А это, как говорится, и есть жизнь. Вся жизнь. От бактерий, живущих на выходах подводных вулканов, до моих пальцев, набирающих на клавиатуре эти слова, процесс всегда один и тот же: жизнь ловит энергию, которую выделяют электроны, пролетающие между едой и дыханием[40]. В общем, едой может послужить что угодно, что меньше нуждается в электронах, чем дыхание.
Таким образом в какой-то момент первых сотен миллионов существования Земли геохимия превратилась в биохимию, и началась первая эра еды – одноклеточные организмы ели горные породы, чтобы создать жизнь. Сейчас мы аккуратно отделяем биохимию от геохимии, иной раз даже располагая факультеты в разных зданиях, но на самом деле не существует какого-либо определенного момента, в который химия горных пород превращается в химию жизни. Тем не менее граница хоть и размытая, но остается границей: живая материя очень сильно отличается от неживой. Как и в классификации еды, где-то нужно проводить линию.
Первая эра еды, в которой еда вообще никогда не была живой, продолжается и сегодня. Бактерии по-прежнему едят горные породы, а мы все еще пытаемся разобраться в фундаментальных процессах. Но в какой-то момент – возможно, когда конкуренция за доступ к ресурсам вроде чистого железа стала слишком жесткой, – появился хитрый план: пусть кто-нибудь другой получает энергию из камней или солнечного света, а мы потом уже съедим его (или его отходы жизнедеятельности). С этого момента все животные стали добывать строительные материалы для своих организмов, поедая другие живые существа. Это вторая эра еды – эра собственно еды.
Когда именно началась вторая эра, не совсем ясно, и в научной литературе по этому поводу идут очень забавные перепалки. В серии статей и опубликованной переписке за сухим академическим языком скрывается едва сдерживаемая ярость в споре о происхождении отметин на породах возрастом полмиллиарда лет: это было активное пищевое поведение древнего животного, или же их оставили камни, опутанные водорослями в прибрежных водах, или вообще сморщенные листья эвкалипта, которых тащили по песку волны, вызванные ветром10, 11.
Но в одном большинство ученых сходится: однажды, примерно 560 млн лет назад, крохотное существо действительно ползло по грязи на дне моря где-то на окраине древнего континента Родиния12. Длиной оно было примерно в человеческий палец, плоское и овальное, с ребрами, отходившими от центрального хребта. Если его увеличить, получится красивый узор для ковра. У этого существа не было скелета, конечностей, глаз – вообще ничего, кроме простейшей нервной системы, – но по стандартам того времени оно было невероятно сложным, вершиной миллиардов лет эволюции. Сама грязь тоже была живой, как и любая другая грязь: то был песок, связанный слизистыми выделениями бесчисленных одноклеточных организмов. Когда этот «коврик», который позже назвали Dickinsonia costata, ползал по микробной грязи, он оставлял крохотные следы, а иногда – маленькие туннели, в которые он зарывался прежде чем выбраться обратно на поверхность13, 14.
Несомненно, тем же самым в тот день занимались и множество других существ. Но вся слава ушла именно этому существу, потому что оно внезапно погибло и благодаря обстоятельствам своей смерти – его почти немедленно накрыло слоем пыли или пепла – а также геологическим событиям следующего полумиллиарда лет хорошо сохранилось, и в 1946 году его нашел Редж Спригг, работавший в Эдиакарских горах на юге Австралии15.
Передвижения «коврика» по грязи в одной научной публикации назвали «умеренно сложным взаимодействием с микробными матами для эксплуатации питательных и кислородных ресурсов». Но на самом деле это первый задокументированный след второй эпохи еды в истории Земли.
Маленькие коврики-дикинсонии напоминают нам, что есть – значит быть частью экосистемы. Они не только ели, но и готовили других живых существ к поеданию, занимаясь экосистемной инженерией – они активно меняли свои отношения с отложениями, в которых жили, передвигая их, вспахивая, словно почву, удобряя продуктами жизнедеятельности. То были первые существа, запустившие гонку вооружений и конкурирующие за добычу энергии из системы.
Вторая эра еды порождала все бо́льшую сложность. В этот период эволюционная гонка вооружений в борьбе за энергию превратила наших предков из одноклеточных организмов в многоклеточные, затем – в примитивных рыб, а потом, посредством похожих на землероек существ, которые пережили гибель динозавров, – и в нас с вами.
Еда превратилась в куда более сложный процесс, чем мы обычно считаем. Она удовлетворяла сразу две разные потребности: обеспечивала нас энергией, необходимой, чтобы выжить, и строительными материалами (химическими элементами и молекулами), из которых состоят наши тела.
Вся живая материя на Земле почти полностью состоит из всего четырех химических элементов: кислорода, углерода, водорода и азота. У людей и других млекопитающих они составляют 99 % всех атомов в организме. Но, кроме них, еще около 20 элементов считаются жизненно важными. И, поскольку мы не можем вырабатывать их сами, нам приходится их есть.
Не считая «большой четверки», в моем теле содержится около килограмма кальция и килограмм фосфора[41]. За ними идут примерно по 200 г серы и калия, по 120 г натрия и хлора, около 40 г магния. Кроме них, во мне всего около 5 г железа – кусочек буквально с ноготок, которого тем не менее достаточно, чтобы сделать мою кровь красной, а сопли зелеными, – несколько миллиграммов фтора, обеспечивающие прочность зубов, и цинк для производства ДНК, синтеза белков и различных функций, связанных с иммунитетом.
Вес последних химических элементов, без которых я не выживу, в сумме составляет меньше грамма: стронций (в основном встречается в костях), йод (необходим для выработки гормонов щитовидной железы), медь (для функционирования множества различных ферментов), и практически неизмеримо малые количества марганца, молибдена и кобальта. Дефицит любого из этих элементов смертелен, но избыток может оказаться не менее токсичным.
Это очень точный список требований, который показывает, насколько же непрост процесс еды у всех сложных организмов. Но если люди могут хотя бы попытаться разобраться в научной основе дела и измерить точное необходимое количество, то животным приходится просто плыть по течению. Если вы хищник, то всю сложную работу за вас уже сделало другое животное, – коровы состоят практически из тех же веществ, что и звери, которые их едят. А вот жизнь травоядного существа совсем другая. Травоядным приходится гоняться за дождями, избегать хищников, да еще и есть в достаточных количествах, скажем, селен. Как у них это получается?
Чтобы понять это, я поехал в гости к Эдди Риксону, скотоводу в четвертом поколении из Оксфордшира. Эдди живет на холме, стоящем посреди фермы, вместе с тремя поколениями своей семьи и примерно сотней коров. Звучит идиллически – и на деле так оно и есть, хотя ему и приходилось постоянно работать даже во время интервью: он пополнял запасы корма и рассматривал ноги коров.
Эдди с охотой рассказывал о сложных пищевых привычках коров:
– Многие растения из тех, что едят травоядные, в том числе и мои коровы, полны токсинов, а также энергии и питательных веществ. Корова должна точно уравновешивать потребляемую энергию и токсинную нагрузку, а также получать необходимое количество питательных веществ.
В процессе гонки вооружений с растениями коровам пришлось развить в себе невероятные механизмы детоксикации. Токсины уничтожаются бактериями в их кишечнике, мощными ферментами в печени или просто удаляются через почки. Но еще коровы запоминают каждое съеденное растение. Они пробуют немного, запоминают вкус и запах, и связывают эти данные с воздействием на организм. Коровы Эдди постоянно пополняют свои «банки памяти» о взаимодействии растений с их рационом питания – сколько энергии выделилось в форме сахаров и белка, вызвали ли токсины тошноту и т. д. – и даже умеют запоминать, какие растения хорошо работают в сочетании друг с другом.
Было бы большой ошибкой, замечает Эдди, считать, что коровы и другие травоядные едят одну траву и ничего больше. Подражая своим матерям и пробуя крохотные количества незнакомых растений, травоядные животные разрабатывают для себя невероятно разнообразный рацион16, 17. Для некоторых исследований ученые проделывают отверстия в шеях и желудках коз и коров на свободном выпасе (звучит экстремально, но животные на самом деле хорошо переносят эту операцию, а проводится она под наркозом). Это помогает ученым собирать точные образцы того, что поело животное18. Исследования показали, что травоядные животные иной раз съедают от 25 до 50 разных растений в день; химические вещества, содержащиеся во всех этих растениях, взаимодействуют друг с другом, и память обо всех этих взаимодействиях сохраняется на будущее.
Пока мы беседовали с Эдди, к краю поля подходили коровы, чтобы поздороваться, громко сопя и подставляя головы, чтобы их почесали за ухом. Эдди специально поддерживает разнообразие растений в своих живых изгородях:
– Если вы понаблюдаете за коровами, то увидите, что они едят разные растения, растущие на краю поля. Мы точно не понимаем, почему они так делают, но они принимают целенаправленные решения.
Например, большую проблему для коров представляют черви (те, что заводятся в кишечнике, а не живут в почве). Многие растения, которые Эдди выращивает для живых изгородей, содержат танины, убивающие кишечных червей – а это значит, что ему нужно давать животным меньше глистогонных средств. Это хорошо еще и потому, что глистогонные средства убивают дождевых червей, снижая тем самым здоровье почвы.
Танины не просто убивают паразитов: они еще и умеют связывать и нейтрализовать другие токсины. Если вы в качестве аперитива откушаете богатого танинами эспарцета, многолетнего кустарника с большими розовыми цветами, то эти танины нейтрализуют токсичные терпены в главном блюде – полыни. Танины в порции лядвенца рогатого могут деактивировать токсичные алкалоиды в зараженной грибком овсянице. Подобных сочетаний тысячи, если не миллионы