Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле

Маршалл Майкл

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

жизнью: вокруг них обитали не только те самые запечатленные на фото моллюски, но и разбегающиеся в разные стороны крабы, фиолетовый осьминог и целые поля трубчатых червей длиной до полуметра. Когда команда подняла образцы животных на поверхность, ученых ожидал еще один сюрприз: от образцов исходил резкий запах тухлых яиц. Вся вода здесь оказалась насыщена сероводородом. На корабле не было хранилища для того, чтобы надлежащим образом доставить собранные трофеи на сушу, но что-то удалось сохранить благодаря бутылке водки, взятой в плавание не то чтобы с научными целями.

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

источниках часто присутствует глинистый минерал монтмориллонит^[381], который может ускорять многие из этих реакций. По мере того как биологические молекулы поднимались вверх и оказывались в море, содержащая их горячая вода охлаждалась, что сопровождалось образованием все более замысловатых структур, а в конечном итоге – живых клеток.

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.