На протяжении всей моей научной карьеры я много времени уделяла изучению необычных микробов, живущих на дне океана, в вулканах и в арктической вечной мерзлоте, чтобы ответить на этот важный вопрос о скрытой жизни в недрах Земли. Благодаря моим усилиям и усилиям других ученых мы узнали, что жизнь существует даже на глубине нескольких километров под океанским дном – гораздо глубже, чем может опуститься подводное устройство. Вообще говоря, мы пока не смогли спуститься на такую глубину, где уже нет живых организмов. И почти все подземные формы жизни совершенно непохожи на те, что мы видим на поверхности: вопреки всем ожиданиям, земные недра оказались неплохой средой обитания для живых организмов, если только они не нуждаются в кислороде или многоклеточной организации. Нам повезло, и эти крохотные формы жизни могут приоткрыть завесу над самой большой загадкой – рассказать, как на нашей планете впервые зародилась жизнь, перевернуть наши фундаментальные представления о законах жизни и даже изменить понимание того, что есть живой организм. А в качестве подарка способны предохранить нас от нами же спровоцированных разрушительных тенденций, помогая ослабить последствия климатических изменений.
Биогеохимик Карстен Педерсен придумал термин intraterrestrials для описания живых существ, в изобилии населяющих земную кору1. Intra означает “внутри”, terrestrials – “земные”, а все слово целиком описывает “внутриземных” существ – обитателей земных глубин. Мне нравится этот термин, поскольку он отражает и странную “неземную” природу этих ранее неизвестных форм жизни. Я вовсе не собираюсь преуменьшать важность обнаружения новых видов животных: новые виды обезьян чрезвычайно интересны. Но большинство категорий видимых существ, обитающих на поверхности Земли, уже в целом определены. А вот открытия, которые мы делаем внутри земной коры, сопоставимы с обнаружением всех животных вообще и даже во сто крат важнее в связи с их эволюционной новизной по сравнению с уже известными формами жизни. Эти открытия, начавшиеся в конце 1980-х годов и продолжающиеся до сих пор, все с большей очевидностью доказывают, что раньше мы не знали о существовании важнейших ветвей на древе жизни2.
Причина столь сильного отличия этих существ от уже изученных форм заключается в том, что мы как бы сосуществуем в разных мирах, хотя и населяем одну и ту же планету. Дэвид Валентайн, тоже биогеохимик, красочно описал “микробное чистилище в глубинах земной коры”, где процветают эти одноклеточные организмы: “Ограниченные снизу негостеприимными температурными условиями земных недр, обитатели земных глубин живут в условиях хронического недостатка энергии из пищи, поскольку слишком сильно удалены от солнечного света”3.
Как только мы заглядываем себе под ноги, в темные глубины земных недр и океана, перед нами возникает новый мир. И этот неизвестный мир заставляет задавать множество вопросов. Откуда эти существа получают энергию, не имея доступа к солнечному свету? Как они дышат без кислорода? И как долго они могут выживать в негостеприимных средах с такими значениями pH, как в чистой кислоте или в чистой щелочи? Ответы на эти вопросы (энергию они получают из химических реакций, дышат минералами, а жить могут тысячи или даже миллионы лет) показывают, что устоявшиеся представления о возможностях жизни, основанные на нашем ограниченном опыте в тонкой прослойке атмосферы на поверхности Земли, часто не соответствуют действительности.
Наше приключение, в ходе которого мы изучим эти организмы, я разобью на три части. В первой части книги я расскажу, что представляет собой этот подземный мир, как мы извлекаем из него живых существ и как можем “увидеть” эти микроскопические организмы с помощью секвенирования ДНК. Во второй части я объясню, как обитатели земных недр изменили наши представления об эволюционных связях между всеми живыми существами на планете, как они умудряются процветать в невообразимых условиях и как используют законы термодинамики[1] совсем иначе, нежели обитатели поверхности Земли. В третьей части я выдвину предположение, как эти существа изменяют наше понимание закономерностей жизни в разных временных рамках, позволяют по-новому взглянуть на происхождение жизни и, если мы грамотно поведем себя, помогут справиться с изменениями климата. Наконец, я попытаюсь предсказать, какой будет наша жизнь через тысячу лет, возможно, на других планетах, основываясь на новом расширенном понимании, достигнутом благодаря изучению обитателей земных глубин.
Путешествие, которое мы совершим в этой книге, полезно не только в интеллектуальном плане. Я хотела не просто рассказать, что мы узнали об этих новых формах жизни, но и описать, как были сделаны наши открытия. Для сбора образцов и для проведения исследований я отправлялась за обитателями земных недр в самые дальние точки планеты и хочу взять вас с собой на пустынное горное плато в Аргентине, в замерзшую арктическую тундру архипелага Шпицберген, на дно кратера действующего вулкана в Коста-Рике, к илистым берегам Северной Каролины, на дно океана.
Для изучения таких микроорганизмов приходится выполнять длительные лабораторные исследования образцов и компьютерный анализ полученных данных. Но также ползать на животе среди пауков и экскрементов летучих мышей, носить маску, защищаясь от токсичных паров, и неделями или месяцами жить в таких отдаленных местах, где проверяется на прочность человеческая физиология. Невероятные открытия, о которых я расскажу в этой книге, были бы невозможны без трудностей и побед полевых исследований. Так что натягивайте водолазный костюм и забирайтесь в “гроб”: мы отправляемся в путешествие в глубины Земли.