Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле
Шрифт:
Струи мерцающей теплой воды выходили из трещин в поверхности застывшей лавы. Смешиваясь с холодными водами Тихого океана, они приобретали мутно-синий цвет, поскольку растворенные в горячей воде вещества переходили в кристаллическую форму и становились мельчайшими металлическими частицами. Такие гидротермы – это глубоководный аналог горячих источников на суше, которые возникают там, где подземные воды нагреты окружающими их породами и прорываются на поверхность. Представьте себе бурлящие небольшие водоемы, в которых японские макаки принимают горячие ванны, чтобы не замерзнуть среди снегов. Теперь вообразите такой же поток горячего насыщенного раствора, но на дне океана, во тьме и в окружении холодной соленой воды.
Эти источники оказались наполнены
Другие экспедиции выяснили, что существует несколько типов таких гидротермальных источников. Те, что расположены непосредственно над самыми горячими скалами, могут выбрасывать вверх воду при температуре до 380 °C. Растворенные в ней минералы мгновенно кристаллизуются, в результате чего получаются высокие трубы, как бы “дымящие” черным раствором сульфидов. Эти ужасно горячие источники называются “черными курильщиками”[378].
Первым приходит на ум вопрос, как животные вообще могут тут выжить. До экспедиции 1977 года биологи считали дно океана безжизненной пустыней, причем не из-за низкой температуры или давления, а из-за темноты. На суше все живое зависит от солнечного света. Растения и различные бактерии используют энергию света для того, чтобы превратить углекислый газ в воду и углеводы, поддерживающие их жизнедеятельность. Далее их поедают животные, которые становятся пищей для хищников. Те после смерти сами превращаются в источник питания для различных организмов, занятых разложением, – к примеру, для грибов, что делают почву плодородной и пригодной для роста растений. Если усваивающие энергию Солнца растения исчезнут, все эта экосистема разрушится. У обитателей же гидротермальных источников света нет вовсе, так что их вроде как вообще не должно существовать.
Ключом к решению этого парадокса стал резкий запах сероводорода. Именно это соединение Вэхтерсхойзер позже предложит в качестве источника энергии для первых форм жизни. Как выяснилось, в кишечнике трубчатых червей образуются отложения серы. Услышав об этом, Коллин Кавано, молодая аспирантка из Гарварда, предположила, что внутренности таких червей могут содержать бактерии, умеющие превращать сероводород в серу. Кавано считала, что именно они могут являться основой всей этой экосистемы[379].
Всего за несколько лет мир узнал о и том, что гидротермальные источники действительно существуют, и о том, что они являются основой довольно причудливой экосистемы. Ее обитатели абсолютно не зависят от энергии Солнца – источником энергии для них служат химические соединения вроде сероводорода, которые с пульсирующими струями воды пробиваются сквозь морское дно. Они отлично себя чувствуют в темноте, в обжигающе горячей воде, всего в нескольких метрах от ледяных потоков. Безусловно, это было совершенно потрясающее открытие.
Но для Джека Корлисса оно оказалось чем-то большим. Вскоре он предположил, что именно такие гидротермы могли быть тем местом, где возникла жизнь. Вместе с двумя коллегами он выдвинул гипотезу, что расположенные под источниками камеры являются “идеальными реакторами для абиотического синтеза”[380]. Просто устроенные вещества вроде углекислоты, аммиака и водорода, “выныривая” из горячих камней, могли вступать в химические реакции наподобие тех, что описывал Миллер и другие. В результате получались аминокислоты, а также молекулы побольше, типа белков. Корлисс отметил, что в гидротермальных
Тут, как и следовало ожидать, сказал свое слово Стэнли Миллер. В 1988 году он и Джеффри Бада выступили с решительными возражениями[382]. Их аргументация была очень простой: обжигающе горячая вода гидротермальных источников уничтожила бы любую биологическую молекулу, которая могла в них образоваться. Это было отнюдь не голословное утверждение: ученые провели эксперименты, в ходе которых установили, что разрушение аминокислот при температуре 250 °C происходит за двадцать минут. Следовательно, любая аминокислота, возникшая вблизи гидротермального источника, должна была быстро уноситься вверх, подальше от самой горячей области – иначе она бы попросту разрушилась. То же – с сахарами: они могли выдержать “максимум секунды”, а белки мгновенно распались бы на аминокислоты. Так что всю эту идею в целом, утверждали Миллер и Бада, “можно уже считать опровергнутой”.
Эти нападки возымели действие: идея Корлисса перестала развиваться. Однако британский геолог Майк Рассел считал, что здесь есть еще за что побороться. Да, обжигающе горячие гидротермальные источники вроде того, что находится на Восточно-Тихоокеанском поднятии, совершенно не подходят: Миллер и Бада это доказали. Но, возможно, существуют источники с менее экстремальными условиями и пригодные для живого.
Майкл Джон Рассел занимает в науке необычное положение. Среди исследователей зарождения жизни он – знаменитость, автор одной из самых заметных гипотез. В отличие от Мира РНК, над которым трудились десятки ученых, гипотеза щелочного гидротермального источника по большей части – дело его рук. При этом в Википедии статьи о нем нет (“я слишком, мать вашу, занят”, – говорит он), а интервью Рассел дает редко. В 2019 году ему исполнилось 80, но это не мешает ученому оставаться все таким же резким и вспыльчивым и цитировать по памяти Райнера Марию Рильке и Боба Дилана. Он полагает себя Галилеем наших дней, сражающимся за истину с закоснелым научным истеблишментом.
Шел Рассел к своей области научных интересов окольными путями[383]. Бросив в 1958 году школу, он устроился рабочим на фабрику по производству аспирина близ Лондона. Учась вечерами, сумел получить дипломы геолога и химика и всего через пять лет поехал как волонтер-геолог на Соломоновы острова в Тихом океане. “Это был последний бастион Британской империи, – вспоминает он. – Все те империалисты, которые не сумели найти работу в Канаде, Австралии или США, отправились на Соломоновы острова, так что легко догадаться, что это было за местечко. Жуткие люди”.
Но в конце концов Рассел занялся-таки академическими исследованиями. К началу 1980-х годов он уже трудился в Университете Стратклайда[384] и регулярно наведывался на месторождение вблизи Сильвермайнс (“Серебряные Прииски”) в Ирландии. Название этой деревни связано с расположенными неподалеку рудными залежами; есть там и беловатый минерал барит. Здесь Рассел и отыскал первую подсказку, натолкнувшую его на главную мысль будущей гипотезы.
Рассел давно подозревал, что подобные месторождения являются следами древних гидротермальных источников. Увидев фотографии “черных курильщиков”, он заинтересовался: а могут ли подобные структуры сохраняться в барите? Рассел принялся искать их и сумел найти трубки пирита диаметром около одного сантиметра[385]. Он счел это доказательством того, что барит и другие содержащие металлы минералы в окрестностях Сильвермайнс когда-то извергались из гидротермальных источников.