книг по океанографии, полагают, что человеческое тело будет смято чудовищным давлением океанских глубин. В действительности дело, похоже, обстоит не так. В силу того, что мы сами состоим в основном из воды, а вода, по словам Фрэнсис Эшкрофт из Оксфордского университета, «практически несжимаема, в теле поддерживается то же давление, что и в окружающей воде, и на глубине оно не будет раздавлено». Причиной неприятностей служат газы внутри тела, особенно в легких. Это они сжимаются, хотя на какой стадии сжатие становится фатальным, неизвестно. До самого недавнего времени считалось, что любой ныряющий на глубину 100 м или около того погибнет в мучениях, когда сожмутся легкие или будет раздавлена грудная клетка, однако ныряльщики неоднократно доказывали обратное. Похоже, говорит Эшкрофт, «у людей больше сходства с китами и дельфинами, чем мы думали».
Однако может случиться множество других неприятностей. Во времена водолазных костюмов — тех, что были связаны с поверхностью длинными шлангами, — водолазы порой встречались с грозным явлением, известным как «выдавливание». Это случалось, когда отказывали помпы, что вело к катастрофическому падению давления в скафандре. Воздух вырывался из скафандра с такой силой, что несчастного водолаза в самом прямом смысле высасывало в шлем и шланг. Когда его поднимали на поверхность, «в скафандре оставались лишь его кости и клочки плоти», — писал в 1947 году биолог Дж. Б. С. Холдейн, добавляя для скептиков: «Такое случалось».
(Между прочим, первоначально водолазный шлем, изобретенный в 1823 году англичанином Чарлзом Дином, предназначался не для погружения под воду, а для тушения пожаров. Он назывался «дымовым шлемом», но, изготовленный из металла, он нагревался и был тяжелым; как скоро обнаружил Дин, пожарные не горели желанием лезть в горящие строения в любом облачении, но особенно в таком, которое нагревалось, как чайник, и к тому же делало их неуклюжими. Пытаясь окупить расходы, Дин испытал шлем под водой и нашел, что он идеально подходит для спасательных работ).