О братьях наших меньших
АрхивНаукаПеред тем как воспарять к звездам, полезно хорошенько посмотреть себе под ноги. Сейчас, когда счет известных нам звезд с планетными системами идет на десятки, надо понять, как опознать те из них, где существует жизнь.
Перед тем как воспарять к звездам, полезно хорошенько посмотреть себе под ноги. Сейчас, когда счет известных нам звезд с планетными системами идет на десятки, надо понять, как опознать те из них, где существует жизнь.
Более или менее ясно, как следует искать цивилизацию, посылающую радиосигналы для поиска собратьев по разуму (или хотя бы транслирующую поп-музыку). Однако возраст Земли исчисляется миллиардами лет, а радиостанциям от роду чуть больше века, да и неизвестно, как долго еще они протянут? Четыре пятых истории жизни на Земле пришлось на время господства прокариотических (бактериальных) экосистем. Бактерии уступают нам во владении радиотехникой, но зато изрядно превосходят по разнообразию выполняемых ими биохимических реакций. Результаты таких реакций должны отражаться на составе атмосфер обитаемых планет. К счастью, состав газов в планетных оболочках поддается дистанционному изучению (на основе анализа спектров поглощения и испускания). Например, хотя человечество послало на Марс немало исследовательских аппаратов и заполучило в свои руки образцы вещества Красной планеты (в виде метеоритов марсианского происхождения), до сих пор главные аргументы в споре о существовании жизни на Марсе связаны именно с детальным изучением состава атмосферы.
Увы, специалисты по внеземной жизни не очень-то и знают, что именно они должны искать. Химизм ранней биосферы изучен явно недостаточно. Стремясь заполнить этот пробел в знаниях, американское аэрокосмическое агентство NASA начало исследования современных бактериальных экосистем в мексиканской пустыне Чихуахуа.
Сложность изучения древних экосистем заключается в том, что в наше время их практически не осталось. После того как бактерии изменили характер земной атмосферы с восстановительного на окислительный и накопили достаточно органического вещества, настало время эукариотов (растений, животных и грибов). Пусть это и ранит наше самолюбие, но эукариоты - лишь одна из ветвей на древе прокариот, которая встроилась в биосферу, созданную бактериями. Впрочем, эукариоты - очень агрессивная ветка: там, где они находят подходящие для себя условия, бактериальные экосистемы оказываются разрушены. Эти реликты существуют лишь там, где концентрация солей или токсинов оказывается непереносимой для господствующей сейчас группы (как соли кобальта в источниках Чихуахуа).
Для протерозоя характерно образование слоистых пород, называвшихся строматолитами (буквально - "каменными коврами", фото 1). В прошлом веке были открыты современные экосистемы, производящие такие структуры. Это бактериальные пласты (маты), откладывающие по мере роста слои минеральных веществ в своем основании. Как видно на фото 2, внешне они напоминают слизистые комки, окутывающие твердую основу. В их состав входят представители групп бактерий, являющиеся гораздо более дальними родственниками, нежели человек и, скажем, эвкалипт!
Для описания таких бактериальных сообществ необходим иной подход, чем для описания эукариотических организмов. И человек, и эвкалипт - клоны потомков одной клетки (оплодотворенной яйцеклетки). По мере развития таких организмов их клетки приобретают свою функциональную специализацию и соответствующие особенности строения, но в биохимическом плане функционируют практически одинаково. В отличие от организма, строматолит - многовидовая система. Почти одинаковые по своему внешнему строению клетки могут иметь принципиально различный тип обмена веществ. Многие из строматолитообразующих бактерий невозможно вырастить на искусственной среде в чашке Петри, - не хотят они жить вне бактериального мата. А ведь их аналоги меняли атмосферу ранней Земли и могут сейчас влиять на газовые оболочки иных обитаемых планет!
Даже простое опознание тех или иных компонентов бактериального мата - нетривиальная задача, требующая, например, использования ДНК-зондов, избирательно связывающихся с наследственным аппаратом искомых бактериальных клеток. А изучение их физиологии в мате, в сверхразнообразном окружении, и подавно затруднено: биохимические процессы там могут быть гораздо сложнее, чем внутри целой экосистемы, населенной растениями, животными и грибами. Вот в этой невообразимой сложности и решило разобраться NASA.
Ну что ж, даже если инопланетян не найдут, так хоть развитию микробиологии помогут!
- Из журнала "Компьютерра"
