ых холмов и долины между ними сглажены ледниками.
Каждый год мы с друзьями, всего несколько человек, загружаемся в 28-футовую парусную шлюпку и отправляемся в плавание вокруг островов. У шлюпки «Капер» темно-зеленый корпус, киля нет, но есть один красный парус. Выбираться из «Капера» на сушу – дело рискованное. Мы подходим к берегу на веслах, выскакивающих через раз из уключин маленькой неустойчивой лодки. Подойти вплотную к берегу – настоящее искусство. Волны швыряют лодочку на скалы и утаскивают из-под наших ног, пока мы выкарабкиваемся из нее. Но стоит выбраться на берег, и начинаются лишайники. Я часами могу погружаться в создаваемые ими миры – островки жизни среди моря камня. Слова, используемые для описания лишайников, звучат как названия болезней, скрипящие на зубах: crustose (накипный), foliose (листоватый), squamulose (чешуйчатый), leprose (лепрозный), fruticose (кустистый). Кустистый лишайник покрывает поверхность складками и растет пучками; лишайники чешуйчатый и накипной ползут и просачиваются; лишайник листоватый наслаивается и шелушится.
Некоторые из них предпочитают жить на поверхностях, обращенных на восток, другие – на запад. Третьи ведут медленные войны, отражая вторжения со стороны соседей или беспокоя их. Некоторые занимают поверхности, оставшиеся без защиты, когда другие лишайники умирают и рассыпаются хлопьями. Они становятся похожи на архипелаги и континенты в неизвестном географическом атласе. Именно так ризокарпон географический, Rhizocarpon geographicum, получил свое название. Самые старые поверхности испещрены столетиями жизни и смерти лишайников.
Любовь лишайников к камням изменила поверхность планеты и продолжает менять ее, иногда в буквальном смысле. В 2006 году лица президентов, вырезанные на горе Рашмор, были очищены сжатым воздухом – так власти надеялись продлить жизнь монумента. При этом были сняты слои лишайника, нараставшие более 60 лет. Президенты не одиноки. «У каждого памятника, – пишет поэт Дрю Милн, – лишайниковая подкладка». В 2019 году жители острова Пасхи начали кампанию по очистке от лишайников монументальных каменных голов – моаи. Прозванные местными жителями проказой, лишайники деформируют черты «лиц» статуй и размягчают камень до «консистенции глины».
Лишайники добывают минеральные вещества из камня при помощи двухступенчатого процесса выветривания. Во-первых, они и вправду физически разрушают поверхность камня во время роста. Во-вторых, они используют арсенал сильнодействующих кислот и связывающих вещества соединений, чтобы растворить глыбы. Способность разрушать камень превращает лишайники в геологическую силу, и все же они не только размывают рельеф планеты. Когда лишайники умирают и разлагаются, они дают толчок к развитию первой почвы в новых экосистемах. Именно благодаря лишайникам неживая минеральная масса внутри камней может стать частью метаболических циклов живых организмов. Какая-то часть минеральных веществ в вашем теле, скорее всего, прошла однажды через какой-нибудь лишайник. Где бы они ни обитали, на надгробной плите или внутри антарктических гранитных валунов, лишайники играют роль посредников между живой и неживой природой. Когда смотришь на скалистый канадский берег из «Капера», это становится совершенно ясным. Более высокие деревья начинают появляться выше линии прилива только за полосой лишайников и мхов в несколько метров, укореняясь в расщелинах – там, куда не может добраться вода и где смогли сформироваться новые почвы.
Лишайник Ramalina
Вопрос, что считать островом, а что нет, – главный в изучении экологии и эволюции. Он не менее важен для астробиологов, включая ученых из команды BIOMEX, многие из которых ломают голову над концепцией панспермии (от греч. πᾶν – «все» и σπέρμα – «семя»). Теория панспермии предполагает, что планеты – те же острова и что живая материя может путешествовать в открытом космосе между небесными телами. Эта идея существует с древности, хотя в научную гипотезу она оформилась только в начале XX века. Некоторые поддерживают эту теорию о том, что жизнь попала на Землю с других планет. Другие предполагают, что жизнь развилась на Земле и в других мирах, а существенные эволюционные толчки провоцировали фрагменты живой материи из космоса. Третьи отстаивают теорию мягкой, или квази-, панспермии, утверждая, что жизнь возникла на Земле, но химический строительный материал, необходимый для ее возникновения, поступал из космоса. Множество теорий описывают процесс попадания вещества на нашу планету. Большинство из них исходят из того, что организмы, возможно, были заключены внутри астероидов или других космических обломков, оторвавшихся от крупных небесных тел из-за столкновений с метеорами. Материя неслась на них сквозь пространство, пока те не сталкивались с другими планетами, попав на которые организмы либо создавали новую жизнь, либо нет.
В 1950-е годы, когда Соединенные Штаты готовились к запуску космических ракет, биолога Джошуа Ледерберга встревожила возможность космического заражения. (Именно Джошуа Ледерберг придумал термин «микробиом» в 2001 году.) Люди теперь могли перенести земные организмы в другие части Солнечной системы. Но еще более тревожной была мысль о том, что астронавты могут принести на Землю инопланетное биовещество, способное нарушить экологию планеты или, что еще хуже, посеять хаос, вызвав неизвестные болезни. Ледерберг срочно написал в Академию наук, предупреждая о вероятности «космической катастрофы». К нему прислушались, и было выпущено беспокойное официальное заявление. Названия у науки, занимающейся изучением внеземной жизни, все еще не было. Ледерберг предложил термин «экзобиология». Он стал предтечей именования области, сегодня известной как астробиология.
Ледерберг был гением. В Колумбийский университет он поступил в 15 лет, а когда ему было чуть за 20, сделал открытие, которое помогло изменить наше восприятие истории земной жизни. Он обнаружил, что бактерии могут обмениваться генами между собой: одна бактерия могла приобрести характерную черту другой бактерии «горизонтально», то есть не по наследству от «родителей» («вертикально»). Такой обмен вполне привычен для нас. Когда мы что-то узнаем или учим кого-то, мы вступаем в «горизонтальный» обмен информацией. Человеческая культура и нормы поведения передаются подобным образом. Но обмениваться генами так, как это делают бактерии, для нас – нечто из области фантастики. Хотя некогда, на заре нашей эволюционной истории, такое время от времени происходило. Передача генов по горизонтали означает, что гены – и черты, которые в них закодированы, – сродни инфекции. Предположим, мы заметили некую ничейную черту на обочине, примерили ее на себя и обнаружили, что обзавелись ямочками на щеках. Или, возможно, встретили кого-нибудь на улице и обменялись волосами – вместо своих прямых получив курчавые. Или переняли у незнакомца цвет глаз. Или, проходя мимо волкодава, случайно прикоснулись к нему и вдруг почувствовали стремление мчаться вперед по несколько часов в день.
Открытие Ледерберга сделало его нобелевским лауреатом в 33 года. Прежде чем был обнаружен перенос генов по горизонтали, бактерии, как и все другие организмы, считались изолированными биологическими островами. Геномы были замкнутыми системами. Никаким образом нельзя было обзавестись новой ДНК посередине жизни, приобрести гены, которые развились в другом организме. Горизонтальный перенос генов меняет эту картину и демонстрирует, что геномы – космополиты, что они составлены из генов, которые развивались независимо миллионы лет. Горизонтальный перенос генов подразумевает, как уже демонстрировали лишайники, что ветви эволюционного древа, давно разошедшиеся в стороны, способны сойтись в пределах тела одного организма.
Для бактерий горизонтальный перенос генов – дело обычное. Большинство генов отдельно взятой бактерии имеют разные биографии, но приобретаются «поштучно», как вещи, которые постепенно накапливаются в доме. Таким образом бактерия может получить «готовые» характеристики, во много раз ускорив эволюционный процесс. Обменявшись ДНК, безобидная бактерия может приобрести сопротивляемость к антибиотикам и за один ход превратиться в вирулентную супербактерию. За последние несколько десятилетий стало понятно, что не одни бактерии обладают этой способностью, но они остаются наиболее опытными и искусными в этой области. Перенос генов по горизонтали происходит во всех сферах жизни.
Идеям Ледерберга придала определенную окраску паранойя холодной войны. В их свете панспермия предстала как горизонтальный перенос генов в космическом масштабе. В первый раз за свою историю человечество получило теоретическую возможность населить Землю и другие планеты организмами, эволюционировавшими за их пределами. Жизнь на Земле больше нельзя было рассматривать как генетически замкнутую систему, изолированный остров в море, которое нельзя преодолеть. Точно так же, как бактерии могли ускорить свою эволюцию, получив гены горизонтально, прибытие чужеродной ДНК на Землю могло бы «сократить и выпрямить» «извилистый» путь эволюции с потенциально катастрофическими последствиями.
Одна из главных задач BIOMEX – выяснить, могут ли формы жизни выжить в космосе. За пределами защитной оболочки земной атмосферы условия враждебны. Среди многочисленных опасностей – колоссальные уровни радиации Солнца и других звезд; вакуум, который иссушивает биологический материал, включая лишайники, почти мгновенно; и быстрые циклы замораживания, оттаивания и нагрева, сопровождающиеся резкими сменами температуры от – 120 до + 120 ˚С, и так по кругу в течение 24 часов.
Первая попытка отправить лишайники в космос окончилась плохо. В 2002 году беспилотный космический аппарат «Союз», везущий образцы, взорвался и рухнул на землю через секунды после взлета с космодрома. Месяцы спустя после аварии, когда стаял снег, остатки груза были обнаружены. «Любопытно, – докладывал ведущий исследователь, – контейнер “ЛИШАЙНИКИ. Эксперимент” был одним из немногих узнаваемых предметов, уцелевших во время аварии, и мы обнаружили, что, несмотря на условия, лишайники… все еще проявляли некоторую степень биологической активности».