Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли
Шрифт:
В быстром преобразовании ландшафта ничего удивительного нет: в Заполярье осадков выпадает немного. Однако если травы всасывают и испаряют воду достаточно быстро, мхи и лишайники, не имеющие корней и устьиц, способствуют накоплению влаги в почве. Так что, выедая и утрамбовывая мхи, травоядные действительно превращают тундру в степь: трава при тех же условиях растет лишь гуще. «Конечно проблем много. Оценить результаты мы сможем лишь лет через тридцать. Нужны крупные хищники — львы или тигры — для естественной регуляции численности травоядных. И вопрос дня: кто будет есть дерьмо?» — вопрошает Зимов. Вопрос этот отнюдь не забавен: ведь только благодаря деструкторам, например жукам-навозникам, питательные элементы возвращаются обратно в почву, чтобы трава росла гуще, и цикл травы — животные — травы замыкается.
Хотя парк имеет границы, животные здесь предоставлены самим себе. Могут, например, наесться смертельно-ядовитого болиголова: кто-то сдохнет, кого-то будет сильно тошнить, но в итоге все научатся разбираться в местных травах. Так что осталось разморозить мамонтов…
Кое-кого уже и вправду разморозили, причем без лишней шумихи в газетах и прочих СМИ — «средствах массового искажения». Настоящая наука делается в безмолвии тайги и тундры и в тиши лабораторий.
Сделали это криобиологи из Института физико-химических и биологических проблем почвоведения и Института биофизики клетки РАН (Пущино) под руководством Давида Гиличинского и Светланы Яшиной. Во время экспедиций, проведенных в низовьях Колымы, в едоме были найдены норки берингийских сусликов, живших во времена мамонтов (суслики и ныне тут). А в норках — семена и плоды, собранные запасливыми грызунами (по 600–800 тысяч штук на норку). Сохранность растительных тканей, около 30 тысяч лет пролежавших при температуре не выше -7 °C, оказалась достаточно хорошей, и ученые решили воскресить одно из растений — смолевку узколистную…
Надо сказать, что попытки проращивать древние растения, грибы и бактерии предпринимались и ранее. Иногда даже удачно. В 1923 году ботанику Исиро Ога из Токио удалось получить росток священного лотоса из семечка, которое пролежало на дне пересохшего маньчжурского озера 800 лет. Недавно его опыты были повторены, а возраст семян уточнен —1,3 тысячи лет. Впоследствии были «оживлены» тысячи микроорганизмов (бактерии, одноклеточные грибы и водоросли) с возрастом до 650 миллионов лет, даже из метеоритов. Однако большинство «успехов» объяснялось засорением древних препаратов современными штаммами похожих организмов, а некоторые колонии бактерий просто никогда не умирали, продолжали существовать в подходящих условиях, например в рассолах, миллионы лет. Среди многоклеточных организмов пальму первенства до недавнего времени сохраняла финиковая пальма с берегов Мертвого моря возрастом почти 2 тысячи лет…
Древняя смолевка была выращена, конечно, не из самих семян, а из плаценты незрелого плода (место прикрепления семязачатков в завязи). Ткань завязи поместили в питательную среду, стимулирующую клеточное деление. Сначала появились корешки, а после перенесения ростков на свет — и стебельки с листиками. Возможно, что жизнеспособность ткани завязи связана с высоким содержанием в ней сахаров и фенолов, которые защитили клетки от образования кристаллов льда и тем самым от разрушения. Кроме того, незрелые ткани регенерируют лучше полностью сформированных, поскольку в них выше содержание необходимых гормонов, а полярные растения имеют целый ряд приспособлений к сохранению тканей в условиях холода. Смолевка не только выросла, но зацвела и, после искусственного опыления, дала семена с хорошей всхожестью. На сегодня это древнейший многоклеточный организм, который удалось оживить…
Может быть, дело в правильной заморозке? В естественном земном холодильнике — Антарктиде — на глубине 2375 метров обнаружили «спящих» диатомовых. Это значит, что им около 180 тысяч лет. Живые замороженные грибы (тоже одноклеточные) встречаются до глубины 650 метров (38,5 тысячи лет), а некоторые бактерии — даже на уровне 2750 метров. Им стукнуло 240 тысяч лет. Сабит Абызов из Института микробиологии РАН открыл вполне жизнеспособные бактерии и одноклеточные грибы в керне льда из скважины, прошедшей под станцией «Восток» более 3,5 километра. Им примерно 400 тысяч лет. Но, пробудившись от крепкого сна, микроорганизмы начинают расти и делиться. Они и являются настоящими живыми ископаемыми без всяких кавычек. Поскольку Абызов к любителям нездоровых и убогих сенсаций не относится (неоднократно опровергал находки микробов в метеоритах), его данным можно доверять.
Хорошо бы вволю — несколько тысячелетий — поспать и нам. Конечно, с гарантией проснуться в своей постели или хотя бы на сеновале. Но, увы, многоклеточные животные в этом отношении оказались куда как примитивнее одноклеточных грибов и бактерий. Двоякодышащие рыбы и некоторые земноводные могут поспать подольше, но в теплых и сухих условиях и от нескольких месяцев до четырех лет.
Лишь тихоходки, или тардиграды, могут похвастаться завидным долголетием. В тундре сезон, что называют летом, настолько короток, что они проводят большую часть жизни во сне. Если и летние температуры недостаточно высоки, тихоходка может спокойно проспать сотню-другую лет и очнуться, когда по-настоящему потеплеет. Первым оживание этих организмов после замораживания наблюдал натуралист Ладзаро Спалланцани из Университета Павии в 1776 году. Он же придумал им название «тардиграды» [36] и заметил, что природа наградила их «способностью к настоящему воскрешению после смерти».
36
Тихоходный (лат).
В дальнейшем ученые смогли сполна проявить свои садистские склонности на тихоходках. В 1842 году зоолог Луи Дуаер из Версальского агрономического института нагревал их до +150 °C, в 1950-м физиолог Поль Беккерель из Криогенной лаборатории имени Камерлинга-Оннеса в Лейдене охлаждал почти до нуля градусов Кельвина. Позднее зоолог Рауль-Мичел Мэй из Университета Сорбонна облучил их на рентгеновском аппарате: если человека убивает доза примерно в 500 рентген, то тихоходки не желали дохнуть, пока доза не выросла в тысячу раз! Наконец, биологи Кунихиро Секи и Масато Тоёсима из Университета Канагавы содержали их под давлением 6 тысяч атмосфер. А тихоходки продолжали свою медлительную жизнь. Они выживали даже после фотографирования на сканирующем электронном микроскопе, что означало бомбардировку электронами в вакууме, и выдерживали десять лет без воды. И оказались единственными живыми (!) существами, побывавшими в открытом космосе без скафандра — в сентябре 2007 года на российском биоспутнике «Фотон-МЗ».
Для любого многоклеточного остановить все процессы обмена веществ в теле — не проблема. Все рано или поздно, естественным путем или в результате несчастного случая приходят к этому, то есть к смерти. Но тихоходки способны возрождаться. Готовятся они к длительному анабиозу так. Первым делом сворачиваются в калачик, чтобы уменьшить площадь поверхности тела, соприкасающуюся со средой. Во-вторых, как выяснили биохимики Ханс Рамлев и Петер Вест из Копенгагенского университета, вода в клеточных мембранах замещается у них особым сахаром. Так организм предохраняется от обезвоживания, то есть сохраняет живой каждую клетку из примерно 40 тысяч. Ведь лучшая защита от обезвоживания — отсутствие нужды в воде. Она, как известно, при падении температуры ниже 0 °C обращается льдом, увеличивается в объеме, и кристаллы разрывают изнутри тело. В-третьих, в организме тихоходок вырабатываются белки, способствующие быстрому замораживанию. Скорость этого процесса препятствует росту крупных ледяных кристаллов в еще не потерявшем воду организме, а мелкие — не повредят.
Конечно, 120 лет блаженного бездействия, на которое способны тихоходки, — это не сотни тысяч лет водорослевого или бактериального «сна». Но наверное, многие не отказались бы и от такой возможности перескочить из одного времени в другое.
Основные процессы, обеспечивающие тихоходкам долгий и здоровый сон в ледяном гробу, свойственны многим многоклеточным (личинки насекомых, моллюски, рыбы, одна из которых так и называется «ледяная»), вынужденным выживать в заполярных и приближенных к ним условиях. Главное — вовремя выработать антифризы и вывести лишнюю воду из клеток. В межклеточном пространстве острые ледяные кристаллы не так опасны. Так, в теле мидий при -20 °C замерзает 70 процентов воды, но так как эта жидкость заблаговременно оказывается между клеток, ничего страшного с двустворками не случается. Существенно понижают температуру замерзания воды глюкоза, аминокислоты и соли (например, обычный в крови хлористый натрий), но лучшими антифризами служат многоатомные спирты (глицерин и сорбит), а также особые белки-антифризы, направляющие рост ледяных кристаллов так, чтобы они не разрушали живые клетки.