Карл Циммер - Микрокосм. E. coli и новая наука о жизни

Несмотря на все тревоги, Ледерберг не хотел и не предлагал навсегда закрыть для человека небо. По приглашению NASA он организовал в Стэнфордском университете лабораторию, где предполагалось начать разработку устройства, способного обнаружить на чужой планете признаки жизни. В некоторых отношениях эта работа, конечно, носила вполне земной характер. Вместе с коллегами Ледерберг возился с конвейерными лентами и масс- спектрометрами. Но одновременно перед учеными встал и глубокий — скорее даже не научный, а философский — вопрос: как найти жизнь, которую никогда прежде не видел? При поиске ответа на этот вопрос, решил Ледерберг, не обойтись без нового, совершенно самостоятельного раздела биологии. Он назвал его экзобиологией — биологией внеземной жизни.

Целью экзобиологии было понять, возникла ли жизнь еще где‑нибудь во Вселенной, помимо Земли, и какую форму она приняла. Всякая ли жизнь обязана использовать ДНК? Должна ли жизнь строить клетки из белка? Обладают ли эти молекулы какими‑то свойствами, которые делают их незаменимыми для жизни? Неужели никакая другая комбинация атомов не может выполнять ту же роль? «На эти вопросы можно ответить двояко, — писал Ледерберг. — Самонадеянный человек мог бы подражать примитивной жизни, имитируя Природу и подбирая заменители. Или он мог бы смиренно вопросить Природу об исходе ее собственных экспериментов с жизнью, поставленных, возможно, на других планетах Солнечной системы».

Поиск внеземных форм жизни по определению должен быть непрост, потому что ученые не в состоянии предсказать, что именно они могут обнаружить. Ледерберг считал, что начать можно с традиционных вещей. «Можно отложить наши тревоги по поводу экзотических биосистем до момента, когда будут получены результаты полноценных поисков более знакомых видов жизни», — писал он.

NASA не возражало. Агентство готово было поискать знакомые формы жизни, причем на Марсе. Марс в достаточной мере напоминал Землю, чтобы можно было надеяться обнаружить на нем жизнь. В 1965 г. американский космический зонд «Маринер-4» первым послал на Землю подробные изображения поверхности Марса. Земляне увидели скучный пейзаж, усеянный кратерами и полностью лишенный лесов и прочих признаков живого. Стало ясно: если на Марсе и есть жизнь, то, вероятно, она представлена только микроорганизмами. NASA воспользовалось фотографиями этой и последующих межпланетных станций при планировании новой экспедиции, предусматривавшей мягкую посадку аппарата на поверхность Марса. 4 июля 1976 г., через 18 лет после первого спутника, который в свое время наблюдал в Австралии Ледерберг, аппарат «Викинг-1» приземлился на поверхность этой планеты.

Как ни печально, из поисков жизни ничего не вышло. «Викинг-1» не обнаружил на поверхности признаков живых организмов, которые могли бы перерабатывать двуокись углерода (углекислый газ) в органический углерод. Некоторые разновидности земной жизни, такие как E. coli, напротив, поглощают органический углерод и выделяют углекислый газ в качестве отходов, но «Викинг» не обнаружил на планете признаков и такого метаболизма [34] Результаты эксперимента Labeled Release, предусматривавшего «подкормку» марсианского грунта питательными веществами, помеченными радиоактивным углеродом, и регистрацию углекислого газа, содержащего изотоп 14С, были неоднозначными. Его постановщик Джилберт Левин до сих пор убежден в том, что их следует считать положительными и что бактериальная жизнь в районах посадки «Викингов» была найдена. — Прим. пер. . Оставался последний эксперимент. «Викинг» копнул грунт, нагрел его, чтобы высвободить летучие молекулы, и направил их в трубку для измерений. Этот прибор вообще не обнаружил в марсианском грунте органического углерода. Это был окончательный приговор, потому что на Земле жизнь накопила огромные запасы органического углерода — и не только в организмах живых существ, но и в отходах их жизнедеятельности.

«Конец игры, — сказал тогда Джеральд Соффен, научный руководитель проекта «Викинг». — На Марсе нет органики. На Марсе нет жизни».

Условия на поверхности Марса оказались намного суровее, чем предполагали ученые. Ультрафиолетовое излучение и агрессивные химические вещества, такие как перекись водорода, быстро уничтожали любой органический углерод. Шансы на возникновение жизни в таких условиях казались очень низкими, если не нулевыми. Ледерберг был оптимистичнее коллег, но не намного. Возможно, что жизнь на Марсе существует лишь в нескольких оазисах, может быть, вокруг горячих источников в местах их выхода на поверхность планеты. Но если жизнь на Марсе все же есть, она, безусловно, куда скромнее буйной всепоглощающей земной жизни.

«Мы больше не можем быть уверены, что везде, куда ни посмотри, имеется жизнь», — сказал Ледерберг репортерам.

Ледерберг и его коллеги считали, что неудача «Викинга» — недостаточная причина для того, чтобы прекратить поиски жизни. Ученые призывали NASA к созданию «сына “Викинга”» — новой межпланетной станции, которая отвезла бы на Марс новый набор инструментов и приборов. Но NASA тогда больше интересовали астронавты [35] Это был период резкого сокращения финансирования космической программы, а из оставшихся средств значительная доля пошла на создание системы Space Shuttle. К исследованиям Марса США вернулись лишь в конце 1980-х гг., и сейчас реализуется этап поиска материальных свидетельств когда-то существовавшей на этой планете жизни. — Прим. пер. — резервуары с E. coli, по определению Ледерберга. Интерес к экзобиологии упал, и Ледерберг вновь вернулся к животрепещущим вопросам биологии, таким как появление новых болезней и угроза биологической войны. Его звездные дни в профессии подошли к концу.

Двадцать лет спустя у NASA вновь пробудился интерес к поискам внеземной жизни. Внутри метеорита, прилетевшего на Землю с Марса, обнаружились странные следы, которые, по предположению ученых, могли представлять собой окаменелости микроорганизмов. Тем временем межпланетная станция «Галилео» пролетела мимо Европы, спутника Юпитера, и прислала на Землю детальные фотографии ледяного панциря, покрывающего ее поверхность. Может быть, подо льдом скрывается жизнь? Наука, занимающаяся поисками внеземной жизни, которую теперь называют астробиологией, вновь получила поддержку NASA, основавшего в 1998 г. Институт астробиологии NASA.

Сегодня многие астробиологии занимаются поиском таких мест на Земле, где, несмотря на экстремальные условия, существует жизнь. E. coli — выносливое существо, но ученым удалось обнаружить немало других организмов, способных выжить в местах, где E. coli погибла бы очень быстро. Это и залитые кислотой шахтные стволы, и лишенные кислорода трясины, и глубины ледников, и перегретые воды гидротермальных источников, и полости соляных кристаллов. Планеты и луны с подобными условиями могли бы оказаться подходящим обиталищем для жизни.