Берндт Хайнрих - Зима: Секреты выживания растений и животных в самое суровое время года

Теперь вернемся к вопросу о том, почему северные популяции мухи Eurosta избегают переохлаждения с помощью белка, который стимулирует образование льда. Они вынуждены переживать заморозку. У южных популяций нет белка, который предотвращал бы переохлаждение, они могут переохлаждаться – и, скорее всего, делают это. Естественный отбор не обеспечил им толерантность к замерзанию , так что вместо этого они усовершенствовали механизмы, которые его предотвращают , а не помогают пережить. В условиях их среды обитания криопротекторов и переохлаждения точно достаточно , чтобы предотвратить образование льда. Скорость образования льда уже не важна, потому что это само по себе маловероятно, так что не нужны и меры предосторожности, которые замедляли бы заморозку (и обезвоживали клетку, чтобы та могла ее перенести).

В том, что обезвоживание вторично обеспечивает толерантность к замерзанию, можно убедиться на примере личинок африканского комара Polypedilum vanderplanki , которые периодически высыхают в пустынных временных водоемах, где и живут. Они приспособлены к потере 92 % воды в теле, причем такая высохшая личинка, по сути, бессмертна: ее можно погрузить в жидкий гелий при –269 °C – температуре, на 4 °C отстоящей от абсолютного нуля, – а потенциально и поместить непосредственно в условия абсолютного нуля, 0 °K, самой низкой возможной температуры во Вселенной. Если увлажнить личинку, бросив ее в воду, получится «насекомое мгновенного приготовления». В увлажненном состоянии она выживает только в узком диапазоне температур от 10 до 42 °C. Можно ли считать высохшую личинку живой? Не думаю. Ее можно считать живой потенциально , и, говоря об этом, я опираюсь на косвенные данные современных исследований по геологии и микробиологии.

Около 250 млн лет назад – примерно за 190 млн лет до того, как вымерли динозавры, – в Северной Америке было соленое озеро. Там, где сейчас находится пустыня Нью-Мехико, воды океана постепенно испарились. Под землей, которую теперь жарит солнце, на глубине около 800 метров остались отложения соли. В них оказались заперты маленькие камеры с древней морской водой, из которых микробиологам удалось выделить новую палочковидную бактерию и вырастить ее в культуре (причем она демонстрирует активный обмен веществ и размножается). Кроме того, ученые обнаружили другие микроорганизмы, чья ДНК не соответствует ДНК никаких известных организмов, и предполагается, что эти новые формы – первые или одни из первых древних микроорганизмов, которые населяли планету. Ранее микробиологи выделяли бактерии из внутренностей мертвых насекомых, на 125 млн лет застывших в янтаре, и сообщали, что эти бактерии тоже растут в культуре и что, возможно, найдены живые организмы, возраст которых составляет 125 млн лет.

Это совершенно фантастические результаты, так что смотреть на них нужно с определенной долей скепсиса, как это и делают в научном сообществе. Однако фантастическими я их считаю не из-за магических неизвестных науке процессов, пока что недоступных нашему пониманию, а из-за огромных промежутков времени, о которых идет речь (сам я настроен скептически, но свою позицию изложу чуть ниже). Если бы бактерии пролежали в неактивном состоянии год, десять или сто лет, никто бы глазом не моргнул. Даже сложные многоклеточные животные могут вернуться к жизни, проведя сотню лет в высушенном виде: известно, что похожие на примитивных насекомоподобных членистоногих с шестью лапами тихоходки спокойно занимаются своими делами, если их нечаянно сохранить в образцах сухого мха в музее. Примечательно не то, что эти существа могут прожить какое-то определенное количество лет, оставаясь в безжизненном на вид состоянии. Меня поражает, что они могут прожить в этом состоянии хотя бы минуту.

Если даже многоклеточные животные, такие как насекомые, с органами, мышцами, железами, а также нервной, репродуктивной, пищеварительной и выделительной системами, могут выжить, когда все эти системы, по тысяче клеток каждая, поставлены на паузу и, возможно, отключены, насколько проще, должно быть, остановить и перезапустить цепочку сложных, все-таки высокоорганизованных биохимических реакций одной клетки или даже еще более простую систему, например вирус? Вирус – это не примитивный организм. Это необычайно изящная форма живого, с функциональной точки зрения сведенная к минимуму, необходимому, чтобы расти и размножаться в своей особой среде обитания – внутри клетки. Жизнь вируса протекает в виде сложной серии химических реакций, вполне доступных нашему пониманию. Как минимум теоретически ученые могут синтезировать его из имеющихся в доступе веществ. Нужно признать, что бактерия состоит из значительно более сложной комбинации молекул, чем вирус, но здесь действуют те же принципы. Если муха или тихоходка в засушенном виде способна пережить сотню лет (а возможно, гораздо больше), то бактерия может и вовсе оказаться бессмертной.

Молекула ДНК может храниться вечно: если она законсервирована в соляном растворе и не распадается, время для нее не имеет значения. Важна только окружающая среда. С научной точки зрения нет ничего удивительного в том, что при постоянных условиях ДНК может пролежать 10, 10 млн или 100 млн лет, что у нее может быть такой «срок хранения». На эмоциональном уровне меня поражает, что бактерия может сохраниться за 250 млн лет, но умом я понимаю, как после этого она способна вести обмен веществ, расти и делиться. Однако я не могу подписаться под словами о том, что все это время бактерия была жива . Она была совершенно мертвой. Замороженное насекомое зимой тоже мертво. Жизнь определяется не материей. Жизнь определяется процессами, такими как движение энергии.

Исследования насекомых приоткрыли удивительную возможность, идею которой бурно развивают в фольклоре, научной фантастике, а в последнее время даже в бизнесе: заморозить, а затем вернуть к жизни человека. Замороженное тело по большинству определений «мертво» (оно не движется, у него нет сердцебиения, кровообращения, дыхания и нервной деятельности), и в этом состоянии его можно хранить неограниченное количество времени. К счастью, никого из людей еще не обессмертили льдом. Но человеческие эмбрионы замораживают с 1984 года, и некоторые из них хранятся по восемь лет, прежде чем их вживят. Нет никакой очевидной физиологической причины, по которой их нельзя было бы хранить больше сотни лет (см. журнал Time от 2 марта 1998 года), однако мне в голову приходит масса моральных.

В фольклоре Северо-Восточного Вермонта, глухой лесной области, известной своими холодными зимами, бытует причудливая история, согласно которой жители одной деревушки, чтобы избежать страшного мороза, осенью пили крепкий напиток, замораживались до весны, а потом оттаивали и снова вели активную жизнь. Фильм «Ледяной человек» (Iceman) рассказывает похожую историю о человеке, который замерз во льду около 10 000 лет назад, а потом оттаял и вернулся к жизни. Кому-то хочется верить, что такое возможно, и есть компания (TransTime Inc. в Сан-Леандро, Калифорния), которая оказывает «коммерческие услуги по крионике и криоконсервации»: любого желающего могут заморозить в жидком азоте и оставить в таком виде, видимо, на следующую тысячу лет или больше, по цене «от 150 000 долларов США» (на 2002 год). По слухам, Уолт Дисней предпочел заморозку кремации, хотя договор включал в себя статью об отсутствии гарантий (то есть гарантий выживания). На данный момент некоторых «пациентов» уже 23 года «содержат» в таком виде, но, насколько мне известно, никто не подвергался подобной процедуре цветущим и здоровым, как делают зимоспящие животные.