Живые организмы, обитающие в гидротермальных зонах, не выживут в долгосрочной перспективе, если будут просто оставаться на своих местах, в жаркой и токсичной среде. Успешные виды должны подстраховаться и расселяться по другим кратерам. Взрослые особи не в состоянии путешествовать между гидротермальными зонами – в пути они погибнут от голода. Кроме того, большинство из них малоподвижны, а некоторые, например трубчатые черви и моллюски, вообще не передвигаются. Вместо этого они отправляют своих личинок – крошечные прозрачные версии самих себя, которые вылупляются из яиц и зачастую выглядят совершенно иначе, чем их взрослые особи: у одних дополнительные шипы, у других огромные глаза, у третьих длинные мохнатые отростки. Все это помогает им выжить.
Юные странники путешествуют вдоль хребтов, исследуя это уникальное линейное пространство. Большинство срединно-океанических хребтов можно нанести на карту мира одной длинной линией, не отрывая руки от бумаги.
Гидротермальные источники – это пунктирные черточки вдоль извилистой линии хребтов; между этими черточками и перемещаются личинки, часто плывя по течению. Эти широкие рифтовые долины, по которым передвигаются личинки, расположены между медленно-спрединговыми хребтами и действуют, как гигантские желоба, не позволяя молоди уплыть в холодную бездну, где нет гидротермальных источников.
Личинки некоторых видов довольно долго скользят вдоль хребтов, напоминая нанизанные на нитку бусинки. Затем они колонизируют новые источники или присоединяются к существующим субпопуляциям.
Расстояние, которое способны преодолеть личинки, отчасти зависит от их рациона. В отличие от своих родителей, некоторые из них могут отправляться в долгие странствия, питаясь самостоятельно. Гидротермальные креветки, обитающие вдоль Срединно-Атлантического хребта, остаются в стадии личинок недели и месяцы, периодически поднимаясь в верхние слои водной толщи, чтобы подкрепиться планктоном, а затем, накопив запасы энергии, погружаются обратно и снова ищут гидротермальное жерло, на котором можно обосноваться. На протяжении всего ареала распространения субпопуляции гидротермальных креветок, охватывающего 6500 километров, между ними сохраняется тесная связь и постоянно происходит обмен личинками.
У других животных, таких как чешуйчатоногая улитка, личинки далеко не так самостоятельны. Вместо того чтобы самим добывать себе пропитание, молодые особи уносят с собой запас еды в виде большого желтка, в котором содержится все, что им нужно, и дрейфуют, пока не найдут новое жерло. Генетические исследования показывают, что между тремя известными популяциями улиток, разбросанными по Западно-Индийскому хребту, очень мало смешения. Из популяции, расположенной в гидротермальном районе Лунци, к югу от Мадагаскара, только несколько сотен личинок из сотен тысяч в каждом поколении достигают Кайрея, ближайшего известного ареала улиток, находящегося в 2250 километрах к северо-востоку. Больше никаких поселений чешуйчатоногих улиток между этими двумя объектами не обнаружено.
На расселение гидротермальных видов влияют и локальные условия. В 2015 году одна экспедиция исследовала гидротермальные источники Калифорнийского залива. Ученые убедились в том, насколько разными могут быть условия в соседствующих жерлах. Они обнаружили, что жерла «белых курильщиков» в бассейне Пескадеро покрыты трубчатыми червями рода оазисия (Oasisia), растущими в белых трубках, похожих на изогнутые карандаши с торчащими пушистыми пучками красных жабр. Эти черви живут в такой тесноте, что на странице книги могли бы разместиться до восьмидесяти особей. Там же обитают радужные чешуйчатые черви, желтые полихеты, а также красные и белые актинии, похожие на распустившиеся цветы. Трубчатые черви рифтии (Riftia) с их более длинными трубками и жабрами, напоминающими большие тюбики губной помады, здесь редкость, крабов и рыб тоже немного. На другом же гидротермальном участке, представляющем собой скопление жерл «черных курильщиков», всего в 72 километрах от первого, совсем иной животный мир. Здесь повсюду жаростойкие помпейские черви и рифтии, а за маленькими светлыми моллюсками-блюдцами, расположившимися между ними, охотятся узкотелые розовые морские угри.
В общей сложности исследовательская группа насчитала в этом районе шестьдесят один вид животных. Десятки видов ранее не были известны, но только семь из них обитали одновременно в местах жерл «черных и белых курильщиков». Ученые также исследовали воды в окрестностях расположения тех и других источников, надеясь найти фрагменты ДНК, которые помогли бы определить, какие виды личинок дрейфуют в них. Выяснилось, что личинки, обитающие в районах «черных и белых курильщиков», находятся повсюду, а не только в родных для них водах: виды из местности «черных курильщиков» были обнаружены в окрестностях «белых», и наоборот. Очевидно, личинки порой подплывают к иным гидротермальным жерлам, но, поняв, что такая геология и химия им не подходят, не остаются там.
Обнаружение в гидротермальных источниках жизни на основе хемосинтеза привело к революционным изменениям в научных представлениях о жизни не только на Земле, но и в других местах. Это стало доказательством того, что жизнь может возникнуть не только под приветливыми солнечными лучами, и зародило надежду относительно возможности эволюции живых существ на других планетах. Если кто-то может процветать даже в токсичной тьме гидротермальных жерл, то, возможно, где-то в этой или другой галактике есть иные формы жизни!
После открытия гидротермального хемосинтеза ученые стали находить использующие химические вещества микроорганизмы во всех морях и океанах: в отложениях близ коралловых рифов, в мангровых зарослях и подводных лугах с морской травой, на затонувшей древесине и тушах китов, в местах сброса сточных вод. Хемосинтезирующие организмы могут селиться везде, где происходит разложение и образуются растворенные газы. На мешках с гниющими бобами в трюме судна, затонувшего в 1979 году на глубине более 900 метров у берегов Испании, были обнаружены трубчатые черви. Почтовое судно «Персия», потопленное в 1915 году в Средиземном море немецкой подводной лодкой, было найдено в 2003 году на глубине около трех километров. В почтовой каюте, прямо на грудах разлагающейся бумаги, росли трубчатые черви.
В начале 1980-х годов была обнаружена еще одна экосистема, базирующаяся исключительно на химических веществах. В Мексиканском заливе, у основания гигантского подводного утеса на глубине 3200 метров, команда морских биологов в спускаемом аппарате «Элвин» увидела морское дно, сплошь покрытое мидиями и зарослями гигантских трубчатых червей. Там также были улитки, моллюски-блюдца, осьминоги, рыбы, морские звезды и креветки. Причем никаких жерл с горячими гидротермальными водами рядом не оказалось, в этом районе царила гораздо более мягкая хемосинтетическая среда. В ней животные зависят от прохладных пузырьков метана и сероводорода, которые просачиваются сквозь морское дно из тех же залежей углеводородов, в поисках которых люди ведут бурение.
После обнаружения этой экосистемы в Мексиканском заливе были найдены тысячи других так называемых «холодных просачиваний» в глубинах от Арктики до Южного океана и от Красного моря до Австралии – везде, где есть трещины в морском дне над залежами нефти и газа. Среди животных, которые стекаются в подобные места, много похожих на виды из областей с гидротермальными источниками, в том числе светлые крабы с мохнатыми клешнями. Это свидетельство того, что обе экосистемы связаны между собой.
Спустя год после обнаружения первого вида краба-йети у тихоокеанского побережья Коста-Рики во время геологической экспедиции был найден второй вид. В холодном просачивании на вершине подводной горы среди пузырьков метана приютилось несколько десятков весьма странных крабов, которые ритмично размахивали своими неуклюжими клешнями из стороны в сторону, словно каждый из них танцевал под свой беззвучный ритм.
Геологи, находившиеся в спускаемом аппарате «Элвин», подобрали двух «танцующих» крабов и доставили в судовую лабораторию вместе с запиской для бортового биолога Эндрю Тербера следующего содержания:
«Это новый вид. Нужно его описать».
Тербер назвал краба «кива пуравида» (Kiwa puravida), позаимствовав распространенное в Коста-Рике испанское выражение, означающее «чистая жизнь». Изучение доставленных образцов помогло ему подтвердить теорию о нетрадиционной диете крабов. Химический анализ их мышц выявил особый тип жирных кислот, вырабатываемых хемосинтезирующими бактериями. Другие особи, поднятые на корабль (на этот раз живые), принялись чистить свои мохнатые лапы при помощи тонких щетинок на клешнях. Вычесывая волокнистые бактерии, они забрасывали их в рот и проглатывали.
Возможно, странные «танцы» этого краба имеют важное значение для его рациона. Не исключено, что в холодном просачивании хемосинтезирующие бактерии истощают окружающий краба состав воды[47]. Подобно заботливому фермеру, краб-йети знает, как сделать так, чтобы скот был сыт и доволен. Размахивая клешнями, он перемешивает воду, привнося в нее свежие химические вещества. А возле гидротермальных жерл, в отличие от более мягких холодных просачиваний, активно извергающиеся турбулентные потоки снижают вероятность того, что через клешни краба просочится обедненный состав жидкости. Поток химической пищи там постоянно пополняется, и у крабов нет необходимости «танцевать».
В 2010 году исследовательская экспедиция в ледяные воды Антарктиды открыла гидротермальные источники, покрытые тысячами крабов. Присутствие здесь ракообразных стало для ученых неожиданностью, потому что эти животные, как правило, избегают очень холодной воды: при низких температурах большинство видов не в состоянии вывести магний из крови, что приводит к параличу. И тем не менее их там оказалось множество. Они были похожи на крабов-йети, которых находили в других местах, только более коренастые и плотные, с мягким рыжеватым ворсом по всему телу. Гуще всего ворс рос на брюшке, можно сказать, что это были крабы с волосатой грудью. Один из участников упомянутой экспедиции, Кристофер Николай Ротерман, в то время аспирант Оксфордского университета, придумал прозвище для этих крабов. Припомнив, какие из именитых актеров отличались волосатой грудью, он предложил на выбор имена Шона Коннери и Ли Мейджорса