"Например, океанские водоросли производят около 40 процентов кислорода на Земле. А микробы в почве были изучены гораздо лучше".
Скептицизм Крейга также был обусловлен существовавшими в то время методами идентификации бактерий. Самый старый подход, впервые примененный в начале двадцатого века, заключался в том, чтобы взять образец бактерии, попробовать вырастить ее в чашках Петри, накормив ее богатым белком бульоном "среды роста", а затем рассмотреть партию микробов под микроскопом и попытаться их идентифицировать. К сожалению, поскольку около 98 процентов бактерий не растут в среде, очень немногие из них могут быть воспроизведены в количестве, необходимом для их наблюдения и идентификации. Что же касается остальных, то, не имея возможности вырастить их в лаборатории, они как будто не существовали.
В 1970-х годах исследователи начали использовать генетику для идентификации бактерий, что стало настоящим прорывом. Секвенирование оставалось дорогостоящим, а методы - кропотливыми и медленными, но в 1977 году был достигнут прогресс, когда известный микробиолог Карл Вуз из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн обнаружил, как идентифицировать многие виды бактерий путем секвенирования крошечных участков ДНК из гена, называемого 16S рРНК.
Этот ген существует у каждого вида бактерий на Земле и обладает характеристиками, которые в значительной степени сохранились в ходе эволюции - то есть за миллиарды лет он практически не изменился, за исключением мельчайших различий в кодировке, которые варьируются от вида к виду. Действуя как своего рода генетический отпечаток пальца или штрих-код, 16S рРНК может подсказать ученым, относится ли микроб к тому или иному виду, или к ранее не встречавшимся видам, не прибегая к секвенированию остальной части генома организма.
В отличие от старого метода "бульон в чашке", бактерии трудно различить, учитывая, как быстро они мутируют. (Они делятся каждые несколько часов, а значит, могут быстро адаптироваться и мутировать). Кроме того, они иногда заимствуют и обмениваются генами латерально - то есть не в процессе размножения. Из-за такой "скользкости" генов и мутаций у микробов бывает трудно различить виды даже с помощью идентификации по 16S рРНК, о чем мы подробнее поговорим в главе 2.
Однако проблема Крейга с 16S рРНК заключалась не только в скользкости генов. На протяжении многих лет его раздражало то, что 16S рРНК ничего не говорит нам о том, что делают гены бактерии. Это все равно что знать имена, скажем, десяти разных людей, не зная о них ничего другого. "Проблема заключалась в том, что 16S рРНК не учитывала всего, - говорит Крейг, - и ничего не говорила о функции или природе организма. Именно это меня и интересовало".
Именно здесь на помощь пришло секвенирование дробовика - метод, позволяющий секвенировать весь геном организма, а не только штрих-код ДНК. Метод "дробовика", разработанный Крейгом в 1990-х годах и использовавшийся в проекте Sorcerer II, также использует сложные компьютерные алгоритмы для сборки и анализа геномов, предлагая полную генетическую информацию, а не только отдельные гены.
После того как в 2002 году он покинул Celera и взял перерыв, чтобы собраться с мыслями, Крейг вернулся из плавания по Карибскому морю готовым вернуться к микробам. Собрав большое количество микробов для секвенирования и изучения, он был уверен, что сможет доказать, что микробные формы жизни гораздо многочисленнее и разнообразнее, чем считало научное сообщество. Он также хотел окончательно продемонстрировать, что секвенирование дробовика - мощный метод, который можно использовать не только для отдельных организмов, но и для смесей организмов - даже тысяч миллионов организмов в, скажем, двух гигантах литров саргассовой морской воды, собранной, скажем, со стофутовой яхты.
"Когда до нас дошли слухи о том, что предлагал Крейг, - говорит Энди Аллен, микробиолог и океанограф, который сейчас работает в Океанографическом институте Скриппса и JCVI, - люди в океанографическом сообществе пришли в ужас. Они подумали: вот богатый и знаменитый парень, который хочет провести время на своей парусной лодке и собрать несколько образцов микробов. Кто он такой, чтобы указывать ученым, которые годами и десятилетиями работали с океаническими микробами, что им делать?"
"Были люди, которые посвятили всю свою карьеру тому, чтобы найти несколько бактерий и попытаться понять их", - говорит Крейг о недоброжелателях. "Они считали меня сумасшедшим, думая, что мы должны взять как можно больше образцов, не имея ни малейшего представления о том, что там находится, а затем с помощью секвенирования дробовика выяснить, что мы получили".
У Крейга были свои первые сторонники. Среди них был известный гарвардский биолог и автор бестселлеров Э. О. Уилсон, который входил в состав научно-консультативного совета экспедиции Sorcerer II. "Мы говорим о неизвестном мире огромной важности, - сказал Уилсон журналисту Wired Джеймсу Шриву. "Вентер - один из первых, кто всерьез взялся за изучение этого мира во всей его полноте. Это парень, который мыслит масштабно и действует соответственно".
Другим давним сторонником был Ари Патринос, бывший директор департамента биологических и экологических исследований Министерства энергетики США.
Программа ментальных исследований, один из основных спонсоров проектов Крейга на протяжении многих лет. "Крейг - очень меркантильный и очень жесткий человек, - говорит Патринос, - что, как мне кажется, не является отрицательной чертой. Я думаю, что он всегда отличался огромной силой личности и приверженностью идеям, которые у него были. Я, честно говоря, не думаю, что он был бы и вполовину так успешен, если бы попытался примириться с людьми. Ему бы постоянно мешали".
Все это привело к тому, что днем мы собрались в пабе "Белая лошадь". Потягивая виски и эль, группа обсуждала то, что Тони Кнап назвал "большой идеей Крейга", и то, как воплотить ее в жизнь.
Кнап, уважаемый ученый в микробиологическом сообществе, сам вызвал несколько приподнятых бровей, когда скептически настроенные приверженцы традиций на Бермудах и в других местах отреагировали на его поддержку "большой идеи" Крейга. Однако Кнап был убежден, что проект Sorcerer II станет победой для его программы. "Я был директором биологической станции, поэтому мне хотелось сделать как можно больше научных исследований. У BIOS были исследователи, получившие гранты на сбор и изучение микробов с гидростанции "S" и на проведение микробиологических временных рядов, но в те дни они использовали более архаичные технологии, чем те, которыми располагал Крейг. Так что сотрудничество не представлялось невозможным".
Крейг и Кнап решили начать сотрудничество с того, что в начале 2003 года Крейг направил на Бермудские острова ученого из JCVI для работы с BIOS и сбора океанических проб на гидростанции "S" в качестве прелюдии к прибытию Sorcerer II.
Крейг отправил Джеффа Хоффмана, который только что прибыл из Луи-Сианы, чтобы присоединиться к команде JCVI, собирать образцы на борту судна BIOS под названием Weatherbird II. Это 115-футовое 194-тонное дизельное судно не имело не только парусов, но и каких-либо претензий на роскошь. Но он был оснащен передовыми лабораториями, приборами, стеклянным оборудованием, датчиками, насосами, фильтрами и компьютерами - всем, что необходимо океанологам для изучения организмов и самого моря. Но он был оснащен передовыми лабораториями, приборами, микроскопами, стеклянным оборудованием, датчиками, насосами, фильтрами и компьютерами - всем, что нужно океанографам для изучения морских организмов и самого моря.
"Мы собрали два образца на Weatherbird, - вспоминал Хоффман, - в двух разных поездках. Позже они будут добавлены к первому образцу, взятому "Колдуном II", который будет проанализирован и проквантован в JCVI и включен в основную статью, опубликованную о находках в Саргассо весной 2004 года
В тот погожий день в мае 2003 года Джефф Хоффман и команда закрепили насос на глубине около десяти футов в Саргассовом море и включили его. Медленно морская вода по пластиковой трубке поднималась вверх и поступала в пятидесятилитровые пластиковые контейнеры, установленные на корме. "В ту первую поездку наше оборудование было не самым лучшим", - вспоминал Хоффман. "Оно работало, но это было мучительно". По мере заполнения контейнеров команда начала пропускать воду через фильтры тонкой очистки нескольких размеров, предварительно отсеяв все, что было больше двадцати микрон в диаметре. (Человек может видеть объекты размером до двадцати пяти - пятидесяти микрон, а ширина человеческого волоса составляет около семидесяти - восьмидесяти микрон). Затем образцы были пропущены через три фильтра. Первый, самый большой, отбирал все, что было больше трех микрон в поперечнике. Второй улавливал микробы и другие материалы размером более 0,8 микрона. Третий фильтр улавливал мелкие бактерии и вирусы - все, что больше 0,1 микрона. Ученые также установили манометры и датчики для измерения температуры, pH, солености, насыщенности кислородом и других характеристик этого крошечного участка моря.
Хоффман, будучи парнем из пустыни, которого направили работать на море, позже вспоминал, что был одновременно взволнован и встревожен. "Мы делали что-то, на что мало что было похоже, - сказал он, - всасывали кучу морской воды. В смысле, какая разница? Вот только мы не просто зачерпывали океанскую воду. Мы проверяли идею о том, что, возможно, в океане гораздо больше жизни, чем люди думают".
Карла Хайдельберг вспоминает, что еще до того, как она и Хоффман закончили сбор образцов, Крейг и Тони Кнап отправились в главную каюту Sorcerer II, чтобы начать праздновать взятие пробы № 1. "Это была абсолютно командная работа, - говорит она, - но мне до сих пор смешно, когда мы в задней части лодки пытались достать образцы - было жарко, и мы пытаясь сделать все как надо, перебросить вещи через борт и поднять воду, мы услышали снизу большой тост с вином. Они говорили: "За науку! Наука - это здорово, и наука - это трудно!"". Она рассмеялась. "Они отлично проводили время. Но и мы тоже".