Удивительное зарождение Земли. Путешествие по скрытым чудесам, которые дали жизнь нашей планете
© Ferris Jabr, 2024
© Асадулаева В. В., перевод на русский язык, 2025
© Издание на русском языке, оформление. ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2025
КоЛибри®
Великолепно… Множество болезненно прекрасных отрывков, невероятных открытий и замечательных персонажей. Джабр показывает, как Земля была глубоко, чудесным образом сформирована жизнью.
Эд Йонг, лауреат Пулитцеровской премии, автор книги «Необъятный мир»
Убедительный и поражающий рассказ о том, что история жизни на Земле – это история постоянного воссоздания Земли.
The Atlantic
Джабр поэтично и с воодушевлением наслаждается чудесами этого мира. «Рождение Земли» придаст сил даже самому закоренелому климатическому пессимисту. Абсолютно восхитительное чтение.
Science
Многогранное, заставляющее размышлять исследование. Лучшим книгам удается развлекать, обучать, удивлять и даже воодушевлять читателя… Они расширяют кругозор, заставляют размышлять, становятся вызовом и предупреждением, торжеством и призывом… С этой книгой журналист из Орегона Феррис Джабр достиг всех этих целей и даже больше.
The Guardian
Поэтичный грозовой ливень идей.
SierraДжабр мастерски открывает нам чудеса этого мира. Мы видим планету как будто новыми глазами. Мы видим Землю как откровение, аномалию и чудо, которым она является.Red Canary Magazine
Увлекательный рассказ о взаимосвязанности мира… Феррис Джабр создает гобелен из сложных отношений между формами жизни и самой Землей.
New Scientist
Эта фантастическая книга поможет вам осознать великую красоту и силу планеты, на которой мы живем и которой уделяем так мало внимания.
Big Think
Увлекательный труд Ферриса Джабра вдохновляет и побуждает к размышлениям.
Элизабет Колберт, лауреат Пулитцеровской премии, автор книги «Шестое вымирание. Неестественная история»
Книга настолько же захватывающая, насколько и поучительная.
El Español
Воздуху, воде и камню. Огню, льду и глине. Разрушительным ледникам, зыбким дюнам, сияющим горячим источникам и глубоководным равнинам. Пылающим подводным жерлам, взрывоопасным вулканическим очагам, древним горам и новорожденным островам. Огромным зеленым лесам, просторным лугам и пористому торфу. Обрывистым плато, безлесой тундре и пропитанным солью мангровым лесам.
Динозаврам, секвойе, мамонтам и китам. Слизевикам[1], насекомым, грибам и улиткам. Микробам, которые питаются солнечным светом, засеивают облака и добывают золото. Корням, которые дали нам почву и заставили течь реки. Стадам вымерших титанов и всем тем, кто еще бродит. Океану в нашей крови и нашим каменным скелетам.
Тем, кто растит, строит, думает и учит. Исследователям, создателям, воспитателям и целителям. Всем песням, которые мы знаем, и всем тем, что еще не услышали.
Нашей живой планете. Нашему чуду. Земле.
Подумайте только: кем бы мы ни были – человеком, насекомым, микробом или камнем, – одно остается верным. Мы меняем все, до чего мы дотрагиваемся. Нас меняет все, что меняем мы.
Октавия Батлер. Притча о сеятеле (The Parable of the Sower)
Что, если бы мы вдруг осознали, что сердцебиение каждого существа на планете отражается в биении нашего собственного сердца, что все это – эхо пульса Земли, который бьется в венах нас всех, включая животных и растения?
Терри Темпест Уильямс. Происходить (Take Place), журнал «Парижское обозрение» (The Paris Review)
Земля – единая страна. Мы все – волны одного моря, листья одного дерева, цветы одного сада.
Послание братства, вероятно, пересказ писаний Бахауллы, пророка-основателя веры бахаи, и его сына Абдул-Баха
Введение
Когда я был мальчишкой, я думал, что могу менять погоду. Знойными летними днями, – такими жаркими, что растения в садах пригородной Калифорнии увядали, а асфальт обжигал кожу, – я рисовал большую дождевую тучу и маршировал вокруг нее по лужайке, поливая из шланга водой и посыпая обрезками, которые собрал в собственном саду. При этом я, возможно, даже напевал какое-то примитивное заклинание по мотивам популярного детского стишка, в котором дождь, наоборот, обычно просили «уйти».
По мере того как я взрослел, мое представление о метеорологии менялось. В школе я узнал, что вода, испарившись из озер, рек и океанов, поднимается в атмосферу, где она остывает и конденсируется в маленькие капельки. Эти дрейфующие капли воды сталкиваются и объединяются, цепляясь за пылинки и превращаясь в те ватные массивы, которые мы привыкли называть облаками. В определенный момент эти облака, в свою очередь, становятся достаточно тяжелыми, чтобы осесть обратно на поверхность Земли в виде осадков. Таким образом, меня учили видеть дождь как неизбежный феномен физики атмосферы и дар, который мы и другие живые существа получаем без какого-либо активного вмешательства с нашей стороны.
Однако несколько лет назад я узнал поразительный факт, который полностью перевернул мои представления о погоде и в конечном итоге о планете в целом. Этот факт возвратил мне тот детский восторг, который я так редко испытывал во взрослом возрасте. И вот что я узнал: зачастую живое не просто пассивно принимает дождь – оно его призывает.
Рассмотрим тропические леса Амазонии. Каждый год там выпадает около восьми футов осадков[2] в виде дождя. В некоторых частях леса годовая норма осадков достигает 14 футов[3], что превышает среднегодовое количество осадков в находящихся поблизости США более чем в пять раз. Отчасти подобная лавина осадков – результат географической случайности. Большое количество солнечного света в экваториальных регионах ускоряет испарение воды с моря и суши, пассаты приносят влагу с океана, а горы заставляют поступающий воздух подниматься, охлаждаться и конденсироваться. Тропические леса возникают там, где идет дождь.
Однако это не всё. Под пологом леса огромные сети, образованные корнями и гифами симбиотических грибов[4], втягивают воду из почвы в стволы, ветви и листья около 400 миллиардов деревьев в Амазонии. Наполняясь этой водой, деревья выделяют лишнюю влагу и насыщают воздух 20 миллиардами тонн водяного пара каждый день. В то же время всевозможные растения выделяют соли и испускают различные газообразные соединения. Грибы, изящные, как бумажные зонтики, или приземистые, как дверные ручки, производят миллионы спор. Ветер уносит в атмосферу бактерии, пыльцу, кусочки листьев и коры. Это влажное дыхание леса, наполненное микроскопической жизнью и органическими остатками, создает идеальные условия для дождя. Когда в воздухе так много воды и мельчайших частиц, на которых она может конденсироваться, облакам несложно образоваться. Некоторые находящиеся в воздухе бактерии даже способствуют замерзанию капель воды, что делает облака больше и тяжелее, а также повышает вероятность ливня. В обычный год Амазония производит около половины собственных осадков.
В конечном счете тропические леса Амазонии оказывают влияние на погоду не только на месте своего произрастания. Вся выделяемая лесом вода, детрит[5] и микроскопическая живность превращаются в огромный поток – воздушный аналог реки, что течет под кронами деревьев. Эта «летающая река» приносит осадки на территории ферм и городов всей Южной Америки. Как считают некоторые ученые, благодаря волновому эффекту в атмосфере Амазония способствует выпадению осадков даже в удаленных от нее местах, например в Канаде. Так, растущее в Бразилии дерево способно изменить погоду в Манитобе.
Тайный ритуал дождя в Амазонии ставит под сомнение стандартные представления о жизни на Земле. Согласно общепринятому мнению, жизнь зависит от окружающей среды. Если бы Земля не вращалась вокруг звезды подходящего размера и возраста, если бы она находилась слишком близко или слишком далеко от этой звезды, если бы у нее не было устойчивой атмосферы, воды и магнитного поля, отклоняющего вредное космическое излучение, жизни на Земле не было бы. Жизнь возникла на нашей планете лишь потому, что Земля пригодна для жизни. Любая господствующая научная парадигма со времен Дарвина также подчеркивает, что именно постоянное изменение параметров окружающей среды по отношению к живым существам во многом направляет эволюционный процесс. Те виды, что лучше всего справляются с изменениями в своей среде обитания, оставляют после себя больше потомков, в то время как те, кто не может адаптироваться, вымирают.
Однако справедливо и обратное, пока менее распростаненное, утверждение: жизнь тоже оказывает влияние на окружающую среду. В середине XX века, когда экология официально утвердилась в качестве научной дисциплины, эта идея начала получать более широкое признание в западной науке. Тем не менее внимание при этом уделялось относительно небольшим, локальным примерам влияния живых существ на природу: например, строящим плотину бобрам или дождевым червям, разрыхляющим почву. Гораздо реже всерьез воспринималась мысль о том, что живые существа всех видов могут изменять окружающую среду в гораздо большем масштабе – что микробы[6], грибы, растения и животные способны менять топографию и климат континента или даже всей планеты. Так, в 1962 году Рейчел Карсон писала в своей книге «Безмолвная весна» (Silent Spring): «Физические особенности и привычки земного растительного и животного мира были в значительной степени сформированы окружающей средой. Однако, учитывая весь период существования Земли, об обратном, а именно о влиянии жизни на условия ее существования, говорить пока не имеет смысла». Эдвард Осборн Уилсон в своей книге «Будущее жизни» (The Future of Life) 2002 года говорил о чем-то схожем: «Homo sapiens стал первой геофизической силой, единственным видом в истории планеты, достигшим этого сомнительного отличия».
Впервые узнав о дождевом режиме лесов в Амазонии, я был одновременно и восхищен, и озадачен. Я знал, что растения поглощают воду из земли и выделяют влагу в воздух, но меня потрясло то, что суммарно деревья, грибы и микробы в Амазонии вызывают такое количество дождей и что жизнедеятельность организмов на одном континенте изменяет погоду на другом. Мне не давала покоя мысль о том, что тропический лес – это, по сути, сад, который поливает сам себя. Я задался вопросом: если это работает подобным образом в такой огромной экосистеме, как Амазония, действует ли этот механизм в еще больших масштабах? Каким образом и насколько сильно жизнь меняла планету на протяжении всей ее истории?
В поисках ответов на эти вопросы я выяснил, что научное понимание взаимоотношений живых организмов и планеты не подвергалось серьезной ревизии уже долгое время. Однако, вопреки устоявшимся представлениям, на протяжении всей истории Земли жизнь была значительной геологической силой, часто по мощи сопоставимой с ледниками, землетрясениями и вулканами, если не превосходящей их. За последние несколько миллиардов лет всевозможные формы жизни, от микробов до мамонтов, изменили облик континентов, океана и атмосферы, превратив вращающийся вокруг Солнца условный кусок камня в знакомую нам планету. Живые существа – это не просто продукты своей среды обитания и происходящих в ней неумолимых эволюционных процессов. Они организуют окружающую среду и активно участвуют в собственной эволюции. Мы и другие живые существа не просто обитатели Земли. Мы и есть Земля – порождение ее физической структуры и двигатель планетарных циклов. Земля и ее обитатели настолько тесно переплетены, что мы можем считать их единым целым.
Доказательства этого нового подхода можно встретить повсюду, хотя большая их часть была открыта совсем недавно и еще не проникла в общественное сознание в той же степени, как, скажем, теория об эгоистичных генах[7] или микробах. Около двух с половиной миллиардов лет назад фотосинтезирующие океанические микробы, известные нам как цианобактерии, навсегда изменили облик нашей планеты. Они насытили атмосферу кислородом, тем самым придав небу знакомый голубой оттенок и положив начало формированию озонового слоя, который защитил новые волны жизни от вредного воздействия ультрафиолетового излучения.
Сегодня растения и другие фотосинтезирующие организмы помогают поддерживать уровень кислорода в атмосфере на достаточно высоком уровне, чтобы существовали сложные формы жизни, однако не настолько высоком, чтобы Земля вспыхнула от малейшей искры. Микроорганизмы же, участвуя в ряде геологических процессов, вносят большой вклад в поддержание минерального многообразия Земли. Как считают некоторые ученые, именно эти микроорганизмы сыграли решающую роль в формировании континентов. В свою очередь, морской планктон запускает жизненно важные химические циклы и выделяет газы, которые, увеличивая облачный покров, влияют на глобальные климатические изменения. Заросли водорослей, коралловые рифы и моллюски накапливают огромное количество углерода, снижают кислотность океана, улучшают качество воды и защищают берега от непогоды. Наконец, разнообразные животные, начиная со слонов и луговых собачек[8] и заканчивая термитами, непрерывно преобразуют земную кору, содействуя движению потоков воды, воздуха и питательных веществ и улучшая положение миллионов видов живых существ.
За последнее время, а может быть, и за всю историю существования планеты самым ярким примером преобразующих Землю живых существ стали сами люди. Извлекая богатые углеродом останки древних джунглей и морских обитателей и используя их в качестве ископаемого топлива, а также разрушая экосистемы, промышленно развитые страны наполнили атмосферу углекислым и другими парниковыми газами. Это привело к стремительному повышению температуры планеты, поднятию уровня моря, учащению засухи и лесных пожаров, усилению бурь и аномальной жары и в конечном итоге подвергло опасности жизни миллиардов людей и бесчисленного множества других существ. Тем не менее именно упрямое убеждение о том, что люди недостаточно могущественны, чтобы оказать влияние на всю планету, и стало одним из многочисленных препятствий на пути общественного и политического признания проблемы климатических изменений. Однако на самом деле на это способен далеко не только человек. Вся история живого на Земле – это история живых существ, изменяющих облик Земли.
Изучая взаимосвязь между Землей и живыми существами, я постоянно возвращался к древней идее, которую сегодня многие готовы оспорить, а именно к идее о том, что Земля сама по себе живая. Анимизм – одно из древнейших и наиболее распространенных верований человечества. На протяжении всей нашей истории всевозможные культуры одушевляли планету и считали различные ее компоненты живыми. Во многих религиях Земля олицетворяется как божество, часто – как богиня-мать или чудовище, а может быть, и всё вместе. Ацтеки поклонялись Тлальтекутли, огромной когтистой химере, чье расчлененное на части тело превратилось в горы, реки и цветы. В скандинавской мифологии имя великанши Йорд было синонимично Земле. В некоторых культурах Земля представлялась как сад, растущий на спине гигантской черепахи. Древние полинезийцы почитали Ранги и Папа, Небо и Землю, которые оставались в тесных объятиях друг друга, пока их не разлучили дети. Но даже после разлуки они продолжали взывать друг к другу в виде поднимающегося на небо тумана и падающего на землю дождя.
Идея о том, что Земля живая, проникла из мифов и религий и в раннюю западную науку, где сохраняла свою актуальность на протяжении нескольких веков. Многие древнегреческие философы считали Землю и другие планеты одушевленными существами с душой и жизненной энергией. Леонардо да Винчи сравнивал Землю с человеческим телом: он проводил параллели между человеческими костями и камнями, кровью и водой, дыханием и волнами. Джеймс Геттон, шотландский ученый XVIII века и один из отцов современной геологии, описывал планету как «живой мир», обладающий «физиологией» и способностью к самовосстановлению. Вскоре после этого немецкий естествоиспытатель и исследователь Александр фон Гумбольдт охарактеризовал природу как «живое целое», в котором все организмы тесно связаны друг с другом сложными взаимодействиями в единую общность, эти связи, как нити, переплетены между собой в «сложную ткань».
Однако Геттон и Гумбольдт были скорее исключением среди своих коллег, придерживающихся по большей части строгого эмпиризма. В роскошных кабинетах европейских ученых даже метафорические описания Земли как живого существа к середине XIX вышли из моды. По мере того как академические дисциплины становились все более специализированными и подверженными редукционизму[9], ученые создавали все более конкретные классификации материи и природных явлений, все больше отделяющие живое от неживого. Вместе с этим в результате промышленной революции и расширения территорий колониальных империй формировались язык и мировоззрение, воплощающие в себе ценности механизации, прибыли и завоеваний. Планета больше не воспринималась как достойное почитания живое существо – теперь ее считали совокупностью неодушевленных ресурсов, готовых к эксплуатации.
Только в конце XX века идея одушевленной планеты воплотилась в одном из наиболее популярных и устойчивых понятий в каноне западной науки, а именно в гипотезе Геи. Согласно этой теории, выдвинутой британским ученым и изобретателем Джеймсом Лавлоком в 1970-х годах и позже развитой им совместно с американским биологом Линн Маргулис, все одушевленные и неодушевленные элементы Земли являются «частями и соучастниками огромного существа, которое во всей своей полноте обладает силой поддерживать нашу планету в качестве пригодной и комфортной для жизни среды обитания»[10]. Лавлок писал: «Если рассматривать Землю через призму гипотезы Геи, то Земля может напомнить нам гигантскую секвойю. Так, лишь некоторые части этого дерева содержат живые клетки, а именно листья и тонкие слои тканей в стволе, ветвях и корнях. Подавляющая часть зрелого дерева – мертвая древесина. Аналогичным образом бо́льшая часть нашей планеты – это неодушевленный камень, но на его поверхности лежит цветущий живой покров. Как живая ткань необходима для поддержания жизнедеятельности целого дерева, так и живой покров Земли помогает поддерживать жизнь этого планетарного существа».
Лавлок не был первым ученым, описавшим Землю как живое существо, но его смелость, решительность и красноречие вызвали не только одобрение, но и шквал насмешек. Лавлок опубликовал свою первую книгу о Гее в 1979 году на фоне подъема экологического движения. Его идеи привели в восторг общественность, но научное сообщество приняло их без энтузиазма. На протяжении нескольких последующих десятилетий ученые критиковали и высмеивали гипотезу Геи. В одной из рецензий биолог-эволюционист Грэм Белл писал: «Я бы предпочел, чтобы гипотеза Геи ограничилась своей естественной средой обитания – привокзальными книжными прилавками, а не оскверняла своим присутствием серьезные научные работы». Роберт Мэй, будущий президент Королевского общества, назвал Лавлока «юродивым», а микробиолог Джон Постгейт особенно резко осудил гипотезу: «Гея – Великая Мать Земля! Планетарный организм! Неужели я единственный биолог, которого передергивает от того, что СМИ в очередной раз предлагают мне всерьез относиться к этой гипотезе?»
Со временем, однако, сопротивление научного сообщества гипотезе Геи ослабло. В своих ранних работах Лавлок порой наделял Гею излишними полномочиями, формируя ошибочное представление о том, что живая Земля стремится к некоему оптимальному состоянию. Однако сама гипотеза Геи – идея о том, что живые существа преобразуют планету и являются неотъемлемой частью процессов саморегуляции, – оказалась на удивление прозорливой. Хотя некоторые исследователи до сих пор не могут принять гипотезу Геи, ее выводы уже стали частью современной науки о земных системах – относительно молодой дисциплины, непосредственно изучающей живые и неживые элементы планеты как единое целое[11]. Как писал Тим Лентон, ученый, изучающий земные системы, он и его коллеги «теперь мыслят в категориях совместной эволюции живых существ и планеты, признавая, что эволюция живого повлияла на формирование планеты так же, как и изменения в планетарной среде сформировали жизнь, а потому все это вместе можно рассматривать как единый процесс».
Есть и другие ученые, выражающие согласие с Лавлоком в том, что планета – живое существо. «Для меня не может быть никаких сомнений в том, что наша планета живая – по-моему, это просто констатация факта», – говорит специалист по изучению атмосферы Колин Голдблатт. Астробиолог Дэвид Гринспун утверждал, что Земля не просто планета, на которой есть жизнь, а, скорее, живая планета. Он говорит: «Жизнь – это не то, что произошло на Земле, а то, что произошло с Землей. Между живыми существами и неживыми материями есть взаимосвязь, которая делает планету совсем не такой, какой она могла бы быть в противном случае». Даже некоторые из самых яростных критиков Геи изменили свое мнение. Так, биолог-эволюционист Форд Дулиттл признался в журнале Aeon[12] за 2020 год: «С годами я стал теплее относиться к идее о Гее. Я был одним из первых и самых строгих критиков теории Лавлока и Маргулис, но сегодня я начинаю подозревать, что они могли быть правы».
Те, кто не согласен с идеей о том, что планета живая, обычно выдвигают такие аргументы: Земля не может быть живой, потому что она не ест, не растет, не размножается и не развивается как «настоящие» живые существа. Однако мы должны помнить, что никогда не было ни объективных способов это измерить, ни точного и общепринятого определения жизни вообще. А был лишь длинный список качеств, которые, предположительно, отличают одушевленное от неодушевленного.
Однако такое точное разделение бесполезно. Кристаллы точно воспроизводят свои высокоорганизованные структуры по мере роста, но большинство людей не считают их живыми. И наоборот, некоторые организмы, такие как жаброногие рачки артемии и тихоходки, похожие на мармеладных мишек микроскопические животные, при внешних неблагоприятных условиях могут впадать в спячку. В это время они перестают есть, расти и каким-либо образом меняться в течение многих лет, но они все равно считаются живыми существами. Большинство ученых исключают вирусы из сферы живого, потому что они не могут размножаться и развиваться, не проникая в живые клетки, однако эти же ученые не колеблясь приписывают жизнь всем паразитам – животным и растениям, – которые вообще неспособны выживать или размножаться без хозяина.
Таким образом, жизнь – это призрачное явление, изменчивый процесс: он больше похож на глагол, чем на существительное. Нам нужно смириться с мыслью, что жизнь происходит в разных масштабах: в масштабах вируса, клетки, организма, экосистемы и да, даже планеты. Как и многие живые существа, Земля потребляет, накапливает и преобразует энергию. У Земли есть тело с организованными структурами, мембранами и суточными ритмами. Наша планета породила множество биологических организмов, которые непрерывно поглощают, изменяют и вновь наполняют ее поверхность, воду и воздух. Эти организмы и окружающая их среда неразрывно связаны друг с другом процессом совместной эволюции, часто соединяясь в процессах самостабилизации, способствующих их взаимному сохранению. В совокупности эти процессы наделяют Землю своего рода планетарной физиологией: дыханием, метаболизмом, регулируемой температурой и сбалансированным химическим составом. Земля живая, как и мы.
Первоначальная реакция научного сообщества на гипотезу Лавлока могла бы быть более благосклонной, если бы он дал ей другое название. Последовав совету своего друга Уильяма Голдинга, автора романа «Повелитель мух» (Lord of the Flies), Лавлок назвал свою планетарную сущность в честь греческой богини Геи, олицетворяющей Землю, чем навсегда заклеймил свои идеи антропоморфизмом, табуированным в научном сообществе. Хотел того Лавлок или нет, но выбранное им имя придало его гипотезе материнский облик и определенную долю мистики, что сделало ее легкой мишенью для критиков, не терпящих метафор и враждебно относящихся к чему-либо, напоминающему религию или миф. Когда мы пересматриваем и вновь актуализируем концепцию живой планеты в XXI веке, возможно, нам не нужно возвращаться к старому имени или придумывать новые прозвища. Наша планета – это необыкновенное живое существо, у которого уже есть всем нам известное имя. Его имя – Земля.
Как самая большая и сложная форма жизни из всех нам известных, Земля также является и самой сложной для понимания. Чисто механистические метафоры не способны передать жизненную силу и богатство нашей планеты. Сравнения с телами животных кажутся слишком ограниченными для планеты, живая материя которой состоит в основном из растений и микробов. Возможно, идеальной метафоры не существует, но в процессе написания этой книги я нашел ту, которая одновременно полезна и дополняет концепцию живой Земли: музыка[13].
Как писала Линн Маргулис, одушевленная Земля «возникает в результате взаимодействия между организмами, той планетой, на которой они обитают, и источником энергии – Солнцем». В этом смысле музыка представляет собой похожий феномен: ее нельзя свести к нотам на бумаге, форме инструмента или ловким движениям рук музыканта – она возникает в результате взаимодействия всех этих элементов. Когда ноты звучат в правильной последовательности и сочетаются с другими нотами, то мы слышим уже не просто звуки, а музыку. Это же происходит и с живой сущностью под названием Земля: она возникает в результате сложнейших взаимодействий, взаимной трансформации организмов и окружающей среды.
Первые полмиллиарда лет своего существования наша планета была не более чем геологическим явлением. Когда первые живые существа приспособились к первозданным же особенностям и ритмам планеты, они начали взаимодействовать с ними и менять друг друга. С тех пор биология и геология, одушевленное и неодушевленное, находятся в вечном и бесконечно усложняющемся дуэте. На протяжении веков, несмотря на постоянные потрясения, Земля и ее жизненные формы находили глубинную гармонию: они регулировали климат планеты, выверяли химический состав атмосферы и океана, поддерживали круговорот воды, воздуха и жизненно важных питательных веществ в многочисленных слоях планеты. Извержения мегавулканов, падение астероидов, исчезновение морей и другие невообразимые катастрофы много раз опустошали планету, нарушая давно устоявшиеся порядки и наводя смятения. Однако из раза в раз наша живая планета демонстрирует удивительную жизнеспособность – умение возродиться после разрушительных катаклизмов и найти новые формы экологического совместного звучания.
Когда мы научимся рассматривать себя как часть чего-то гораздо более масштабного, – как часть планетарного целого, – мы наконец-то сможем осознать нашу ответственность перед Землей. Деятельность человека не просто повысила температуру планеты или «нанесла вред окружающей среде», она всерьез нарушила равновесие самого большого из известных нам живых существ и погрузила его в состояние кризиса. Скорость и масштабы этого кризиса настолько велики, что, если мы не вмешаемся, Земле потребуется от нескольких тысяч до нескольких миллионов лет, чтобы полностью восстановиться самостоятельно. В ходе этого процесса она превратится в мир, не похожий ни на один из известных нам, – в мир, не совмеситимый с современной человеческой цивилизацией и экосистемами, от которых мы сейчас зависим.
Человеческий род уникален тем, что способен изучать систему Земли в целом и целенаправленно изменять ее. Однако было бы высокомерно пытаться полностью контролировать столь сложную систему. Вместо этого мы должны признать несоразмерность нашего влияния на планету и смириться с ограниченностью наших возможностей. Самая важная задача очевидна: чтобы предотвратить наихудшие последствия климатического кризиса, обеспеченные индустриальные и постиндустриальные страны должны возглавить общечеловеческие усилия и в самое ближайшее время заменить ископаемое топливо чистой и возобновляемой энергией. Наука о земных системах подчеркивает важность комплексного подхода. Наша планета выработала множество способов хранения углерода и регулирования климата. За последние несколько столетий океаны и континенты, а также их экосистемы поглотили большую часть произведенных человечеством выбросов парниковых газов. Если мы будем защищать и восстанавливать леса, степи и болота Земли, ее подводные луга, ложе океана и рифы, мы поможем процессам, которые стабилизируют планету, и сохраним сложившуюся за многие века экологическую систему.
Эта книга – исследование того, как живые существа изменили нашу планету, размышление о том, что значит сказать: «Земля жива», – и ода той замечательной экологической системе, что поддерживает существование нашего мира. Это книга о том, как планета стала той Землей, которую мы знаем, как она стремительно превращается в совсем другой мир и как мы – те, кто живет в этот решающий для истории планеты момент, – в конечном итоге сыграем определяющую роль в том, какую Землю унаследуют наши потомки на ближайшие тысячелетия.
Три раздела книги – «Камень», «Вода» и «Воздух» – посвящены трем основным элементам планеты и трем ее основным сферам: литосфере, гидросфере и атмосфере. Их порядок отражает их относительный объем: по массе Земля содержит гораздо больше горных пород, чем воды, и значительно больше воды, чем воздуха. Каждый раздел состоит из трех глав, в первой из которых мы рассмотрим, как микробы, самые древние и маленькие организмы Земли, изменили тот или иной слой планеты. Вторая глава каждого раздела посвящена ключевым преобразованиям, вызванным более крупными и сложными формами жизни – грибами, растениями и животными, – и тому, как эти изменения зависят от тех, что произошли ранее. В третьей главе мы узнаем, как быстро человечество изменило Землю за относительно короткий срок, и выясним, какие есть наилучшие способы восстановления гармоничных отношений людей с планетой.
Наше путешествие начнется в глубинах земной коры, но постепенно мы будем пробираться наружу, блуждая по континентам и погружаясь в водные просторы планеты, чтобы наконец достигнуть самой неосязаемой из трех сфер – воздушной оболочки, простирающейся над нами более чем на почти 10 000 километров. По пути мы проплывем через подводные леса, посетим экспериментальный природный парк, где животные восстанавливают ландшафт, и поднимемся в обсерваторию, расположенную на полпути между верхушками деревьев и облаками.
Мы познакомимся с самыми разными людьми – учеными, художниками и изобретателями, пожарными, исследователями пещер и бичкомберами[14], – многие из которых посвятили свою жизнь изучению и защите нашего живого дома. Мы совершим путешествие в прошлое, чтобы узнать о самых значимых событиях в истории Земли, насчитывающей 4,54 миллиарда лет, и представить себе ее возможное будущее. Наконец, мы научимся распознавать отпечаток жизни в каждом уголке планеты – от сердца тропического леса Амазонии до почвы на заднем дворе вашего дома.
Камень
1. Жизнь в недрах Земли. Как подземные микробы изменяют земную кору
Поверхность Земли полна пор, и каждая пора – это портал в ее внутренний мир. Некоторые из них подойдут лишь для насекомого, другие могут вместить и слона. Одни ведут в небольшие пещеры или неглубокие расщелины, а другие простираются в неизведанные глубины скалистых недр Земли. Любому человеку, который пытается добраться до центра нашей планеты, нужен особый проход: не только достаточно широкий, но и чрезвычайно глубокий, полностью надежный, а в идеале – оборудованный лифтом.
Один из таких порталов находится в центре Северной Америки. Воронкообразный карьер шириной около 800 метров уходит в землю на 381 метр, обнажая разноцветную мозаику из молодых и древних пород: серые полосы базальта, молочные прожилки кварца, бледные колонны риолита и мерцающие вкрапления золота. Под карьером сквозь твердую породу проходят около 595 километров туннелей, уходящих более чем на два километра под землю. В течение 126 лет на этом месте в городе Лид штата Южная Дакота находился самый большой, глубокий и богатый золотой рудник Северной Америки. К моменту его закрытия в начале 2000-х годов на шахте Хоумстейк было добыто более 907 тонн золота.
В 2006 году корпорация Barrick Gold передала рудник в дар штату Южная Дакота, который в итоге превратил ее в крупнейшую в США подземную лабораторию – Подземный исследовательский центр Сэнфорда (Sanford Underground Research Facility). После прекращения добычи полезных ископаемых туннели начало затапливать. Хотя нижняя половина объекта остается затопленной, по нему все еще возможно спуститься почти на полтора километра под землю. В большинстве своем так делают ученые – физики, которым необходимо провести высокочувствительные эксперименты, на которые не должно повлиять космическое излучение. Но пока физики облачаются в лабораторные костюмы и закрываются в отполированных лабораториях, оборудованных детекторами темной материи, биологи, которые отправляются в этот подземный лабиринт, выискивают его самые сырые и грязные уголки – те самые места, где странные существа выделяют металл и меняют облик камней.
Промозглым декабрьским утром я последовал за тремя молодыми учеными и группой сотрудников Сэнфорда в так называемую «клетку» – металлический лифт, который доставит нас на глубину около полутора километров. Мы надели неоновые жилеты, ботинки со стальными носами, каски и пристегнули к поясам личные противогазы, которые должны были защитить нас от угарного газа в случае пожара или взрыва. Клетка спускалась быстро и удивительно плавно, ее открытая рама являла взгляду множество уровней шахты. Наша праздная болтовня и смех были едва ли слышны сквозь шум разматывающихся кабелей и свист воздуха. Контролируемый спуск занял около десяти минут, и мы достигли дна шахты.
Два наших гида, оба бывшие шахтеры, посадили нас в пару небольших вагонеток и повезли по узким туннелям. Вагоны ехали вперед со звуком, похожим на скрежет тяжелых металлических цепей, а свет наших фонарей освещал изгибающиеся стены из темного камня, усеянного кварцевыми прожилками и вкраплениями серебра. Под нами мелькали старые рельсы, неглубокие полоски воды и обломки камней. Хотя я знал, что мы находимся глубоко под землей, туннели как шоры ограничивали мой обзор узким сводом скалы. Глядя на потолок туннеля, я думал о том, каково это было бы – увидеть над собой всю толщу земной коры, всю груду камней высотой в три с лишним раза больше Эмпайр-стейт-билдинг[15]. Ощущали бы мы эту глубину так, как порой ощущается высота, когда смотришь на край обрыва? Чувствуя приступ головокружения, я быстро перевел взгляд на дорогу перед собой.
Через 20 минут мы переместились из относительно прохладного и хорошо проветриваемого участка рядом с «клеткой» в нагревающийся и душный коридор. В то время как на поверхности лежал снег и температура была значительно ниже нуля, на расстоянии полтора километра под Землей, ближе к ее геотермальному сердцу, температура достигала около 33 °C, а влажность – почти 100 %. Мы чувствовали, что тепло пульсирует в окружающем нас камне; воздух стал густым и тягучим, а в ноздри проникал запах серы. Казалось, что мы вошли в преддверие ада.
Вагонетки остановились. Мы вышли и немного прошли до большого пластикового крана в скале. Рядом с основанием крана со стены стекала жемчужная струйка воды, образуя ручейки и лужицы. От них исходил запах сероводорода – источник зловония в шахте. Встав на колени, я понял, что вода полна волокнистой белой субстанции, несколько напоминающей «кожицу» яйца пашот. Кейтлин Казар, геобиолог, объяснила, что эти белые волокна – микробы из рода Thiothrix, которые соединяются друг с другом в длинные нити и накапливают в своих клетках серу, что придает им призрачный оттенок. Здесь, в толще земной коры, в месте, где без вмешательства человека не было бы ни света, ни кислорода, жизнь тем не менее буквально хлестала из самой каменной породы. Этот особый природный очаг получил прозвище «Водопад Thiothrix».
Пока я осторожно прощупывал нити микробов ручкой, биогеохимик Бриттани Крюгер открыла один из нескольких вентилей на кране и начала проводить разнообразные тесты с вытекающей из него жидкостью. Всего-навсего капнув немного воды в голубой портативный прибор, напоминающий трикодер из фильма «Звездный путь» (Star Trek), Крюгер измерила кислотность, температуру и состав раствора. Чтобы собрать обитающие в воде микроорганизмы, она закрепила на некоторых клапанах крана фильтры с крошечными порами. Тем временем Казар и инженер-эколог Фабрицио Сабба изучили ряд наполненных образцами картриджей, ранее подсоединенных к крану. В лаборатории они проанализируют их, чтобы выяснить, попали ли микробы в трубы и выжили ли они в них, несмотря на полную темноту, отсутствие питательных веществ и пригодной для дыхания атмосферы.
Спустившись на другой уровень шахты, мы были вынуждены пробираться сквозь грязь и воду высотой по голень, осторожно ступая, чтобы не споткнуться о затопленные рельсы и камни. То тут, то там поверхность горных пород была украшена тонкими белыми кристаллами – как подсказали ученые, скорее всего, это был или гипс, или кальцит. Когда свет от наших фонарей попадал на стены туннеля под правильным углом, кристаллы мерцали подобно звездам. Еще одно 20-минутное путешествие, на этот раз пешком, и мы подошли к еще одному большому крану, торчащему из скалы. В этой пещере было намного прохладнее, чем в предыдущей, но и находилась она на глубине всего 800 метров под землей, а значит, лучше проветривалась. Скала вокруг крана была покрыта чем-то похожим на влажную глину, цвет которой варьировался от бледно-лососевого до кирпично-красного. Как объяснила Казар, это тоже работа микробов, на этот раз бактерий из рода Gallionella, живущих в богатых железом водах и в процессе жизнедеятельности выделяющих железо в виде закрученных тяжей. По просьбе Казар я наполнил кувшин водой из крана, зачерпнул в пластиковые пробирки богатую микробами грязь и убрал их в холодильник для последующего анализа.
На протяжении многих лет Крюгер и Казар посещают бывшую шахту Хоумстейк по меньшей мере дважды в год. Возвращаясь, они каждый раз сталкиваются с прежде неизвестными микробами, которые им никогда не удавалось вырастить в лабораторных условиях, а также с видами, у которых еще нет имени. Их исследования – часть совместного проекта под руководством Магдалены Осберн, профессора Северо-Западного университета и видного представителя геомикробиологии.
Как показали Осберн и ее коллеги, вопреки старым догадкам, недра Земли вовсе не бесплодны. На самом деле большинство микробов планеты, возможно, более 90 %, живут глубоко под землей. Эти внутриземные микробы, как правило, сильно отличаются от своих собратьев, обитающих на поверхности. Они древние и медлительные, редко размножаются и, вероятно, живут миллионы лет. Их способ получения энергии необычен: вместо кислорода они дышат… камнем. И, похоже, они способны выжить, даже несмотря на опасные для большинства существ геологические катаклизмы. Подобно множеству крошечных организмов в океане и атмосфере, эти особые микробы не просто населяют земную кору, а изменяют ее. Подземные микробы участвуют в образовании огромных пещер, обогащают минералы и драгоценные металлы, а также регулируют круговорот углерода и питательных веществ по всей планете. Возможно, микробы участвовали в создании континентов, в прямом смысле заложив основу для всей остальной земной жизни.
История живой породы, которую мы именуем Землей, – это история постоянных преобразований. Мир, который нам известен, – это всего лишь один из многообразных и непостоянных образов нашей планеты. В других своих состояниях Земля была негостеприимна не только для человека, но и для любого другого существа, кроме первобытного микроба.
Когда Земля только сформировалась, она представляла собой бурлящий шар из расплавленной породы: вероятно, он был слишком маленький, горячий и подвижный, чтобы поддерживать существование жидкой воды и атмосферы. Даже если атмосфера и существовала в каком-то зачаточном состоянии, она была уничтожена около 4,5 миллиарда лет назад в результате невероятно сильного столкновения Земли с одной из родственных ей планет. В результате образовалась масса каменистых обломков, некоторые из них со временем соединились в Луну. В течение последующих 100 миллионов лет расплавленная поверхность Земли остывала и формировала кору, выбрасывая пар и другие газы, включая углекислый газ, азот, метан и аммиак. Постоянная вулканическая активность сгустила эту газовую оболочку, а непрерывное столкновение с астероидами и метеоритами привело к образованию еще большего количества водяного пара, углекислого газа и азота.
Все высвободившиеся из недр планеты и образованные в результате падения космических объектов газы создали новую атмосферу. Огромные объемы водяного пара конденсировались в облака, а затем время от времени возвращались обратно на поверхность Земли в виде проливных дождей, которые могли продолжаться тысячелетиями. Четыре миллиарда лет назад, если не раньше, жидкая вода, скопившаяся на поверхности Земли, превратилась в неглубокий океан, усеянный многочисленными вулканическими островами, которые постепенно разрослись до первых массивов суши.
Как и многое в ранней истории Земли, точное место и время зарождения жизни мы не знаем. В какой-то момент, вскоре после появления нашей планеты, в каком-то теплом, влажном месте с подходящим химическим составом и достаточным потоком свободной энергии – в горячем источнике, ударном кратере или гидротермальном жерле на дне океана – частички Земли превратились сначала в первые самореплицирующиеся образования, которые затем эволюционировали в клетки. Доказательства, полученные в результате изучения окаменелостей и химического анализа самых древних из когда-либо обнаруженных горных пород, указывают на то, что микробная жизнь зародилась по меньшей мере 3,5, а возможно, и 4,2 миллиарда лет назад.
Среди всех ныне живущих существ те микробы, которые сегодня обитают в глубинах земной коры, вероятно, наиболее схожи с одними из самых ранних одноклеточных организмов. В совокупности эти подземные микробы составляют примерно 10–20 % биомассы Земли. Однако до середины XX века большинство ученых не верили в то, что жизнь может существовать на глубине более нескольких метров под Землей.
Несомненно, люди столкнулись с самыми поверхностными и заметными формами подземной жизни, когда еще только начали изучать и заселять пещеры, но самые старые из сохранившихся отчетов о подобных находках относятся лишь к 1600-м годам. В 1684 году, путешествуя по центральной Словении, естествоиспытатель Янез Вайкард Вальвазор проверил слухи о таинственном источнике близ Любляны, под которым, как считалось, обитает дракон. Местные жители думали, что дракон заставляет воду подниматься на поверхность каждый раз, когда двигается. После сильных дождей, объясняли они, на камнях неподалеку иногда находили детенышей дракона – тонких, извивающихся, с притупленной мордой, с оборками на шее и с почти полупрозрачной розовой кожей. Основываясь на этих сообщениях, Вальвазор описал этих животных как «подобных ящерице червей и паразитов, которых здесь много». Только спустя столетие естествоиспытатели выяснили, что эти существа были водными саламандрами, живущими исключительно в подземной воде, текущей через известняковые пещеры. Теперь они известны как европейские протеи.
В 1793 году немецкий географ и натуралист Александр фон Гумбольдт опубликовал одно из своих самых ранних научных исследований – монографию о грибах, мхах и водорослях, которые он обнаружил в шахтах близ немецкой провинции Саксония. Почти четыре десятилетия спустя, в сентябре 1831 года, проводник по пещерам и фонарщик Лука Чеч нашел в одной из пещер на юго-западе Словении крошечного медного жука длиной менее восьми миллиметров. Он был похож на муравья: с выпуклым брюшком, узкой головой и веретенообразными лапками. При ближайшем рассмотрении энтомолог Фердинанд Шмидт определил, что этот жук представляет собой ранее неизвестный вид, приспособившийся к подземной жизни: у него не было ни крыльев, ни глаз, и он ориентировался в окружающей среде с помощью длинных щетинистых усиков. Известие об этом открытии породило целую волну научных исследований. В период с 1832 по 1884 год естествоиспытатели задокументировали множество новых для науки обитателей пещер, включая различных сверчков, псевдоскорпионов, мокриц, пауков, многоножек, сороконожек и улиток.
В начале XX века ученые начали догадываться об истинном изобилии жизни под землей. Около 1910 года, пытаясь определить источник метана в шахтах, немецкие микробиологи выделили бактерии из образцов угля, собранных на глубине около километра. В 1911 году русский ученый Василий Омелянский обнаружил жизнеспособные бактерии, которые сохранились в вечной мерзлоте рядом с найденным мамонтом. Вскоре после этого почвенный микробиолог Чарльз Липман из Калифорнийского университета в Беркли сообщил, что ему удалось оживить древние бактериальные споры, которые застряли в кусках угля, добытого на шахте в Пенсильвании.
Хоть эти ранние исследования были весьма интересны, они не убедили большинство ученых в том, что микробы распространены в глубоких слоях земной коры, поскольку существовала вероятность того, что образцы были загрязнены микробами с поверхности. Однако в течение нескольких последующих десятилетий исследователи продолжали находить микробов в породах и воде, полученных из шахт и буровых площадок в Азии, Европе и Америке. Советские биологи даже начали использовать термин «геологическая микробиология».
К 1980-м годам отношение научного сообщества к подземным обитателям начало меняться. Исследования водоносных слоев – подземных запасов воды, залегающих в горных породах, – показали, что бактерии населяют грунтовые воды и изменяют их химический состав даже на глубине нескольких сотен метров под землей. Министерство энергетики США запустило научную программу, которая была призвана отслеживать загрязнение грунтовых вод. С ее помощью предстояло выяснить, способны ли микробы отфильтровывать загрязняющие вещества. Руководитель программы Фрэнк Воббер и его коллеги разработали строгие методы, которые исключали случайное попадание поверхностных микробов в исследуемый материал. Они дезинфицировали буровые коронки и полученные колонки-керны скального грунта, а также отслеживали движения жидкостей через кору, чтобы убедиться, что вода с поверхности не смешивается с образцами.
В конечном счете результаты этого и других подобных исследований показали, что ранние сторонники теории о существовании подземной биосферы были слишком умерены в своих оценках. Где бы ученые ни искали – в пределах континентальной коры, под морским дном, под антарктическими льдами, – они находили уникальные сообщества микробов, в состав которых входили тысячи неизвестных видов живых существ. Иногда микробы явно присутствовали, но были рассеяны. Так, на некоторых участках земной коры на кубический сантиметр приходился всего один микроб, что можно сравнить со страной с одним человеком на каждые 644 квадратных километра. Подземный мир был реален, но его обитатели – гораздо более микроскопичны и необычны, чем можно было себе представить.
В 1990-х годах астрофизик из Корнеллского университета Томас Голд опубликовал ряд провокационных утверждений о микробной подземной среде. Голд предположил, что микроорганизмы можно найти во всех недрах планеты в заполненных жидкостью порах между крупицами минералов горных пород. Он утверждал, что они существуют не за счет света и кислорода, а в основном за счет метана, водорода и металлов. Хотя ученые пока не нашли микробов глубже, чем на три километра под землей, Голд предположил, что они живут еще глубже – на глубине до десяти километров и что биомасса микробов внутри коры равна или даже больше той, что можно найти на поверхности. Он также считал, что вся жизнь на Земле или, по крайней мере, некоторые ее разновидности могли зародиться в недрах планеты, что на других планетах и лунах тоже могут существовать подземные экосистемы. Он полагал, что обитающие в глубинах земной коры микробы, защищенные от тех опасностей, которые можно встретить на поверхности, были, вероятно, наиболее распространенной формой жизни во всем космосе.
К началу 2000-х годов ученые, отчасти вдохновленные идеями Голда, начали говорить о новых способах погружения еще глубже в земную кору. Особенно многообещающими были шахты, поскольку они обеспечивали доступ к удаленным недрам, не требуя дополнительного бурения или инфраструктуры. Таллис Онстотт, профессор геологических наук Принстонского университета, и его коллеги побывали на сверхглубоких золотых приисках в Южной Африке и извлекли образцы подземных вод, находящихся на глубине 3,2 километра под землей. В некоторых из самых глубинных образцов исследователи обнаружили единственный живой вид – бактерию, которая по форме напоминала багет с хлыстообразным хвостом. Она выдерживала температуру до 60 °C и получала энергию из побочных продуктов радиоактивного распада урана, находящихся в ее лишенном солнечного света месте обитания.
Онстотт и его коллеги решили назвать микроб Desulforudis audaxviator в честь отрывка из романа Жюля Верна «Путешествие к центру Земли», который гласит на латыни: «… descende, audax viator, et terrestre centrum attinges» – «спустись, отважный странник, и ты достигнешь центра Земли». Вода, в которой был обнаружен D. audaxviator, стояла нетронутой как минимум десятки миллионов лет, что позволяет предположить следующее: популяция этих микробных терранавтов могла существовать столь же долго.
«Как правило, мы не думаем о том, что в горных породах способна возникнуть жизнь, – пишет Онстотт в своей книге «Глубинная жизнь» (Deep Life). – Я геолог по образованию и, как и большинство геологов, тоже считал горные породы безжизненной материей». Но теперь, как геомикробиолог, он рассматривает каждую горную породу как небольшой мир, состоящий из особых микроорганизмов: «некоторые из них, возможно, живут в горной породе с момента ее образования сотни миллионов лет назад».
Отдельные группы подземных микробов могут быть еще древнее. Шахта Кидд Крик в канадской провинции Онтарио является одной из самых больших и глубоких шахт в мире. Уходя на глубину трех километров под землей, она содержит богатые запасы меди, серебра и цинка, которые образовались на дне океана почти три миллиарда лет назад. В 2013 году геолог из Университета Торонто Барбара Шервуд Лоллар опубликовала исследование, в котором показала, что некоторые участки воды в шахте Кидд Крик оставались нетронутыми и изолированными от поверхности земли на протяжении более миллиарда лет, а значит, это самая древняя вода, когда-либо обнаруженная на Земле. Прозрачная при первом сборе, эта богатая железом вода окрашивается в бледно-оранжевый цвет под воздействием кислорода. По консистенции она напоминает светлый кленовый сироп и содержит минимум вдвое больше соли, чем обычная морская вода, а на вкус она, по словам Шервуд Лоллар, «ужасна».
В 2019 году Шервуд Лоллар, Магдалена Осберн и их коллеги подтвердили: как и гораздо более молодые жидкости, циркулирующие через поры и трещины в породах на глубине нескольких сотен метров под поверхностью Земли, эта древняя вода на глубине нескольких километров в шахте Кидд Крик также населена микроорганизмами. Как и многие другие живущие глубоко под землей микроорганизмы, они тоже зависят от побочных продуктов химических реакций между породой и водой, протекающих под действием радиации. Являются ли некоторые из этих микробов столь же древними, как и вода, пока неизвестно, но это вполне вероятно.
«Эти исследования, по сути, своеобразная разведка, – говорит Шервуд Лоллар. – Некоторые из полученных результатов заставляют нас переписывать учебники о том, как устроена наша планета. Они меняют наше представление о пригодности Земли для жизни. Мы не знаем, где зародилась жизнь. Мы не знаем, возникла ли жизнь на поверхности и спустилась вниз или же она возникла внизу и поднялась на поверхность. Мы привыкли думать о маленьком теплом пруде, о котором писал Дарвин, но, как любит говорить мой коллега Таллис Онстотт, с тем же успехом это могла быть какая-нибудь маленькая теплая трещина».
Даже на трехкилометровой глубине в недрах Земли существуют не только микроорганизмы. В южноафриканских золотых шахтах на глубине от одного до трех километров под землей ученые обнаружили грибы, плоских червей, членистоногих и микроскопических водных животных – коловраток. В декабре 2008 года коллега Онстотта, бельгийский зоолог Гаэтан Боргони, обнаружил существ, удивительно напоминающих «паразитических червей», описанных Вальвазором в XVII веке. На глубине 1,3 километра в золотом руднике Беатрикс, недалеко от города Велком в Южной Африке, из отфильтрованной воды из скважины он собрал нематоду – крошечного круглого червя. При небольшом увеличении его не отличить от обычной вермишели длиной в полмиллиметра, что примерно в 500 раз больше бактерии. Однако под мощным электронным микроскопом он похож на пухлую пиявку, чей передний конец усеян ротовыми пластинами и сенсорными бугорками.
В лаборатории Боргони обнаружил, что нематода предпочитает подземных микробов, а не типичную для круглых червей диету. В конце концов она произвела на свет 12 яиц, положивших начало новой популяции. Хотя предки нематоды почти наверняка попали в подземный слой с токами дождевой воды, а не возникли там, очевидно, она стала приспособлена к подземной жизни. Боргони, Онстотт и их коллега Дерек Литтхауэр назвали новый вид Halicephalobus mephisto в честь Мефистофеля, посланца Дьявола из легенды о Фаусте. Это открытие остается одним из самых поразительных в истории биологии. По словам Онстотта, обнаружить многоклеточное животное такого размера и сложного строения в струйке воды так глубоко под землей – это все равно что «найти Моби Дика[16], плавающего в озере Онтарио».
На полках в кабинете Магдалены Осберн множество камней, и у каждого своя история. Когда мы встретились с ней в Северо-Западном университете, она показала мне гавайский базальт, который она зачерпнула палкой, когда он был еще в состоянии текучей лавы, гигантский кристалл кварца, который она вытащила из трещины во время поездки в Хот-Спрингс штата Арканзас, пирротин, который она тайком засунула в комбинезон во время экскурсии по шахте в Канаде. Рядом с рабочим столом она хранит кусок строматолита[17] возрастом 580 миллионов лет и молочно-голубой минерал смитсонит, который добыли в городе Магдалена штата Нью-Мексико: город носит то же имя, что и госпожа Осберн. В другом углу своего кабинета она показала мне оранжевый камень с текстурой, напоминающей ломкое кунжутное печенье. «Это карбонатные оолиты[18], – сказала она, – они похожи на крошечные глазированные драже. Если вы поедете на Багамы, то обнаружите, что пляжи там состоят в основном из оолитов». Затем она взяла в руки большой серый кусок амфиболита: «Этот камень пытался меня убить. Я попала под камнепад в полевом лагере, когда была студенткой. Этот камень пробил мою палатку». «Значит, он лишь чуть-чуть разминулся с вами?» – спросил я. «Ну, я отбежала как угорелая в другую сторону, – объяснила она, – и когда я вернулась в палатку, этот камень был там. Так что его можно назвать камнем смерти».
Камни и те истории, которые они рассказывают, были важной частью жизни Осберн с самого детства. Ее отец работал администратором лаборатории на факультете наук о Земле и планетах в Университете Вашингтона в Сент-Луисе. Она часто ездила с ним на университетские экскурсии, чтобы посмотреть на утесы, ущелья, древние лавовые породы, массивные валуны, оставленные ледниками и другие геологические особенности штата Миссури. «В поездке всегда участвовали студенты и я, девочка семи лет или около того, – вспоминает она, – и я всегда была той, кто подбирался слишком близко к обрыву, или забирался слишком высоко на скалу, или высовывал голову там, где не следовало». Однажды она порезала руку о камень – потекла кровь. Пока студенты в ужасе смотрели на это, она подошла к отцу и как ни в чем не бывало попросила сделать ей перевязку.
Многие из первых научных исследований Осберн находились на пересечении геологии и микробиологии. Будучи студенткой Университета Вашингтона, она изучала горячие и неглубокие гидротермальные источники – излюбленные места обитания термофильных бактерий. В Калифорнийском технологическом институте ее дипломная работа состояла в изучении древних пород с помощью инновационного анализа химических следов, которые современные микробы оставляют в окружающей среде. В итоге это позволило ей прийти к новому пониманию того, как микробы меняли Землю на протяжении всей ее истории.
Будучи постдоком в Университете Южной Калифорнии, Осберн стала одним из ведущих ученых в исследовании подземной жизни, финансируемом НАСА, и впервые посетила бывшую шахту Хоумстейк. Раньше в поисках высококачественной руды шахтеры бурили разведочные скважины, некоторые из этих скважин проникали в подземные водохранилища. После извлечения керна, породы для изучения, шахтеры заделывали отверстия бетоном, но какие-то из них продолжали протекать. Когда Осберн с командой обнаружила, что в нескольких из этих негерметичных отверстий содержатся микробы, она попросила шахтеров очистить отверстия скважин с помощью промышленного бура с алмазным напылением. Затем они заменили бетон пластиковыми трубками с клапанами, чтобы можно было периодически возвращаться и собирать новые образцы, тем самым создав полноценную подземную обсерваторию.
Полюбовавшись коллекцией камней в кабинете Осберн, мы с ней прошли в ее микробиологическую лабораторию. Здесь она хранит воду, осадочные породы и микробов, собранных на различных исследовательских базах. Осберн и Кейтлин Казар подготовили несколько предметных стекол для микроскопа, размазав по ним немного шахтной воды. Сняв очки в черепаховой оправе и убрав с лица волнистые каштановые волосы, Осберн расположилась перед микроскопом и стала регулировать его, чтобы получить четкую картинку.
«Перед нами Gallionella с закрученными стебельками[19]», – сказала она. При тысячекратном увеличении микробы выглядели как мазок апельсинового мармелада и икры. На экране компьютера, подключенного к микроскопу, было легче разглядеть стебли, о которых говорила Осберн. Волокна железа напоминали искривленные штопоры или свободно завязанные галстуки – все это были побочные продукты уникального метаболизма микробов. Через несколько минут мы переключились на Thiothrix[20], который напоминал белые бусы, опутанные желтой мишурой. Мы видели яркие точки серных соединений внутри клеток микроба, образующихся в процессе химических реакций окисления сероводорода.
Мне показалось, я вижу, как что-то движется, и я спросил, что это может быть. «Это довольно старый образец бактериальной биопленки, – сказала Осберн, – так что я сомневаюсь, что здесь что-то есть… О! – мельчайшая точка дернулась на экране подобно маленькой горошине. – Как только я сказала, что она мертва, появилась эта маленькая счастливица-клетка». Образец, который мы изучали, был собран несколько лет назад, и, поскольку он не был предназначен для культивирования клеток, за ним никак особенно не ухаживали. Однако каким-то образом эта капля камня и воды из самых глубоких недр Земли все еще пульсировала жизнью.
Столетиями пещера Лечугилья казалась не более чем длинной дырой, ведущей в тупики Гваделупских гор в Нью-Мексико. Время от времени в пещеру заглядывали исследователи. Регулярно наведывались сюда и старатели, чтобы собрать гуано летучих мышей, которое ценилось как удобрение. В остальном же никто не обращал на нее особого внимания. Однако в один из пасмурных дней где-то в 1950-х исследователи пещер заметили, что сквозь завалы на дне пещеры пробивается воздух, что навело их на мысль о том, что там может быть еще что-то. В результате ряда раскопок в 1970-1980-х годах было обнаружено несколько длинных туннелей. Последующие раскопки выявили более 233 километров подземных территорий на глубине более чем 490 метров под поверхностью. Подземные туннели украшали странные и красивые образования: массивные люстры из гипса причудливой формы – будто их сковало морозом, лимонно-желтые стручки серы, жемчужные шары гидромагнезита, прозрачные копья селенита и кальцитовые лилии, парящие над бирюзовыми бассейнами.
В начале 1990-х годов микробиолог Пенни Бостон смотрела передачу на телеканале National Geographic, в которой упоминалась Лечугилья. Бостон пришла в восторг от мысли том, что она сможет увидеть нетронутую подземную страну чудес. Одна из исследовательниц в передаче, Ким Каннингем, нашла первые доказательства существования микроорганизмов в пещере. Бостон интересовало, возможна ли жизнь за пределами Земли, поэтому она рассматривала Лечугилью как аналог потенциальных подземных мест обитания на других планетах. Она позвонила Каннингем и договорилась посетить пещеру с группой ученых и спелеологов.
Бостон и другие ученые, не имевшие большого опыта в спелеологии, несколько часов тренировались на скалах в Боулдере штата Колорадо, прежде чем погрузиться в Лечугилью. Эта короткая тренировка оказалась практически бесполезной. Лечугилья – это не ряд соединенных между собой комнат, по которым можно пройти, а запутанные хрустальные лабиринты, переплетенные в извилистых каменных джунглях. Чтобы пройти по ним, Бостон и ее коллегам пришлось спускаться по отвесным скалам, карабкаться по скользким гипсовым башням, преодолевать узкие уступы и пробираться через каменные соты – и все это с громоздким снаряжением за плечами. «Мы оказались в настолько чуждой нам среде, что у нас не было выбора, кроме как пытаться совладать с ней», – вспоминает Бостон. Про себя она все время думала: «Я просто должна перетерпеть это до тех пор, пока я не выберусь отсюда».
Они выжили, но без травм не обошлось. В какой-то момент Бостон вывихнула лодыжку. Перебираясь через расщелину, она поранила голень, отчего нога и ступня распухли. Но она продолжала идти. Незадолго до выхода из пещеры она заметила интересный пушок ржавого цвета, покрывающий нависающую над ней часть потолка пещеры. Она уже собиралась соскрести этот пух в мешок, как вдруг его капелька попала ей в глаз, который вскоре распух, как будто от инфекции. Возможно, подумала она, коричневый пух создали микробы, а возможно, он и вовсе состоял из микробов. Лабораторные исследования в конце концов подтвердили ее догадку. Пещера была полна микроорганизмов, которые разъедали горную породу, извлекая железо и марганец для получения энергии и оставляя после себя мягкий минеральный осадок. Микробы превращали камень в почву на глубине более 300 метров под землей.