Петр Образцов - Мир, созданный химиками. От философского камня до графена

Скоро, совсем скоро биохимики и молекулярные генетики создадут искусственную жизнь. Белки делать умеем (инсулин синтезирован уже давно), молекулу ДНК уже расшифровали и, значит, смогут воспроизвести. Дальше как-то так склеят белки и ДНК и получат искусственный вирус, затем искусственную клетку, немного позже искусственных сколопендр, бегемотов и Адама с Евой. Если к тому времени физики научатся перемещаться во времени, то эту парочку можно будет переместить (как в фильме «Терминатор») в какой-нибудь XXI век до н. э. Тогда на планете Земля и возникнет жизнь. И наконец будет решена проблема ее происхождения.

Однако жизнь может быть обнаружена и на других планетах, в том числе на планетах нашей Солнечной системы, казалось бы, совершенно непригодных для существования букашек-таракашек из-за жутких температур, неблагоприятного давления и недружественной бескислородной атмосферы. Доказательством этого служит, например, обнаружение и на самой Земле организмов, которым не требуется кислород.

Ученым и раньше были известны существа, способные обходиться без кислорода, этой основы жизни, но все они относились к одноклеточным, бактериям. Вместо кислорода для получения энергии в результате окисления они использовали серу, хлор, азот и даже водород, образующийся из воды под действием радиации вблизи залежей урановых руд. Но найденные совсем недавно, в 2010 году, членами итало-голландской экспедиции в Средиземном море лорициферы являются многоклеточными животными, которые пришлось выделить в отдельный тип — один из высших разрядов в классификации живого. Тип хордовые, например, содержит позвоночных животных — кошку, золотую рыбку, райскую птицу, автора и читателей этой книги, а лорициферы страшно далеки от народа. Но не только они, за последние несколько десятков лет на земле, но большей частью в море, обнаружены совершенно неожиданные существа.

Обычным многоклеточным животным кислород необходим для выработки энергии. Этот процесс происходит в специальных клеточных структурах — митохондриях. Но у лорицифер митохондрий в клетках нет, а поскольку без энергии никуда, им пришлось завести у себя другие структуры, которые называются гидрогеносомы (от латинского hydrogenium — водород). Согласно названию, цикл реакций в гидрогеносомах, протекающих с выделением нужной для лорицифер энергии, заканчивается образованием именно водорода.

Обнаружили эти странные существа лишь сейчас, и это неудивительно — ведь нашли их в глубоководной подводной впадине Л’Аталанте в 300 километрах к западу от острова Крит. Добраться до дна этой впадины не так-то легко, хотя она и находится в Средиземном море, вроде бы вдоль и поперек изученном.

Помимо практически полного отсутствия кислорода на дне впадины еще и значительно повышена соленость морской воды. Именно поэтому обнаружение множества лорицифер стало сенсацией — ну разве можно было представить, что и там кто-то живет! Однако природа побеспокоилась о заселении незанятой экологической ниши: если кислорода нет, приходится создавать бескислородных животинок. А если в таких жутких условиях кто-то все же ухитряется сносно существовать, можно надеяться, что жизнь будет обнаружена и на других планетах с экстремальными условиями существования.

В последние годы главными кандидатами на обнаружение углеродной формы жизни стали спутники Юпитера и Сатурна — соответственно Европа и Энцелад. Эти малые планеты покрыты толстым слоем водяного льда, под которым находится соленый океан жидкой воды. Температура и другие параметры океана на Европе ближе всего к подледным водоемам антарктических шельфовых ледников, то есть огромных полей льда, лежащих на прибрежном шельфе материка. Как-то в одном из таких ледников гляциологи пробурили глубокую скважину и опустили в нее видеокамеру. К своему немалому удивлению, они заметили, что практически в полной темноте, при близкой к нулю температуре здесь живут напоминающие креветок амфиподы (ракообразные) и крупные медузы. Медуза цапнула камеру одним из щупалец, но, будучи непрочным и студенистым, щупальце оторвалось и было поднято на поверхность, его размер соответствует медузе 30-сантиметровой длины.

А на Титане, спутнике планеты Сатурн, своеобразные формы бескислородной жизни уже почти обнаружены. Во всяком случае, наблюдения космического зонда «Кассини» позволяют выдвинуть такую гипотезу. Этот зонд, названный так в честь итальянского астронома XVII века, в 2004 году стал первым искусственным спутником Сатурна. Согласно программе исследований, приборы «Кассини» больше всего времени тратят на изучение именно естественного спутника Титана, который оказался удивительным образованием прежде всего потому, что на нем возможна жизнь. Разумеется, «зеленых человечков» там нет, но зато вполне могут существовать крайне необычные, не интересующиеся кислородом микроорганизмы. Для дыхания они используют водород, в земных условиях в естественном виде практически не встречающийся из-за своей взрывчатости. Тот самый водород, который выделяют земные лорициферы.

Проанализировав последние данные спектрометров «Кассини», ученые нашли новые подтверждения гипотезе о странных микроорганизмах. Если эти крошки используют водород, то на поверхности спутника его должно быть намного меньше, чем в верхних слоях. Так и оказалось: водорода на поверхности практически нет, и то же самое относится к ацетилену C 2H 2— газу, которым эти микроорганизмы должны питаться. На земле ацетилен используют для высокотемпературной сварки, именно этот газ образуется при обработке карбида кальция водой (см. главу 1). Кроме того, если «нормальные» микроорганизмы в качестве продукта жизнедеятельности выделяют углекислый газ, то микроорганизмы Титана — метан CH 4, которого в атмосфере спутника очень много.

Разумеется, обнаружение метана и отсутствие ацетилена и водорода вблизи поверхности не является строгим доказательством существования микробной жизни на Титане. Таким доказательством могло бы стать прямое наблюдение микроорганизмов, а еще лучше — забор проб с поверхности спутника и анализ их содержимого. «Кассини» такого сделать не может, хотя в свое время с этого аппарата был произведен сброс зонда «Гюйгенс», который передал на «Кассини» несколько сотен фотографий и данные различных приборов.

К сожалению, микроорганизмов «Гюйгенс» не обнаружил. Но это еще ничего не значит — в свое время биохимики уговорили генерального конструктора Сергея Королева установить на одном из лунных спускаемых аппаратов химическую микролабораторию для обнаружения внеземной жизни. Практичный Королев потребовал сначала выбросить прибор несколько поближе, в казахстанскую степь около космодрома Байконур. Жизни на Земле лаборатория не нашла, и прибор Королев на Луну не отправил. Генеральный конструктор вообще-то был очень жестким и строгим руководителем, но говорят, что в этом случае он не устроил разнос горе-биохимикам, а лишь долго смеялся.