На грани возможного: Наука выживания

Золотые прииски в Южной Африке – самые глубокие рудники на Земле, пробитые на глубине 3,5 км от поверхности, где давление в толще камня равно 400 атмосферам, а температура доходит до 60° С. Однако и здесь обитают археи, как установили Таллис Онстотт и Том Кифт (из Горного института Нью-Мексико), побывав на рудниках в 1997 г. Предельная глубина существования жизни определяется не весом каменной толщи, поскольку экстремальное давление одноклеточные организмы выдерживают относительно безболезненно, а температурой окружающей породы. Чем ближе к центру Земли, тем больше она повышается – примерно на 11° С через каждый километр, поскольку радиоактивный распад в ядре планеты происходит с выделением тепла. Следовательно, глубинные организмы должны быть гипертермофилами. Учитывая что верхний предел пригодной для жизни температуры составляет 120° С, археям остаются ближайшие к поверхности пять километров земной коры.

Пещерные жители

Даже погребенные в скальной породе бактерии меркнут в сравнении с уникальными серными экосистемами, обнаруженными в некоторых пещерах. Пещера Мовиле в Румынии сформировалась более 5,5 млн лет назад, и вход туда был перекрыт обвалами. Отрезанные от внешнего мира организмы через какое-то время поглотили почти весь кислород, поэтому воздух в пустотах над водой там крайне разрежен, однако при этом обогащен метаном, углекислым газом и сероводородом. Органические питательные вещества не могут попасть в пещеру извне. Несмотря на то что через пещеру сочатся к Черному морю вулканические воды с растворенным в них сероводородом, они проистекают из подземного резервуара, сформировавшегося тысячи лет назад (в отличие от остальных грунтовых вод Румынии, в них не наблюдается следов радиоактивности). И тем не менее в пещере процветает экосистема. Ее существование обеспечивают бактерии, тонкой слизистой пленкой покрывающие стены пещеры и образующие пенистый налет на поверхности воды. Бактерии объедают известковые стены пещеры, добывая углерод и получая энергию путем окисления сероводорода. За их счет, в свою очередь, существует невероятно пестрая компания беспозвоночных – прозрачных пауков, тысяченожек, мокриц, пиявок и земляных червей. Мокрицы и слизни питаются бактериальным налетом, а их затем поедают пауки и пиявки.

Попасть в пещеру Мовиле можно только по воде, проплыв по затопленным тоннелям, однако на свете имеются и другие, более доступные, но точно так же существующие за счет серы экосистемы. В Южной Мексике расположена Куэва-де-Вилла-Лус, представляющая собой запутанный лабиринт тоннелей и пещер, пронизывающих известковые скалы. Бурлящие на дне источники, насыщенные растворенным сероводородом и известняком, образуют молочно-белые озера. В воздухе стоит запах тухлых яиц. Конденсируясь на стенах, сероводород образует серную кислоту, которая разъедает камень и грозит ожогами любому, кто по неосторожности дотронется до стены. Однако, несмотря на такую негостеприимность, пещера вполне обжита. Камни покрывает бактериальная слизь и налет, с потолка свисают желеобразные нити, образуя живые дрожащие сталактиты, прозванные «соплями». В мелких молочно-белых озерцах снуют рыбешки, по камням бегают пауки, в воздухе танцует мошкара. Как и в пещере Мовиле, основой экосистемы служат хемосинтезирующие бактерии, разъедающие стены пещеры.

Жизнь без кислорода

Мало кому из многоклеточных удастся выжить без кислорода. Однако среди архей и бактерий достаточно таких, которые не только выживают, но и воспринимают кислород как нечто настолько токсичное, что не выносят даже кратковременное его воздействие и потому обречены на существование в бескислородном пространстве. Таких анаэробных сред немало. Например, в иле, покрывающем океанское и озерное дно, в болотах, в канализационных тоннелях и даже в кишечнике животных. Некоторые из этих организмов добывают энергию из водорода, а в качестве углеводного источника роста используют углекислый газ, выделяя в процессе большое количество метана. Поэтому их называют метаногенами. Среди них много сферических архей, относящихся к семейству Methanococcus. Именно они помогают коровам переваривать траву, поселяясь в качестве симбионтов в желудке и расщепляя целлюлозу. Метан, который они при этом вырабатывают, сильнейшим образом влияет на глобальное потепление, поскольку, как и углекислый газ, способствует усилению парникового эффекта.