Загадки океана

Надо было измерить температуру черной воды. «Алвин» бросало вправо и влево струями мощного придонного течения. Тем не менее пилоту удалось подвести аппарат к одной из труб и с помощью манипулятора ввести датчик электрического термометра прямо в ее горловину (диаметром около 15 см), откуда бил черный фонтан.

Термометр «Алвина» показал 350 °C. В соседних черных фонтанах температура воды тоже была не ниже 350 °C.

Изучение гидротерм, оказавшихся столь горячими, опасно. Малейшая неосторожность грозит гибелью экипажу. Подводный обитаемый аппарат «Алвин», как и некоторые другие аппараты такого типа, имеет иллюминаторы из органического стекла. Оно размягчается при температуре выше 85 °C! Нельзя забывать и о высоком давлении воды у дна, близком к 300 атм. Чтобы не попасть в беду, пилоты подводных аппаратов не подходят вплотную к горячим струям. Температуру воды измеряют с помощью электрического термометра, вынесенного вперед манипулятором.

Трубы на дне, извергающие фонтаны черной воды, получили название «черных курильщиков». Позже были обнаружены трубы, из которых бьют фонтаны белой воды. Их назвали «белыми курильщиками». Изменение окраски океанской воды вызвано особыми химическими реакциями, происходящими между гидротермами и океанской водой.

А в 1982 г. американские ученые Дж. Бэррос и Дж. Деминг опустились в «Алвине» на глубину 2650 м в Тихом океане, в районе Галапагосского рифта, и взяли пробу воды из горячего источника на дне с температурой выше 300 °C с помощью особого прибора — пробоотборника, обеспечивающего сохранение температуры воды не ниже 250 °C. Результаты исследования превзошли самые смелые ожидания: в воде пробы оказалось много живых бактерий нового, неизвестного ранее вида.

Фантастические свойства этих бактерий потрясли ученых. Жизнь при адской температуре, без света, под громадным давлением кажется совершенно немыслимой с нашей точки зрения. А они живут и размножаются! Попытка в лаборатории снизить температуру воды с бактериями ниже 90 °C привела к прекращению их размножения. Им стало слишком холодно. Согласно другому сообщению, снижение температуры воды ниже 100 °C привело к полной гибели бактерий. Этот вид бактерий часто называют термофильными. Известны они также под названием археобактерий. 250 °C оказались для них достаточно комфортной температурой. При этой температуре, согласно сообщениям печати, бактерии живут и размножаются в лаборатории. Чтобы обеспечить им необходимые условия, в качестве жилища был использован сосуд, похожий на кастрюлю — скороварку с прочной герметичной крышкой. В таком сосуде легко поднять температуру воды до необходимой величины при одновременном увеличении давления.

Как эти бактерии живут при столь высокой температуре? Чем объяснить такую высокую устойчивость термофильных бактерий к высокой температуре? Ведь даже бумага обугливается при температуре выше 2 30 °C. А в струях гидротерм температура значительно выше, местами — почти вдвое! По своему химическому составу они, как сообщается, имеют необычайно высокое содержание двух аминокислот — глицина и серина. Но эти аминокислоты не отличаются особой термостойкостью.

У обычных бактерий при сколько‑нибудь значительном повышении температуры происходит свертывание белков и наступает смерть. Видимо, решает вопрос не столько химический состав, сколько особенности строения. У термофильных бактерий более прочная конструкция молекул, устойчивая к высокой температуре.

Свертывание белков, или коагуляцию их, вы можете видеть, когда готовите яичницу. Повышение температуры в пределах 60 °C приводит к разложению белков, распаду цепочки ДНК, слиянию ферментов, деформации клеточных мембран. Для любого живого существа эти процессы означают смерть. Почему же они не происходят у термофильных бактерий?

Исследования под электронным микроскопом показали более прочную конструкцию молекул тела этих бактерий. Цепочка липидов у них имеет особое ветвистое строение, что увеличивает крепость их связи с мембранами. Витки спирали ДНК у них имеют больше точек крепления к мембране, как у микробов, устойчивых к радиации. Конструкция белковой молекулы более жесткая. Возможно, по этой причине деформации, возникающие при высокой температуре, не превосходят опасных пределов.

Со времени Пастера известно, что прокипяченная бактерия — это погибшая бактерия. А чтобы уничтожить этих, новых, их надо, наоборот, охлаждать!

Еще много загадок в строении белковых молекул живых существ. Расшифровка строения белковых тел — весьма сложная проблема. Изучение строения различных белков — передний край биологической науки. Термофильные бактерии — интереснейший объект для исследований. А если бы удалось скрестить их с другими живыми существами, сохранив у гибридов высокую термическую устойчивость, то могли бы открыться перспективы поистине фантастические. То, что делается сегодня в генной инженерии, уже мало чем отличается от фантастики. Ведь скрестили же ученые клетку комара с клеткой человека и клетку человеческой опухоли с клеткой моркови!