и уже тем более не открытое море. В настоящем морском мире насекомых нет. Разве что только на поверхности воды. Но и эти необычные путешественники встречаются чрезвычайно редко. Немногие морские биологи видели вживую хотя бы одного. Я не видел. Линней и Дарвин даже не подозревали об их существовании. Нам известно о водомерках, семействах клопов (насекомых отряда полужесткокрылых, Hemiptera), часто встречающихся в пресноводных реках, прудах и озерах, где эти существа скользят по поверхности воды на своих длинных лапках, покрытых водоотталкивающим составом. Пресноводные водомерки питаются насекомыми, такими как личинки комаров, которые сами живут на или у поверхности воды. Все морские водомеркипринадлежат к одному роду Halobates. В открытом море было найдено всего пять видов, относящихся к этой немногочисленной группе. На кого они охотятся — неизвестно.
Существование водомерок рода Halobates в открытом море является исключением, которое только еще более запутывает ситуацию. Эволюция насекомых на суше, в прудах и прочих пресноводных водоемах насчитывает вот уже более 400 млн лет. В течение всего этого времени они занимали доминирующее положение в животном мире везде, где были растения. Каждая новая волна эволюции приносила с собой миллионы видов насекомых, которые быстро формировались и занимали свои экологические ниши. Однако только насекомым рода Halobates, водомеркам, удалось научиться выживать в море. Никакому другому виду, насколько мне известно, не удалось закрепиться хотя бы в самой узкой нише среди тысяч экологических ниш, занимаемых другими видами беспозвоночных животных, таких как ракообразные, морские пауки и многощетинковые черви.
Конрад Лабандейра, ведущий палеонтолог и эксперт в области экологии насекомых, высказал предположение, что отсутствие морских насекомых объясняется отсутствием в море деревьев или низкой лиственной растительности, которая обеспечивает им процветание на суше. Наверное, он прав. Но в морских шельфовых зонах встречается достаточное количество растительности, образующей несколько ярусов: например, в лесах водорослей вдоль тихоокеанского побережья. Но даже такая среда обитания почему-то не вызвала интереса у насекомых. Вместо них ее заселили хищники, паразиты и падальщики, принадлежащие к другим группам беспозвоночных.
Сюрпризы иного рода поджидают нас в уникальной фауне еще одной биологической сокровищницы Мирового океана — глубинного рассеивающего слоя. Если вы промышляете ловлей рыбы в открытом океане и не ограничиваетесь марлином, тунцом и прочими крупными промысловыми видами, отправляйтесь в океан ночью — именно в это время разнообразие видов рыб у поверхности достигает своего максимума. С последними лучами солнца бесчисленные стаи рыб в сопровождении кальмаров и ракообразных поднимаются к поверхности с глубины 270−360 м, где они дрейфуют в темноте в дневное время. Впрочем, даже на такой глубине они не могут чувствовать себя в полной безопасности, так как хищники, обитающие на еще больших глубинах, все равно могут различать их силуэты на фоне проникающего через толщу воды света. В качестве дополнительного средства защиты некоторые виды используют контрподсветку: их собственные ткани или симбиотические бактерии, живущие внутри их организма, вырабатывают свет в нижней части тела. Это явление называют биолюминесценцией. Яркость такого свечения совпадает с яркостью проникающего сверху света солнца или луны, делая животное-источник менее заметным.
По законам биологии соперничество между хищником и жертвой перерастает в эволюционную гонку вооружений. Обитатели глубинного рассеивающего слоя — не исключение. Поэтому по крайней мере несколько видов глубоководных акул, а также хищных рыб-топориков и сепиолид включились в эту игру, выведя ее на новый уровень: нижняя часть их тела также светится, что позволяет им незаметно подкрадываться к жертве.
Еще одно неожиданное открытие, сделанное недавно при изучении глубинного рассеивающего слоя, помимо открытия самого этого слоя, связано с обнаружением самого настоящего монстра, который в нем живет. Впервые пелагическую большеротую акулу наблюдали на глубоководье недалеко от Гавайев в 1976 г. К 2014 г. было зафиксировано 50 случаев, когда кому-либо удавалось поймать такую акулу или хотя бы наблюдать ее вблизи. Хотя большеротая акула может достигать 5,5 м в длину и весить до полутоны, бояться этого гиганта не стоит. Зубы в ее огромной пасти парадоксально малы, и к тому же она не кусается: она держит пасть открытой, заглатывая небольших ракообразных и прочий планктон, то есть получает пищу точно так же, как и столь же безобидные манты, китовые акулы, гигантские акулы и усатые киты.
Если даже таким гигантам удается проплывать незамеченными рядом с кораблями на бескрайних морских просторах в безлунные ночи, какие еще сюрпризы ожидают нас в мире кишащих морских существ размером поменьше? Этот вопрос не дает покоя ученым. Стремясь обнаружить неизвестные науке уникальные формы жизни, они стали более тщательно подходить к работе по изучению океанских микроорганизмов, некоторые из которых относятся к самым крошечным существам на Земле.
14. Невидимая империя
В начале этого столетия члены нью-йоркского Клуба исследователей столкнулись с проблемой: им стало не хватать непокоренных горных вершин, неизведанных полярных ледников и неизученных амазонских племен. В 2009 г. они попытались решить ее, добавив биоразнообразие в число предметов своего интереса. И они не прогадали. Изучение биоразнообразия способно удовлетворить потребности в новизне ученых и искателей приключений не хуже, чем самая рискованная экспедиция в любой из укромных уголков, что еще остались на планете Земля.
Как это ни странно, одним из последствий возросшего интереса к биоразнообразию стало более внимательное изучение флоры и фауны нашего собственного организма. Благодаря применению метода быстрого секвенирования ДНК при изучении микроорганизмов стало понятно, что в теле каждого здорового человека находится целый ряд сбалансированных сообществ, состоящих главным образом из бактерий. Подобно различным микроорганизмам, живущим в других организмах, они в большинстве своем дружелюбны к своему хозяину. Биологи называют их «мутуалистическими симбионтами», имея в виду, что они не только получают выгоду от растений или животных, с которыми сосуществуют, но и сами приносят им пользу.
Во рту и в пищеводе обычного человека обитает свыше 500 видов таких бактерий. Образуя своего рода микробиологический «дождевой лес», хорошо приспособленный к окружающей его среде, они защищают эту часть организма от вредных паразитических видов бактерий. Цена нарушения симбиоза — вторжение чужеродных микроорганизмов, образование зубного налета, кариес и пародонтит.
Если спуститься вниз и изучить каждый из отделов желудочно-кишечного тракта, окажется, что колонии различных бактерий играют ключевую роль в процессах пищеварения и переработки метаболитов. В среднем в организме человека насчитывается несколько десятков триллионов клеток. По данным нескольких исследований, это значение составляет 40 трлн. Среднее количество бактерий в нашем микробиоме, как его теперь называют, по крайней мере в десять раз выше. У микробиологов есть шутка, которая отлично передает смысл этого наблюдения: если бы принцип доминирующего ДНК был единственным таксономическим принципом в биологии, то людей бы пришлось отнести к категории бактерий.
Поэтому нет ничего удивительного в том, что микробиом занимает большое место в медицинских исследованиях и медицинской практике. Исследователи все чаще обращаются к роли симбионтов при изучении широкого спектра медицинских проблем, главным образом относящихся к работе желудочно-кишечного тракта, а также связанных с излишним весом, диабетом, недостаточной устойчивостью организма к инфекциям и даже некоторыми видами психических расстройств. Микробиом — набор взаимосвязанных экосистем, в которых должен поддерживаться определенный уровень и баланс видового разнообразия. Если говорить кратко, в значительной мере медицинская практика в будущем превратится в деятельность по взращиванию сада бактерий.
Такие сады, растущие в организме человека и других животных, ничем не отличаются от прочих экосистем — как внутренних, так и внешних. Мы не знаем, сколько именно разновидностей микробиомов обитает в организмах животных и растений по всему миру, но можем предположить, что их очень много. Например, те сообщества бактерий, что населяют организм питающихся древесиной термитов, как выяснили микробиологи, кардинально отличаются от тех, которые живут в организме плотоядных муравьев, и уж тем более от тех, которые можно обнаружить в других живых существах — от лягушек до земляных червей. Очевидно, что микробиология симбиотических отношений, которая занимается изучением этих систем, является сейчас одним из самых перспективных направлений и будет оставаться таковым еще в течение многих десятилетий.
Рождение микробиологии как науки относят к концу XVII в. Ее основателем считается Антони ван Левенгук, изобретатель микроскопа, в который можно было наблюдать бактерии. Но биологам понадобилось еще почти 400 лет, чтобы обнаружить археи — группу похожих на бактерии микроорганизмов, ДНК которых принципиально отличается от ДНК бактерий. Это открытие было сделано группой ученых под руководством американца Карла Вёзе. Оно поставило под вопрос базовую структуру «дерева жизни» и наше представление о первых этапах эволюции жизни. «Дерево» — схематическое изображение родственных связей между видами и группами видов, позволяющее проследить ход эволюции и увидеть, как одни виды организмов сменялись другими. Оно показывает, как некоторые виды распадались на множество дочерних в течение миллионов или — что, впрочем, случалось нечасто — тысяч лет. Были и те, с которыми ничего не происходило.
До находки Вёзе и его коллег общепринятой считалась классификация, состоявшая из пяти царств: дробянки (включающее бактерий и археи), протисты (включающее инфузорий, амеб и прочие одноклеточные организмы), грибы, растения и животные. После открытия Вёзе осталось три обширных «домена» жизни: бактерии (Bacteria) — микроорганизмы, у которых отсутствует ядерная оболочка; вновь выделенные археи (Archaea), похожие на бактерии структурой клеток и также не имеющие оформленного ядра; и эукариоты (Eukaryota) — объединяющие в себе все прочие известные формы жизни, клетки которых содержат ядро — протисты, грибы, животные, хромисты и растения. Сравнение ДНК показало, что если эукариоты в большинстве своем отличаются крупными размерами — свойство, на которое мы обращаем внимание в первую очередь, не замечая всего остального, — то бактерии и археи преобладают в количественном отношении и более широко распространены по всему миру, как это было всегда с момента зарождения жизни.