Крейг Вентер - Жизнь на скорости света. От двойной спирали к рождению цифровой биологии

То, что мы обнаружили в глубинах планеты, было множеством экстремофилов, которые способны использовать двуокись углерода и водород, присутствующие под землей, для производства метана способом, похожим на тот, каким пользуются клетки Methanococcus jannaschii , выделенные около «черного курильщика», гидротермального источника на глубине 2600 м в Тихом океане. Простые расчеты показывают, что под поверхностью нашей Земли столько же жизни и биомассы, сколько во всем видимом мире на поверхности планеты. Подземные виды, вероятно, процветали там миллиарды лет.

Если считать, что жидкая вода – это синоним жизни, то Марс должен быть населен похожими организмами. Все больше свидетельств того, что на Марсе были океаны – три миллиарда лет назад, а потом еще раз, около миллиарда лет назад, когда после удара метеорита растаяли полярные шапки. Данные от многих марсоходов и проб говорят, что когда-то на планете были пригодные для обитания места, вероятно, пересохшие несколько миллиардов лет назад.

Уровни радиации на Марсе намного выше, чем на Земле, потому что атмосфера там в сто раз тоньше, чем у нашей планеты, и у Марса нет планетарного магнитного поля. В результате поверхности планеты достигает гораздо больше быстрых заряженных частиц. Кажется неправдоподобным, чтобы жизнь могла вынести здешние уровни радиации, но это не невозможно: высокоустойчивые к радиации почвенные организмы существуют и на Земле, например Deinococcus radiodurans . Более вероятно, что жизнь нашла убежище под поверхностью, так что образцы надо бы собирать как минимум из-под метрового слоя почвы, где организмы были бы защищены.

По-другому надо вести поиски марсианской жизни, если будет доказано, что живых клеток нет ни прямо под поверхностью, ни глубже. (Жизнь могла бы процветать более глубоко под грунтом на Марсе, чем на Земле, из-за меньшего перепада температур и более холодной поверхности.) В этом случае следовало бы выяснить, не сохранилась ли ДНК во льду, хотя есть предел тому, как долго ДНК может оставаться интактной. Работа Мортена Эрика Аллентофта из Копенгагенского университета в Дании подсказывает, что у ДНК есть период полураспада примерно в половину тысячелетия (521 год), что означает, что примерно за пятьсот лет примерно половина связей между нуклеотидами в образце ДНК разрушится, а еще за пятьсот лет или около того порвется половина оставшихся связей и так далее. Последние данные указывают, что у ДНК есть максимальный срок жизни примерно в 1,5 миллиона лет даже при идеальных для сохранения температурах {281} 281 Allentoft, Morten E., Matthew Collins, David Harker, James Haile, Charlotte L. Oskam, Marie L. Hale, Paula F. Campos, Jose A. Samaniego, M. Thomas P. Gilbert, Eske Willerslev, Guojie Zhang, R. Paul Scofield, Richard N. Holdaway, and Michael Bunce. “The half-life of DNA in bone: measuring decay kinetics in 158 dated fossils.” Proc. R. Soc. B7, декабрь 2012, Vol. 279, № 1748, стр. 4724–4733. , хотя возможно, что в сухих холодных условиях на Марсе она может продержаться дольше.

Но уже по тому, что ученые до сих пор спорят о значении данных, собранных «Викингом» в 1970-х, видно: в поисках жизни на Марсе мы больше всего надеемся найти прямое свидетельство ее наличия. «Аполлон-11», доставив на Землю первые внеземные образцы в виде 49 фунтов лунного скального грунта, дал начало пылким надеждам получить образцы почвы и с Марса для изучения на Земле. Основанием для нее служило то, что ученые на Земле могут сделать более тщательный и подробный анализ образцов, чем это возможно средствами робота на самой планете. Пока пилотируемая миссия на Марс остается далекой перспективой, мы можем использовать машины. Первым применять роботов, возвращающихся с образцами, стал СССР: в 1970 году аппарат «Луна-16» доставил 101 грамм вещества с Луны. В 1975 году Советы также планировали первый в мире проект марсианской миссии с возвращением образцов – двадцатитонный аппарат под названием «Марс-5НМ», – но этот проект был свернут.

С тех пор внеземное вещество доставляли на Землю американские аппараты Genesis (предназначенный для сбора образцов солнечного ветра, но разбившийся в пустыне Юты в 2004 году) и Stardust , добывший образцы с кометы Вильда 2 в 2006-м; а также японский зонд Hayabusa , который взял образцы с астероида Итокава после посадки на него. Однако такие миссии полны трудностей. Например, российская миссия «Фобос-грунт», которая должна была вернуться с образцами с Фобоса (спутника Марса), не смогла выйти с околоземной орбиты и потерпела крушение, упав в южной части Тихого океана. NASA давно планировала возвращаемую миссию на Марс, но пока что финансирование проекта не дает ему продвинуться намного дальше чертежной доски {282} 282 http://news.sciencemag.org/scienceinsider/2012/02/failure-to-launch-mars-missions. html?ref=hp .

Любая экспедиция на Марс сталкивается со сложнейшими техническими задачами. Просмотрите хронику исследования космоса, и вы обнаружите, что Красная планета – это Бермудский треугольник Солнечной системы. Она повидала множество проваленных миссий, от запущенных в 1960 году советских аппаратов серии М-60 (прозванных в западной прессе «Марсниками») до злосчастной британской «Бигль-2», которая пропала в 2003 году {283} 283 http://www.bis.gov.uk/assets/ukspaceagency/docs/space-science/beagle-2-commission-of-inquiry-report.pdf , покинув корабль-матку для спуска на поверхность Марса. Успешное возвращение с образцами подразумевает, что корабль экспедиции должен успешно стартовать, мягко сесть, взять образцы из перспективного места, где когда-то присутствовала вода (а лучше – из нескольких мест), и затем вернуться с этими образцами на Землю. Одна такая миссия для сбора пятисотграммовых образцов из двух мест потребовала бы 15 разных космических и планетных аппаратов и двух ракет-носителей и при этом заняла бы около трех лет от старта до возвращения с драгоценным грузом на Землю {284} 284 http://acquisition.jpl.nasa.gov/rfp/msr01/MSRArch-Paper.pdf .

Вдобавок следует принять специальные меры, чтобы предотвратить загрязнение образцов земными организмами, хотя очень может быть, что мы уже заразили ими Марс – после стольких-то посадок на нем. Любые части возвращаемого космического аппарата, которые могут входить в контакт с марсианскими образцами, должны быть стерильными, чтобы не обесценить эксперименты по обнаружению жизни. Секвенирующие машины ныне настолько чувствительны, что, если в образце, привезенном с Марса, окажется единственный земной микроб, он вполне может погубить эксперимент. Загрязнение – проклятие множества исследований, будь то судебная экспертиза или попытки восстановить древнюю ДНК.

Опасность загрязнения – обоюдоострая. Следует принять меры и к тому, чтобы никакая марсианская жизненная форма не заразила Землю. (Как уже говорилось, с опасениями на сей счет мы, возможно, опоздали на миллиард лет, поскольку «марсиане», скорее всего, уже здесь.) Миссия на Марс за образцами должна подчиняться требованиям по защите планеты куда более строгим, чем для любой экспедиции, отбывающей за данными. «Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела» (или Договор о космосе) от 1967 года {285} 285 http://www.oosa.unvienna.org/oosa/SpaceLaw/outerspt.html устанавливает в статье IX, что «Государства – участники Договора осуществляют изучение и исследование космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, таким образом, чтобы избегать их вредного загрязнения, а также неблагоприятных изменений земной среды вследствие доставки внеземного вещества, и с этой целью, в случае необходимости, принимают соответствующие меры».