Возможно, некоторым этот взгляд на жизнь кажется удручающим. Я считаю его захватывающим, потому что, если гипотеза верна, только мы – люди (или другие разумные виды в космосе) – можем изменить правила и спасти остальную жизнь и наш собственный вид от нас самих.
«Убийца – это сама жизнь, – пишет палеонтолог Питер Уорд. – Она ускорит гибель всего живого на Земле». Столь апокалиптическое видение мира Уорд назвал Медеей – в честь волшебницы из древнегреческого мифа, погубившей своих собственных детей. Отчасти такое название символизировало противоречие с праматерью Геей, способствующей продолжению существования жизни на Земле. Напомним, именно ее имя для своей гипотезы жизни выбрал Джеймс Лавлок. В представлении Уорда это столь же губительная ошибка, как и сама идея во всем полагаться на природу. Это связано с тем, что, по мнению Уорда, многоклеточные существа – склонные к суициду суперорганизмы. Что же мы делаем не так? Согласно Уорду, мы, многоклеточные организмы, снова и снова упускаем возможность контролировать микробов. Находясь на свободе, они размножаются без всяких ограничений и запускают определенные процессы, способные в итоге вывести конкурентов – то есть нас – из игры.
Практически все массовые вымирания в истории планеты Уорд считает следствием «подлого отравления земли и воды» микробами. Впрочем, нам тоже не стоит зазнаваться, поскольку репутация человека у Уорда не сильно лучше, чем репутация микробов. В конце концов, мы тоже виноваты в том, что Земля со временем может перестать быть пригодной для жизни планетой. Тем не менее Уорд считает, что нам нужно взять бразды правления в свои руки и целенаправленно вмешаться в глобальные циклы, поскольку мы можем противопоставить Медее лишь наш ум и находчивость. Здесь чувствуется отсылка к концепции ноосферы – охватывающей весь мир сфере человеческого разума. Владимир Вернадский считал ноосферу такой же могущественной, как и саму жизнь с ее биосферой. К ее достижениям относится язык, культура, техника и, конечно, Интернет, четче всего отражающий смысл ноосферы. Итак, как же выглядит будущее и какую роль в нем будет играть слизь?
Человек редко думает на несколько поколений вперед, поэтому за изменение климата, разрушение окружающей среды и вымирание видов нам придется дорого заплатить. В науке все еще существуют споры о том, стоит ли отнести наше время к эпохе антропоцена, характеризующейся бесповоротным влиянием человека на облик планеты. Несомненно, следующие поколения будут сталкиваться с последствиями деятельности человека в любом уголке Земли. Примером тому являются пластиковые отходы, которые уже достигли глубоких слоев моря, где они становятся частью морских пищевых цепочек. Это связано с тем, что пластиковые микрочастицы крайне хорошо крепятся к слизи морских существ.
В будущем можно будет выгодно использовать такую потрясающую клеящую способность, например, для создания биофильтров из слизи медуз, с помощью которых удастся вылавливать частицы пластика из водоемов. В науке и технике в целом прослеживается начало эры гидрогелей, причем фантазии разработчиков почти не имеют границ, ведь взятые за основу материалы столь разнообразны и многогранны. В этом вопросе явный прогресс виден в области мягкой робототехники, где гидрогели соединяются с электроникой. Зачастую проекты этого направления преследуют важные для природы цели. К примеру, когда речь идет о разработке механизма распознавания под водой искусственных желеобразных объектов, похожего на действительно существующего стекловидного угря. Впрочем, никакая другая наука не интересуется слизью так, как биомедицина. В процессе разработки находятся новые клеящие вещества, а также так называемые «умные повязки», основанные на эластичном гелевом матриксе. Такие повязки способны дозированно выделять определенные действующие вещества или клетки, а также контролировать температуру пациента через сенсор и внутри организма измерять содержание сахара в крови. Существует и еще один эксперимент, правда, не имеющий отношения к лечению болезней: исследуется возможность блокирования прохода спермы по мужскому семявыводящему протоку с помощью гидрогеля. Подобный способ предохранения считается обратимым, поскольку такую «пробку» при необходимости можно растворить. Будучи барьером с выборочной пропускной способностью, то есть, к примеру, пропускающим воду, эта «пробка» напоминает гидрогелевую оболочку в женском половом тракте.
Таким образом, подобные барьеры снова оказались в центре внимания исследователей, равно как и другие слизи в организме и их микробный состав. Причиной такого интереса является то, что многие функции микробиома еще не изучены до конца, несмотря на то что мы знакомимся все с новыми и новыми «садовниками», работающими на слизистых территориях человеческого организма. Например, Akkermansia muciniphila крайне важна для обновления слизи в кишечнике, а Lactobacillus crispatus – для поддержания правильной микрофлоры во влагалище. Если бактерия доминирует в определенной области, она делает ее некомфортно кислой для патогенов и усиливает слизистый барьер. Если этого не происходит, то активизируются такие возбудители, как Gardnerella vaginalis, разлагающая муцины и ослабляющая гидрогель. В результате открывается проход для других патогенов, вызывающих заболевания, передающиеся половым путем.
Как же смещается баланс в микробиоме? В этом огромную роль играет окружающая среда. Из-за нее слизи в нашем организме, а также обитающие в них микробы, находятся под обстрелом с разных сторон. Важным фактором также является диета, за счет которой подкармливаются микробы в кишечнике. Если в диете нет разнообразия, микробиом оскудевает. Стандартный западный рацион часто оказывается слишком однотипным, и в нем не хватает балластного вещества. Это может привести к распространению тех видов микробов в кишечнике, которые способны разрушить слизистый слой. Впрочем, это не единственный фактор риска. Эксперименты на мышах показали, что распространенный краситель в продуктах питания может наносить ущерб микробам в кишечнике. Диоксид титана, обозначаемый как E171, используется в качестве отбеливателя для многих продуктов: от жевательной резинки и зубной пасты до сыра и сладостей. Но вещество не просто проходит по нашему пищеварительному тракту, а изменяет деятельность бактерий в кишечнике – и это не единственный разрушительный фактор.
Наночастицы из пластика, к примеру, встречаются повсюду в окружающей среде, в том числе в пищевых цепочках в океане, поскольку пластик охотно остается в слизи морских существ. Почему же эти частицы, а также другие вредные вещества, например, пестициды и тяжелые металлы, не взаимодействуют с нашими гелями? Это не просто полет мысли: уже существуют доказательства того, что многие токсичные частицы из окружающей среды значительно нарушают структуру нашего микробиома, но одновременно напрямую влияют и на слизистые барьеры, меняя их толщину и строение. Этим дело не ограничивается. Вероятно, некоторые частицы остаются в гелевых оболочках как в фильтре, вследствие чего их токсичное воздействие на организм продолжается еще дольше.
Интересно то, что еще до того, как слизи в человеческом организме были масштабно исследованы, их состав мог существенно поменяться. Некоторые ученые в данный момент говорят о так называемом индустриализированном микробиоме, приспособленном под современные реалии окружающей среды. На него серьезное влияние оказывают переработанные продукты, неправильное использование антибиотиков и чрезмерная гигиена. Микробы – мастера по выживанию, способные гибко и оперативно реагировать на различные изменения. В ходе продолжительной совместной эволюции они отточили навыки взаимодействия с нашим организмом. Люди – холобионты. Впрочем, с недавних пор микробиом меняется под влиянием современных процессов, а биология человека не может быстро под него подстроиться. Возникает вопрос, мы все еще подходим друг к другу или уже нет? Согласно одной теории, именно поэтому в холобионте может возникнуть непереносимость между хозяином и микробами, что в дальнейшем ведет к учащению хронических воспалений, диабету, раку, а также другим распространенным заболеваниям и нарушениям работы иммунитета.
Возвращаясь к сравнению с живой изгородью: население наших слизистых «зарослей» значительно меняется, поскольку микробиом оскудевает, и баланс нарушается. Вероятно, сам слизистый барьер претерпевает изменения под влиянием искусственных частиц, таких как пестициды и микропластик. Получается, что наши слизистые зоны становятся заброшенными окраинами, словно те ветхие и опустевшие далекие города с неработающими заводами и покинутыми домами. Правда, свято место пусто не бывает: природа вскоре забирает территории обратно, надвигаясь зеленой волной на застроенные, но заброшенные земли. Так создаются отдельные, в определенной степени сложные экосистемы.
Дверь в библиотеку гидрогелей и их обитателей открыта лишь на щелочку, но за ней угадывается целый мир, кардинально меняющийся еще до того, как мы успеваем сделать какие-либо наброски. Так же можно сказать и о слизях других организмов, огромном и практически не используемом богатстве. Пример: антибиотики – это безотказные действующие вещества в борьбе против патогенных бактерий, однако и они теряют свою силу из-за сопротивления микробов. Замену можно было бы найти в природе, потому что многие высшие организмы в ходе эволюции выработали антимикробные вещества. Снова и снова исследователи обнаруживают неизвестные действующие вещества, последним из которых оказалась рыбья слизь. Никто не знает, обладает ли она терапевтическим эффектом. Более того, путь от момента обнаружения вещества до применения его на человеке далек и тернист.
Тем не менее в последнее время мы рискуем упустить эти шансы, поскольку из-за изменения климата и продолжающегося разрушения окружающей среды мы теряем не только огромное число зачастую почти полностью неисследованных видов, но и ценные ресурсы. К примеру, вот уже несколько лет бушует эпидемия тяжелого грибкового заболевания, которая нанесла большие потери и даже уничтожила более пятисот видов амфибий. Реакция общественности на эту катастрофу, на удивление, очень незначительная. Возможно, это связано с тем, что страдают амфибии, а не панды, тигры и киты, которые являются любимчиками публики.
Вне зависимости от симпатий, правда в том, что погибают виды, прошедшие длительный период эволюции, оставляя пробелы в жизненных сообществах и забирая важные для нас гидрогели с собой в небытие. Впрочем, не все слизистые организмы находятся под угрозой исчезновения. Скорее наоборот, некоторым из них климатическая катастрофа может даже пойти на пользу, правда, со столь же катастрофическими последствиями для планеты. Ключевая роль в этих обстоятельствах принадлежит морю из-за его важнейшей способности аккумулировать углерод. Иными словами, море получает углекислый газ из атмосферы, превращает его в органические вещества и посылает их в глубину моря. Там они на протяжении по меньшей мере тысячелетий хранятся в слоях, местами достигающих нескольких сотен метров в толщину, и не влияют при этом на изменение климата.
Примерно треть углекислого газа, высвобождаемого в результате использования человеком органического топлива, была абсорбирована морем. Тем не менее такое поглощение на долгое время меняет химию воды, так как появляется все больше углекислоты, подкисляющей море. Уже сегодня можно наблюдать одно из драматичных последствий этого явления. Скелеты и другие известковые структуры, которые строят многие виды планктона, а также моллюски, улитки, кораллы, морские ежи и другие существа, не выдерживают такого уровня кислотности и растворяются. Как бы пессимистично это ни звучало, не стоит забывать о том, что и слизи находятся под угрозой в изменившейся по химическому составу водной среде.
Помнить про слизи крайне важно, поскольку они распространены в океанах и, помимо всего прочего, покрывают их пограничные поверхности специальной оболочкой. Таким образом, даже небольшие изменения могут иметь масштабные последствия. Приведу пример: согласно выводам ученых Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера в Бремерхафене, микробы могут активизироваться, когда океан становится теплее и кислее, тогда они производят больше слизи. Последствием этого является утолщение биопленки на поверхности воды. Может ли это затруднить и замедлить обмен веществ с атмосферой? Однозначный ответ на этот вопрос отсутствует, как и на вопрос о том, может ли за счет тех же факторов измениться богатый гелем морской снег, да и может ли вообще?
Напомним, что он, словно вертикальный биологический конвейер, переносит богатые углеродом вещества вглубь моря. Это любопытная функция для явления, которое, на первый взгляд, похоже лишь на ассорти морского мусора. И действительно, как иначе назвать остатки в виде микробных экзополимеров, фекальных комочков морских существ и желеобразной падали? О снежном сугробе можно говорить тогда, когда маленькие вязкие частицы склеиваются в более крупные хлопья, которые затем опускаются на глубину. Во время пути в глубь моря, зачастую занимающего до нескольких недель, на комочках селятся микробы вместе с биопленкой, а потом за этими комочками охотятся организмы всех видов. Таким образом, слизистый снег является важным, а может, и единственным источником питания для обитателей морского дна.
Тем не менее в ходе геологических циклов скапливается много морских отложений, которые, согласно исследованию университета Сиднея, проведенному под руководством Дитмара Мюллера, могут внести значительный вклад в охлаждение планеты за счет поглощения углекислого газа из атмосферы. Это органическое вещество сначала уплотняется, превращаясь в некий слизистый ил, а затем минерализуется на протяжении миллионов лет. Белые скалы Дувра, к примеру, это превратившийся в камень морской снег. То, насколько многогранно значение морских отложений, удалось показать лишь одной компьютерной симуляции. В ней отложение осадка было реконструировано параллельно с развитием климата. Иными словами, когда пятьдесят миллионов лет назад повышенное количество углекислого газа из атмосферы в форме органического морского снега опустилось на дно, вскоре изменился и климат, и Земля из парника превратилась в холодильную камеру.
В нынешнее время, напротив, нам стоит опасаться эффекта быстро нагревающегося парника, негативно влияющего на различные биологические процессы, или, фигурально выражаясь, на работу биологического насоса. На первый взгляд может показаться, что усиленная активность микробов легко обеспечит быструю транспортировку веществ в морские глубины. Однако этому препятствуют иные факторы, так как они затрудняют спуск слизистых частей на дно. И снова пример: существует ирландское исследование, посвященное выделениям сальп. Эти желеобразные существа поглощают много органического вещества, впоследствии избавляясь от большей его части в форме фекальных комочков, опускающихся на дно. Теперь же эти выделения все больше смешиваются с частицами микропластика, который делает фекалии настолько легкими, что они с трудом опускаются на дно или не опускаются вовсе.
А что же происходит с веществами, плавающими в верхних слоях водоемов? Вероятно, из-за чересчур активизировавшихся микробов эти вещества теперь будут быстро разлагаться. Как следствие, будет высвобождаться углекислый газ, который заставит море еще больше подкислиться, а климат – дополнительно нагреться из-за парникового эффекта. Кроме того, исследование из Бремерхафена доказало, что в будущем морские слизи станут менее клейкими, то есть не смогут достаточно крепко склеивать морской снег. Когда снабжение сверху прекращается, ослабевает и охлаждающий эффект морских отложений на глубине. «Эти слизистые компоненты, по сути, предоставляют исходный материал для накопителя углерода на морском дне», – подтверждает Дитмар Мюллер.
И это не все. Согласно исследованию университета Техаса, слизи, помимо всего прочего, снабжают нашу динамичную планету смазочным материалом. Иными словами, они укрепляют связь между жизнью на планете и континентальными плитами. Это материковые массы, плывущие по вязкотекучей мантии Земли. Если они сталкиваются, но при этом не наслаиваются одна на другую, то могут образовываться горные массивы. Такое напластование называется субдукцией. Во время этого явления может происходить огромное трение, которое, если верить исследованию университета Техаса, должно уменьшать скопившиеся отложения, обладающие свойствами смазочного материала. Они имеют мало общего с первичной слизью, однако минерализованные остатки отчасти о ней напоминают. «Осадочные породы достаточно вязкие, – пишет мне Торстен Беккер, геофизик и соавтор исследования. – Из-за невероятного давления зоны субдукции они в течение миллионов лет становятся все жиже».
Итак, достаточное количество смазочного материала позволяет плитам скользить относительно беспрепятственно и так быстро, что едва ли остается время для накопления нового осадка. В конце концов, процесс приостанавливается, плиты смещаются, и образуются горные массивы. Если эти горные породы впоследствии эродируют и становятся частью вновь накапливаемого осадка, то смазочный материал снова начинает выполнять свою функцию: плиты продолжают двигаться, и начинается новый цикл. Таким образом, слизь из морского снега способствует образованию нового осадка, который, кстати, тоже частично содержит в себе гель. «Здесь существуют биопленки, поскольку микробы находят много пищи в осадке, – говорит микробиолог Ганс-Курт Флемминг. – Они могут опускаться под землю на километровую глубину, ведь микробы способны выживать в среде, крайне бедной питательными веществами. Более того, они могут замедлить обмен веществ настолько, что интервал между поколениями достигает двадцати тысяч лет. При этом размножение происходит в произведенной самими микробами слизи».
Можно считать слизь лишь поставщиком для осадка, а можно – главным действующим лицом, но один факт остается бесспорным: слизь необходима для многих глобальных процессов, и касающиеся ее нарушения могут повлечь широкомасштабные последствия. К примеру, под угрозу попадает как биоразнообразие, так и геологические основы планеты. В море, в свою очередь, ожидается новая скучная эпоха слизи, которая продлится, вероятно, миллиард лет. Это связано с тем, что дружная команда из потепления, подкисления и перевылова рыбы в океане уничтожит все высшие виды в некоторых морских местообитаниях. В результате истощатся пищевые цепочки. Что останется? Слизь и ничего, кроме слизи. Морской биолог Джереми Джексон в этой связи говорил о расцвете слизи, а Даниель Поли, специалист по морским ресурсам и рыбоводству, дал этому явлению название «век слизи», или, в немецкой версии, Myxozän.
Оба исследователя имеют в виду победное шествие микробных матов, водорослей и медуз. Сможет ли человечество выдержать эту катастрофу и найти пропитание? Существуют проекты, призывающие употреблять медуз в пищу, причем не только в рамках азиатской кухни. Стоит отметить, что это не первый случай, когда человек отчасти питается гидрогелем. К примеру, после варки мясного бульона остается некое затвердевшее желе. На протяжении столетий этот «консервированный суп», будучи крайне долго хранящимся провиантом, использовали моряки, ведь его можно было быстро снова превратить в бульон путем добавления кипятка. Не высокая кухня, конечно, зато питательно, как отмечает Патрик О’Брайан в своем историческом романе «Военная фортуна». В то время, то есть в период англо-американской войны 1812–1815 годов, матрикс медуз использовался в качестве низкокалорийного гелевого блюда, что, тем не менее, не должно повлиять на будущий триумф выживших слизистых существ.
Итак, в мире, потерявшем баланс и равновесие, последнее слово вновь остается за морскими микробами. Морской эколог Дрю Харвелл рассказывает о новой эпидемии: загадочные патогены унесли жизни тысячи морских звезд и моллюсков, буквально растворив этих существ и превратив их в слизь. Вероятно, в этом важную роль опять же играет изменение климата, так как из-за повышения температуры океана растет число болезнетворных микробов. Так или иначе, пока что мы знаем слишком мало о будущем развитии нашего стремительно меняющегося мира. Ясно лишь одно: возможно, начинается новая эра слизи. Первый миллиард скучных лет был молчанием перед появлением многоголосого мира. То, с чем мы имеем дело сегодня, это антропогенная катастрофа, которая приведет к повторному молчанию нашей планеты.
– А-а-а, – сказала она и рассеянно съела три ложки супа. – Боже упаси, что это?
– Суп. Бульон в брикетах. Умоляю, съешь еще, это прибавит сил.
– А я подумала, это чуть теплый клей. Но проскальзывает вполне хорошо, если не дышать. Как любезно с твоей стороны было принести его, Стивен.