С тех пор способность лишайников выживать в космосе была продемонстрирована в ряде исследований, и полученные результаты в общем были одинаковы. Самые выносливые виды лишайников могут полностью восстановить метаболизм за сутки после регидратации и способны залатать большую часть «причиненных космосом» ран. В действительности у самого стойкого вида Circinaria gyrosa такие высокие показатели выживаемости, что в трех недавних экспериментах было решено подвергнуть образцы еще более высоким уровням радиации, чем те, что могут ожидать их в космосе. Так ученые хотят проверить, каков предел их стойкости. Радиация и вправду могла убить лишайники, но небходимая для разрушения их клеток доза огромна. Образцы подвергли 6 килогреям гамма-излучения, что в 6 раз превосходит стандартную дозу для стерилизации пищевых продуктов в США и в 12 000 раз превышает смертельный для людей уровень, и на них это никак не отразилось. Когда доза была удвоена до 12 килогреев – в 2,5 раза выше смертельной для тихоходок дозы, – пострадала репродуктивность лишайников, хотя сами они выжили и продолжали фотосинтез без каких-либо видимых проблем.
Для Тревора Говарда, куратора коллекции лишайников в Университете Британской Колумбии, чрезвычайная выносливость лишайников – пример того, что он называет эффектом лишайникового прута. Лишайники стимулируют вспышки озарения, или, как говорит Говард, «сверхзаряженного понимания». Эффект лишайникового прута описывает то, что происходит, когда лишайники наносят удар по знакомым концепциям, раскалывая их. Симбиоз – одна из таких идей. Выживание в космосе – другая, как и угроза, которую лишайники представляют для биологических классификаций. «Лишайники рассказывают нам новое о жизни! – воскликнул Говард. – Они просвещают нас».
Во-первых – и превыше всего, – Говард одержим лишайниками (он добавил около 30 000 видов к коллекции университета), и, во-вторых, но не в меньшей степени, он классификатор лишайников (он назвал три рода и описал 36 новых видов).
Но в нем есть что-то от мистиков. «Мне нравится говорить, что лишайники колонизировали мой ум много лет назад», – сказал он мне с усмешкой. Он живет на краю большой пустоши в Британской Колумбии и ведет сайт с названием «Способы олишайнивания» (Ways of Enlichenment). Говард считает, что глубокое погружение мыслями в мир лишайников изменяет понимание мира природы; они ставят нас перед новыми вопросами и приглашают дать ответ на них. Каковы наши взаимоотношения с миром? Что мы такое, для чего мы? Астробиология задает эти вопросы в космическом масштабе. Неудивительно, что лишайники находятся – если и не заслоняя все, то все же ярко заявляя о себе, – в центре внимания в дебатах о панспермии.
Однако ближе и понятней то, что лишайники и концепция симбиоза, которую они воплощают, поставили нас перед наиболее глубокими экзистенциальными задачками. За XX век концепция сотрудничества между царствами природы изменила научное понимание того, как в процессе эволюции возникали сложные формы жизни. Вопросы Говарда могут звучать театрально, но лишайники с их симбиотическим образом жизни подвели нас к пересмотру нашего отношения к окружающему миру.
Живое относят к трем доменам. Один – бактерии. Археи – одноклеточные микроорганизмы, напоминающие бактерии, но строящие клеточные мембраны иначе, – составляют другой. Эукариоты образуют третий. Мы – эукариоты, как и все многоклеточные организмы, будь то животные, растения, водоросли или грибы. Клетки эукариотов крупнее, чем у бактерий или архей, и организованы из ряда особых структур. Одна из них – ядро, содержащее большую часть ДНК. Митохондрии, или энергетические комплексы, – другая такая структура. У растений и водорослей есть еще хлоропласты, где происходит фотосинтез.
В 1967 году американский биолог Линн Маргулис, отличающаяся профессиональной проницательностью, стала активной сторонницей теории, которая отводила симбиозу центральную роль в эволюции жизни на ее ранних стадиях. Маргулис доказывала, что некоторые из самых значимых этапов эволюции произошли в результате плотного сосуществования разных организмов. Эукариоты возникли, когда одноклеточный организм поглотил бактерию, а та продолжала симбиотическую жизнь внутри его. Митохондрии стали потомками этих бактерий. Хлоропласты были потомками фотосинтезирующих бактерий, поглощенных ранней эукариотической клеткой. Развившаяся впоседствии сложная жизнь, включая и человеческую, – долгая история «близости незнакомцев».
Идея о том, что эукариоты возникли в результате «слияния и поглощения», дрейфовала по биологической мысли, то появляясь, то исчезая, с начала XX века, оставаясь при этом на задворках «благовоспитанного биологического сообщества». К 1967 году мало что изменилось, и рукопись Маргулис возвращали 15 раз, прежде чем она была наконец опубликована. После публикации ее идеи столкнулись с сильной оппозицией, как и аналогичные теории прошлого. (В 1970 году канадский микробиолог Роджер Станиер ядовито заметил, что «эволюционную гипотезу Маргулис <…> можно рассматривать как относительно безобидную привычку, как поедание арахиса, если только она не превращается в одержимость; в таком случае она становится грехом». Тем не менее в 1970-х было доказано, что Маргулис права. Новые методы генетических исследований продемонстрировали, что митохондрии и хлоропласты начинали как независимые бактерии. С тех пор были обнаружены другие примеры эндосимбиоза. Клетки некоторых насекомых населены бактериями, внутри которых тоже живут бактерии.
Предположение Маргулис сводилось, по сути, к дуализму ранней жизни эукариотов. А потому неудивительно, что она мобилизовала лишайники на борьбу за ее дело – так же поступали первые сторонники сходной точки зрения на заре XX века. Первые эукариотические клетки можно рассматривать как «вполне аналогичные» лишайникам, так она утверждала. Лишайники все так же занимали важное место в ее работе в последующие десятилетия. «Лишайники – поразительные примеры инноваций, вытекающих из партнерства, – писала она позднее. – Эта связь куда значительнее, чем простая сумма составных частей».
Эндосимбиотическая теория, или теория симбиогенеза, как она стала известна позднее, переписала историю жизни. Это был один из самых драматических сдвигов в биологической картине мира XX века. Ботаник-эволюционист Ричард Докинз пошел дальше и поздравил Маргулис с тем, что она «не оставила теорию и прошла с ней до конца, [проделав путь] от “неприемлемой до общепринятой”». «Это одно из величайших достижений эволюционной биологии XX столетия, – продолжил Докинз, – и я восхищен мужеством Линн Маргулис, ее выдержкой».
Философ Даниэль Деннет отзывался о теории Маргулис как об «одной из самых прекрасных идей, которые он когда-либо встречал». Саму же Линн Маргулис он назвал «героем биологии XX столетия».
Среди самых значительных следствий теории эндосимбиоза является то, что целые наборы характеристик приобретаются в одно мгновение в готовом виде, сформировавшимися от организмов, которые не являются ни родителями, ни представителями того же вида, царства и даже домена. Ледерберг продемонстрировал, что бактерии способны получать гены по горизонтали. Теория эндосимбиоза предположила, что одноклеточные организмы по горизонтали получали целые бактерии. Передача генов по горизонтали трансформировала геномы бактерий в космополитные территории; эндосимбиоз преобразовывал клетки в космополитные территории. Предки всех существующих ныне эукариотов по горизонтали получили по бактерии с уже существующей, врожденной способностью превращать кислород в энергию. Подобным же образом предки существующих сегодня растений приобрели бактерии с развитой способностью к фотосинтезу.
Однако такая формулировка не совсем точна. Предки ныне живущих растений не получали по бактерии со способностью к фотосинтезу; они возникли в результате объединения организмов, использовавших фотосинтез, с организмами, не способными к нему. За 2 миллиарда лет совместной жизни каждый из партнеров становился все более зависимым от другого. А ныне мы наблюдаем, что существовать друг без друга они уже не могут. Внутри эукариотических клеток отдаленные ветви древа жизни переплетаются и сливаются в новую неразделимую генеалогическую линию, в новую родословную; они сливаются, или объединяются, в ходе анастомоза, как грибные гифы.
Лишайники не то чтобы повторяют процесс создания эукариотической клетки; они, как говорит Говард, «рифмуются» с ним. Лишайники – тела космополитные; это области, где встречаются представители живой природы. Сам по себе гриб не способен к фотосинтезу, но объединившись с водорослью или фотосинтезирующей бактерией, он может обзавестись этой способностью по горизонтали. Подобным же образом водоросли или фотосинтезирующие бактерии, не умеющие выращивать жесткие и прочные слои защитных тканей или переваривать камни, заключают союз с грибом и получают доступ к этим умениям – вдруг. Вместе эти таксономически очень далекие друг от друга организмы строят сложносоставные формы жизни, обладающие совершенно новыми возможностями. Но по сравнению с клетками растений, неотделимыми от хлоропластов, отношения лишайников с их партнерами открыты. Это делает их более гибкими.
Иногда лишайники размножаются, не разрывая существующих отношений: фрагменты лишайника, содержащие всех симбионтов, как единое целое транспортируются на новое место и вырастают там в новый лишайник. В других случаях лишайники производят споры, которые отправляются в путь одни. Прибыв на новое место, грибная спора должна встретиться с совместимым фикобионтом (водорослевым компонентом) и заново построить отношения.
В таком тесном союзе грибы стали немного фикобионтами, а фикобионты – немного микобионтами, то есть грибами. И все же лишайники не похожи ни на одного из них. Как водород и кислород, объединяясь, образуют воду – вещество, абсолютно непохожее ни на один из составляющих элементов, так и лишайники – совершенно новые явления, превосходящие по сути простую сумму составляющих. Как подчеркивает Говард, это настолько простая мысль, что ее очень сложно осознать. «Я часто повторяю, что единственные, кто