Брайсон "Краткая история всего на свете"

Кто сейчас просматривает тему (общее число пользователей: 1, зарегестрированные: 0, гости: 1)

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
Брайсон "Краткая история всего на свете"


1. Сама жизнь
- 41 мин

Предисловие научного редактора перевода
Книга, которую вы держите в руках, призвана изменить ваше представление о науке как о неоправданно сложной и скучной сфере человеческой деятельности. Многие просто не догадываются о том, что наука может быть увлекательной, – годы обучения в школе убедили их в обратном. И такой эффект характерен не только для российского среднего образования. О похожих проблемах вспоминает и британец Билл Брайсон. Видимо, это общая проблема массовой школы с ее стандартными программами и скучными учебниками, которые бессильны привить интерес к науке.

А вот у Брайсона это получилось. В чем секрет его успеха? Прежде всего, это, конечно, представление науки через характеры и судьбы людей, через их жизненные коллизии, дружбу и вражду, надежды и разочарования, взлеты и падения. Для массовой культуры (а популяризация науки – это массовая культура) эксцентричный ученый – типичный персонаж и, в то же время, неповторимый в своей индивидуальности, когда речь идет о реальной исторической фигуре. Творческая личность всегда держит внимание публики в напряжении. И, пользуясь этим, Брайсон подбрасывает читателю научные знания и их взаимосвязи почти так же, как вплетает улики в роман мастер детектива.

Другой секрет книги – простота и ясность изложения. Автор с первых же страниц признается в том, что он дилетант в науке. Просто в какой-то момент у него появились желание и возможность потратить три года, чтобы в меру сил разобраться с современными научными представлениями. Казалось бы, в этом нет ничего особенного. Но статус профессионального журналиста дал Брайсону два важных преимущества: доступ к лучшим специалистам в каждой интересующей его области и опыт написания легкого для восприятия текста.

В отличие от многих других научно-популярных книг, где автор последовательно излагает твердо установленные факты, Брайсон выступает скорее в роли гида, ведущего экскурсию по науке. Книга насыщена увлекательными подробностями – от неожиданных фактов до исторических анекдотов – и невероятно широка по охвату. В этом третий секрет ее успеха. Здесь вы действительно найдете почти все: Большой взрыв и происхождение человека, историю открытия динозавров и массовое отравление свинцом, взвешивание Земли и глубоководные погружения. Обо всем этом написано ярко, доступно и, что немаловажно, кратко. Да-да, кратко, а значительный объем книги – лишь отражение большого числа затронутых в ней вопросов.

По многим темам, уместившимся у Брайсона всего на нескольких страницах, написаны целые тома. И в этом четвертый секрет успеха книги – она содержит множество ссылок на работы коллег-популяризаторов и может служить путеводителем в огромном объеме научно-популярной литературы. К сожалению, многие из упоминаемых авторов и книг недоступны читателю на русском языке, так что будем считать это путеводителем для российских издателей.

Конечно, в столь масштабном проекте не удалось обойтись и без ряда неточностей. Сам автор упоминает, что благодаря любезному участию консультантов он исправил в тексте не одну сотню ошибок и он сам не знает, сколько еще их осталось на страницах книги. Именно поэтому при подготовке русского издания мы постарались проверить и уточнить приводимые факты и цифры.

В некоторых случаях, когда ошибки были очевидны (например, в числовых значениях), они исправлены прямо в тексте. В более сложных ситуациях даются ссылки на примечания в конце книги (обозначены цифрами). Также в некоторых примечаниях даются оговорки, когда автор в угоду краткости и ясности излишне упрощает существующие научные представления. Впрочем, не следует ожидать от увлекательной обзорной экскурсии досконального и точного изучения каждого экспоната.

Но далеко не все примечания связаны с ошибками. Наука в наше время развивается очень быстро. За десять лет, прошедших с момента выхода книги на английском языке, ряд утверждений успел устареть. Например, Плутон в 2006 году утратил статус планеты. Астрофизик Сол Перлмуттер, кратко упомянутый в третьей главе как охотник за сверхновыми, получил Нобелевскую премию за открытие по этим сверхновым ускоренного расширения Вселенной. Теория струн, над заумностью которой автор подтрунивает в главе 11, принесла совершенно новое понимание природы черных дыр. Стремительное развитие инструментов для чтения ДНК открыло совершенно новые возможности для изучения эволюции жизни. Марсоходы, квантовые и нанотехнологии, открытие бозона Хиггса, достижения в исследованиях климата – за прогрессом науки не угнаться, но важнейшие новые результаты по возможности все же учтены в примечаниях.

В книге упоминается множество имен. Прежде всего, это, конечно, ученые. Билл Брайсон считает своим долгом устранять исторические несправедливости и указывать истинных первооткрывателей или авторов идей в тех случаях, когда в общественном сознании научное достижение связано с другими именами. В большинстве случаев все необходимые сведения об ученых содержатся на страницах книги и подбор этих сведений – часть замысла автора.

Однако нередко в тексте даются мнения или цитаты с указанием имени научного журналиста или ученого-популяризатора – как правило, нашего современника – без каких-либо пояснений. Многие из них хорошо известны любителям науки в англоязычных странах, а если и нет, то информацию легко найти в Интернете. Но при выходе из англоязычного культурного пространства возникает необходимость пояснить статус этих авторов. В таких случаях нами дается примечание с указанием специализации, места работы и основных достижений упомянутого эксперта.

И, наконец, последний момент, который надо иметь в виду при чтении книги Билла Брайсона, – она написана англичанином. Поэтому его в первую очередь интересует наука, сделанная в Великобритании (made in UK) или, немного шире, в англоязычном мире. Достижения вечных соперников французов традиционно даются со слегка ироничным подтекстом, а на долю других стран приходятся лишь отдельные имена. Так, из российских ученых подробно говорится лишь о Менделееве.

Но не стоит обижаться на эту невольную предвзятость. Возможно, отчасти благодаря ей, а также многочисленным ссылкам на работы других научных писателей, Брайсон получил в 2004 году премию «Авентис», присуждаемую Лондонским королевским обществом и Британской национальной академией наук за лучшую научно-популярную книгу года. А уже благодаря этой премии «Краткая история» получила международную известность, были проданы сотни тысяч экземпляров, книгу перевели на многие языки, в том числе и на русский. Русское издание также пользовалось огромной популярностью и мгновенно стало библиографической редкостью.

Сегодня перед вами – новое, проверенное и исправленное, издание этого мирового бестселлера. И у вас снова есть замечательная возможность провести несколько вечеров за увлекательным и познавательным чтением.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
От автора
Сейчас, в начале 2003 года, я держу перед собой несколько страничек доброжелательных и тактичных замечаний Иана Таттерсолла из Американского музея естественной истории. Он, среди прочего, отмечает, что Перигё не винодельческий район, что, несмотря на изобретательность моего решения, как-то не принято выделять курсивом классификационные подразделения выше уровня рода и вида, что я упорно искажаю написание Олоргезайли (места, где я побывал совсем недавно) и далее в том же духе касательно двух глав, относящихся к сфере его интересов – первобытному человеку.

Кто знает, сколько еще авторских ляпов выплывет на этих страницах. Но благодаря, в частности, доктору Таттерсоллу и всем, кого я собираюсь здесь отметить, их будет на много сотен меньше. Я не могу приступить к повествованию, не поблагодарив должным образом тех, кто помог мне написать эту книгу. Особенно я обязан тем, кто с неизменным великодушием и любезностью проявлял поистине героическое терпение, отвечая на один бесконечно повторявшийся простой вопрос: «Прошу прощения, но не объясните ли вы это еще раз?»

В Англии на мои вопросы отвечали Дэвид Кэплин из Имперского колледжа в Лондоне; Ричард Форти, Лен Эллис и Кейти Уэй из Музея естественной истории; Мартин Рафф из Университетского колледжа в Лондоне; Розалинд Хардинг из Института биологической антропологии в Оксфорде; доктор Лоренс Смаджи, ранее работавший в институте Уэллком, и Кит Блэкмор из Times.

В Соединенных Штатах: Иан Таттерсолл из Американского музея естественной истории в Нью-Йорке; Джон Торстенсен, Мэри К. Хадсон и Дэвид Бланчфлауэр из Дартмутского колледжа в Гановере, штат Нью-Гэмпшир; доктор Уильям Эбду и доктор Брайен Марш из медицинского центра Дартмут-Хичкок в Ливане, штат Нью-Гэмпшир; Рэй Андерсон и Брайен Витцке из Департамента естественных ресурсов Айовы, Айова-Сити; Майк Вурхис из университета штата Небраска и парка вулканических окаменелостей близ Орчарда, штат Небраска; Чак Оффенбургер из университета Буэна Висты, Сторм-Лейк, штат Айова; Кен Рэнкорт, руководитель научных исследований обсерватории Маунт Вашингтон, Горхэм, штат Нью-Гэмпшир; Пол Досс, геолог Йеллоустонского национального парка, и его жена Хейди, также сотрудница национального парка; Фрэнк Асаро из Калифорнийского университета в Беркли; Оливер Пейн и Линн Эддисон из Национального географического общества; Джеймс О. Фарлоу из университета Индиана-Пэрдью; Роджер Л. Ларсон, профессор морской геофизики университета Род-Айленда; Джефф Гуинн из газеты Star Telegram в Форт-Уорте; Джерри Кастен из Далласа, штат Техас, и сотрудники Исторического общества Айовы в Де-Мойне.

В Австралии: его преподобие Роберт Эванс из Хейзелбрука, штат Новый Южный Уэльс; доктор Джилл Кейни из Австралийского бюро метеорологии; Алан Торн и Виктория Беннет из Австралийского национального университета в Канберре; Луиза Бурке и Джон Хоули из Канберры; Энни Милн из Sydney Morning Herald; Иан Новак, ранее работавший в Геологическом обществе Западной Австралии; Томас X. Рич из Музея штата Виктория; Тим Флэннери, директор Музея Южной Австралии в Аделаиде; Натали Папуорт и Алан Макфадьен из Королевского ботанического сада Тасмании, Хобарт и оказавшие мне большую помощь сотрудники библиотеки штата Новый Южный Уэльс в Сиднее.

Кроме того, Сью Сьюпервиль, заведующая информационным центром Музея Новой Зеландии в Веллингтоне; доктор Эмма Мбуа, доктор Коэн Маес и Джиллани Нгалла из Кенийского национального музея в Найроби.

Я также во многом очень обязан Патрику Джонсон-Смиту, Джеральду Ховарду, Марианне Велманс, Элисон Таллет, Джиллиан Сомерскейлс, Ларри Финлею, Стиву Рабину, Джеду Маттсу, Кэрол Хитон, Чарльзу Эллиоту, Дэвиду Брайсону, Фелисити Брайсон, Дэну Маклину, Нику Сазерну, Джеральду Энегельбретсену, Патрику Галлахеру, Ларри Эшмиду и необычайно приветливому персоналу библиотеки Хоу в Гановере, штат Нью-Гэмпшир.

И, как всегда, я выражаю глубочайшую благодарность моей дорогой терпеливой несравненной жене Синтии.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
Введение
Добро пожаловать. И поздравляю. Я счастлив, что вам это удалось. Знаю, что попасть сюда было нелегко. Вообще-то я полагаю, что это было несколько труднее, чем вы можете подумать.

Начать с того, что для вашего присутствия здесь сегодня нужно было, чтобы триллионы непрестанно перемещающихся атомов каким-то замысловатым и необычайно строго определенным образом собрались вместе, породив вас. Их расположение настолько индивидуально и специфично, что никогда раньше не возникало и будет существовать лишь единожды, в этот раз. В течение многих дальнейших лет (мы надеемся) эти крошечные частицы будут безропотно участвовать в миллиардах своевременных совместных действий, необходимых для того, чтобы сохранить вас невредимым и дать возможность испытать в высшей степени приятное, но обычно недооцениваемое состояние, известное как жизнь.

Зачем атомам так утруждать себя – небольшая загадка. Быть вами – не такое уж благодарное занятие на атомном уровне. При всей их преданности и заботе вашим атомам на вас наплевать – в сущности, они даже не знают о вашем существовании. Даже не догадываются, что они сами находятся здесь. Они же, в конце концов, безмозглые частицы и сами по себе не наделены жизнью. (Довольно занятно представить, что если вы приметесь пинцетом расщипывать себя на части, атом за атомом, то получится куча мелкой атомной пыли, причем ни одна пылинка никогда не была живой, но все вместе когда-то были вами.) Однако почему-то на протяжении вашей жизни они будут неукоснительно подчиняться единственному импульсу: сохранять вас такими, как есть.

А плохая новость заключается в том, что атомы непостоянны и время их преданности нам быстротечно – поистине быстротечно. Даже долгая человеческая жизнь достигает всего лишь около 650 тысяч часов. И когда эта скромная веха вдруг появляется перед глазами или маячит где-то поблизости, ваши атомы по неизвестным причинам прекращают служить вам, молча демонтируют свои конструкции и расходятся по другим предметам. А с вами все.

И все же вы можете радоваться, что наше появление на свет вообще случается. Строго говоря, во Вселенной, насколько мы можем утверждать, такого больше нет. Это весьма странно, потому что атомы, которые так охотно сбиваются в кучу, создавая живые существа на Земле, точно такие же, что отказываются делать это в других местах. Что бы там ни было еще, но на уровне химии жизнь на удивление обыденная штука: углерод, водород, кислород и азот, немного кальция, примесь серы, редкие пылинки других самых обычных элементов – ничего такого, чего нельзя найти в любой простой аптеке, – и это все, что нужно. Единственная особенность составляющих вас атомов заключается в том, что они составляют вас. Это, конечно, и есть чудо жизни.

Но независимо от того, порождают атомы жизнь в других уголках Вселенной или нет, они создают множество других вещей; без них не было бы воды, или воздуха, или горных пород, не было бы звезд и планет, далеких газовых облаков и завихряющихся туманностей и любых других вещей, составляющих Вселенную, такую привычно материальную. Атомы настолько многочисленны и непреложны, что мы легко упускаем из виду, что вообще-то в их существовании нет необходимости. Нет закона, требующего, чтобы Вселенная наполнялась малыми частицами материи, или порождала свет и тяготение, или обладала другими физическими свойствами, от которых зависит наше существование. Нет никакой необходимости и в существовании самой Вселенной. Долгое время ее и не было. Не было атомов, и для них не было Вселенной, по которой они бы свободно плавали. Не было ничего – нигде совсем ничего.

Так что слава богу, что есть атомы. Но то обстоятельство, что у вас есть атомы и что они охотно собираются именно таким образом, лишь отчасти объясняет, как вы тут появились. Для того чтобы оказаться здесь теперь, в XXI веке, живым и к тому же достаточно сообразительным, чтобы это осознать, вам также надо было стать результатом необычайной череды биологических везений. Выживание на Земле – удивительно хитрое дело. Из миллиардов и миллиардов живых видов, существовавших с начала времен, большинства – как предполагают, 99,99 процента – больше здесь нет. Как видите, жизнь на Земле не только коротка, но и пугающе шатка. В том и состоит курьезность нашего существования, что мы обитаем на планете, которая очень хорошо поддерживает жизнь, но еще лучше ее истребляет.

Биологический вид сохраняется на Земле в среднем всего лишь около четырех миллионов лет, так что если вы хотите оставаться здесь миллиарды лет, то должны быть такими же непостоянными, как составляющие вас атомы. Вы должны быть готовы менять в себе любые характеристики: облик, размер, цвет, видовую принадлежность – словом, все – и делать это неоднократно. Конечно, сказать куда легче, чем сделать, ведь процесс изменений идет наугад. Чтобы из «крошечной капельки первичного бульона» (как говорится в песенке Гилберта и Салливана[1][2]) стать сообразительным прямоходящим современным человеком, вам потребовалось снова и снова на протяжении чрезвычайно долгого времени и точно вовремя раз за разом менять свои черты и особенности. Так что в разные периоды за последние 3,8 миллиарда лет вы сначала терпеть не могли кислорода, а потом души в нем не чаяли, отращивали плавники и конечности, щеголяли крыльями, откладывали яйца, мелькали в воздухе раздвоенным язычком, были гладкими, были пушистыми, жили под землей, жили на деревьях, были большими, как олень, и маленькими, как мышь, и принимали образ миллионов других созданий. Малейшее отклонение от любого из этих зигзагов эволюции – и теперь вы, возможно, слизывали бы водоросли со стен пещеры, или, как морж, нежились бы где-нибудь на каменистом берегу, или, выдувая воздух из отверстия в затылке, ныряли бы на шестьдесят футов, чтобы набрать полный рот обитающих на дне вкусных червей.

Вам повезло не только в том, что с незапамятных времен вы принадлежите благоприятствуемой эволюционной линии, но вам также в высшей степени – можно сказать, чудесным образом – повезло с собственной родословной. Задумайтесь над тем, что за 3,8 миллиарда лет, период дольше времени существования земных гор, рек и океанов, все до одного ваши предки с обеих сторон были достаточно привлекательны, чтобы найти себе пару, достаточно здоровы, чтобы дать потомство, и достаточно вознаграждены судьбой и обстоятельствами, чтобы прожить для этого достаточно долго. Никто из имевших к вам отношение предков не был раздавлен, проглочен, не утонул, не умер с голоду, не завяз в грязи, не был не ко времени ранен или каким-либо иным образом не отклонился от продиктованного жизнью влечения передать частичку генетического материала нужному партнеру в нужный момент, дабы сохранить единственно возможную последовательность наследуемых сочетаний, которые могли иметь поразительным, хотя и недолговечным конечным результатом – вас.

В книге рассказывается о том, как это произошло, – в частности, о том, как мы совсем из ничего стали чем-то, потом частичка этого чего-то стала нами, а также о том, что было между этим и после. Разумеется, надо охватить уйму вещей, потому книга и называется «Краткая история почти всего», хотя, по правде говоря, она далеко не обо всем. Да и не могла быть. Но если повезет, ближе к концу, может быть, появится ощущение, что обо всем.

Отправным пунктом для меня послужил, каким бы он ни был, школьный учебник естествознания, который был у меня в четвертом или пятом классе. Книжка была стандартным учебником 1950 года – потрепанным, нелюбимым, увесистым, но ближе к началу там была иллюстрация, которая меня просто очаровала: схема, изображавшая внутренность Земли, как она выглядела бы, если вырезать большим ножом и аккуратно вынуть кусок, составляющий примерно четверть целого.

Трудно поверить, что раньше я никогда не видел такой иллюстрации, но, очевидно, не видел, потому что отчетливо помню, что был поражен. Откровенно говоря, полагаю, что первоначальный интерес был вызван собственным воображением. Я представил, как вереницы ничего не подозревавших, мчавшихся на восток по американским равнинным штатам водителей валятся с края неожиданно возникшего обрыва высотой шесть с половиной тысяч километров, протянувшегося от середины Америки до Северного полюса. Но постепенно мое внимание переключилось на научную сторону рисунка и до меня дошло, что Земля состоит из отдельных слоев, заканчивающихся в центре раскаленным добела шаром из железа и никеля, таким же горячим, если верить надписи, как поверхность Солнца. Помню, что с удивлением подумал: «Откуда они знают?»

В правильности этих сведений я не сомневался ни на минуту – я все еще склонен доверять мнениям ученых, так же как я доверяю тому, что мне говорят врачи, водопроводчики и другие обладатели сокровенных, недоступных простым смертным знаний, – но до меня, хоть убей, не доходило, каким образом человеческий ум смог дознаться, как выглядит и из чего состоит то, что размещается в тысячах километров под нами, чего не видел ни один глаз, куда не мог проникнуть никакой рентгеновский луч. Для меня это было просто чудом. С той поры я придерживаюсь этого своего представления о науке.

В тот вечер я забрал книгу домой и, забыв об ужине, с нетерпением раскрыл ее – видно, поэтому мать потрогала мой лоб и спросила, здоров ли я, – и принялся читать с первой страницы.

Скажу вам, книга оказалась ничуть не захватывающей. Даже не совсем вразумительной. Прежде всего она не содержала ответов ни на один из вопросов, которые возбудил рисунок в нормальном пытливом уме. Как получилось, что в середине нашей планеты оказалось Солнце и откуда узнали, насколько там горячо? И если там внутри все горит, почему земля у нас под ногами не горяча на ощупь? И почему остальное внутреннее пространство не плавится – а может быть, плавится? И когда ядро в конце концов выгорит, не рухнет ли часть Земли в пустоту, оставляя огромную дыру на поверхности? И откуда об этом знают? Как все это выяснили?

Но автор странным образом умалчивал об этих частностях – в общем, умалчивал обо всем, кроме антиклиналей, синклиналей, аксиальных разломов и прочего в том же духе. Словно он хотел сохранить в тайне все интересные вещи, сделав их не постижимыми здравым рассудком. С годами я стал подозревать, что это вовсе не чья-то личная прихоть. Казалось, среди авторов учебников существовал широкий таинственный сговор, дабы изложение ими своего предмета даже на самую малость не приблизилось к области интересного и всегда оставалось чем-то вроде дальнего телефонного вызова, поступившего от чего-то действительно увлекательного.

Теперь-то я знаю, что, к счастью, есть множество научных писателей, из-под пера которых выходят самые доступные, самые захватывающие произведения. Только на одной букве алфавита их сразу трое: Тимоти Феррис, Ричард Форти, Тим Флэннери (не говоря уж о ныне покойном божественном Ричарде Фейнмане), – но, к сожалению, никто из них не написал учебника, которым бы мне довелось пользоваться. Все мои учебники были написаны мужами (всегда мужами), придерживавшимися занятного мнения, что все становится ясным, если выражено формулой, и любопытного заблуждения, что американские дети по достоинству оценят, если главы будут заканчиваться вопросами, над которыми можно будет поразмышлять в свободное время. Так что я вырос с убеждением, что наука – в высшей степени унылая вещь, хотя и подозревал, что так не должно быть. Я не слишком задумывался над всем этим и не предполагал, что могу сам чем-то в этом деле помочь. Так продолжалось довольно долгое время.

Потом, много позднее – думаю, около четырех или пяти лет тому назад, – во время долгого полета через Атлантику, когда я бездумно глядел в иллюминатор на залитый лунным светом океан, меня вдруг – и это было довольно неприятно – осенило, что я не знаю простых вещей о единственной планете, на которой собираюсь прожить всю жизнь. Например, я не имел представления о том, почему океаны соленые, а Великие озера – нет. Ни малейшего представления. Я не знал, становятся ли океаны со временем солонее или нет и стоит ли мне вообще проявлять беспокойство по этому поводу. (Весьма рад вам сообщить, что до конца 1970-х годов ученые тоже не знали ответов на эти вопросы. Просто предпочитали не говорить об этом во всеуслышанье.)

Соленость океана, разумеется, представляла лишь крошечную частицу моего невежества. Я не знал, что такое протон и что такое протеин, не мог отличить кварк от квазара, не понимал, как геологи могли, взглянув на слои породы в каньоне, определить ее возраст – вообще ничего не знал. Мною исподволь овладело необычное желание немного разобраться в этих вопросах и прежде всего понять, как удалось до всего этого докопаться. Как ученые все это вычисляют, определяют, расшифровывают – это оставалось для меня поражающей воображение загадкой. Откуда они знают, сколько весит Земля, или сколько лет горным породам, и что вообще находится там, глубоко в центре? Откуда знают, как и когда начиналась Вселенная и как она тогда выглядела? Откуда знают, что происходит внутри атома? И, коль на то пошло – а по здравом размышлении это, возможно, самое главное, – как получается, что ученые, которые, как часто кажется, знают почти все, не могут предсказать землетрясение или даже сказать, стоит ли брать с собой зонтик, отправляясь в среду на бега?

Так что я решил посвятить часть своей жизни – как оказалось, три года – чтению книг и журналов и поиску ангельски терпеливых специалистов, готовых отвечать на уйму необычайно глупых вопросов. Я хотел выяснить, действительно ли нельзя понять и по достоинству оценить – подивиться, даже насладиться чудесами и достижениями науки на уровне, не слишком изобилующем техническими подробностями и не требующем глубоких знаний, но и не совсем на поверхностном.

Таковы были мой замысел и моя надежда, и для этого была задумана настоящая книга. Во всяком случае, нам придется освоить значительный объем сведений в значительно более короткий срок, чем отпущенные нам 650 тысяч часов, так что начнем.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
2. В тропосферу - 35 мин

Глава 17. В тропосферу
Спасибо Всевышнему за атмосферу. Она держит нас в тепле. Без нее Земля была бы безжизненным ледяным шаром со средней температурой минус 50 градусов Цельсия. Кроме того, атмосфера поглощает подлетающие рои космических лучей, заряженные частицы, ультрафиолетовое излучение и тому подобное. В целом газовая толща атмосферы равноценна четырем с половиной метрам защитной стены из бетона, и, не будь ее, эти невидимые гости из космоса пронзали бы нас подобно крошечным кинжалам. Даже дождевые капли колотили бы нас до бесчувствия, не замедляй их падения атмосфера.

Самое поразительное качество атмосферы заключается в том, что ее не так уж много. Она простирается до высоты примерно 190 километров, что может казаться довольно порядочным, если смотреть с земной поверхности, но если сжать Землю до размеров обычного настольного глобуса, то высота атмосферы не превысит толщины пары слоев лакового покрытия[266].

В научных целях атмосфера подразделяется на четыре неравных слоя: тропосферу, стратосферу, мезосферу и ионосферу (теперь часто называемую термосферой). Тропосфера – это тот слой, который так дорог нам. Только он содержит достаточно тепла и кислорода для нашей жизнедеятельности, хотя даже он быстро становится неблагоприятным для жизни по мере подъема вверх. От уровня земли до высшей точки тропосферы (или «вращающейся сферы») около 16 километров на экваторе и не более 10–11 километров в умеренных широтах, там, где живет большинство из нас. Восемьдесят процентов массы атмосферы, практически вся вода и тем самым практически все погодные явления ограничены этим тонким, как дымка, слоем. Поистине между вами и пустотой не так уж много места.

Но даже при этом космические корабли в верхней атмосфере должны управляться с осторожностью, особенно при возвращении на Землю, как это показала в феврале 2003 года трагедия с космическим челноком «Колумбия». Хотя атмосфера и представляется очень тонкой, если корабль спускается под слишком большим углом – более 6 градусов – или слишком быстро, он столкнется с таким количеством молекул, что их сопротивление приведет к воспламенению[268]. И, наоборот, если спускающийся корабль войдет в стратосферу под слишком малым углом, он вполне может отскочить в космос, подобно прыгающему по воде камешку.

Но вам нет нужды рисковать, отправляясь на край атмосферы, чтобы лишний раз вспомнить о том, какими отчаянно цепляющимися за землю существами мы являемся. Как известно каждому пожившему в горном городке, ваш организм начинает протестовать при подъеме не так уж на много сотен метров над уровнем моря. Даже опытные альпинисты, обладающие преимуществами, которые дает общефизическая и специальная подготовка, а также баллоны с кислородом, на высоте быстро становятся подвержены тошноте, усталости, обморожениям, потере ориентации, страдают от переохлаждения, мигреней, утраты аппетита и многих других функциональных расстройств. Сотней убедительных способов человеческий организм напоминает своему хозяину, что он не приспособлен действовать так высоко над уровнем моря.

«Даже при самой благоприятной обстановке, – писал об условиях на вершине Эвереста альпинист Питер Хабелер[269], – каждый шаг на этой высоте требует колоссального усилия воли. Ты должен заставлять себя делать любое движение, например, что-нибудь взять. Постоянно одолевает свинцовая, смертельная усталость». В своей книге «Другая сторона Эвереста» английский альпинист и кинорежиссер Мэтт Дикинсон рассказывает, как Говард Сомервелл[270] во время экспедиции на Эверест в 1924 году «почувствовал, что задыхается насмерть из-за оторвавшегося и застрявшего в дыхательном горле кусочка собственной плоти». Огромным усилием Сомервеллу удалось откашлять закупоривший горло кусок. Оказалось, что это «просто фрагмент слизистой его собственной гортани».

Физические страдания особенно тяжелы начиная с высоты 7500 метров – уровня, известного среди альпинистов как «зона смерти», но многие тяжело переносят уже высоту более 4500 метров и даже могут опасно заболеть. Такая чувствительность имеет мало отношения к тренированности. Порой бабули резво скачут по высоченным горкам, тогда как их крепкие отпрыски беспомощно стонут, лежа пластом, пока их не спустят пониже.

Считается, что абсолютный предел высоты, на которой еще возможно постоянное пребывание человека, – примерно 5500 метров, но даже люди, прошедшие специальную высотную подготовку, могут не переносить подолгу такие высоты. В книге «Жизнь в экстремальных условиях» Фрэнсис Эшкрофт отмечает, что серные рудники в Андах находятся на высоте 5800 метров, но горняки предпочитают каждый вечер спускаться на 460 метров и на следующий день снова подниматься наверх, вместо того чтобы постоянно жить на той высоте. У коренных обитателей высокогорья за тысячелетия зачастую развиваются непропорционально большие грудная клетка и легкие и почти на треть возрастает концентрация переносящих кислород красных кровяных клеток, хотя существует предел их концентрации, ибо кровь может стать слишком густой, чтобы свободно течь по сосудам. Кроме того, на высоте больше 5500 метров даже самые адаптированные женщины из-за нехватки кислорода не могут до конца выносить плод.

Когда в 1780-х годах в Европе начались экспериментальные подъемы на воздушных шарах, воздухоплавателей удивило, что с высотой становилось заметно холоднее. Казалось бы, логика подсказывает, что чем ближе к источнику тепла, тем должно быть теплее. Ответ частично состоит в том, что вы, по существу, не приближаетесь к Солнцу. Солнце находится в 150 миллионах километров. Приблизиться к нему на несколько сотен метров – это все равно что, находясь в Огайо, сделать шаг в сторону лесного пожара в Австралии и ожидать, что почувствуешь запах дыма. Ответ снова возвращает нас к проблеме плотности молекул в атмосфере. Солнечные лучи возбуждают атомы. Те при столкновениях выделяют полученную энергию, что и приводит к повышению температуры. Когда в летний день вы чувствуете, как солнышко пригревает спину, на самом деле это дают о себе знать возбужденные атомы. Чем выше вы поднимаетесь, тем меньше остается молекул и тем реже между ними происходят столкновения. Воздух – обманчивая штука. Мы склонны думать, что даже на уровне моря он абсолютно бесплотный и почти невесомый. На самом деле он обладает внушительной массой, и эта масса часто себя проявляет. Океанограф Уайвилль Томсон[271] более века назад писал: «Просыпаясь утром, мы иногда узнаем, что показатель барометра поднялся на дюйм, что за ночь на нас потихоньку взвалили почти полтонны, однако не испытываем неудобства, а скорее встаем бодрыми и веселыми, потому что в более плотной среде организму требуется сравнительно меньше усилий для движения»[272]. Ваше тело не оказывается раздавленным лишней половиной тонны по той же причине, что и глубоко под водой: оно в основном состоит из несжимаемых жидкостей, которые давят обратно, уравнивая давление снаружи и изнутри.

Но приведите воздух в движение, будь то ураган или даже свежий ветер, и он скоро напомнит вам, что обладает значительной массой. Всего вокруг нас около 5200 миллионов миллионов тонн воздуха – по 10 миллионов тонн на каждый квадратный километр планеты – не такая уж незначительная величина. Когда миллионы тонн атмосферы устремляются со скоростью 50–60 километров в час, вряд ли кого удивит, что ломаются сучья и слетает с крыш черепица. Как отмечает Антони Смит[273], типичный атмосферный фронт может состоять из 750 миллионов тонн холодного воздуха, прижатых миллиардом тонн более теплого. Стоит ли удивляться, что метеорологические последствия порой захватывают воображение.

В мире у нас над головами, безусловно, не наблюдается недостатка энергии. Подсчитано, что одна гроза может заключать в себе количество энергии, эквивалентное количеству электроэнергии, потребляемому всеми Соединенными Штатами в течение четырех дней[274]. В подходящих условиях грозовые облака могут возвышаться на 10–15 километров, скорость восходящих и нисходящих токов внутри их превышает 150 километров в час. Часто они расположены рядом, потому пилоты и не хотят летать сквозь них. В ходе этого внутреннего брожения находящиеся в облаке частицы заряжаются электричеством. По не совсем еще понятным причинам более легким частицам свойственно нести положительные заряды и подниматься воздушными потоками в верхние слои. Более тяжелые частицы удерживаются у основания, накапливая отрицательные заряды. Эти отрицательно заряженные частицы неудержимо тянет к положительно заряженной Земле, и остается лишь пожелать удачи всему тому, что окажется у них на пути. Молния летит со скоростью 4 миллиона километров в час[275] и может нагреть окружающий воздух до весьма бодрящей температуры в 25 тысяч градусов Цельсия, в несколько раз жарче, чем на поверхности Солнца. В любой момент на земном шаре происходит в среднем 1800 гроз – около 40 тысяч в день. По всей планете днем и ночью каждую секунду в землю ударяет сотня молний. Небо – довольно оживленное место.

Значительная часть наших знаний о том, что происходит там, наверху, получена на удивление недавно. Струйные течения, обычно отмечаемые на высоте 9–11 тысяч метров, способны достигать скорости 300 километров в час и в огромной степени влиять на состояние погоды целых материков, а ведь об их существовании не подозревали, пока летчики не стали залетать в них во время Второй мировой войны. Даже теперь о многих атмосферных явлениях существует весьма приблизительное представление. Время от времени в полеты самолетов вносит оживление вид волнового движения, известного в обиходе как турбулентность при ясном небе. Два десятка таких происшествий в год – достаточно серьезное дело, чтобы о нем сообщить. Эти случаи не связаны ни со строением облаков и ни с чем-либо другим, что можно обнаружить визуально или с помощью радаров. Это просто зоны внезапной турбулентности среди безмятежно спокойного неба. В одном таком случае самолет, летевший в тихую погоду из Сингапура в Сидней над Центральной Австралией, вдруг упал на 90 метров – достаточно, чтобы не пристегнутых к креслам пассажиров подбросило к потолку. Пострадало двенадцать человек, один серьезно. Никто не знает, что служит причиной таких опасных для целостности корабля воздушных ям.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
* * *
Процесс, в результате которого воздух перемещается в атмосфере, аналогичен тому, что движет внутренним механизмом планеты, это – конвекция. В экваториальных широтах влажный теплый воздух поднимается вверх, пока не встречает препятствие в виде тропопаузы, и затем распространяется вширь. Удаляясь от экватора, он остывает и опускается вниз. Достигнув нижней точки, часть воздуха стремится к областям низкого давления и, завершая кругооборот, поворачивает к экватору.

На экваторе конвекционный процесс обычно стабилен и погода, как и следует ожидать, солнечная и ясная, но вот в умеренных поясах характер погоды в большей мере определяется сезоном, местонахождением и просто случайными факторами, что приводит к бесконечному противоборству воздушных систем высокого и низкого давления. Системы низкого давления создаются поднимающимся воздухом, который уносит в небо молекулы воды, образуя облака и в конечном счете вызывая дождь. Теплый воздух может содержать больше влаги, чем холодный, потому тропические и летние ливни бывают самыми обильными. Таким образом, областям низкого давления свойственна облачная, дождливая погода, а области высокого давления несут ясные, солнечные дни. Когда же обе эти системы встречаются, это часто бывает заметно по облакам. Например, слоистые облака – те самые неприятные, скучные, облегающие все небо – возникают, когда насыщенным влагой восходящим воздушным потокам не хватает сил, чтобы пробиться сквозь находящийся выше слой более плотного воздуха, и они расползаются вширь, как дым по потолку[276]. В самом деле, если вы как-нибудь понаблюдаете за курильщиком, проследите за поднимающейся кверху в неподвижном воздухе струйкой дыма, то хорошо представите, как это происходит. Сначала дым поднимается прямо вверх (это называется ламинарным течением, запомните это слово, если хотите произвести на кого-нибудь впечатление), а затем расстилается широким волнистым слоем. Самый мощный компьютер в мире, самым тщательным образом контролирующий окружающую среду, не сможет точно предсказать, какую форму примут эти завитки дыма, так что можете представить себе трудности, стоящие перед метеорологами, когда они пытаются предсказать такие движения в кружащемся, продуваемом ветром полномасштабном мире.

Что мы знаем наверняка, так это то, что, поскольку солнечное тепло распределяется неравномерно, на планете возникает разница в атмосферном давлении. Воздух не может этого терпеть и поэтому мечется из стороны в сторону, пытаясь всюду уравнять положение вещей. Ветер – это попросту способ, которым воздух пытается поддерживать равновесие. Воздух всегда перетекает из областей высокого давления в области низкого давления (как и следует ожидать; представьте что-либо наполненное воздухом – воздушный шар, или пневматический баллон, или самолет с выбитым иллюминатором – и вспомните, как настойчиво сжатый воздух стремится вырваться наружу), и чем больше разница в давлении, тем сильнее ветер.

Между прочим, ветер набирает силу заметно быстрее, чем растет его скорость, например, при скорости 300 километров в час он не просто в десять, а в сто раз сильнее ветра скоростью 30 километров в час – и потому значительно разрушительнее. Добавьте к этому эффекту несколько миллионов тонн воздуха, и результат может получиться весьма внушительный. Тропический циклон за двадцать четыре часа способен высвободить столько энергии, сколько потребляет за год богатая страна средних размеров, такая как Англия или Франция.

О стремлении атмосферы к равновесию первым высказался Эдмунд Галлей – он поспевал всюду, – а в XVIII веке эту идею последовательно развил его соотечественник Бритон Джордж Хэдли, обнаруживший, что восходящие и нисходящие токи воздуха имеют свойство создавать «ячейки» (с тех пор известные как «ячейки Хэдли»). Будучи юристом по профессии, Хэдли в то же время живо интересовался погодой (в конце концов, он же был англичанином), кроме того, он предположил наличие связи между своими ячейками, вращением Земли и наблюдаемыми отклонениями воздушных потоков, которые порождают пассаты. Однако детали этих процессов объяснил в 1835 году профессор механики Высшей политехнической школы в Париже Гюстав-Гаспар Кориолис, и теперь мы ныне называем это явление эффектом Кориолиса[277]. (Другим достижением Кориолиса в школе было внедрение водяных кулеров, которые, по-видимому, до сих пор остаются там в качестве антиквариата.) На экваторе Земля вращается с порядочной скоростью – 1675 километров в час, хотя по мере приближения к полюсам скорость значительно падает: например, в Лондоне и Париже около тысячи километров в час. Если вдуматься, объяснение самоочевидно. Когда вы находитесь на экваторе, вращающейся Земле приходится за сутки переносить вас на весьма значительное расстояние – около 40 тысяч километров, прежде чем вы вернетесь на исходное место, тогда как, стоя у полюса, вам может потребоваться всего лишь несколько метров, чтобы совершить полный оборот; хотя в обоих случаях на возврат в точку отправления потребуется двадцать четыре часа. Отсюда следует, что чем ближе к экватору, тем быстрее приходится вращаться.

Эффект Кориолиса объясняет, почему все, что движется в воздухе по прямой линии вбок от направления вращения Земли, отклоняется вправо в Северном полушарии и влево в Южном. Все дело в том, что под нами поворачивается Земля. Классический пример: представьте, что вы стоите в центре большой карусели и кидаете мяч кому-нибудь, находящемуся на краю. Когда мяч долетит до края, тот, кому вы его кидали, продвинется вперед и мяч пролетит позади него. В его глазах это будет выглядеть так, будто мяч отклонился в сторону. Это и есть эффект Кориолиса, и именно он заставляет тропические циклоны крутиться волчком. Сила Кориолиса объясняет, почему при стрельбе из корабельных орудий делается поправка влево или вправо; иначе снаряд, летящий на 25 километров, отклонится примерно на 100 метров и безобидно плюхнется в море.

Принимая во внимание практическую и психологическую важность погоды почти для каждого из нас, удивительно, что метеорология не существовала как наука до самого начала XIX века (правда, сам термин «метеорология» существует с 1626 года, когда его употребил Т. Грейнджер[278] в книге о логике).

Проблема отчасти заключалась в том, что для получения удовлетворительных результатов в метеорологии нужны точные измерения температуры, а термометры долгое время было изготовлять труднее, чем можно подумать. Для получения точных показаний требовалось проделать в стеклянной трубке очень ровное отверстие, а это было нелегко. Первым, кто решил эту задачу, был голландский инструментальный мастер Габриель Даниель Фаренгейт. В 1717 году он изготовил точный термометр. Правда, по непонятным причинам он градуировал прибор таким образом, что тот обозначал точку замерзания 32 градусами, а точку кипения 212 градусами[279]. Эта числовая эксцентричность с самого начала создавала известные неудобства, и в 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий придумал конкурирующую шкалу. Как бы в доказательство того, что изобретатели редко делают все абсолютно правильно, Цельсий принял точку кипения за нуль, а точку замерзания за 100 градусов. Правда, вскоре их поменяли местами.

Чаще всего отцом современной метеорологии называют английского фармацевта Люка Хоуарда, получившего известность в начале XIX века. Сегодня о нем главным образом помнят в связи с тем, что в 1803 году он дал названия типам облаков. Хотя Хоуард был активным и уважаемым членом Линнеевского общества и применял принципы Линнея в своей новой системе, в качестве форума для сообщения о своей новой классификации он выбрал менее известное Аскезианское общество. (Вы, возможно, вспомните по одной из предыдущих глав, что члены его предавались необычным удовольствиям от вдыхания закиси азота, так что нам лишь остается надеяться, что там отнеслись к сообщению Хоуарда с незамутненным вниманием, как оно того заслуживало. В этом вопросе его биографы хранят странное молчание.)

Хоуард разделил облака на три группы: слоистые для облаков, стелющихся на определенной высоте, кучевые для пушистых облаков и перистые для высоких неплотных образований, обычно предвещающих похолодание. К ним он впоследствии добавил четвертое название – дождевые. Прелесть системы Хоуарда в том, что можно свободно объединять основные компоненты, получая описание проплывающих облаков любых очертаний и размеров – слоисто-кучевых, перисто-слоистых, кучево-дождевых и так далее. Она сразу приобрела огромный успех, и не только в Англии. Система настолько захватила Гете, что он посвятил Хоуарду четыре стихотворения.

С годами система Хоуарда значительно пополнилась; настолько, что всеобъемлющий, хотя и мало читаемый «Международный атлас облаков» вырос до двух томов, но интересно, что практически все послехоуардовские типы облаков – например, мамматусы, пилеусы, небулосисы, списсатусы, флоккулы, медиокрисы – никогда не имели смысла для тех, кто не связан с метеорологией, да и в среде метеорологов, как мне говорили, они не слишком много значат. Кстати, в первом, значительно более тонком издании этого атласа, вышедшем в свет в 1896 году, облака подразделялись на десять основных типов, среди которых самые пухлые и мягкие, как подушка, – кучево-дождевые – числились под номером девять[280].

Видимо, отсюда и пошло английское выражение «быть на девятом облаке».

При всей мощи и неистовстве редких грозовых облаков обычное облако вообще-то кроткое и удивительно бесплотное существо. Пушистое летнее кучевое облако шириной несколько сотен метров может содержать не больше 100–150 литров воды – «достаточно, чтобы наполнить ванну», как заметил Джеймс Трефил. Некоторое представление о бесплотности облаков можно получить, побродив в тумане, который в конечном счете есть не более чем облако, которому не хватает желания взлететь. Снова процитируем Трефила: «Пройдя сотню метров сквозь обычный туман, вы соприкоснетесь лишь с половиной кубического дюйма воды – не хватит даже на хороший глоток». Так что облака не являются существенными резервуарами воды. В каждый данный момент над нами проплывает всего лишь около 0,035 процента имеющейся на Земле пресной воды.

В зависимости от того, куда упадет молекула воды, ее дальнейшая судьба может сложиться по-разному. Если она опустится на плодородную почву, то ее усвоят растения и не более чем через несколько часов или дней она снова испарится. Но если она найдет путь к грунтовой воде, то может не увидать солнца много лет – тысячи лет, если проникнет по-настоящему глубоко. Когда вы глядите на озеро, то видите скопление молекул, находящихся там около десяти лет. В океане же, как считают, длительность их пребывания исчисляется примерно сотней лет. В целом приблизительно 60 процентов падающих с дождем молекул воды возвращается в атмосферу в течение одного-двух дней. Испарившись, они проводят на небе около недели – Драри[281] говорит, двенадцать дней, – прежде чем снова выпасть в виде дождя.

Испарение – скоротечный процесс, как вы можете легко оценить по участи лужицы в летний день. Даже такой большой водоем, как Средиземное море, может высохнуть, скажем, за тысячу лет, если его постоянно не пополнять. Такое явление имело место чуть менее 6 миллионов лет назад и привело к тому, что в науке называют Мессинским кризисом солености. А случилось то, что материковые подвижки перекрыли Гибралтарский пролив. По мере высыхания Средиземного моря его испарения выпадали в виде пресноводного дождя в другие моря, слегка уменьшая их соленость, и в результате они стали замерзать на больших, чем обычно, пространствах. Расширившаяся поверхность льда отражала больше солнечного тепла, тем самым отбрасывая Землю в ледниковый период. Так по крайней мере гласит теория.

О чем можно говорить с полной определенностью, так это о том, что незначительные изменения в геодинамике могут иметь последствия, которые невозможно вообразить. Одно из таких событий, как мы увидим чуть ниже, возможно, привело к нашему возникновению.

* * *
Подлинной движущей силой, определяющей состояние поверхности планеты, служат океаны. Метеорологи на деле все больше рассматривают океаны и атмосферу как единую систему, и потому мы должны сейчас уделить им немного внимания. Вода чудесно удерживает и передает тепло, притом в огромных количествах. Гольфстрим ежедневно переносит в Европу количество тепла, эквивалентное мировой добыче угля за десять лет, поэтому в Англии и Ирландии мягкие по сравнению с Канадой и Россией зимы. Но вода также медленно нагревается, поэтому в озерах и плавательных бассейнах вода холодна даже в самые жаркие дни. По этой же причине, судя по нашим ощущениям, времена года наступают с некоторым запозданием по сравнению с их официальным, астрономическим началом. В Северном полушарии весна официально начинается в марте, но в большинстве мест ощущение весны приходит самое раннее в апреле[282].

Океаны не являются единой однородной массой воды. Различия в их температуре, солености, глубине, плотности и так далее очень сильно влияют на перенос тепла, что, в свою очередь, сказывается на климате. Атлантический океан, например, солонее Тихого, что, кстати, неплохо. Чем солонее вода, тем она плотнее, а плотная вода опускается в глубину. Без дополнительного соляного бремени атлантические течения уходили бы в Арктику, обогревая Северный полюс, не лишая благотворного тепла Европу. Основным фактором переноса тепла на Земле является так называемая термосолевая циркуляция, берущая начало в медленных глубинных течениях далеко от поверхности, – процесс, впервые открытый в 1797 году ученым и искателем приключений графом фон Румфордом[283]. Происходит следующее: поверхностные воды по мере приближения к Европе становятся плотнее, опускаются на большую глубину и начинают медленный обратный путь в Южное полушарие. Достигнув Антарктики, они подхватываются антарктическим циркумполярным течением и переносятся в Тихий океан. Движение это очень медленное – чтобы воде из Северной Атлантики попасть в середину Тихого океана, может потребоваться полторы тысячи лет, – однако объемы перемещаемого тепла и воды очень значительны и их влияние на климат огромно.

(Ответ на вопрос, как вообще можно определить, сколько времени потребуется капле воды, чтобы попасть из одного океана в другой, состоит в том, что ученые могут измерять содержание растворенных в воде соединений вроде хлорфторуглеродов и на этой основе вычислять, как давно они поступили из воздуха. Сравнивая данные по множеству образцов с различных глубин и из разных мест, можно более или менее точно составить картину перемещения воды.)

Термосолевая циркуляция не только переносит тепло, подъемы и опускания водных слоев также способствуют перемешиванию питательных веществ, делая огромные объемы океанов пригодными для обитания рыб и других морских существ. К сожалению, океаническая циркуляция, по-видимому, тоже может оказаться очень чувствительной к изменениям. Согласно результатам компьютерного моделирования даже незначительное снижение содержания соли в океанской воде, например из-за увеличившегося таяния гренландского ледяного щита, может катастрофически нарушить этот кругооборот.

Моря делают для нас еще одно весьма благое дело. Они поглощают огромное количество углерода и надежно держат его под замком. Одна из причуд нашей Солнечной системы состоит в том, что Солнце сегодня горит примерно на 25 процентов ярче по сравнению с тем временем, когда Солнечная система была молодой. Это должно было бы привести к значительному потеплению на Земле. На деле же, как пишет английский геолог Обри Мэннинг[284], хотя «это колоссальное изменение должно бы стать абсолютно катастрофическим для Земли, оно тем не менее, похоже, едва сказалось на нашем мире».

Так что же сохраняет нашу планету устойчиво прохладной? Жизнь. Триллионы и триллионы крошечных морских организмов, о которых большинство из нас никогда не слышало – фораминиферы, кокколиты, известковые водоросли, – захватывают атмосферный углерод, попадающий к ним в форме углекислоты, растворенной в каплях дождя, и используют его (в сочетании с другими веществами) для строительства своих крошечных раковин. Надежно связывая углерод в раковинах, они удерживают его от испарения обратно в атмосферу, где он опасно накапливался, играя роль парникового газа. В конечном счете все крошечные фораминиферы, кокколиты и т. п. погибают и падают на морское дно, где спрессовываются в известняк. Когда глядишь на такую ставшую привычной природную достопримечательность, как Белые скалы Дувра в Англии, очень интересно поразмышлять над тем, что они почти целиком состоят из погибших крошечных морских организмов, но еще важнее понять, сколько углерода они в совокупности изъяли. Шестидюймовый кусочек дуврского мела будет заключать в себе намного больше тысячи литров углекислоты, от которой иначе нам не ждать бы добра. Всего в земных породах связано примерно в двадцать тысяч раз больше углерода, чем содержится в атмосфере. В конечном счете большая часть этого известняка попадет в вулканы, углерод вернется в атмосферу и выпадет на Землю с дождем, поэтому все это называется долгосрочным углеродным циклом. Этот процесс занимает очень много времени – для обычного атома углерода приблизительно полмиллиона лет[285], но в отсутствие других возмущений он прекрасно поддерживает постоянство климата.

К несчастью, люди беззаботно нарушают этот цикл, выбрасывая в атмосферу излишний углерод, не обращая внимания, готовы фора-миниферы усвоить его или нет. По оценкам, с 1850 года мы выбросили в воздух около 100 миллиардов тонн лишнего углерода, и эта сумма ежегодно возрастает примерно на 7 миллиардов тонн. В целом это не так уж много. Природа – главным образом путем извержения вулканов и гниения растений – ежегодно выбрасывает в атмосферу около 200 миллиардов тонн углекислого газа, почти в тридцать раз больше, чем мы со своими автомобилями и заводами. Но достаточно лишь взглянуть на дымку, висящую над нашими городами, над Большим Каньоном и даже иногда над Белыми скалами Дувра, чтобы увидеть, какие изменения вызывает наша деятельность.

По образцам очень старого льда нам известно, что «естественный» уровень содержания углекислого газа в атмосфере, то есть уровень до того, как мы стали увеличивать его в результате промышленной деятельности, составляет 280 частей на миллион. К 1958 году, когда люди в лабораторных халатах стали обращать на него внимание, он возрос до 315 частей на миллион. Сегодня он превышает 360 частей на миллион и растет примерно на четверть процента в год. К концу XXI века он, по прогнозам, возрастет до 560 частей на миллион.

Пока что земным океанам и лесам (которые тоже консервируют много углерода) удается спасать нас от самих себя, но, как говорит Питер Кокс[286] из Британского метеорологического управления, «существует критический порог, за которым естественная биосфера перестает ограждать нас от последствий выбросов и выхлопов и фактически начинает их усугублять». В связи с этим есть опасение, что на Земле начнется очень быстрое потепление[287]. Не сумев приспособиться, многие деревья и другие растения погибнут, высвобождая свои запасы углерода, тем самым усугубляя проблему. Такие явления время от времени имели место в далеком прошлом даже без участия человека. Хорошая новость состоит в том, что даже в подобном положении природа способна творить чудеса. Почти определенно можно утверждать, что углеродный цикл заявит о себе и вернет Землю в состояние равновесия и благоденствия. Когда такое случилось в прошлый раз, это заняло всего шестьдесят тысяч лет.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
3. Открытое море - 47 мин

Глава 18. Открытое море
Вообразите, что пытаетесь жить в мире с преобладанием дигидрида кислорода, соединения, не имеющего ни вкуса, ни запаха и с настолько изменчивыми свойствами, что, не будучи, как правило, опасным, в другое время оно неожиданно вызывает быструю с.мерть. В зависимости от состояния оно может вас ошпарить или заморозить. В присутствии определенных органических молекул образует углеродистые кислоты настолько едкие, что способны лишать деревья листвы и разъедать лица у статуй. В больших количествах, если привести его в движение, оно может бить с таким неистовством, что не выдерживает ни одно человеческое сооружение. Даже для тех, кто научился с ним жить, оно зачастую оказывается смертоносным. Мы называем его водой.

Вода есть повсюду. Картофель состоит из воды на 80 процентов, корова – на 74 процента, бактерия – на 75 процентов. В помидоре с его 95 процентами содержится мало что, кроме воды. Даже люди на 65 процентов состоят из воды, так что мы больше жидкие, чем твердые, в соотношении почти два к одному. Вода – довольно странная штука. Она не имеет формы и прозрачна, тем не менее нам очень хочется побыть около нее. Она безвкусна, тем не менее нам очень нравится ее вкус. Мы едем в далекие края и платим большие деньги, чтобы поглядеть на нее в солнечном освещении. И хотя мы знаем, что находиться в ней опасно и ежегодно в ней тонут десятки тысяч людей, нам не терпится в ней порезвиться.

Поскольку вода есть повсюду, мы склонны не замечать, какое это необычное вещество. Из того, что мы о ней знаем, почти ничто не дает возможности достоверно предсказывать свойства других жидкостей, и наоборот. Если бы вы ничего не знали о воде и строили свои предположения исходя из свойств химически наиболее близких к ней соединений – особенно гидроселенида и гидросульфида, – то можно бы было ожидать, что она закипит при минус 93 градусах Цельсия и будет газом при комнатной температуре.

Большинство жидкостей при охлаждении сжимается примерно на 10 процентов. Вода тоже, но только до определенной температуры. Но подойдя вплотную к точке замерзания, она начинает – против всех правил, совершенно невероятным образом – расширяться. После затвердевания она становится почти на десятую часть объемнее, чем была прежде. Из-за этого расширения лед плавает на поверхности воды – «крайне странная причуда», по словам Джона Гриббина[288]. Не обладай он этим великолепным своенравием, лед тонул бы и озера с океанами начинали бы замерзать со дна. Не плавай лед на поверхности, тепло уходило бы из воды, делая ее еще холоднее и порождая еще больше льда. Скоро даже океаны замерзли бы и почти наверняка очень надолго, если не навсегда, остались бы в таком состоянии, вряд ли благоприятном для того, чтобы взлелеять жизнь. К счастью для нас, вода, видимо, не подозревает о правилах химии и законах физики.

Каждый знает, что химическая формула воды – Н2О – означает, что она состоит из одного довольно большого атома кислорода и прикрепленных к нему двух атомов поменьше – водорода. Атомы водорода цепко держатся за своего хозяина – атом кислорода, но, кроме того, время от времени сцепляются с другими молекулами воды. Молекулам воды по природе свойственно как бы вступать в танец друг с другом, ненадолго расходясь, а затем продолжая движение в бесконечной смене партнеров по кадрили, если воспользоваться изысканным сравнением Роберта Кунцига[289]. Стакан с водой, возможно, не выглядит очень оживленным местом, однако каждая молекула в нем меняет партнеров миллиарды раз в секунду. Вот почему молекулы воды держатся вместе, образуя водоемы вроде луж и озер, но в то же время легко расступаются, когда вы, например, ныряете в бассейн с водой. В каждый отдельный момент друг с другом соприкасаются всего лишь 15 процентов молекул.

И все же в некотором смысле связь эта очень прочная – когда молекулы поднимаются вверх, качаемые насосом, или когда капли остаются на капоте автомашины, демонстрируя необыкновенную решимость держаться вместе с партнерами. По той же причине вода обладает поверхностным натяжением. Находящиеся на поверхности молекулы сильнее притягиваются к подобным себе молекулам под ними и рядом с ними, чем к молекулам воздуха над ними. Это ведет к образованию мембраны, достаточно прочной, чтобы вода выдерживала вес насекомых или прыгающих камешков. По той же причине бывает больно, если, ныряя, плюхнешься животом[290].

Вряд ли стоит подчеркивать, что без воды мы бы пропали. Лишенный воды человеческий организм быстро разваливается. Как говорится в одном описании, в считаные дни губы исчезают, «будто их ампутировали, десны чернеют, нос наполовину усыхает, кожа вокруг глаз стягивается, препятствуя морганию». Из-за чрезвычайной важности воды для нашей жизни легко упустить из виду, что вся вода на Земле за самым малым исключением ядовита для нас – смертельно ядовита – из-за растворенных в ней солей.

Для жизни соль нам нужна, но только в очень небольших количествах, а морская вода содержит значительно – примерно в семьдесят раз – больше соли, чем мы можем без вреда усвоить. В литре обычной морской воды содержится всего 2,5 чайной ложки обыкновенной соли – той, которой мы подсаливаем еду, – но значительно большее количество других элементов, соединений и растворенных твердых веществ, которые в собирательном смысле известны как соли. Количественное соотношение этих солей и минералов в наших тканях необыкновенно схоже с составом морской воды – мы потеем и плачем, как заметили Маргулис и Саган[291], морской водой, – но удивительно, что не переносим принимать ее внутрь. Стоит употребить большое количество соли, и скоро обмен веществ будет критически нарушен. Из каждой клетки, как добровольные пожарные, поспешат молекулы воды, чтобы растворить и вывести наружу внезапный выброс соли. Это опасно, поскольку лишает клетки необходимого для их нормального функционирования количества воды. Словом, они обезвоживаются. В экстремальных ситуациях обезвоживание приведет к потере сознания и повреждению головного мозга. А тем временем перегруженные клетки крови переносят соль в почки, которые в конце концов переполняются и перестают работать. Если отказывают почки, мы погибаем. Вот почему мы не пьем морскую воду.

На Земле 1,3 миллиарда кубических километров воды, и это все, что у нас есть на будущее. Система замкнута: в сущности говоря, ничего нельзя добавить или отнять. Вода, которую вы пьете, находится здесь, делая свое дело, с младенчества Земли. Океаны достигли нынешних объемов 3,8 миллиарда лет назад (по крайней мере приблизительно).

Царство воды, называемое гидросферой, почти целиком океаническое. Девяносто семь процентов всей имеющейся на Земле воды находится в океанах и морях, по большей части в Тихом океане, который один больше всей суши вместе взятой. Тихий океан в целом содержит чуть больше половины морской воды (51,6 процента); Атлантический – 23,6 процента и Индийский – 21,2 процента, оставляя всем остальным 3,6 процента. Средняя глубина океанов составляет 3,86 километра, причем Тихий океан в среднем на 300 метров глубже Атлантического и Индийского. Шестьдесят процентов поверхности планеты покрыты океанскими водами глубиной более 1,6 километра. По замечанию Филипа Болла, нашу планету лучше называть не Землей, а Водой.

Из трех процентов земной воды, которая является пресной, большая часть существует в виде ледников. Лишь самое незначительное количество – 0,36 процента – находится в озерах, реках и водоемах, и еще меньшая часть – всего 0,001 процента – существует в виде облаков или испарений. Почти 90 процентов льда планеты находится в Антарктике, а большая часть остального – в Гренландии. Поезжайте на Южный полюс, и там вы будете стоять более чем на трех километрах льда, на Северном полюсе его всего лишь метров пять. В одной Антарктике находится 24 миллиона кубических километров льда – если весь его растопить, этого хватит, чтобы поднять уровень океана на 75 метров. А если вся находящаяся в атмосфере вода равномерно выпадет дождем, то океаны станут глубже лишь на пару сантиметров.

Между прочим, уровень моря – почти целиком номинальное понятие. Океаны и моря вовсе не находятся на одном уровне. Приливы и отливы, ветры, эффект Кориолиса и другие воздействия значительно изменяют уровень воды от океана к океану и даже в пределах океанов. Уровень Тихого океана вдоль западного края примерно на полметра выше вследствие центробежной силы, создаваемой вращением Земли. Так же как вода откатывается в другой конец, словно не желая идти к вам, когда вы тянете на себя таз с водой, вращение Земли в восточном направлении поднимает воду к западному краю океана[292].

Учитывая извечное значение для нас океанов и морей, поразительно, что мир так долго не проявлял к ним научного интереса. Еще в начале XIX века большая часть знаний об океанах основывалась на том, что выбрасывалось на берег или приносилось рыболовными сетями, и почти все написанное строилось скорее на слухах и догадках, чем на материальных свидетельствах. В 1830-х годах английский естествоиспытатель Эдвард Форбс[293] обследовал дно Атлантического океана и Средиземного моря и заявил, что на глубине больше 600 метров в море нет никакой жизни. Это предположение представлялось разумным. На такой глубине нет света, а потому нет растительности, к тому же было известно, что давление воды на такой глубине очень велико. Так что когда в 1860 году с глубины более трех километров подняли для ремонта один из первых трансатлантических телеграфных кабелей и обнаружили, что он густо оброс кораллами, моллюсками и другой живностью, это было нечто вроде сюрприза.

Первое по-настоящему организованное исследование морей было предпринято лишь в 1872 году, когда Британский музей, Королевское общество и британское правительство направили из Портсмута на бывшем военном судне «Челленджер» совместную экспедицию. Она странствовала по миру три с половиной года, забирая пробы воды, отлавливая сетями рыбу и черпая драгой осадочные породы. Работа, очевидно, была страшно скучной и утомительной. Из штатного состава в 240 ученых и членов экипажа каждый четвертый сбежал с корабля, а восемь человек скончались или сошли с ума – по словам историка Саманты Вайнберг[294], «доведенные до отчаяния годами отупляющей, монотонной работы». Однако они покрыли почти 70 тысяч морских миль, собрали более 4700 образцов новых морских организмов, набрали достаточно сведений для пятидесятитомного доклада (на составление которого ушло девятнадцать лет) и дали миру название новой научной дисциплины – океанографии. Они также обнаружили посредством измерения глубин, что посреди Атлантического океана, по-видимому, имеются подводные горы, подтолкнув некоторых обозревателей к возбужденным спекуляциям относительно открытия пропавшего материка Атлантиды.

Из-за того, что официальный научный мир по большей части обходил вниманием океаны и моря, рассказать нам о том, что там, внизу, досталось преданным делу – и очень редким – энтузиастам-любителям. Современные глубоководные исследования начинаются в 1930 году с Чарлза Уильяма Биба и Отиса Бартона. Хотя они были равными партнерами, более яркий как личность Биб всегда удостаивался значительно большего внимания в печати. Биб родился в 1877 году в состоятельной нью-йоркской семье, изучал зоологию в Колумбийском университете, потом поступил на работу птицеводом в Нью-Йоркское зоологическое общество. Когда надоело, решил вести жизнь искателя приключений и следующие четверть века много странствовал по Азии и Южной Америке в сопровождении привлекательных особ женского пола, которых он изобретательно представлял как «историков и техников» или «помощниц по ихтиологии». Свои старания он подкреплял чередой популярных книжек вроде «Край джунглей» и «Дни в джунглях», правда, помимо них он издал несколько неплохих книг по живой природе и орнитологии.

В середине 1920-х годов во время поездки на Галапагосские острова Биб открыл «прелести зависания в воде», как он называл глубоководное ныряние с аквалангом. Вскоре он объединился с Бартоном, происходившим из еще более состоятельной семьи, также учившимся в Колумбийском университете и также обожавшим приключения. Хотя почти всегда заслуги приписывают Бибу, на самом деле первую батисферу (от греческого «глубокий») сконструировал Бартон и вложил в ее постройку 12 тысяч долларов. Это была очень маленькая и по необходимости прочная чугунная камера, со стенками толщиной 4 сантиметра, с двумя небольшими кварцевыми иллюминаторами толщиной почти 8 сантиметров. Она вмещала двух человек, если те были способны очень тесно уживаться друг с другом. Даже по критериям того времени аппаратура была технически простой. Шар не обладал маневренностью – он просто висел на длинном тросе, система, обеспечивающая дыхание, была самой примитивной: для нейтрализации выдыхаемого углекислого газа они установили открытые жестяные банки с натровой известью, а для поглощения влаги открыли небольшой бочонок с хлоридом кальция, над которым для поддержания химической реакции время от времени помахивали пальмовыми ветвями.

Но маленькая безымянная батисфера делала дело, для которого была предназначена. При первом погружении, в июне 1930 года на Багамах, Бартон и Биб установили мировой рекорд, погрузившись на 183 метра. К 1934 году они отодвинули рекорд до 900 метров, и он продержался до конца Второй мировой войны. Бартон был уверен в безопасности аппарата до глубины 1400 метров, хотя нагрузка на каждый запор, на каждую заклепку ощущалась на слух с каждым метром погружения. На любой глубине это был мужественный, рискованный труд. На глубине 900 метров их маленький иллюминатор подвергался давлению в 3 тонны на квадратный сантиметр. Перейди они границу прочности, с.мерть на такой глубине была бы мгновенной, о чем Биб не забывал упомянуть в своих многочисленных книгах, статьях и радиопередачах. Однако предметом их главной заботы была корабельная лебедка, удерживающая металлический шар, и две тонны стального каната. Случись что с ней, и двое храбрецов упали бы на морское дно. В таком случае их ничто не могло бы спасти.

Спуски не давали только одного – более или менее значительного количества приличного научного материала. Хотя они сталкивались со многими неведомыми ранее живыми существами, ограниченная видимость и то обстоятельство, что оба акванавта не были подготовленными океанографами, означало, что они часто были не в состоянии достаточно обстоятельно описать полученные данные, как того хотелось бы профессиональным ученым. У шара не было наружного источника света, так что они подносили к иллюминатору 250-ваттную лампочку, но на глубине более 150 метров в воде практически нет света, и поэтому все то, что они надеялись рассмотреть через 8 сантиметров кварца, в не меньшей мере интересовалось ими, находившимися внутри шара. В итоге почти все их результаты сводились к тому, что там, внизу, уйма незнакомых вещей. При одном погружении в 1934 году Биб с испугом разглядел гигантского змея «больше 6 метров длиной и очень толстого». Змей промелькнул очень быстро, словно тень. Что бы это ни было, с тех пор никто ничего подобного не видел. Вот из-за такой неопределенности ученые обычно пренебрегали их отчетами.

После рекордного спуска в 1934 году Биб потерял интерес к этим занятиям и стал искать другие приключения, но Бартон упорно продолжал погружения. Надо отдать ему должное, Биб всегда говорил тем, кто интересовался, что подлинной «головой» в задуманном ими деле являлся Бартон, но Бартон, казалось, был не способен выйти из тени. Правда, он тоже сочинял захватывающие описания своих подводных приключений и даже сыграл главную роль в голливудском фильме «Титаны глубин», показывавшем батисферу и изображавшем множество в значительной мере вымышленных схваток с агрессивным гигантским кальмаром и другими подобными существами. Он даже рекламировал сигареты «Кэмел» («Они не дают мне паниковать»). В 1948 году он наполовину увеличил рекорд глубины, погрузившись на 1370 метров в Тихом океане близ Калифорнии, но мир, кажется, решил его не замечать. Один газетный обозреватель фильма «Титаны глубин» фактически полагал, что главную роль в фильме играл Биб. В наши дни уже хорошо, если кто вообще вспомнит имя Бартона.

Во всяком случае, его вскоре полностью затмили два швейцарца, отец и сын Огюст и Жак Пикары, которые разработали новый вид исследовательского аппарата, названного батискафом (что означало «глубоководное судно»). Получивший имя «Триест» по итальянскому городу, где он строился, новый аппарат самостоятельно маневрировал, правда, в основном в направлении вверх и вниз. Во время одного из первых погружений в начале 1954 года он опустился на глубину более 4 тысяч метров, почти в три раза превысив рекорд Бартона, достигнутый шестью годами раньше. Однако глубоководные погружения требовали значительных расходов, и Пикары постепенно разорялись.

В 1958 году они заключили соглашение с Военно-морскими силами США, которое давало флоту право собственности на оборудование, но оставляло руководство за ними. Располагая теперь значительными средствами, Пикары перестроили аппарат, утолщив стенки почти до 13 сантиметров и уменьшив иллюминаторы всего до 5 сантиметров в диаметре – чуть больше смотрового глазка. Но теперь аппарат был достаточно прочен, чтобы выдерживать действительно чудовищные давления, и в январе 1960 года Жак Пикар и лейтенант американских ВМС Дон Уолш медленно опустились на дно самого глубокого океанского ущелья, Марианской впадины, в западной части Тихого океана, примерно в 400 километрах от острова Гуам (открытой, к слову сказать, Гарри Гессом с помощью его эхолота). Потребовалось почти четыре часа, чтобы опуститься на 10 918 метров, или почти на семь миль. Хотя давление на этой глубине приближалось к 11 тоннам на квадратный сантиметр, они с удивлением заметили, что при касании дна вспугнули обитавшую там плоскую рыбу вроде камбалы. У них не было аппаратуры для фотографирования, так что наглядного свидетельства этого явления нет.

После примерно двадцатиминутного пребывания в самой глубокой точке Земли они вернулись на поверхность. Это был единственный случай, когда люди опускались так глубоко.

Спустя сорок лет, естественно, возникает вопрос: почему с тех пор никто туда не возвращался?[295] Начать с того, что против дальнейших погружений решительно выступал вице-адмирал Хайман Дж. Риковер[296], человек темпераментный, волевой и, главное, распоряжавшийся чековой книжкой ведомства. Он считал подводные исследования напрасной тратой средств, говорил, что военно-морской флот – это не научно-исследовательский институт. Кроме того, из-за космических полетов и стремления послать человека на Луну этим исследованиям предстояло быть почти полностью свернутыми. Но решающим стало то, что погружение «Триеста» фактически не дало ощутимых результатов. Как много лет спустя заметило одно из должностных лиц Военно-морских сил: «Мы не так уж много узнали из погружения, если не считать того, что можем его осуществить. К чему заниматься этим снова?» Короче говоря, такой способ увидеть камбалу был чересчур долгим и дорогим. Как подсчитали, повторение этой прогулки сегодня обошлось бы по меньшей мере в 100 миллионов долларов.

Когда до исследователей подводных глубин дошло, что Военно-морской флот не намерен продолжать обещанную программу исследований, последовали обиды и протесты. Отчасти для того, чтобы успокоить своих критиков, Военно-морской флот выделил средства для более совершенного погружаемого аппарата, который бы эксплуатировался Океанографическим институтом штата Массачусетс в Вудс Хоул. Он получил название «Элвин» в честь океанографа Эллина Вайна[297] и задумывался как полностью маневренная мини-субмарина, хотя по глубине погружения значительно уступал «Триесту». Возникла лишь одна проблема: конструкторы не могли найти, кто бы взялся его построить. Как писал в книге «Вселенная под нами» Уильям Дж. Броуд[298]: «Ни одна крупная компания, вроде “Дженерал дайнэмикс”, не желала браться за проект, который ставили под сомнение и Бюро кораблестроения, и адмирал Риковер – боги-покровители военно-морских сил». В конечном, чтобы не сказать невероятном, итоге «Элвин» был построен на заводе компании «Дженерал миллз», где изготовлялось оборудование, производившее зерновые смеси для завтрака.

Что до всего остального, то о нем имеется весьма смутное представление. Вплоть до середины 1950-х годов самые лучшие карты, доступные океанографам, в подавляющем большинстве основывались на немногих нанесенных на них деталях, взятых из спорадических изысканий, относившихся к 1929 году, а по существу – на океане догадок. У Военно-морских сил США имелись отличные морские карты, позволяющие подводным лодкам проходить по ущельям и обходить крутые возвышенности, но они не желали, чтобы эти сведения попали в советские руки, так что сведения оставались засекреченными. Ученым поэтому приходилось довольствоваться отрывочными и устаревшими съемками или полагаться на обнадеживающие предположения. Даже сегодня наши знания об океанском ложе по-прежнему поразительно бедны деталями. Если вы посмотрите на Луну в обыкновенный любительский телескоп, то увидите крупные кратеры – Фракастор, Бланканус, Цах, Планк и многие другие, хорошо известные исследователям Луны; их бы не знали, находись они на дне наших собственных океанов. Карты Марса у нас лучше, чем карты нашего морского дна.

Да и что касается поверхности, исследования порой также носят случайный характер. В 1994 году с корейского грузового судна во время шторма в Тихом океане за борт смыло 34 тысячи хоккейных перчаток. Перчатки выбросило морем повсюду, от Ванкувера до Вьетнама, что помогло океанографам проследить течения точнее, чем когда-либо прежде.

Сегодня «Элвину» почти сорок лет, но он остается главным исследовательским судном. На сегодня нет глубоководных аппаратов, способных опускаться до глубин, близких к Марианской впадине, и в наличии только пять, включая «Элвин», способных достигнуть так называемых абиссальных равнин – океанского дна, охватывающего более половины земной поверхности[299]. Эксплуатация обычного глубоководного аппарата обходится примерно в 250 тысяч долларов в день, так что их вряд ли спускают на воду ради простой прихоти, не говоря уж о выходе в море в надежде случайно наткнуться на что-нибудь, представляющее интерес. Это все равно что получить достоверные сведения о сухопутном мире на основе изысканий пятерых парней, отправившихся на поиски на огородных тракторах после наступления темноты. По словам Роберта Кунцига, человечество разглядело, «может быть, миллионную или миллиардную долю того, что скрыто в морской тьме. Возможно, меньше. Возможно, значительно меньше».

Но океанографы – ничто без трудолюбия, и они, располагая ограниченными средствами, сделали ряд важных открытий, включая относящееся к 1977 году одно из важнейших и поразительных открытий XX века в области биологии. В тот год «Элвин» обнаружил у Галапагосских островов участки вокруг донных горячих источников, кишащие крупными живыми существами – трубчатыми червями длиной 3 метра, моллюсками размером 30 сантиметров, креветками и мидиями в изобилии, извивающимися червями. Все они существовали благодаря огромным колониям бактерий, извлекающих энергию из сульфидов водорода – крайне токсичных для сухопутных существ соединений, которые непрерывно выбрасывались из этих скважин. Существовал мир, не зависевший от солнечного света, кислорода и всего остального, обычно ассоциирующегося с жизнью. Это была жизненная система, основывающаяся не на фотосинтезе, а на хемосинтезе, явлении, которое прежде биологи отвергли бы как нелепость, найдись кто-нибудь с достаточно богатым воображением, чтобы предположить такое.

Из этих скважин выбрасывается огромное количество тепла. Пара дюжин выделяет столько же энергии, сколько вырабатывает крупная электростанция, а перепад температур вокруг них поистине чудовищный. Температура в точке выброса может достигать 400 градусов Цельсия, тогда как в паре метров от нее вода может быть всего на два-три градуса выше нуля. Обнаружен один вид червей, живущих на самой грани, где у головы температура воды на 78 градусов Цельсия теплее, чем у хвоста. До этого считалось, что ни один сложный организм не может выжить в воде при температуре выше 54 градусов Цельсия, а здесь налицо было существо, выдерживающее куда более высокую температуру и вдобавок крайне низкую. Это открытие изменило наши представления об условиях, необходимых для жизни.

Оно также дало ответ на одну из величайших загадок океанографии – хотя многие из нас и не представляли, что это загадка, – а именно, почему океаны со временем не становятся солонее. Рискуя высказать прописную истину, повторюсь: в море уйма соли, ее достаточно, чтобы похоронить всю сушу до последнего кусочка под слоем толщиною примерно 150 метров. Сотни лет известно, что реки выносят в море минералы и что эти минералы соединяются в океане с ионами, образуя соли. Пока все ясно. Но озадачивало то, что соленость моря остается стабильной. Ежедневно из океана испаряются миллионы кубометров пресной воды, оставляя там свои соли, так что было бы логично, если бы с годами моря становились все более солеными, а они не солонеют. Что-то выводит из воды столько соли, сколько ее туда попадает. Долгое время никому не удавалось разобраться, что же это такое.

Открытие «Элвином» глубоководных скважин дало ответ. Геофизики поняли, что горячие источники во многом действовали подобно фильтрам в цистерне для живой рыбы. Проникшая в земную кору вода освобождается от соли и впоследствии через горячие источники возвращается обратно. Процесс этот не быстрый – чтобы очистить океан, может потребоваться до десятка миллионов лет, – но если вы не торопитесь, он поразительно эффективен.

* * *

Пожалуй, ничто так ясно не свидетельствует о нашей психологической отдаленности от океанских глубин, как то, что сформулированная для океанографов на Международный геофизический год (1957/58) основная цель заключалась в изучении возможности «использования глубин океана для сброса радиоактивных отходов». Представляете, это было не секретное задание, а открытая публичная похвальба. И на деле, хотя и без широкой огласки, до 1957/58 г. сброс радиоактивных отходов с неослабным рвением продолжался уже более десяти лет. Начиная с 1946 года Соединенные Штаты вывозили 55-галлонные бочки с радиоактивным мусором к Фалларонским островам примерно в 50 километрах от побережья Калифорнии близ Сан-Франциско и там просто бросали за борт.

Все это совершалось страшно небрежно. Бочки по большей части были точно такими, какие ржавеют позади автозаправочных станций или за заводскими воротами, не имели никакой защитной облицовки. Если они не тонули, что было обычным делом, стрелки с военных кораблей решетили их пулями, чтобы вода попала внутрь (и, конечно же, плутоний, уран и стронций выходили наружу). До того как в 1990-х годах сбросы прекратились, Соединенные Штаты выбросили многие сотни тысяч бочек примерно в пятидесяти точках океана – почти пятьдесят тысяч только у Фалларонских островов. Однако Соединенные Штаты никоим образом не были одни. Среди других охотников сбрасывать в море радиоактивные отходы были СССР, Китай, Япония, Новая Зеландия и почти все европейские страны.

А какое воздействие оказало все это на обитателей моря? Ну, мы надеемся, что оно невелико, но, в сущности, об этом нет ни малейшего представления. Мы потрясающе, великолепно, ослепительно невежественны относительно жизни в морских глубинах. Мы поразительно мало знаем даже о самых значительных морских существах, включая самого могучего из них – большого синего кита, создания таких гигантских размеров, что (пользуясь словами Дэвида Аттенборо[300]) «язык его достигает веса слона, сердце размером с автомобиль, а некоторые кровеносные сосуды настолько широки, что в них можно плавать». Это самое огромное животное, которое породила на свет Земля, даже больше самых громадных динозавров. Тем не менее жизнь этих китов в значительной мере остается для нас тайной. Мы не знаем, где они проводят большую часть своей жизни, например, куда уходят размножаться и какими путями туда идут. То немногое, что о них известно, почти целиком получено путем подслушивания их пения, но даже оно остается тайной. Синие киты иногда прерывают песню, а потом снова возобновляют ее точно на том же месте полгода спустя. Иногда начинают новую, которую никто из компании раньше не слышал, но которую все уже знают. О том, как и почему у них это получается, нет даже отдаленного представления. А ведь это животные, которые, чтобы дышать, должны регулярно всплывать на поверхность.

Что касается животных, которым не надо подниматься на поверхность, неизвестность может быть еще более удручающей. Судите сами, что мы знаем о легендарном гигантском кальмаре. Хотя ему далеко до синего кита, это животное определенно внушительных размеров, с глазами с футбольный мяч и щупальцами до 18 метров длиной. Весит он почти тонну и является самым большим на Земле беспозвоночным. Однако ни один ученый – насколько мы знаем, ни один человек – никогда не видел живого гигантского кальмара. Некоторые зоологи всю жизнь пытались поймать или хотя бы взглянуть на живого гигантского кальмара и всегда терпели неудачу[301]. О гигантских кальмарах главным образом знали по выброшенным на берег трупам – особенно, по непонятным причинам, на побережье Южного острова Новой Зеландии. Они должны быть многочисленны, поскольку являются основным предметом питания кашалотов, а кашалотам требуется много еды[302].

Согласно одной из оценок, возможно, насчитывается тридцать миллионов видов живущих в море животных, причем большинство еще остаются неоткрытыми. Первый намек на то, насколько обильна жизнь в глубинах моря, появился лишь в 1960-х годах с изобретением придонного трала – черпающего устройства, захватывающего живые существа не только около и на поверхности морского дна, но и те, что скрываются в глубине осадочных отложений. Всего за час траления вдоль континентального шельфа на глубине около полутора километров океанографы из Вудз-Хоул Говард Сэндлер и Роберт Хесслер поймали более 25 000 существ – червей, морских звезд, голотурий и т. п., представлявших 365 видов. Даже на глубине почти пяти километров они обнаружили около 3700 существ, относившихся почти к 200 видам. Однако драгой захватываются только не слишком шустрые и сообразительные существа, которые не успевают уйти с дороги. В конце 1960-х годов у гидробиолога Джона Айзекса возникла мысль прикреплять к погружаемой съемочной камере наживку, и он обнаружил много других видов, особенно густые скопления извивающихся миксин, схожих с угрями примитивных существ, а также кишащих на мелководьях долгохвостов (макрурусов). Там, где вдруг появляется источник пищи, например, когда на дно опускается туша мертвого кита, было обнаружено 390 видов морских существ, собравшихся на пиршество. Интересно, что многие из этих созданий, как было установлено, приплыли от горячих источников, находящихся на расстоянии до 1600 километров. Среди них различные виды моллюсков, которых вряд ли назовешь хорошими путешественниками. Теперь считают, что личинки некоторых существ могут переноситься водой, пока благодаря неизвестным химическим рецепторам они не обнаруживают существование источника пищи и тогда оседают на нее.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
* * *

Так почему же, если моря столь обширны, мы без труда истощаем их ресурсы? Ну, начать с того, что моря на Земле не одинаково обильны. В целом менее десятой части морей и океанов считаются естественно плодородными. Большинство видов водных организмов предпочитают находиться на мелководье, где есть тепло, свет и обилие органических веществ, которые служат началом пищевой цепи. Коралловые рифы, например, охватывают заметно меньше одного процента океанских просторов, но здесь обитает 25 процентов морских рыб.

В других местах океаны и моря далеко не так богаты. Возьмите Австралию. С 36 735 километрами береговой линии и более чем 23 миллионами квадратных километров территориальных вод у ее берегов плещется больше морей, чем у берегов любой другой страны, и тем не менее, как отмечает Тим Флэннери, она даже не входит в число первых пятидесяти рыболовных стран. Действительно Австралия является крупным импортером морепродуктов. Это потому, что большая часть австралийских вод, как и большая часть самой Австралии, по существу, представляет собой пустыню. (Достойным внимания исключением служит Большой Барьерный риф у Квинсленда, обильно заселенный и плодородный.) Из-за скудости почвы в море выносится мало питательных веществ.

Но даже процветающая жизнь зачастую чрезвычайно чувствительна к нарушениям равновесия. В 1970-х годах австралийские и в меньшей мере новозеландские рыбаки обнаружили косяки малоизвестной рыбы, обитающей на глубине 800 метров на континентальных шельфах их стран. Ее назвали оранжевой рафи (от англ. «шершавый»), она оказалась весьма приятной на вкус и водилась в огромных количествах. Вскоре рыболовные флотилии стали вылавливать до 40 тысяч тонн в год. Потом гидробиологи стали делать тревожные открытия. Рафи поразительно долго живут и медленно созревают. Некоторые, возможно, насчитывают 150 лет; любая из рыбок, что вы съели, вполне могла родиться в период правления королевы Виктории. Рафи восприняли этот весьма неторопливый образ жизни из-за того, что вода, в которой они обитают, чрезвычайно бедна кормовыми ресурсами. Ясно, что такого рода популяции не в состоянии выдержать серьезных нарушений равновесия. К несчастью, когда это поняли, запасы уже сильно истощились. Даже при хорошем хозяйствовании для восстановления популяции потребуются десятилетия, если она вообще восстановится.

Правда, в других местах злоупотребления богатствами морей являются скорее злостными, нежели неумышленными. Многие рыбаки обрезают плавники у акул, а самих акул выбрасывают в море умирать. В 1998 году акульи плавники продавались на Дальнем Востоке более чем по 110 долларов за килограмм, а тарелка супа из акульих плавников стоила в Токио 100 долларов. Всемирный фонд охраны дикой природы в 1994 году подсчитал, что ежегодно убивают от 40 до 70 миллионов акул.

К 1995 году примерно 37 тысяч больших рыболовных судов и около миллиона судов помельче, вместе взятые, вылавливали в морях в два раза больше рыбы, чем всего за двадцать пять лет до того. Теперь траулеры порой бывают размером с пассажирский лайнер и тянут за собой сети, в которые вполне поместится дюжина аэробусов. Некоторые из них даже пользуются самолетами для поиска косяков рыбы.

По оценкам, каждая выбранная из моря сеть на четверть содержит «прилов» – рыбу, которую ни к чему выгружать на берег, потому что она слишком мелкая, или не того вида, или поймана не в сезон. Как заметил в журнале The Economist один обозреватель, «мы все еще живем в Средневековье. Просто забрасываем сеть и смот рим, что вытащили». Ежегодно в море выбрасывается, возможно, до 22 миллионов тонн такой ненужной рыбы, в основном дохлой. На каждый килограмм добытых креветок уничтожается около четырех килограммов рыбы и других морских существ.

Большие участки дна Северного моря облавливаются подчистую бортовыми траулерами до семи раз в год – такого нарушения равновесия не выдержит ни одна экосистема. По многим оценкам, в Северном море истощены запасы по крайней мере двух третей видов рыб. Не лучше обстоят дела и по ту сторону Атлантики. Когда-то у побережья Новой Англии палтус водился в таком изобилии, что за день с лодок можно было наловить до 10 тонн. Теперь у северовосточного побережья палтус практически исчез.

Однако ничто не сравнится с судьбой трески. В конце XV века мореплаватель Джон Кабот[303] обнаружил неимоверное количество трески у берегов Северной Америки, у восточных банок – мелководий, излюбленных придонными рыбами. Рыба обитала в таких количествах, изумленно сообщал Кабот, что матросы черпали ее корзинами. Некоторые из банок были весьма обширные. Банки Джорджес у побережья Массачусетса превосходят по размерам сам штат. Большие банки у острова Ньюфаундленда еще крупнее, и веками они были густо населены треской. Считали, что запасам ее не будет конца. Конечно, все оказалось совсем не так.

К 1960 году количество нерестившейся в Северной Атлантике трески упало, по оценкам, до 1,6 миллиона тонн. А к 1990 году оно снизилось до 22 тысяч тонн. В промысловом отношении трески больше не существует. «Рыбаки, – пишет Марк Курлански[304] в своем захватывающем повествовании “Треска”, – выловили ее всю». Западная Атлантика, возможно, утратила треску навсегда. В 1992 году лов трески на Больших банках прекратился полностью, но к осени 2002 года, согласно отчету в журнале Nature, запасы все еще не показали возвращения к прежнему положению. Курлански отмечает, что рыбное филе и палочки первоначально изготавливали из трески, затем ее заменили пикшей, потом морским окунем, а в последнее время тихоокеанской сайдой. В наши дни, сухо замечает он, «рыбой» служит «все, что осталось».

Многое из сказанного относится и к целому ряду других морепродуктов. На морских промыслах в Новой Англии у Род-Айленда когда-то было в порядке вещей добывать лангустов весом 9 килограммов. Иногда они достигали 13 килограммов. В безопасности лангусты могут жить десятки лет – возможно, до 70 лет – и не перестают расти. Ныне редкие из вылавливаемых лангустов бывают больше килограмма. «Биологи, – по словам The New York Times, – полагают, что 90 процентов лангустов вылавливаются в течение года после достижения ими установленных законом минимальных размеров в возрасте примерно шести лет». Несмотря на снижение уловов, рыбаки Новой Англии по-прежнему пользуются федеральными налоговыми льготами и льготами штатов, поощряющими, а в ряде случаев практически вынуждающими их приобретать более крупные суда и интенсивнее добывать дары моря. Сегодня рыбакам Массачусетса остается ловить отвратительную миксину, на которую есть небольшой спрос на Дальнем Востоке, но даже ее количество сокращается.

Мы поразительно невежественны в отношении движущих сил, управляющих жизнью обитателей моря. Если истощенные избыточным ловом участки беднее морскими организмами, чем надо, то в некоторых естественно скудных районах значительно больше живых организмов, чем можно было бы ожидать. В южных морях вокруг Антарктиды содержится лишь около трех процентов мировых запасов фитопланктона – казалось бы, слишком мало для поддержания сложной экосистемы, и тем не менее его хватает. Тюлени-крабоеды не относятся к тем видам животных, о которых слышало большинство из нас, но они, возможно, представляют второй на Земле по численности вид крупных животных после людей. На паковом льду вокруг Антарктиды их может насчитываться до 15 миллионов. Кроме того, там обитают предположительно два миллиона тюленей Уэдделла, по крайней мере полмиллиона императорских пингвинов и, вероятно, около четырех миллионов пингвинов Адели.

Все это весьма окольный путь показать, что мы очень мало знаем о самой большой экосистеме Земли. Но, как мы увидим дальше, стоит начать разговор о жизни как таковой, как обнаружится, что мы вообще еще очень многого о ней не знаем, и не в последнюю очередь о том, как она зародилась.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
4. Восход жизни - 1 час 31 мин

Глава 19. Восход жизни
В 1953 году аспирант Чикагского университета Стэнли Миллер взял две колбы – одну содержавшую немного воды, изображавшую первозданный океан, и другую со смесью метана, аммиака и сероводорода, представлявшую раннюю атмосферу Земли, соединил их резиновыми трубками и стал пропускать электрические искры, изображавшие молнии. Через несколько дней вода в колбах позеленела и пожелтела, образовав крепкий бульон из аминокислот, жирных кислот, сахаров и других органических соединений. «Если Бог не сделал это именно так, – восхищенно заметил научный руководитель Миллера, нобелевский лауреат Гарольд Юри, – то Он упустил хороший шанс».

В прессе того времени проблема представлялась так, будто достаточно кому-нибудь как следует встряхнуть колбы, и оттуда поползут живые существа. Как показало время, все обстоит далеко не так просто. Несмотря на полстолетия дальнейших исследований, мы сегодня не стали ближе к синтезу живых организмов, чем были в 1953 году, – и намного дальше от представлений, что нам это по силам. В настоящее время ученые довольно твердо убеждены, что ранняя атмосфера совсем не походила на ту, что Миллер с Юри приготовили для своего газированного бульона, и скорее была гораздо менее химически активной смесью азота и углекислого газа. Повторение опытов Миллера с этими менее удобными составляющими пока позволило получить только одну весьма несложную аминокислоту. Но в любом случае получение аминокислот – это еще не решение проблемы. Проблемой являются белки.

Белки получаются при соединении аминокислот, и их требуется очень много. Никто по-настоящему не знает сколько, но в организме человека может находиться целый миллион видов белков, и каждый является маленьким чудом. По всем законам вероятности белки не должны бы были существовать. Чтобы изготовить белок, требуется собрать аминокислоты (которые традиция предписывает мне обязательно назвать здесь «кирпичиками жизни») в определенном порядке, во многом подобно тому, как в определенном порядке собирают буквы, чтобы написать слово. Проблема в том, что слова, записанные аминокислотным алфавитом, зачастую бывают невероятно длинными. Чтобы записать слово «коллаген», название широко распространенного белка, требуется в определенном порядке расположить восемь букв. А чтобы создать коллаген, вам требуется соединить 1055 аминокислот в строго определенной последовательности[305]. Однако – и здесь наступает очевидный, но решающий момент – создаете его не вы. Он создается сам, самопроизвольно, без руководящих указаний. Вот здесь-то и возникают невероятности.

Шансы самосборки молекулы, подобной коллагену, из соединенных в определенной последовательности 1055 элементов, откровенно говоря, равны нулю. Это просто не должно случиться. Чтобы осознать, насколько мало тут шансов на успех, представьте себе обычный игорный автомат типа «однорукий бандит», но значительно расширенный – если быть точным, примерно до 27 метров, – чтобы вместить 1055 колес вместо обычных трех-четырех с двадцатью знаками на каждом (по одному на каждую из общеизвестных аминокислот)[306]. Сколько времени вам придется дергать ручку, преж де чем все 1055 знаков выпадут в нужном порядке? Фактически вечно. Даже если вы сократите число колес до двухсот, что является более обычным количеством аминокислот в белке, вероятность выстраивания всех двухсот в предписанном порядке составит 1 к 10260 (т. е. к единице с 260 нулями), много больше числа всех атомов во Вселенной.

Словом, белки – это очень сложные вещества. Гемоглобин длиною всего в 146 аминокислот по белковым меркам – карлик, но и он представляет собой одну из 10190 возможных комбинаций аминокислот, потому химику из Кембриджского университета Максу Перутцу потребовалось двадцать три года – можно сказать, вся творческая жизнь, – чтобы расшифровать его строение. При случайном протекании процессов создание даже единственного белка должно было бы представляться совершенно невероятным – вроде пронесшегося над кладбищем старых автомобилей смерча, который оставил за собой собранный до последней гайки авиалайнер. Этим красочным сравнением мы обязаны астроному Фреду Хойлу.

Но речь ведь идет о нескольких сотнях тысяч видов белков, возможно, даже о миллионе, каждый из них уникален и каждый, насколько известно, имеет жизненно важное значение для того, чтобы вы были здоровы и счастливы. И это еще только начало. Чтобы от него была польза, белок должен не только соединять аминокислоты в должной последовательности, но и затем, занявшись своего рода химическим оригами, сложиться в строго определенную фигуру, подобно тому, как складывают фигурки из бумаги. Но даже одолев эту конструктивную сложность, белок будет для вас бесполезен, если он не сможет себя воспроизводить, а белки этого не умеют. Для этого требуется ДНК. Молекула ДНК владеет непревзойденным мастерством самовоспроизведения – она копирует себя за считаные секунды, – но не может практически ничего другого. Так что получается парадоксальная ситуация. Белки не могут существовать без ДНК, а ДНК без белков теряет свое назна чение. Должны ли мы предположить, что они возникли одновременно ради того, чтобы поддерживать друг друга? Если так – это просто из ряда вон!

И это еще не все. ДНК, белки и другие компоненты жизни не могут благополучно существовать без особого рода оболочки, которая их содержит. Ни один атом или молекула не могут стать живыми сами по себе. Выдерните из своего тела любой атом, и он будет не живее песчинки. Только когда эти разнообразные вещества собираются вместе в питательной среде клетки, они могут принять участие в поразительном танце, называемом жизнью. Без клетки они не более чем интересные химические соединения. Но без этих соединений клетка теряет смысл. Как пишет Дэвис: «Если каждому элементу требуются все прочие, как тогда вообще в первый раз возникло это сообщество молекул?» Пожалуй, похоже на то, как если бы все продукты у вас на кухне каким-то образом собрались вместе и спеклись в пирог – к тому же в такой пирог, который по мере надобности выдает еще пирогов. Неудивительно, что мы называем это чудом жизни. И неудивительно, что мы едва начали это чудо постигать.

* * *
Так чем же объясняется вся эта поразительная сложность? Одна из возможностей состоит в том, что сложность на самом деле не настолько уж невообразимая, как это кажется поначалу. Взять хотя бы эти чудовищно маловероятные белки. Наше удивление по поводу их сборки возникает из предположения, что они предстали перед нами полностью сформировавшимися. А что, если белковые цепочки собирались не сразу? Что, если в великом игорном автомате творения некоторые из колес можно было придержать? Что, если, другими словами, белки не сразу появились на свет, а эволюционировали?

Представьте, что вы собрали все компоненты человеческого существа – углерод, водород, кислород и так далее, сложили их в сосуд с водой, хорошенько перемешали, и оттуда выходит готовый человек. Это было бы потрясающе. Но, по существу, именно об этом говорят Хойл и другие (включая многих рьяных креационистов), когда внушают мысль, будто белки образовались спонтанно, причем все сразу. Нет, так они не могут. Ричард Докинз в «Слепом часовщике»[307] доказывает, что, должно быть, имел место своего рода кумулятивный процесс, давший возможность аминокислотам собираться в группы. Возможно, две или три аминокислоты соединялись с какой-нибудь простой целью, а потом со временем сталкивались с другим схожим пучком и «открывали» какое-то дополнительное улучшение.

Химические реакции вроде тех, что ассоциируются с жизнью, в сущности, довольно обычны. Нам, может быть, не по силам состряпать их в лаборатории в духе Стэнли Миллера и Гарольда Юри, но Вселенная делает это без особого труда. В природе множество молекул собираются вместе, образуя длинные цепочки, называемые полимерами. Сахара постоянно собираются вместе, образуя крахмалы. Кристаллам тоже свойствен ряд процессов, сходных с теми, что присущи жизни, – репликация, реакция на воздействие окружающей среды, способность принимать сложные узорчатые формы. Разумеется, сами они никогда не достигали жизни, но неоднократно демонстрировали, что сложность представляет собой естественное, самопроизвольное, вполне достоверное явление. Возможно, жизнь часто встречается во Вселенной, возможно, редко, но упорядоченной самосборки в ней вполне хватает – от ошеломительной симметрии снежинок до правильных колец Сатурна.

Эта естественная тенденция к собиранию вместе настолько сильна, что многие ученые ныне считают возникновение жизни куда более неизбежным явлением, чем мы обычно думаем. Говоря словами бельгийского биохимика, нобелевского лауреата Кристиана де Дюва[308], жизнь является «обязательным проявлением материи, непременно возникающим всюду, где есть соответствующие условия». Де Дюв считал, что такие условия могут встречаться миллионы раз в каждой галактике.

Разумеется, в приводящих нас в движение химических соединениях нет ничего столь уж экзотического. Если бы вы пожелали создать еще одно живое существо, будь то золотая рыбка, листики салата или человек, вам, по существу, потребовалось бы всего четыре основных элемента: углерод, водород, кислород и азот – плюс небольшое количество немногих других, главным образом серы, фосфора, кальция и железа. Соедините их примерно в три десятка комбинаций, чтобы получить кое-какие сахара, кислоты и другие основные соединения, и вы сможете создать что-то такое, что живет. Как замечает Докинз: «В веществах, из которых состоят живые существа, нет ничего особенного. Живые существа, как и все прочее, представляют собой наборы молекул».

В конечном счете жизнь удивительна, приятна и, возможно, это даже чудо, но едва ли она невероятна – что многократно подтверждается нашим собственным скромным существованием. Конечно, многие тонкие детали истоков жизни остаются довольно неопределенными. Каждый сценарий необходимых условий возникновения жизни, который вы когда-либо читали, обязательно требует наличия воды – от «маленького теплого пруда», в котором, как полагал Дарвин, брала начало жизнь, до бьющих из морского дна скважин, которые теперь являются самыми популярными кандидатами на признание их истоками жизни, – но во всех примерах упускается тот факт, что соединение мономеров в полимеры[309] (то самое, что дает начало белкам) включает реакцию, известную в биологии как «синтез с выделением воды». Как отмечается в одном крупном труде по биологии, не без нотки смущения, «исследователи сходятся во мнении, что в силу закона действующих масс такие реакции не были бы энергетически выгодными в первозданном море и, по существу, в любой водной среде». Это отдаленно похоже на то, чтобы сыпать сахарный песок в стакан с водой и там превращать его в кусочек сахара. Из этого ничего не должно получиться, но в природе каким-то образом получается. Химические подробности всего этого для нас несколько сложноваты, но достаточно лишь знать, что, если намочить мономеры, они не превращаются в полимеры – за исключением возникновения жизни на Земле. Как и почему это случилось тогда, но не происходит в других случаях – один из больших, не получивших ответа вопросов биологии.

Одной из самых больших неожиданностей в науках о Земле за последние десятилетия стали открытия, касающиеся периода земной истории, в котором возникла жизнь. До 1950-х годов считалось, что жизнь существует менее 600 миллионов лет. К 1970-м годам несколько смельчаков сочли, что она, возможно, берет начало 2,5 миллиарда лет назад. Но вот ныне признаваемый срок в 3,85 миллиарда лет представляется потрясающе ранним. Поверхность Земли затвердела только 3,9 миллиарда лет назад[310].

«Из такой быстроты мы можем лишь заключить, что жизни бактериального уровня “нетрудно” развиваться на планетах, имеющих соответствующие условия», – отмечал в 1996 году на страницах The New York Times Стивен Джей Гоулд. Или, как он выразился в другом случае, трудно не прийти к заключению, что «жизни, возникающей при первой возможности, химически предначертано быть».

Жизнь действительно возникла так быстро, что некоторые авторитеты думают, что ей, должно быть, помогли – возможно, сильно помогли. Идея, что земная жизнь пришла из космоса, имеет удивительно долгое и даже порой знатное прошлое. Сам знаменитый лорд Кельвин поставил вопрос о такой возможности еще в 1871 году на собрании Британской ассоциации содействия развитию науки, предположив, что «зародыши жизни могли быть занесены на Землю каким-нибудь метеоритом». Но эта идея оставалась не более чем предположением, пока в одно сентябрьское воскресенье 1969 года десятки тысяч австралийцев не были напуганы серией громовых ударов и прочертившим небо с востока на запад болидом. Летевший болид издавал странное потрескивание и оставил запах, который некоторые сравнивали с запахом метилового спирта, а другие считали просто отвратительным.

Болид разрушился над Мурчисоном, городишком в шестьсот жителей в долине Гоулберна к северу от Мельбурна, и выпал дождем осколков, некоторые весом до пяти килограммов. К счастью, никто не пострадал. Метеорит был редкой разновидности, известной как углеродистые хондриты, а жители городка помогли собрать и сдать около 90 килограммов осколков. Момент оказался, как никогда, подходящим. Менее чем за два месяца до этого на Землю на корабле «Аполлон-11» вернулись астронавты с полным мешком лунных пород, так что лаборатории всего мира были готовы – даже требовали – получить образцы внеземного происхождения.

Было определено, что Мурчисонскому метеориту 4,5 миллиарда лет и что он усеян аминокислотами – всего семьдесят четыре вида, восемь из которых участвуют в образовании земных белков. В конце 2001 года, более чем через тридцать лет после его падения, Эймсовский научно-исследовательский центр в Калифорнии сообщил, что мурчисонские обломки содержали также сложные группы Сахаров, называемых полиолами, которые раньше вне Земли не обнаруживали.

После 1969 года с Землей повстречались еще несколько углеродистых хондритов – один из них, упавший близ озера Тагиш на плато Юкон в Канаде в 2000 году, видели над большей частью Северной Америки, – и они также подтвердили, что Вселенная на самом деле богата органическими соединениями. Ныне считают, что комета Галлея примерно на 25 процентов состоит из молекул органических веществ[311]. Упади достаточное число этих молекул на подходящее место – скажем, на Землю, – и вот вам основные элементы, нужные для жизни.

С панспермией, как называют теории внеземного происхождения жизни, возникают две проблемы. Первая состоит в том, что она не дает ответа ни на один вопрос о возникновении жизни, а лишь переносит ответ куда-то еще. Вторая состоит в том, что панспермия иногда толкает даже самых почтенных ее приверженцев на такие спекуляции, которые вполне можно назвать безрассудными. Один из первооткрывателей структуры ДНК Фрэнсис Крик и его коллега Лесли Орджел высказали предположение, что Землю «преднамеренно засеяли жизнью разумные инопланетяне», – идею, о которой Гриббин говорит, что она «находится на грани научного приличия», или, иными словами, это фантазия, которую сочли бы совершенно безумной, если бы ее высказал не нобелевский лауреат, а кто-нибудь другой. Еще больше подорвали восторги по поводу панспермии Фред Хойл и его коллега Чандра Викрамасингхе, высказав мысль, о которой упоминалось в главе 3, будто из космоса к нам занесена не только жизнь, но и множество болезней, таких как грипп и бубонная чума, идею, без труда опровергнутую биохимиками.

Но что бы ни подтолкнуло к появлению жизни, это случилось лишь единожды. Самое необычайное явление в биологии и, пожалуй, самый удивительный известный нам факт. Все, что когда-либо жило – растение или животное, – берет начало от одного и того же первичного движения. В какой-то момент невообразимо далекого прошлого некий маленький мешочек химических веществ дернулся, ожил. Он поглотил какие-то питательные вещества, тихо запульсировал и короткое время жил. Такое, может быть, случалось и раньше, возможно, много раз. Но этот первичный мешочек совершил что-то дополнительное и необычайное: он разделился и произвел на свет наследника. Крошечный пучок генетического материала перешел из одного живого существа в другое, и с тех пор это движение не прекращалось. То был момент сотворения всех нас. Биологи иногда называют его Большим рождением[312].

«Куда бы в мире вы ни отправились, на какое бы животное, растение, насекомое ни посмотрели, если оно живое, то будет пользоваться одним и тем же словарем и будет знакомо с одним и тем же кодом. Вся жизнь есть одно», – говорит Мэтт Ридли[313]. Все мы – результат одного генетического трюка, передаваемого из поколения в поколение на протяжении почти четырех миллиардов лет, до такой степени, что можно взять фрагмент генетического кода человека, залатать им поврежденную дрожжевую клетку, и она примет его в работу как свой собственный. В самом глубоком смысле он и есть ее собственный.

Начало жизни – или что-то очень близкое к нему – лежит на полке в кабинете приветливого геохимика Виктории Беннетт, которая работает с изотопами, в корпусе наук о Земле Австралийского национального университета в Канберре. Американка мисс Беннетт приехала в университет из Калифорнии по двухлетнему конт ракту в 1989 году и остается здесь до сих пор. Когда в 2001 году я побывал у нее, она дала мне подержать увесистый кусок породы, состоящий из тонких полосок белого кварца, перемежающихся с серовато-зеленым веществом, клинопироксеном. Порода получена с острова Акилия у побережья Гренландии, где в 1997 году были обнаружены особенно древние породы. Им 3,85 миллиарда лет, и они представляют собой древнейшие морские отложения из когда-либо найденных.

«У нас нет уверенности, что обломок, который вы держите в руках, когда-то содержал живые организмы, потому что для выяснения этого его надо растереть в порошок, – рассказывает мне Беннетт. – Но эта порода из того же отложения, где были обнаружены следы древнейших живых организмов, так что, возможно, в ней была жизнь». Но сколько ни старайтесь, вы не найдете в ней окаменелых микробов. Увы, любые простейшие организмы спеклись бы в однородную массу в ходе процессов, превративших океанскую грязь в камень. Вместо них, если раскрошить породу и исследовать ее на микроскопическом уровне, мы увидели бы химические остатки этих организмов – изотопы углерода и один из видов фосфата, называемый апатитом, которые вместе служат убедительным свидетельством, что в породе когда-то находились колонии живых существ. «Мы можем только догадываться, как могли выглядеть эти организмы, – говорит Беннетт. – Вероятно, они были самыми простейшими, какие только может породить жизнь, – но все же это была жизнь. Они жили. Они размножались».

И в конечном счете они привели к нам.

Если вы увлекаетесь очень древними породами, что, несомненно, относится к госпоже Беннетт, Австралийский национальный университет уже давно является самым подходящим для вас местом. В значительной мере благодаря человеку по имени Билл Компстон, который сейчас на пенсии, но в 1970-х годах создал первый в мире «Чувствительный ионный микрозонд высокого разрешения», или SHRIMP, как его ласково именуют по начальным буквам английского названия[314]. Этот прибор измеряет интенсивность распада урана в крошечных частицах минерала, называемого цирконом. Циркон встречается в большинстве пород, кроме базальта, и он чрезвычайно устойчив и долговечен, сохраняясь во всех природных процессах, кроме субдукции. Большая часть земной коры в какой-то момент соскальзывала обратно в раскаленные недра, но кое-где, например в Западной Австралии и Гренландии, геологи нашли обнажения пород, которые всегда оставались на поверхности. Прибор Компстона позволил определить возраст этих пород с небывалой точностью. Опытный образец прибора SHRIMP был изготовлен в мастерских факультета наук о Земле и выглядел так, будто собран в гараже из разрозненных запчастей, но работал он великолепно. При первом официальном испытании в 1982 году он определил возраст древнейшего из когда-либо найденных образцов – куска породы из Западной Австралии – 4,3 миллиарда лет.

«В то время это произвело сенсацию, – рассказывает Беннетт. – Открыть нечто важное, так быстро и с помощью новейшей научной аппаратуры».

Она привела меня к нынешней модели, SHRIMP II[315]. Это было большое массивное устройство из нержавеющей стали, метра три с половиной длиной и метра полтора в высоту, прочно слаженный, как глубоководный аппарат. У пульта перед ним, следя за непрерывно меняющимися цепочками цифр, стоял Боб, исследователь из новозеландского Кентерберийского университета. Он сказал, что находится здесь с четырех утра. Шел десятый час, в распоряжении Боба аппарат был до двенадцати. SHRIMP II работает двадцать четыре часа в сутки; так много пород ожидают определения возраста. Спросите наугад пару геохимиков, как действуют подобные устройства, и они начнут взахлеб, хотя и не слишком доходчиво, распространяться о распространенности изотопов и уровнях ионизации. В итоге, однако, можно понять, что аппарат, бомбардируя образец породы потоком ионов, способен уловить едва заметные различия в количестве свинца и урана в цирконовых вкраплениях и тем самым дает возможность точно определить возраст породы. Боб объяснил, что для обмера одного циркона требуется примерно семнадцать минут, а для получения надежных результатов надо обработать десятки цирконов из одного куска породы. На практике это дело можно сравнить с походом в прачечную самообслуживания как по объему хлопот, так и по количеству усилий, чтобы заставить себя это сделать. Однако Боб, казалось, был страшно доволен; новозеландцы, впрочем, в большинстве своем такие.

Университетский корпус наук о Земле странным образом сочетает в себе разные службы – частью офис, частью лаборатория, частью механическая мастерская. «Мы здесь все делали сами, – говорит Беннетт. – У нас даже был свой стеклодув, но теперь он на пенсии. А вот двое камнедробильщиков у нас все еще работают. – Поймав мой удивленный взгляд, она добавила: – Мы обрабатываем уйму породы. И образцы требуется очень тщательно подготовить. Приходится принимать меры против загрязнения от предыдущих образцов – никакой пыли и мусора. Довольно скрупулезный процесс». Она показала мне камнедробильные станки, которые действительно отличались чистотой, хотя сами камнедробильщики, кажется, ушли пить кофе. Рядом со станками стояли большие ящики с камнями всех форм и размеров. В Австралийском национальном университете и вправду имеют дело с большим количеством горных пород.

Вернувшись в кабинет Беннетт после экскурсии, я заметил висевший на стене плакат с нарисованным художником и не лишенным фантазии красочным изображением Земли, как она могла выглядеть три с половиной миллиарда лет назад, как раз когда предстояло зарождение жизни, в древнюю эру, известную в геологии как архей. На плакате чуждый ландшафт с огромными, весьма активно действующими вулканами и испаряющимся, отливающим медью морем под режущим глаз красным небом. Мелководья на переднем плане заполнены строматолитами, каменными продуктами жизнедеятельности бактерий. Все это не очень похоже на место, подходящее для сотворения и взращивания жизни. Я спросил Беннетт, корректно ли изображение.

«Как сказать, одна школа придерживается мнения, что в действительности тогда было прохладно, поскольку Солнце грело намного слабее». (Позднее я узнал, что биологи, когда у них игривое настроение, называют это явление «проблемой китайского ресторана» – имея в виду полумрак из-за более тусклого Солнца в те времена[316].) «Без атмосферы ультрафиолетовые лучи даже более слабого Солнца вели бы к разрушению любых появляющихся связей между молекулами. И тем не менее как раз здесь, – она постучала пальцем по строматолитам, – живые организмы обитают почти на поверхности. Загадка». – «Значит, мы не знаем, каким тогда был мир?» – «М-м-м», – задумчиво согласилась она. «В любом случае он не выглядит особенно подходящим для жизни». Она мирно кивнула: «Но все-таки там должно было быть что-то подходящее для жизни. Иначе мы не стояли бы здесь».
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
* * *

Нам он наверняка бы не подошел. Если бы вы вышли из машины времени в этот древний архейский мир, то очень быстро юркнули бы обратно, потому что необходимого для дыхания кислорода на Земле тогда было не больше, чем теперь на Марсе. На ней также было полно ядовитых паров соляной и серной кислот, достаточно насыщенных, чтобы проникнуть сквозь одежду и покрыть волдырями кожу. Не открывались бы и яркие отчетливые перспективы, изображенные на плакате в кабинете Виктории Беннетт. Химическое варево, которым была в то время атмосфера, пропускало на Землю очень мало солнечного света. То малое, что мы могли бы увидеть, только на короткое время освещалось бы частыми ослепительными вспышками молний. Словом, это была Земля, но такая, какую мы не признали бы своей.

В архейском мире важные события случались редко. На протяжении двух миллиардов лет единственной формой жизни были микроорганизмы. Они жили, размножались, кишели, но не проявляли особой склонности переходить на другой, более перспективный уровень существования. В какой-то момент в первый миллиард лет существования жизни цианобактерии, или сине-зеленые водоросли, научились извлекать широкодоступный источник питания – водород, содержащийся в поразительном изобилии в воде. Они поглощали молекулы воды, под действием солнечной энергии извлекали из нее водород, а кислород шел в отходы; тем самым был изобретен фотосинтез. Как отмечают Маргулис и Саган, фотосинтез, «несомненно, является важнейшим нововведением в области обмена веществ за всю историю жизни на планете» – и его придумали не растения, а микроорганизмы.

По мере быстрого размножения цианобактерий мир стал наполняться О2, к ужасу организмов, которые находили его ядовитым, – в те времена такими были все. В анаэробном (не потребляющем кислород) мире кислород чрезвычайно ядовит. Наши белые кровяные тельца для уничтожения вторгающихся микробов фактически используют кислород. Что кислород по сути своей токсичен, часто вызывает удивление у тех из нас, кто считает его таким благотворным для нашего здоровья, но это только потому, что мы эволюционировали таким образом, чтобы использовать его. Для других он страшен. Именно от него горкнет масло и ржавеет железо. Даже мы переносим его лишь до определенной точки. Его содержание в клетках нашего организма составляет лишь десятую часть от содержания в атмосфере[317].

У новых, потреблявших кислород организмов было два преимущества. Кислород был более эффективным источником энергии и к тому же поражал соперничавшие организмы. Часть из них отступила в илистый анаэробный мир на дне болот и озер. Другие поступили сходным образом, но позднее (намного позднее), переселившись в пищеварительные тракты существ, подобных нам с вами. Довольно много таких первозданных организмов живут в вашем теле прямо сейчас, помогая вам переваривать пищу, и они терпеть не могут даже намека на О2. Бессчетное количество других не смогло адаптироваться и погибло.

Цианобактериям страшно повезло. Поначалу выделяемый ими лишний кислород не скапливался в атмосфере, а соединялся с железом, образуя оксиды, которые оседали на дно первобытных морей. Миллионы лет мир буквально ржавел – явление, отчетливо увековеченное в ленточных железистых отложениях, которые в наши дни дают столько добываемой в мире железной руды. Многие десятки миллионов лет происходило не так уж много более существенного. Если вернетесь в этот мир раннего протерозоя, то найдете мало признаков будущей жизни на Земле. Возможно, кое-где в тихих водоемах встретите пленку живого вещества или едва заметный зеленовато-бурый налет на прибрежных камнях, но больше жизнь никак себя не проявляет.

Но около трех с половиной миллиардов лет назад появилось нечто более бросающееся в глаза. Там, где море было помельче, стали возникать заметные глазу образования. Постепенно химически видоизменяясь, цианобактерии становились немного клейкими и благодаря этому стали улавливать микрочастицы ила и песка, связывать их, образуя причудливые, но прочные сооружения – строматолиты, те, что на плакате в кабинете Виктории Беннетт изображены на переднем плане на отмелях. Строматолиты были разных форм и размеров. Иногда они были похожи на огромные кочаны цветной капусты, иногда на пушистые матрацы («строматолит» происходит от греческого слова, означающего «матрац»); иногда они поднимались в виде колонн на десятки метров над поверхностью воды – в некоторых случаях даже до ста метров. Во всех своих проявлениях они были своего рода живыми камнями и представляли собой первое в мире совместное предприятие, где одни разновидности простейших организмов прямо на поверхности, а другие внизу пользовались удобствами, созданными сообща. Мир обрел первую экосистему.

Много лет ученые знали о строматолитах по ископаемым формациям, но в 1961 году настоящим сюрпризом для них стало открытие колонии живых строматолитов в заливе Шарк-бей на далеком северо-западном побережье Австралии. Оно оказалось настолько неожиданным, что только спустя несколько лет до ученых дошло, что же они на самом деле открыли. Сегодня Шаркбей стал туристической достопримечательностью – в той мере, в какой вообще может быть привлекательным место, расположенное за сотни миль от крупных городов и за десятки миль от ближайших проявлений цивилизации. В залив проложили дощатые мостки, чтобы посетители могли пройти над водой и хорошенько разглядеть строматолиты, спокойно дышащие как раз под поверхностью. Они тускло-серого цвета и, как я писал в одной из предыдущих книг, похожи на очень большие коровьи лепешки. Но испытываешь поразительное ощущение, когда подумаешь, что видишь живых обитателей Земли, какими они были три с половиной миллиарда лет назад. Как сказал Ричард Форти: «Это настоящее путешествие во времени, и, если бы мир был приучен ценить подлинные чудеса, это место было бы таким же знаменитым, как пирамиды Гизы». Хотя вы никогда бы не догадались, эти неприметные камни кишат живыми существами, на каждый квадратный метр камня предположительно приходится три миллиарда отдельных микроорганизмов. Иногда, если посмотреть внимательнее, можно увидеть поднимающиеся к поверхности тоненькие цепочки пузырьков – это водоросли отдают кислород. За два миллиарда лет такие почти незаметные старания повысили уровень кислорода в атмосфере Земли до 20 процентов, подготавливая условия для открытия следующей, более сложной главы в истории жизни.

Полагают, что цианобактерии в заливе Шарк-бей могут быть самыми медленно эволюционирующими организмами на Земле, и, конечно, они сегодня одни из редчайших. Открыв путь более сложным формам жизни, они затем почти всюду были полностью съедены теми самыми организмами, чье существование они сделали возможным. (В Шарк-бей они сохранились благодаря тому, что вода в нем слишком соленая для существ, которые обычно ими питаются.)

Одна из причин того, что жизни для обретения сложных форм потребовалось так много времени, состояла в том, что миру пришлось ждать, пока более простые организмы достаточно насытят атмосферу кислородом. Как выразился Форти: «Животные были не в состоянии набрать энергии для своей деятельности». Потребовалось около двух миллиардов лет, приблизительно сорок процентов истории Земли, чтобы содержание кислорода в атмосфере достигло примерно нынешнего уровня. Но когда условия были подготовлены, видимо, довольно скоро возник совершенно новый вид клетки, содержавшей ядро и другие компоненты, обобщенно называемые органеллами (от греческого слова, означающего «маленькие инструменты»). Считают, что процесс начался, когда какая-то дефектная или склонная к риску бактерия либо захватила, либо сама была захвачена другой бактерией, и оказалось, что это устраивает их обеих. Считают, что захваченная бактерия стала митохондрией. Это внедрение митохондрии (или, как любят говорить биологи, эндосимбиотическое событие) сделало возможным существование сложных живых организмов. (В растениях аналогичное внедрение дало начало хлоропластам, которые позволяют осуществлять фотосинтез.)

Митохондрии манипулируют кислородом таким образом, что он высвобождает энергию из пищи. Без этого остроумного и эффективного приема жизнь на Земле сегодня была бы представлена не более чем грязными пятнами простейших микробов. Митохондрии очень малы – на одной песчинке их может поместиться миллиард[318], – но притом очень прожорливы. Почти все, чем вы питаетесь, идет в пищу им.

Без них мы не прожили бы и двух минут, и тем не менее даже спустя миллиард лет митохондрии ведут себя так, словно считают, что между нами не может быть ничего общего. У них свои собственные ДНК, РНК и рибосомы. Они размножаются в разное время с содержащими их клетками. Они выглядят как микроорганизмы, делятся как микроорганизмы и иногда реагируют на антибиотики как микроорганизмы. Они даже не говорят на одном генетическом языке с клеткой, в которой живут. Словом, держат свои чемоданы упакованными. Как будто вы пустили в дом постороннего, но он остается здесь уже миллиард лет.

Новый тип клеток стали называть эукариотами (что означает «содержащие ядро») в противоположность старому типу, известному как прокариоты («безъядерные»). Видимо, эукариоты появились в среде палеосуществ внезапно. Древнейшие из известных эукариотов, носящие название Grypania, были обнаружены в железистых отложениях в Мичигане в 1992 году. Такого рода ископаемые были найдены только раз, далее на отрезке времени протяженностью 500 миллионов лет больше ничего подобного не встречалось[319].

Земля сделала первый шаг к тому, чтобы стать действительно интересной планетой. По сравнению с новыми эукариотами старые прокариоты, заимствуя выражение британского геолога Стивена Драри, были чуть более чем «мешки с химикатами». Эукариоты были крупнее, со временем они стали в десять тысяч раз больше своих более простых родственников и могли вмещать в тысячу раз больше ДНК. Постепенно благодаря этим важным изменениям жизнь стала сложной и породила два вида живых организмов: выделяющих кислород (как растения) и потребляющих его (как мы с вами).

Одноклеточные эукариоты называют «протозоа», или простейшими. По сравнению с древними бактериями эти новые простейшие являют собой чудесные утонченные конструкции. Простая амеба, состоящая всего из одной клетки и не имеющая иных стремлений, кроме как жить, содержит в ДНК четыреста миллионов бит информации[320] – достаточно, как заметил Карл Саган, чтобы заполнить восемьдесят пятисотстраничных книг.

В конечном счете эукариоты усвоили еще более замечательный трюк. На это ушло много времени – около миллиарда лет, но когда его освоили, он оказался весьма к месту. Они научились организовываться в сложные многоклеточные существа. Благодаря этому новшеству стало возможным появление больших, сложных, видимых глазом существ вроде нас. Планета Земля была готова подняться на следующую грандиозную ступень развития.

Но прежде чем мы отдадим дань восхищения этому факту, надо напомнить, что наш мир, как мы сейчас увидим, все еще принадлежит очень малым созданиям.

Пожалуй, не очень хорошо проявлять излишний интерес к собственным микробам. Но великий французский химик и бактериолог Луи Пастер увлекся этим до того, что взял за привычку критически разглядывать в лупу каждое поданное ему блюдо. Вряд ли эта привычка добавила ему повторных приглашений на обед.

Прятаться от своих микробов, в сущности, нет смысла, ибо они постоянно обитают на вас и вокруг вас в количествах, которые трудно себе представить. Если вы находитесь в добром здравии и нормально соблюдаете гигиену, то на просторах вашего тела пасется примерно триллион микробов – около 50 миллионов на каждом квадратном сантиметре кожи[321]. Они кормятся десятком миллиардов или около того кожных чешуек, которые вы ежедневно сбрасываете, плюс всякими вкусными жирами и укрепляющими минеральными веществами, сочащимися из каждой поры и щели. Вы для них полный буфет, к тому же обеспечиваете теплом и являетесь постоянным средством передвижения. В благодарность они оставляют вам запах тела.

И это только микробы, населяющие вашу кожу. Триллионы их скрываются в вашем кишечнике и носовых каналах, прилипают к волосам и ресницам, плавают по поверхности глаз, дырявят зубную эмаль. Одна ваша пищеварительная система служит жилищем для ста с лишним триллионов микробов и бактерий по меньшей мере четырехсот видов. Одни имеют дело с сахаром, другие с крахмалом, некоторые нападают на других микробов. Поразительное множество вроде вездесущих кишечных спирохет не выполняют никаких известных функций. Похоже, что им просто нравится быть с вами. Организм каждого человека состоит приблизительно из десяти триллионов клеток, но служит хозяином для примерно ста триллионов бактериальных и микробных клеток. Словом, они составляют заметную часть нас самих. С точки зрения микробов и бактерий мы, разумеется, являемся малой частью их самих[322].

Из-за того что мы, люди, достаточно большие и умные, чтобы производить антибиотики и пользоваться дезинфицирующими средствами, нам легко убедить себя, что микробы нашими усилиями оттеснены на обочину жизни. Не верьте этому. Возможно, микробы и бактерии не строят городов и не ведут интересную светскую жизнь, но они останутся здесь и когда взорвется Солнце[323]. Это их планета, а мы находимся на ней лишь с их позволения.

Не забывайте, что микробы и бактерии миллиарды лет обходились без нас. А мы без них не могли бы прожить и дня. Они перерабатывают наши отходы и делают их снова пригодными для употребления; без их усердного жевания не было бы гниения и разложения. Они очищают нашу воду и сохраняют плодородие почвы. В нашем кишечнике микробы и бактерии синтезируют витамины, превращают продукты питания в полезные сахара и полисахариды и воюют с проникающими по пищеводу чужими микробами.

Мы полностью зависим от бактерий, получая из воздуха азот и преобразуя его в полезные для нас нуклеотиды и аминокислоты. Это огромный самоотверженный труд. Как отмечают Маргулис и Саган, чтобы сделать то же самое промышленными методами (как при производстве удобрений), пришлось бы нагревать исходные материалы до 500 градусов Цельсия и подвергать их давлению, в 300 раз превышающему нормальное. Бактерии делают то же самое без лишней суеты, и слава богу, ибо ни одно крупное живое существо не могло бы существовать без получаемого благодаря им азота. Но, самое главное, микроорганизмы продолжают снабжать нас воздухом, которым мы дышим, поддерживая постоянный состав атмосферы. Микроорганизмы, включая современные разновидности цианобактерий, доставляют планете большую часть пригодного для дыхания кислорода. Водоросли и другие крошечные организмы, пускающие в море пузыри, ежегодно выдыхают около 150 миллиардов тонн этого вещества.

И они поразительно плодовиты. Самые неистовые из них могут производить на свет новое поколение менее чем за десять минут; Clostridium perfringens, неприятное микроскопическое существо, вызывающее газовую гангрену, репродуцируется за девять минут и тут же начинает делиться снова. При таких темпах одна бактерия теоретически могла бы за два дня произвести на свет больше отпрысков, чем насчитывается протонов во Вселенной. «При наличии достаточного количества питательных веществ одна бактериальная клетка может произвести 280 000 миллиардов особей за один-единственный день», – утверждает бельгийский биохимик, нобелевский лауреат Кристиан де Дюв. За то же время человеческая клетка может разделиться всего лишь раз.

Примерно раз в миллион делений они производят мутанта. Обычно для мутанта это несчастье – ибо для живого существа изменения всегда опасны, но время от времени новая бактерия неожиданно наделяется каким-нибудь преимуществом, таким, как способность избегать удара антибиотиков или не реагировать на него. Эта способность эволюционировать влечет за собой другое, еще более страшное преимущество. Бактерии делятся информацией. Любая бактерия может взять у любой другой часть генетического кода. По выражению Маргулиса и Сагана, все бактерии, по существу, плавают в одном генном пруду, общем генофонде. Любые приспособительные изменения, происходящие в одной части мира бактерий, могут распространиться на другую. Вроде того, как если бы человек позаимствовал у насекомых генетический код выращивания крыльев или хождения по потолку. Это означает, что в генетическом смысле бактерии стали единым суперорганизмом – незаметным, рассеянным, но непобедимым.

Они охотно питаются почти всем, что вы проливаете или стряхиваете. Дайте им всего каплю жидкости, и они, возникнув словно из ничего, станут в ней кишеть. Они охотно поедают дерево, обойный клей, металлы в засохшей краске. В Австралии ученые обнаружили микробы Thiobacillus concretivorans, которые питались концентрированной серной кислотой, способной растворять металл, и они не могут без нее жить. Вид Micrococcus radiophilus счастливо обитает в емкостях с отходами ядерных реакторов, объедаясь плутонием и чем-то там еще. Некоторые бактерии разрушают химические вещества, не извлекая, насколько известно, никакой пользы для себя.

Их обнаружили в кипящих грязевых котлах и в озерах едкого натра, в глубине горных пород, на морском дне, в скрытых озерцах ледяной воды в долинах Мак-Мердо в Антарктиде и на 11-километровой глубине в Тихом океане, где давление в тысячу раз больше, чем на поверхности, – это все равно что быть раздавленными под пятьюдесятью аэробусами. Некоторые из них, кажется, практически неразрушимы. Согласно журналу The Economist микроб Deinococcus radiodurans «почти невосприимчив к радиоактивности». Разрушьте его ДНК облучением, и отдельные части тут же восстановятся, «подобно оторванным конечностям оживающего чудовища из фильма ужасов».

Пожалуй, самым удивительным примером выживания служат бактерии-стрептококки, колонию которых извлекли из загерметизированного объектива фотоаппарата, простоявшего два года на Луне, и она оказалась жизнеспособна. Словом, имеется мало таких сред, для жизни в которых бактерии не подготовлены. «Теперь при опускании зондов в скважины на дне океана с такой температурой, что начинают плавиться приборы, обнаруживается, что даже там есть бактерии», – говорила мне Виктория Беннетт.

В 1920-х годах двое ученых Чикагского университета, Эдсон Бастин и Фрэнк Грир, сообщили, что выделили из нефтяных скважин штаммы бактерий, обитающих на глубине 600 метров. Это заявление сразу было отвергнуто как совершенно нелепое – ничто не может жить на глубине 600 метров, – и на протяжении пятидесяти лет считалось, что их пробы были загрязнены микробами с поверхности. Теперь мы знаем, что в глубине Земли обитает масса микробов, многие из которых не имеют абсолютно ничего общего с традиционным органическим миром. Они питаются горными породами или, скорее, находящимися в них веществами – железом, серой, марганцем и т. п. И дышат они тоже странными вещами – железом, хромом, кобальтом и даже ураном. Такие процессы могли бы играть важную роль в обогащении пород золотом, медью и другими ценными металлами, а возможно, и в формировании залежей нефти и природного газа. Высказывалось даже предположение, что эта их неустанная трапеза и создала земную кору.

Некоторые ученые ныне считают, что у нас под ногами может жить до 200 триллионов тонн бактерий, образующих так называемые подповерхностные литоавтотрофные микробные экосистемы, сокращенно SLiME. Томас Голд из Корнелльского университета подсчитал, что если достать все бактерии из глубины Земли и вывалить их на поверхность, то они покроют планету слоем толщиной 1,5 метра. Если его подсчеты верны, то под Землей жизни может оказаться куда больше, чем на поверхности.

В глубине микробы уменьшаются в размерах и становятся страшно инертными. Самые активные из них могут делиться не чаще, чем раз в столетие, некоторые, возможно, не чаще, чем раз в пятьсот лет. Как пишет журнал The Economist, «похоже, ключ к долгой жизни в том, чтобы не слишком много работать». Когда обстоятельства принимают действительно крутой оборот, бактерии готовы заглушить все системы и ждать лучших времен. В 1997 году в музее Тронхейма в Норвегии ученые успешно активизировали споры возбудителя сибирской язвы, находившиеся в состоянии покоя восемьдесят лет. Другие микроорганизмы вернулись к жизни после открытия консервной банки с мясом возрастом 118 лет и бутылки пива, которой было 166 лет. В 1996 году ученые Российской академии наук заявили, что оживили бактерии, пребывавшие в вечной мерзлоте Сибири три миллиона лет. Но рекордом долговечности пока что является, как утверждали в 2000 году Рассел Фриланд с коллегами из Вестчестерского университета в Пенсильвании, оживленная ими 250-миллионолетняя бактерия, названная Bacillus permians, которая была погребена в соляных залежах на глубине 600 метров в Карлсбаде, штат Нью-Мексико. Если так, то этот микроб старше материков.

Сообщение было встречено с понятным сомнением. Многие биохимики настаивали, что за такой период компоненты микроба деградировали бы до полной непригодности, если только бактерия время от времени не пробуждалась. Однако, если бактерия время от времени действительно двигалась, не было подходящего внутреннего источника энергии, которого бы хватило на такой длительный срок. Самые сомневающиеся ученые высказывали мысль, что образец мог быть загрязнен, если не в ходе исследования, то, возможно, еще будучи захороненным. В 2001 году группа ученых Тель-Авивского университета доказывала, что В. permians почти идентична роду современных бактерий Bacillus marismortui, обнаруженных в Мертвом море. Отличались только две генетические последовательности, да и те лишь незначительно.

«Должны ли мы считать, – писали израильские исследователи, – что за 250 миллионов лет В. permians накопила столько же генетических отличий, сколько можно получить в лаборатории за 3–7 дней?» Фриланд ответил предположением, что «в лаборатории бактерии эволюционируют быстрее, чем в природе».

Может быть[324].
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
* * *
Поразительно, что даже в космический век в большинстве школьных учебников живой мир делился всего на две категории – растительный и животный. Микроорганизмы почти не принимаются в расчет. Амебы и подобные им одноклеточные организмы считаются простейшими животными, а водоросли – простейшими растениями. Бактерии обычно валят в одну кучу с растениями, хотя каждому известно, что они к ним не относятся. Еще в конце XIX века немецкий естествоиспытатель Эрнст Геккель[325] высказывал мысль, что бактерии заслуживают помещения в отдельное царство, которое он назвал «монера», но эта идея не пользовалась расположением биологов до 1960-х годов, да и потом к ней обращались лишь немногие. (Замечу, что мой надежный настольный словарь American Heritage («Американское наследие») 1969 года издания не знает этого термина.)

Многие другие организмы тоже плохо укладываются в традиционную классификацию. Грибы, класс, включающий собственно грибы, плесени, дрожжи и грибы-дождевики, почти всегда считались объектами ботаники, хотя фактически почти ничто в них – ни то, как они размножаются и дышат, ни процесс их формирования – не похоже на то, как это бывает в растительном мире. В структурном отношении они имеют больше общего с животными, в том смысле, что строят свои клетки из хитина, вещества, которое придает им характерную текстуру. То же вещество используется в образовании панцирей насекомых и когтей млекопитающих, хотя в жуке-олене оно не такое вкусное, как в трюфелях. Прежде всего в отличие от всех растений грибам несвойствен фотосинтез, так что у них нет хлорофилла, и потому они не зеленые. Вместо этого они растут непосредственно на источнике пищи, которая может быть почти чем угодно. Грибы будут выедать серу из бетонной стены или отмирающие ткани у вас между пальцами ног – ни того ни другого растения никогда делать не станут. Чуть ли не единственное их сходство с растениями состоит в том, что они пускают корни.

Еще труднее поддавалась классификации своеобразная группа организмов, официально называемых миксомицетами, но больше известных как слизевики. Это не слишком ясное и яркое название вряд ли в полной мере отражает всю необъяснимость этих созданий. Гораздо живее звучал бы, например, такой термин: «блуждающая самоактивизирующаяся протоплазма» – он не так похож на то, что вы находите в глубине засоренной канализационной трубы, и почти наверняка принес бы этим необычным существам более весомую долю заслуженного внимания, потому что слизевики, несомненно, относятся к числу самых интересных организмов в природе. В благоприятных условиях они существуют как одноклеточные особи, во многом похожие на амеб. Но когда наступают тяжелые времена, они сползаются в место сбора и почти чудом становятся слизевиком. Слизевик далеко не блещет красотой и передвигается не слишком далеко – обычно всего лишь снизу кучи гниющих листьев наверх, где чуть просторнее, однако миллионы лет это, возможно, было самым ловким трюком во Вселенной.

Но этим дело не кончается. Перебравшись в более подходящее место, слизевик снова меняет свою внешность, принимая форму растения. Вследствие какого-то удивительного упорядоченного процесса клетки реорганизуются подобно музыкантам маленького марширующего оркестра, образуют стебель, наверху которого формируется луковица, известная как плодоносящее тело. Внутри ее находятся миллионы спор, которые в подходящий момент разносятся по ветру, чтобы стать одноклеточными организмами и начать процесс заново.

Многие годы зоологи относили слизевиков к простейшим животным, а микологи считали их грибами, хотя большинству исследователей было очевидно, что они не принадлежат ни к тем, ни к другим. Когда же пришло время генетических исследований, люди в лабораторных халатах с удивлением обнаружили, что слизевики настолько уникальны и необычны, что не имеют в природе никаких аналогов и порой даже резко отличаются друг от друга.

В 1969 году, пытаясь навести какой-то порядок в обрастающей несоответствиями классификации, эколог из Корнелльского университета Р. Х. Уиттакер опубликовал в журнале Science предложение поделить живые организмы на пять основных ветвей – известных как царства и названных Animalia, Plantae, Fungi, Protista и Monera[326]. Protista было видоизменением более раннего термина, Protoctista, предложенного столетием раньше шотландским биологом Джоном Хоггом и предназначенного для определения всех организмов, не являвшихся ни растениями, ни животными.

Хотя новое построение Уиттакера было значительным улучшением, Protista оставались недостаточно определенными. Некоторые систематизаторы зарезервировали этот термин для крупных одноклеточных организмов-эукариотов, но другие рассматривали его как своего рода ящик для разного хлама, помещая туда все, что больше никуда не укладывалось. Сюда относили (в зависимости от текста, в который вы заглядывали) слизевиков, амеб и даже среди многого другого морские водоросли. По одному из подсчетов здесь обреталось аж двести тысяч различных видов организмов. Поистине горы хлама.

По иронии судьбы, как раз когда Уиттакерова классификация из пяти царств начинала пробивать себе путь в учебники, один скромный научный сотрудник Иллинойсского университета нащупывал путь к открытию, которое поставит все под вопрос. Его звали Карл Воуз, и начиная с середины 1960-х годов – или примерно с того времени, как появилась такая возможность, – он спокойно изучал генетические последовательности бактерий. Раньше это было чрезвычайно трудоемким занятием. Работа с единственной бактерией вполне могла занять целый год. Тогда, по словам Воуза, было известно лишь около пятисот видов бактерий, что меньше числа видов у вас во рту. Сегодня это число примерно в десять раз больше, хотя оно все еще много меньше, чем 26 900 видов водорослей, 70 000 видов грибов и 30 800 видов амеб и других родственных организмов, чьи жизнеописания заполняют анналы биологии.

Общее число бактерий было невелико не из-за отсутствия интереса. Бактерии иногда страшно трудно выделить и исследовать. Только один процент из них будет расти на питательной среде. Принимая во внимание, как необыкновенно легко они приспособляются в естественных условиях, странно, что единственным местом, где они не желают жить, похоже, является чашка Петри. Уложите их на слой агар-агара, ублажайте их чем угодно, но большинство будет просто лежать, отвергая любые побуждения к росту. Всякая бактерия, процветающая в лаборатории, по определению является отклонением от нормы, и тем не менее почти исключительно такие организмы изучаются микробиологами. По словам Воуза, это все равно что «изучать животных, посещая зоопарки».

Впрочем, гены дали возможность Воузу взглянуть на микроорганизмы под другим углом. В ходе исследования Воузу стало ясно, что в мире микробов различия куда существеннее, чем предполагали. Множество малых организмов, которые выглядели и вели себя как бактерии, на самом деле были чем-то совсем другим – ответвившимся от бактерий очень давно. Воуз назвал эти существа архебактериями, а позднее сокращенно археями.

Надо сказать, что свойства, отличающие архей от бактерий, не из тех, которые заставляют учащаться пульс у кого-нибудь, кроме биологов. Это большей частью различия в липидах и отсутствие некоего вещества, называемого пептидогликаном. Но на деле они составляют совсем иной мир. Археи отличаются от бактерий больше, чем мы с вами от крабов и пауков. Воуз в одиночку открыл никем не предполагавшееся разделение живых организмов, столь фундаментальное, что оно оказалось выше уровня царств, находившихся у самого корня Всемирного древа жизни, как иногда возвышенно называют классификацию всего живого.

В 1976 году он всполошил мир – или по крайней мере ту небольшую часть его, которая обратила на это внимание, – перерисовав древо жизни, которое теперь вместо пяти главных подразделений включало двадцать три. Он сгруппировал их в три основные категории: бактерии, археи и эукарии, которые получили название доменов или надцарств. Новая классификация сводилась к следующему:

– бактерии: цианобактерии, пурпурные бактерии, грамположительные бактерии, зеленые несерные бактерии, флавобактерии и термотогалы (thermotogales);

– археи: галофильные археи, метаносарцины (methanosarcina), метанобактерии, метанококки, термоселеры (thermoceler), термопротеи (thermoproteus) и пиродиктиумы (pyrodictium);

– эукарии: дипломонадиды, микроспориды, трихомонады, жгутиковые, слизевики, ресничные, растения, грибы и животные[327].

Новая классификация Воуза не завоевала биологический мир. Некоторые отвергли его систему как отдающую слишком большой перевес микробному миру. Многие просто ее не заметили. Воуз, по словам Фрэнсис Эшкрофт, «был горько разочарован». Но его новая система стала понемногу находить благодатную почву среди микробиологов. Ботаники и зоологи значительно медленнее признавали ее достоинства. Нетрудно понять почему. В модели Воуза мирам ботаники и зоологии отводится лишь несколько прутиков на самой крайней ветви эукариотного ствола. Все остальное принадлежит одноклеточным.

«Эти люди научены классифицировать в масштабах крупных морфологических сходств и различий, – говорил Воуз интервьюеру в 1996 году. – Многим из них трудно освоиться с мыслью, что то же самое можно делать на уровне молекулярных последовательностей». Словом, если они не могут увидеть разницу глазом, то им это не по нраву. Посему они продолжали придерживаться более привычной классификации из пяти царств, о которой Воуз, будучи в добром настроении, говорил, что от нее «мало пользы», а в остальное время называл «явно вводящей в заблуждение». «Биология, как до нее физика, – писал Воуз, – достигла уровня, когда представляющие интерес объекты и их взаимодействие часто нельзя постичь путем непосредственного наблюдения».

В 1998 году виднейший и убеленный сединами гарвардский зоолог Эрнст Майр (которому тогда шел девяносто четвертый год, а ко времени моей работы над книгой он приближается к ста и все еще бодр и крепок) еще больше накалил страсти, заявив, что должно быть всего два основных подразделения живых организмов – он назвал их «империями». В работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences (Трудах Национальной академии наук), Майр утверждал, что выводы Воуза интересны, но в конечном счете неверны, отмечая, что «Воуз по образованию не биолог и, вполне естественно, не обладает обширными познаниями касательно основ классификации». Это уже близко к тому, что один маститый ученый утверждает, будто другой не знает, о чем говорит.

Детали критических замечаний Майра носят в основном технический характер – среди многого прочего они касаются вопросов полового размножения (мейоза), кладификации (выделения таксонов) по Хеннигану и спорных интерпретаций генома Methanobacterium thermoautrophicum, но, по существу, критика сводится к тому, что классификация Воуза нарушает равновесие древа жизни. Царство бактерий, отмечает Майр, состоит не более чем из нескольких тысяч видов, а архей – всего из 175 получивших название разновидностей; возможно, откроют еще несколько тысяч – «но вряд ли более того». По сравнению с ними царство эукариотов, то есть сложных организмов с клетками, содержащими ядро, вроде нас, уже насчитывает миллионы видов. Во имя «принципа равновесия» Майр выступает за объединение простых микроорганизмов в одну категорию – прокариотов и помещение остальных, более сложных и «высокоразвитых», в империю эукариотов, которая будет с ней на равных. Иначе говоря, он выступает за то, чтобы оставить все в основном как есть. Это различие между простыми и сложными клетками и «есть тот великий раздел в мире живых существ».

Если классификация Воуза чему-то нас учит, так это тому, что живой мир многообразен и большая часть этого многообразия принадлежит малым, одноклеточным и неведомым существам. Для людей естественно рассматривать эволюцию как длинную, никогда не прекращающуюся цепь усовершенствований, направленную в сторону крупных и сложных форм, – словом, в нашу с вами сторону. Мы себе льстим. Подлинное многообразие эволюции заключено в мире малых масштабов. Мы, крупные существа, всего лишь счастливая случайность, интересная побочная ветвь. Из тех двадцати трех главных подразделений живого мира только три – растения, животные и грибы – достаточно велики, чтобы разглядеть их невооруженным глазом, и даже они включают виды микроскопических размеров. В самом деле, согласно Воузу, если суммировать всю биомассу планеты – все живое, включая растения, микробы составят по крайней мере 80 процентов, а то и больше. Мир принадлежит очень малым – и очень давно.

* * *
Тогда зачем, рано или поздно непременно спросите вы, микробам так часто хочется причинить нам вред? Какое удовольствие микробу от того, что у вас лихорадка, или озноб, или вы обезображены язвами, более того, умерли? Ведь в конечном счете мертвый хозяин вряд ли будет долго проявлять гостеприимство.

Во-первых, не следует забывать, что большинство микроорганизмов нейтральны и даже полезны для здоровья человека. Самый заразный микроорганизм на Земле – бактерия, носящая название вольбахия, не причиняет людям – а по существу, всем другим позвоночным – никакого вреда, но, если вы креветка, или червяк, или плодовая мушка, вы пожалеете, что появились на свет[328]. Согласно журналу National Geographic, в целом примерно лишь один микроб из тысячи является патогенным для людей; хотя, зная проявления некоторых из них, нас можно простить за то, что мы и это считаем вполне достаточным. Даже если большинство микробов к нам милосердны, они все еще остаются убийцей номер три в западном мире, и, хотя многие из них не убивают нас, мы все же глубоко сожалеем, что они существуют.

Заболевание хозяина дает микробам определенные преимущества. Симптомы заболевания часто помогают распространению болезни. Рвота, чиханье и понос – отличные способы покинуть одного хозяина и получить жилье и питание в другом. Самый эффективный способ из всех существующих – заручиться помощью подвижной третьей стороны. Заразные микроорганизмы очень любят комаров, потому что комариный укус доставляет их прямо в кровоток, где они могут взяться за дело еще до того, как защитные механизмы жертвы раскусят, кто нанес удар. Вот почему так много опасных заболеваний – малярия, желтая лихорадка, лихорадка денге, энцефалит и около сотни других не столь известных, но подчас свирепых болезней – начинается с комариного укуса. По счастливой для нас случайности вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), болезнетворное начало СПИДа, не фигурирует среди них, по крайней мере пока, – вирусные частицы, которые высасывает комар во время своих странствий, разрушаются в ходе его собственного обмена веществ. Настоящая беда придет, если в результате мутации вирус найдет способ обойти это препятствие[329].

Однако было бы ошибкой подходить к этому вопросу, излишне полагаясь на логику, потому что микроорганизмы явно не принадлежат к расчетливым существам. Им безразлично, что они делают с вами, так же как и вас не волнует, какие бедствия несете им вы, миллионами истребляя их мылом или дезодорантами. Ваше здоровье важно для патогенных микробов лишь в одном случае: когда они, перестаравшись, убивают вас насмерть. Если они уничтожат вас до того, как переселятся, то вполне могут умереть сами. История, отмечает Джаред Даймонд[330], изобилует примерами болезней, которые «когда-то вызывали ужасающие эпидемии, а потом исчезали так же непостижимо, как появлялись». Он приводит пример тяжелой, но, к счастью, скоротечной английской потовой лихорадки, свирепствовавшей с 1485 по 1552 год, убившей, прежде чем сгореть самой, десятки тысяч людей[331]. Излишнее рвение не идет на благо заразному микроорганизму.

Заболевание в значительной мере возникает не из-за того, что сделал с вами микроорганизм, а из-за того, что пытается сделать с ним ваш организм. Стремясь избавиться от патогенов, иммунная система иногда уничтожает клетки или повреждает важные ткани, так что часто, когда вы плохо себя чувствуете, это реакция не на патогены, а на вашу собственную иммунную систему. Во всяком случае, плохое самочувствие – это вполне разумная реакция на инфекцию. Заболевшие ложатся в постель, тем самым представляя меньше опасности для более широкого круга людей.

Из-за того, что существует так много вещей, потенциально способных причинить вам вред, ваш организм содержит множество разновидностей защитных белых кровяных телец – всего где-то около десяти миллионов типов. Каждый из них предназначен для распознавания и уничтожения конкретного вида посягателей на ваше здоровье. Было бы недопустимым расточительством содержать десять миллионов отдельных постоянных армий, так что каждая разновидность белых кровяных телец держит в боевой готовности только несколько разведчиков. Когда в организм вторгается болезнетворный агент – называемый антигеном, – соответствующие разведчики распознают напавшего и обращаются за подкреплениями нужного вида. Пока ваш организм создает эти силы, вы скорее всего чувствуете себя отвратительно. Выздоровление начинается, когда войска наконец вступают в бой.

Белые кровяные тельца безжалостны и будут преследовать и уничтожать патогены всех до последнего. Чтобы избежать полного истребления, нападающие выработали два основных приема. Они либо наносят быстрый удар и переходят к новому хозяину, как при обычных инфекционных заболеваниях вроде гриппа, либо маскируются, так что белым тельцам не удается их выследить, как в случае с ВИЧ, вирусом-возбудителем СПИДа, который может много лет, не причиняя вреда, таиться в ядре клетки, прежде чем начнет действовать.

Одна из странностей инфекционных заболеваний состоит в том, что микробы, обычно абсолютно безобидные, порой могут попасть не в те части тела и, по выражению доктора Брайена Марша, инфекциониста медицинского центра Дартмут-Хичкок в городе Ливан, штат Нью-Гемпшир, «словно сходят с ума». «Это постоянно случается во время автомобильных катастроф, когда у пострадавших бывают повреждены внутренние органы. Микробы, обычно неопасные во внутренних органах, попадают в другие части тела, например в кровеносный сосуд, и производят ужасные опустошения».

В настоящее время самой страшной, самой трудно контролируемой болезнью, вызываемой бактериями, является заболевание под названием некротизирующий фасциит, при котором бактерии, по существу, съедают жертву изнутри наружу, пожирая внутренние ткани и оставляя за собой ядовитую мякоть. Заболевшие часто приходят с незначительными жалобами – как правило, на сыпь и жар, – но затем наступает резкое ухудшение. При вскрытии часто обнаруживается, что они просто съедены. Единственным способом лечения служит «радикальное хирургическое иссечение» – удаление всей пораженной области. Семьдесят процентов жертв погибают; многие из выживших остаются страшно обезображенными. Носителями инфекции является семейство бактерий, называемых стрептококками группы А, которые обычно вызывают не более чем острый фарингит. Очень редко некоторые из них по неизвестным причинам проникают сквозь слизистую гортани и попадают в собственно ткани, где учиняют настоящее опустошение. Они совершенно не поддаются антибиотикам. В Соединенных Штатах имеет место до тысячи таких случаев в год, и никто не может сказать, что положение не станет хуже.

Точно так же бывает с менингитом. По крайней мере 10 процентов молодежи и, возможно, 30 процентов подростков являются носителями смертоносной менингококковой бациллы, но она довольно безобидно обитает в гортани. Только изредка – у одного юноши или девушки из ста тысяч – она попадает в кровеносные сосуды и вызывает по-настоящему серьезное заболевание. В худших случаях с.мерть может наступить через двенадцать часов. Это ужасающе быстро. «Может случиться, что за завтраком человек абсолютно здоров, а к вечеру уже мертв», – говорит Марш.

Мы бы много успешнее боролись с бактериями, если бы не так расточительно пользовались лучшим средством борьбы с ними – антибиотиками. Как ни удивительно, но по одной из оценок, около 70 процентов антибиотиков в развитых странах скармливается сельскохозяйственным животным, обычно с кормом, просто для ускорения роста или в профилактических целях. Такое применение предоставляет бактериям блестящую возможность развивать сопротивляемость к лекарствам. И они с радостью ухватились за эту возможность.

В 1952 году пенициллин был настолько эффективен против всех штаммов стафилококковых бактерий, что в начале 1960-х годов руководитель ведомства здравоохранения США Уильям Стюарт уверенно заявил: «Пришло время закрыть книгу инфекционных заболеваний. Мы в Соединенных Штатах в основном ликвидировали инфекции». Однако даже в то время, когда он это говорил, около 90 процентов тех самых бактерий, о которых шла речь, уже находились в процессе выработки устойчивости к пенициллину. Скоро один из новых штаммов, названный Staphylococcus aureus, стойкий к метициллину, стали обнаруживать в больницах. Эффективным против него оставался единственный антибиотик – ваномицин, но в 1997 году одна из больниц в Токио сообщила о появлении штамма, который не поддавался даже ему. За несколько месяцев он распространился еще на шесть японских больниц. Микробы повсюду начали снова выигрывать войну: только в американских больницах от полученных там инфекций ежегодно погибает около четырнадцати тысяч человек. На страницах журнала The New Yorker Джеймс Суровицки[332] как-то отметил, что, имея выбор между разработкой антибиотиков, которые будут приниматься ежедневно в течение двух недель, и антидепрессантами, которые будут приниматься ежедневно всю жизнь, фармацевтические компании, естественно, выбирают последнее. Хотя кое-какие антибиотики стали чуть сильнее, фармацевтическая промышленность с 1970-х годов не дала нам никаких принципиально новых антибиотиков.

Наша беспечность еще более вызывает тревогу после того, как было открыто, что многие другие болезни могут иметь бактериальное происхождение. Такие открытия начались в 1983 году, когда врач Барри Маршалл из Перта, штат Западная Австралия, обнаружил, что многие случаи рака желудка и большинство язв желудка вызываются бактерией Helicobacter pylori. И, хотя его открытие было легко проверить, такая точка зрения была настолько неожиданной, что, прежде чем она получила общее признание, прошло больше десяти лет. Американский национальный институт здравоохранения, к примеру, официально не одобрял эту идею до 1994 года. «Сотни, а то и тысячи, должно быть, умерли от язвы, чего могло бы не быть», – говорил в 1999 году Маршалл репортеру журнала Forbes[333].

Проведенные с тех пор дальнейшие исследования показали, что микробный компонент присутствует или вполне может играть роль при множестве других заболеваний – при болезнях сердца, астме, артрите, рассеянном склерозе, нескольких видах психических расстройств, многих видах рака и даже, как пишут (в журнале Science), при ожирении. Возможно, недалек тот день, когда нам позарез понадобится эффективный антибиотик, а его не окажется.

Возможно, некоторым утешением станет тот факт, что и сами бактерии могут заболеть. Они иногда заражаются бактериофагами (или просто фагами), разновидностью вирусов. Вирус – это необычный и неприятный организм, по незабываемому выражению нобелевского лауреата Питера Медавара, «частица нуклеиновой кислоты, завернутая в плохие новости». Вирусы меньше и примитивнее бактерий и сами по себе не являются живыми. Будучи изолированными, они инертны и безобидны. Но введите их в подходящего хозяина, и они бурно принимаются за дело – начинают жить. Известно около пяти тысяч видов вирусов и многие сотни вызываемых ими болезней – от гриппа и обычной простуды до самых неприятных: оспы, бешенства, желтой лихорадки, эболы, полиомиелита и СПИДа.

Вирусы процветают, захватывая управление живыми клетками и используя их для создания новых вирусов. Они в бешеном темпе размножаются, а затем вырываются наружу в поисках новых клеток для вторжения. Не будучи сами живыми организмами, они могут позволить себе быть крайне примитивными. Многие из них, включая ВИЧ, имеют десяток генов, а то и меньше, тогда как простейшей бактерии требуется несколько тысяч. Кроме того, они очень малы, настолько малы, что их невозможно увидеть в обычный микроскоп. Лишь в 1943 году благодаря электронному микроскопу ученые впервые взглянули на них. Но ущерб причинить они могут громадный. Только в двадцатом столетии оспа унесла жизни около трехсот миллионов человек.

Они также обладают пугающей способностью врываться в мир в новом неожиданном виде, а затем исчезать так же внезапно, как появились. В 1916 году в одном таком случае жители Европы и Америки стали подвергаться странной сонной болезни, получившей известность как летаргический энцефалит. Жертвы засыпали и не просыпались. Их можно было без особого труда разбудить, чтобы поесть и сходить в туалет, они разумно отвечали на вопросы – понимали, кто они и где находятся, хотя постоянно оставались апатичными. Однако, как только их оставляли в покое, они сразу погружались в глубокий сон и находились в таком состоянии, пока их не трогали. Некоторые, прежде чем умереть, пребывали в этом состоянии месяцами. Лишь очень немногие выжили и восстановили сознание, но не прежнюю бодрость. Они находились в состоянии глубокой апатии, «подобно потухшим вулканам», по словам одного из врачей. За десять лет болезнь унесла около пяти миллионов человек, а затем тихо ушла. Она не привлекла продолжительного внимания, потому что тем временем по миру прокатилась еще более страшная эпидемия – фактически самая страшная в истории.

Иногда ее называют эпидемией «испанки», и она была ужасной. В Первую мировую войну за четыре года погиб 21 миллион человек; испанка унесла столько же за первые четыре месяца. Почти 80 процентов американских потерь в Первую мировую войну были результатом не огня противника, а инфлюэнцы. В некоторых подразделениях уровень смертности достигал 80 процентов.

Испанка возникла весной 1918 года как обычный, не смертельный грипп, но каким-то образом в последующие месяцы – никто не знает, как и где, – мутировала в нечто более серьезное. У пятой части жертв были лишь легкие симптомы, но остальные болели тяжело, и многие умерли. Некоторые погибали за считаные часы; другие держались несколько дней.

В Соединенных Штатах первые летальные исходы были отмечены среди моряков в Бостоне в конце августа 1918 года, но эпидемия быстро распространилась на все районы страны. Закрылись школы, развлекательные заведения, люди везде носили маски. Но это слабо помогало. С осени 1918 года и до весны следующего в Америке от гриппа умерли 548 452 человека, в Англии – 220 000, сопоставимые потери наблюдались во Франции и Германии. Никто не знает мировых потерь, поскольку сведения о ситуации в третьем мире были зачастую очень скудными. Число погибших наверняка было не менее двадцати миллионов, но более вероятно, что оно достигало пятидесяти миллионов. А по некоторым оценкам, общие потери в мире были на уровне ста миллионов человек.

Пытаясь получить вакцину, медицинские власти проводили эксперименты над добровольцами в военной тюрьме на Оленьем острове в Бостонском заливе. Заключенным обещали помилование, если те выживут после серии испытаний. Испытания были суровыми, если не сказать больше. Сначала подопытным делали инъекцию вытяжки из зараженной легочной ткани умершего, затем опрыскивали зараженными аэрозолями глаза, нос и рот. Если они еще не поддавались, то им смазывали гортань выделениями, взятыми непосредственно у больных и умирающих. Когда ничто не действовало, их сажали с открытым ртом рядом с приподнятым на подушках тяжелым больным, заставляя его кашлять в лицо испытуемому.

Из трехсот – поразительно число – добровольцев врачи выбрали для испытаний шестьдесят два человека. Никто не заразился гриппом – ни один. Единственным заболевшим оказался палатный врач, который скоро умер. Возможное объяснение состоит в том, что эпидемия задела эту тюрьму несколькими неделями раньше и добровольцы, которые все перенесли этот визит, приобрели естественный иммунитет.

Многое относительно эпидемии гриппа 1918 года не вполне ясно или вовсе не понятно. Одна из тайн – каким образом она разразилась внезапно, повсюду, в местах, разделенных океанами, горными хребтами и другими естественными препятствиями. Вне организма хозяина вирус живет не более нескольких часов. Как же он смог появиться в Мадриде, Бомбее и Филадельфии в одну и ту же неделю?

Возможно, ответ заключается в том, что он инкубировался и разносился людьми, у которых были лишь незначительные симптомы или их совсем не было. Даже при обычных вспышках гриппа около 10 процентов людей в любом коллективе переносят заболевание, не подозревая об этом, потому что не ощущают никаких симптомов. А поскольку они продолжают вращаться среди других, то служат весьма активными распространителями инфекции.

Этим можно объяснить широкое распространение эпидемии, но не то, как ей удалось затаиться на несколько месяцев, прежде чем разразиться повсюду так бурно и почти одновременно. Еще более загадочно то, что самой опустошительной она оказалась среди людей в расцвете лет. Грипп обычно тяжелее всего переносят малолетние дети и пожилые люди, но в 1918 году смертность от эпидемии значительно преобладала среди двадцати-, тридцатилетних. Пожилые люди, возможно, приобрели сопротивляемость благодаря предыдущим заражениям тем же штаммом, но тогда почему болезнь пощадила самых юных? И все же самая большая загадка – почему грипп 1918 года имел такую чудовищную летальность, какой не наблюдалось во время предыдущих эпидемий? До сих пор мы не имеем об этом никакого представления.

Время от времени отдельные штаммы вируса возвращаются. Неприятный «русский вирус», известный как Н1N1, вызвал серьезные вспышки заболевания в 1933 году, затем в 1950-х годах и снова в 1970-х. Где он находился в промежутках, неясно. Одно из предположений сводится к тому, что вирусы скрываются незамеченными в популяциях диких животных, прежде чем испытать свою силу на новых поколениях людей. Никто не может исключить возможность того, что когда-нибудь «испанка» снова поднимет голову[334].

А если не она, то могут появиться другие. Новые ужасные вирусы возникают постоянно. Лихорадки эбола, ласская и марбургская – все они вспыхивали и угасали, но никто не может сказать, что они не мутируют тихо где-то вдали и не выжидают новую удобную возможность снова разразиться катастрофой. Теперь очевидно, что и СПИД бытовал среди нас дольше, чем кто-либо первоначально предполагал. Исследователи в Манчестерской королевской лечебнице обнаружили, что у матроса, умершего от загадочного неизлечимого заболевания в 1959 году, был СПИД. Однако по неизвестным причинам болезнь практически не проявляла себя еще двадцать лет.

Каким-то чудом не свирепствуют пока другие подобные болезни. Ласская лихорадка, впервые обнаруженная в Западной Африке лишь в 1969 году, крайне заразна и плохо изучена. В 1969 году врач, изучавший ласскую лихорадку в лаборатории Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, заболел ею. Он выжил, но, что еще тревожнее, не имевший с ним прямых контактов технический сотрудник одной из соседних лабораторий также заразился и умер.

К счастью, вспышка болезни на этом остановилась, но мы не можем постоянно рассчитывать на такое везение. Наш образ жизни способствует эпидемиям. Путешествия по воздуху позволяют с поразительной легкостью разносить инфекционных возбудителей по планете. Вирус эболы может начать день, скажем, в Бенине, а закончить его в Нью-Йорке, или в Гамбурге, или в Найроби, или во всех трех городах сразу. Это означает, что органам здравоохранения необходимо быть в курсе практически всех существующих в других местах заболеваний, однако ничего подобного пока, конечно, нет. В 1990 году проживавший в Чикаго нигериец во время поездки на родину заразился ласской лихорадкой, но симптомы не проявлялись до его возвращения в Соединенные Штаты. Он скончался в чикагской больнице без диагноза, никто не принял особых мер предосторожности при его лечении и не догадывался, что это одна из самых смертельных и заразных болезней на планете. Чудом больше никто не заболел. В следующий раз может так не повезти.

И на этой отрезвляющей ноте нам пора вернуться к миру видимых глазу живых существ.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
5. Жизнь продолжается - 38 мин

Глава 21. Жизнь продолжается
Стать ископаемым нелегко. Участь почти всех живых организмов – более 99,9 процента из них – превратиться в компост и исчезнуть. Когда искра вашей жизни погаснет, каждая ваша молекула будет либо съедена, либо смыта, чтобы войти в состав какой-нибудь другой системы. Так уж оно устроено. Даже если вы попадете в малую толику организмов, в те менее 0,1 процента, которые не будут переварены, шансы стать окаменелостью все равно очень малы.

Для этого вам надо удовлетворять целому ряду условий. Во-первых, следует закончить жизнь в нужном месте – ископаемые остатки сохраняются лишь в 15 процентах горных пород, так что бесполезно откидывать копыта на площадке из твердого гранита. В интересах дела усопший должен быть похоронен в осадочной породе, где он может оставить отпечаток, подобно древесному листу на жидкой грязи, или разложиться без доступа кислорода, давая возможность растворенным минералам заместить молекулы костей и твердых (и очень редко мягких) тканей для создания окаменелой копии оригинала. Далее, если осадочные породы, в которых находятся окаменелости, небрежно сдавливаются, сминаются или расталкиваются в процессе формирования земной коры, ископаемое должно тем или иным образом ухитриться сохранить узнаваемые очертания. Наконец, и это самое важное, будучи скрытым от глаз на десятки, а то и сотни миллионов лет, оно, наконец, должно быть найдено и признано чем-то заслуживающим сохранения.

Считается, что лишь примерно одна кость из миллиарда превращается в окаменелость. Если это так, то, значит, от живущих ныне американцев – это 270 миллионов человек, с 206 костями каждый – останется только около пятидесяти костей, четверть полного скелета. Это, конечно, не значит, что какую-нибудь из этих костей вообще найдут. Принимая во внимание то, что они могут быть п.охоронены где угодно на площади более 9,3 миллиона квадратных километров и сколь мало из этого когда-либо будет перекопано и тем более изучено, было бы чудом, если бы там хоть что-нибудь нашли. Ископаемые остатки во всех отношениях являются исчезающе редкими. Большинство тех, кто когда-то обитал на Земле, не оставили никаких следов. Полагают, что менее одного вида из десяти тысяч внесли свою запись в летописи окаменелостей. Это уже само по себе потрясающе мало. Правда, если принять распространенную оценку, что Земля за свою бытность породила тридцать миллиардов видов живых созданий, и утверждение Ричарда Лики и Роджера Левина[335] (в книге «Шестое вымирание»), что среди ископаемых насчитывается 250 тысяч видов существ, соотношение составит всего один на 120 тысяч[336]. В любом случае то, чем мы располагаем, – это всего лишь ничтожная часть оставшихся нам образцов живых созданий, которые обитали на нашей планете.

Более того, имеющиеся у нас данные безнадежно неравномерны. Большинство обитавших на суше животных, разумеется, погибали не в осадочных породах. Они падали в открытых местах, и их съедали или оставляли гнить под небом до полного исчезновения. В результате данные об ископаемых чуть ли не до нелепости отклоняются в сторону морских существ. Примерно 95 процентов всех находящихся в нашем распоряжении ископаемых остатков относятся к животным, которые когда-то обитали под водой, главным образом на морских мелководьях.

* * *
Я упоминаю обо всем этом для того, чтобы объяснить, почему пасмурным февральским днем отправился в Лондоне в Музей естественной истории на встречу с веселым, чуть небрежно одетым и очень располагающим к себе палеонтологом Ричардом Форти.

Форти знает страшно много о страшно многом. Он автор блестящей ироничной книги, озаглавленной «Жизнь: несанкционированная биография», охватывающей всю панораму развития живого мира. Но его первой любовью были трилобиты – вид морских существ, которые когда-то кишели в морях ордовикского периода, но не дожили до нашего времени, разве что только в виде окаменелостей. Все трилобиты имели одинаковое основное строение; они состояли из трех частей или долей: головы, хвоста, торакса, иначе грудной клетки, – отсюда и название. Форти нашел своего первого трилобита, когда мальчишкой карабкался по скалам у залива Сент-Дэвид в Уэльсе. И они захватили его на всю жизнь.

Он провел меня в галерею, уставленную металлическими шкафами. Все шкафы были заполнены неглубокими выдвижными ящиками, а ящики полны окаменевшими трилобитами – в общей сложности двадцать тысяч образцов.

«Кажется, что много, – согласился Форти. – Но если помнить, что миллионы и миллионы трилобитов жили в древних морях миллионы и миллионы лет, то двадцать тысяч не так уж много. И большинство из них лишь неполные образцы. Найти целого окаменевшего трилобита все еще большая удача для палеонтолога».

Трилобиты впервые появились – полностью сформировавшимися, словно из ниоткуда, – около 540 миллионов лет назад, вблизи начала огромного всплеска сложных форм жизни, который в популярной литературе называют кембрийским взрывом. А затем, спустя примерно 300 миллионов лет, они исчезли вместе с многими другими организмами во время величайшего и до сих пор загадочного пермского вымирания. Как и в отношении всех исчезнувших созданий, существует соблазн считать их неудачниками, но фактически они относятся к самым успешным животным из когда-либо обитавших на Земле. Они царствовали триста миллионов лет – в два раза дольше динозавров, которые сами пережили очень многих в истории. Люди, подчеркивает Форти, пока что прожили полпроцента этого срока.

Имея в своем распоряжении столько времени, трилобиты достигли поразительного разнообразия. По большей части они оставались небольшими, величиной с нынешних жуков, но некоторые достигали размеров тарелки. Вместе они составляли по меньшей мере пять тысяч родов и шестьдесят тысяч видов – хотя все время обнаруживаются новые. Форти недавно был на конференции в Южной Америке. Там к нему обратилась сотрудница одного небольшого провинциального аргентинского университета. «У нее была коробка, полная интереснейших вещей – трилобитов, которые никогда не встречались в Южной Америке, да и где бы то ни было еще, и многого другого, но не было условий для их изучения и средств для сбора других образцов. Огромные области мира все еще остаются неисследованными». – «В смысле трилобитов?» – «Нет, во всех смыслах».

* * *
На протяжении всего XIX века трилобиты были чуть ли не единственной известной формой ранних сложных живых существ, и по этой причине их усердно собирали и изучали. Большой загадкой было их внезапное появление. Даже теперь, говорил Форти, когда проходишь сквозь породу эру за эрой, не обнаруживая никаких видимых признаков живых существ, может произойти поразительная вещь – «в ваши нетерпеливо ждущие находок руки вдруг вывалится целый Profallotaspis или Elenellus размером с краба». Это были создания, имевшие конечности, жабры, нервную систему, щупающие усики, «что-то вроде мозга», по словам Форти, и самые необычные в мире глаза. Они состояли из палочек кальцита, того же вещества, что образует известняк, и были самым древним зрительным органом. Более того, древнейшие трилобиты составляли не какой-нибудь один отважный вид, они насчитывали десятки видов и обитали не в одном-двух местах, а повсюду. Многие люди, размышлявшие над этим явлением в XIX веке, видели в нем доказательство Божьего творения и опровержение эволюционных идей Дарвина. Если эволюция протекает медленно, говорили они, тогда как он объяснит внезапное появление сложных, полностью сформировавшихся существ? Говоря по правде, он не мог этого сделать.

И так бы оно всегда и оставалось, если бы однажды в 1909 году, за три месяца до пятидесятилетия выхода в свет Дарвинова «Происхождения видов», палеонтолог Чарлз Дулитл Уолкотт не сделал в канадских Скалистых горах выдающегося открытия.

Уолкотт родился в 1850 году в Ютике, штат Нью-Йорк, в семье со скромным достатком, который стал еще более скромным после внезапной смерти отца, когда Чарлз был еще ребенком. В детстве Уолкотт обнаружил способность находить ископаемые окаменелости, особенно трилобитов, и собрал приличную коллекцию, которую купил Луис Агассиз для своего музея в Гарварде за кругленькую сумму – около 45 тысяч долларов в деньгах того времени. Хотя Уолкотт всего лишь закончил среднюю школу, а в естественных науках был самоучкой, он стал крупным специалистом по трилобитам и первым установил, что они относятся к членистоногим, типу, включающему современных насекомых и ракообразных.

В 1879 году Уолкотт поступил полевым изыскателем в только что созданную Геологическую службу Соединенных Штатов и после пятнадцати лет безупречной работы возглавил ее. В 1907 году он был назначен секретарем Смитсоновского института и на этом посту оставался до своей кончины в 1927 году. Несмотря на административные обязанности, он продолжал выезжать в поле и очень много писал. «Его книги занимают в библиотеке целую полку», – отмечает Форти. Неслучайно он также был одним из директоров-основателей Национального консультативного комитета по аэронавтике, который со временем стал Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства – НАСА и тем самым справедливо может считаться дедушкой космического века.

Но за что его помнят и ныне, так это за многообещающую, хотя и случайную находку поздним летом 1909 года в Британской Колумбии, высоко в горах над городком Филд. Традиционная версия состоит в том, что Уолкотт с женой ехали по горной тропе, когда конь жены заскользил на рассыпанных камнях. Спешившись, чтобы помочь, Уолкотт обнаружил, что конь выворотил кусок глинистого сланца, содержавший окаменелости ракообразных, очень древние и необычного вида. Шел снег – в канадских Скалистых горах зима приходит рано, – так что они не стали задерживаться, но на следующий год Уолкотт при первой же возможности вернулся на это место. Проследив предполагаемый путь оползня, он вскарабкался на 250 метров ближе к вершине. Там, на высоте 2,5 тысячи метров над уровнем моря, он нашел обнажение сланца размером с городской квартал, содержавшее непревзойденный по разнообразию выбор окаменелостей, относившихся к периоду бурного расцвета сложных форм жизни – знаменитому кембрийскому взрыву. Уолкотт, по существу, нашел святой Грааль палеонтологии. Обнажение стало известно как Берджесские сланцы, по имени горного хребта, на котором оно было обнаружено, и долгое время служило «единственной панорамой начала современной жизни во всей ее полноте» – так писал в своей популярной книге «Удивительная жизнь» покойный Стивен Джей Гоулд.

Всегда дотошный Гоулд, прочитав дневники Уолкотта, обнаружил, что история открытия Берджесских сланцев, похоже, несколько приукрашена – Уолкотт нигде не упоминает ни о поскользнувшейся лошади, ни о снегопаде, но, бесспорно, это было выдающееся открытие.

Нам, чье пребывание на Земле ограничено пролетающими, как легкий ветерок, несколькими десятилетиями, невозможно по достоинству оценить, каким далеким от нас по времени был кембрийский взрыв. Если бы было возможно полететь в прошлое со скоростью одного года в секунду, то путь до времени рождения Христа занял бы полчаса, а до появления на Земле человека – чуть более трех недель. Но чтобы достичь начала кембрийского периода, потребовалось бы двадцать лет. Другими словами, это было очень давно и мир был тогда совсем иным.

Прежде всего пятьсот и более миллионов лет назад, когда формировались Берджесские сланцы, он находился не на вершине горы, а у ее подножия. Точнее, на океанском мелководье у основания крутой скалы. Моря в то время кишели жизнью, но обычно животные не оставляли после себя следов, потому что их тела были мягкими и после гибели разлагались. Но в Берджессе обвалилась скала, и погребенные под илом и рухнувшими обломками существа оказались спрессованными, как цветочки в книге; их очертания сохранились во всех подробностях.

Во время ежегодных летних поездок с 1910 по 1925 год (к тому времени ему было семьдесят пять лет) Уолкотт откопал и доставил в Вашингтон для дальнейших исследований десятки тысяч образцов (Гоулд утверждает, что восемьдесят тысяч; обычно безупречные в отношении проверки фактов сотрудники National Geographic называют шестьдесят тысяч). И по количеству образцов, и по их разнообразию коллекция не имела себе равных. У некоторых окаменелостей были панцири, но у многих не было. Некоторые существа были зрячими, другие слепыми. Разновидностей было огромное количество – 140 видов согласно одному из подсчетов. «Берджесские сланцы охватывали такое разнообразие анатомического строения существ, какого никогда больше не встречалось и с которым не сравнятся даже все современные создания, живущие в мировом океане», – писал Гоулд.

К сожалению, согласно Гоулду, Уолкотт не сумел понять значения своего открытия. «Превращая победу в поражение, – писал Гоулд в другой книге “Восемь поросят”, – Уолкотт принялся всячески искажать суть своих потрясающих находок». Он поместил своих ископаемых в современные классы, превратив их в предшественников сегодняшних червей, медуз и других существ, тем самым не сумев оценить их своеобразие. «При таком толковании, – печально отмечал Гоулд, – жизнь начиналась с зародышевой незатейливости и непреклонно, предсказуемо развивалась дальше, к большему и лучшему».

В 1927 году Уолкотт умер, и о берджесских ископаемых в основном забыли. Почти полвека они оставались запертыми в ящиках Американского музея естественной истории в Вашингтоне; о них редко кто наводил справки, никто не изучал их внимательно. Затем в 1973 году посмотреть колекцию приехал аспирант Кембриджского университета Саймон Конвей Моррис и был поражен увиденным. Ископаемые были много разнообразнее и великолепнее, чем давал понять в своих трудах Уолкотт. В биологической систематике типами называют совокупности видов, у которых совпадают общие черты в строении организма. Но здесь, как убедился Конвей Моррис, ящик за ящиком были полны неповторимыми анатомическими особенностями. Было поразительно и непостижимо, почему они остались нераспознанными нашедшим их ученым.

Конвей Моррис вместе со своим руководителем Гарри Уиттингтоном и коллегой аспирантом Дереком Бриггсом несколько лет приводили в систему всю коллекцию и, делая открытие за открытием, выпускали одну за другой увлекательные монографии. Многие существа имели строение тела, не похожее ни на что встречавшееся до или после. У одного из них, Opabinia, было пять глаз и нечто вроде хобота с клешнями на конце. Другое, названное Peytoia, комически напоминало круглый ломтик ананаса. Третье, видимо ковылявшее на подобных ходулям ногах, выглядело таким страшным и нелепым, что получило название Hallucigenia. В коллекции было столько неожиданных новинок, что однажды Конвей Моррис, открывая очередной ящик, пробормотал ставшее знаменитым: «Твою мать, только не новый таксон!»

Анализ коллекции, выполненный группой английских ученых, показал, что кембрий был временем небывалых новаторств и экспериментирования в области строения организмов. Почти четыре миллиарда лет жизнь попусту теряла время, без всяких видимых порывов к усложнению, а потом вдруг за какие-то пять-десять миллионов лет создала все основные формы строения организмов, существующие и поныне. Назовите любое существо, от круглого червя до Кэмерон Диас, и увидите, что все они имеют строение, впервые появившееся на кембрийском празднике жизни.

Однако, что еще более удивительно, нашлось много вариантов строения тела, которым, так сказать, не выпал счастливый жребий, и их никто не унаследовал. Среди берджесских животных, по словам Гоулда, насчитывалось по крайней мере пятнадцать, а то и двадцать таких, которые не принадлежат ни к одному признанному таксону. (В некоторых популярных описаниях это число вскоре выросло до сотни – много больше того, о чем когда-либо говорили кембриджские ученые.) «История жизни, – писал Гоулд, – это история массового устранения форм, с последующей дифференциацией немногих выживших линий, а вовсе не привычная повесть о непрерывном совершенствовании, усложнении и многообразии». Выходит, эволюционный успех – это что-то вроде лотереи.

У одного вида, которому удалось проскользнуть сквозь сито эволюции, небольшого, похожего на червя существа, названного Pikaia gracilens, нашли зачаточный позвоночный столб, что делает его самым древним из известных предков всех более поздних позвоночных, включая нас самих. Pikaia отнюдь не изобиловал в берджесской коллекции ископаемых, так что одному Богу известно, насколько близки они были к вымиранию. Гоулд не оставляет тени сомнения, что считает нашу наследственную линию счастливой случайностью. Он пишет: «Перемотайте пленку жизни обратно к первым дням Берджесских сланцев; проиграйте снова с той же начальной точки, и шансы становятся такими исчезающе малыми, какие только соблаговолит представить человеческий разум».

«Удивительная жизнь» Гоулда вышла в свет в 1989 году под всеобщее одобрение критиков и имела большой коммерческий успех. Что не было широко известно, так это то, что многие ученые были совершенно не согласны с выводами Гоулда и что скоро все это приобретет весьма некрасивый оборот. А само слово «взрыв» в отношении кембрия будет скорее применимо к современным страстям, чем к особенностям физиологии допотопных существ.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
* * *

Как мы теперь знаем, сложные организмы в действительности существовали по крайней мере за сто миллионов лет до кембрия. И мы должны были бы узнать об этом значительно раньше. Примерно через сорок лет после открытия Уолкотта в Канаде на другой стороне планеты, в Австралии, молодой геолог по имени Реджинальд Спригг открыл нечто еще более древнее и по-своему не менее удивительное.

В 1946 году Спригг, молодой помощник геолога, состоявший на государственной службе в штате Южная Австралия, был послан обследовать заброшенные шахты в Эдиакарских холмах хребта Флиндерса, в малолюдном, выжженном солнцем крае в 500 километрах от Аделаиды. Целью было посмотреть, нет ли там старых шахт, которые можно бы с выгодой разрабатывать, применяя новую технику, так что Спригг вовсе не занимался изучением горных пород на поверхности, тем более ископаемыми организмами. Но однажды, присев закусить, Спригг машинально перевернул кусок песчаника и был – мягко выражаясь – удивлен, увидев, что вся поверхность камня усеяна хрупкими ископаемыми остатками, скорее чем-то вроде отпечатков листьев на грязи. Эти породы относились к периоду, который предшествовал кембрийскому взрыву. Спригг наблюдал первые проявления видимой глазом жизни.

Спригг послал статью в Nature, но ее отклонили. Тогда он зачитал ее на очередном ежегодном собрании Австрало-Новозеландской ассоциации содействия развитию науки, но не нашел поддержки у главы ассоциации, который сказал, что эдиакарские отпечатки – всего лишь «случайные следы неорганического происхождения», узоры, оставленные ветром, дождями или приливами и отливами, но только не живыми существами. Все еще не потеряв надежду, Спригг поехал в Лондон и представил свои открытия Международному геологическому конгрессу 1948 года, но и здесь не встретил интереса или понимания. В конце концов, не найдя ничего лучшего, он опубликовал результаты своих открытий в «Трудах Королевского общества Южной Австралии». Потом ушел с государственной службы и занялся поисками нефти.

Девять лет спустя, в 1957 году, школьник, которого звали Роджер Мейсон, гуляя в Чарнвудском лесу в Центральной Англии, нашел камень с неизвестным ископаемым, напоминавшим морское перо и в точности походившим на один из образцов, которые обнаружил Спригг и с тех пор пытался поведать о них миру. Школьник передал его палеонтологу из Лестерского университета. Тот сразу определил его докембрийское происхождение. Юный Мейсон передал снимок своей находки в газеты и стал не по годам прославленным героем дня; он по сию пору фигурирует во множестве книг. Находку назвали в его честь Charnia masoni.

Сегодня некоторые первоначальные эдиакарские находки Спригга вместе со многими из других пятнадцати тысяч образцов, собранных с тех пор на хребте Флиндерса, можно увидеть в стеклянном стенде в зале на верхнем этаже внушительного и красивого Музея Южной Австралии в Аделаиде, но они не привлекают особого внимания. Изящные узоры не слишком отчетливы, чтобы приковывать к себе взгляды неподготовленных посетителей. Большинство из них невелики, имеют форму круга с редкими извилистыми полосками. Форти описывал их как «мягкотелые диковины».

До сих пор среди ученых очень мало согласия относительно того, что представляли собой эти существа и каким образом они существовали. У них, насколько можно судить, не было рта или анального отверстия, посредством которых можно было бы поглощать пищу и удалять переваренные вещества, не было и никаких внутренних органов, которыми можно было бы эти вещества перерабатывать. «При жизни, – говорит Форти, – большинство из них, вероятно, просто лежало на поверхности песчаных отложений, подобно мягким, бесформенным неподвижным камбалам». Самые активные из них не превосходили подвижностью медуз. Все эдиакарские существа были диплобластическими, то есть состояли из двух слоев ткани. За исключением медуз все животные ныне являются триплобластическими.

Некоторые специалисты считают, что они вообще были не животными, а скорее чем-то вроде растений или грибов. Различия между растениями и животными не всегда ясны даже теперь. Современная губка проводит жизнь, прикрепившись к одному месту, у нее нет глаз, мозга или работающего сердца, и все же она животное. «В докембрии различия между растениями и животными, вероятно, были еще менее отчетливыми, – говорит Форти. – Нет такого критерия, который бы убедительно отделял одно от другого».

Нет согласия и в отношении того, что эдиакарские существа являются предками чего-либо живущего ныне (за исключением, возможно, некоторых видов медуз). Многие авторитеты видят в них неудачный эксперимент, несостоявшуюся попытку усложнения, возможно, из-за того, что инертные эдиакарские существа были сожраны или вытеснены более гибкими, приспособляемыми и сложными животными кембрийского периода.

«Среди нынешних существ нет ничего даже близко похожего на них, – пишет Форти. – Их вообще трудно расценивать как предков тех, кто последует за ними».

Складывалось впечатление, что в конечном счете они не сыграли такой уж важной роли в развитии жизни на Земле. Многие авторитеты считали, что на грани докембрия и кембрия имело место массовое вымирание и что всем эдиакарским существам (за исключением, возможно, некоторых медуз) не удалось перейти на следующую ступень развития. Другими словами, подлинное развитие сложной жизни началось с кембрийского взрыва. Во всяком случае, так представлял себе Гоулд.

* * *
Что касается ревизии ископаемых из Берджесских сланцев, то почти сразу подобные интерпретации стали ставить под сомнение, в особенности трактовку этих интерпретаций Гоулдом. «С самого начала нашлись ученые, сомневавшиеся в правильности оценки, данной Стивом Гоулдом, как бы ни восхищались они манерой ее изложения», – писал Форти в журнале Life. И это еще мягко сказано.

«Если бы Стивен Гоулд мог мыслить так же ясно, как пишет!» – внес свою лепту в этот лай ученый муж из Оксфорда Ричард Докинз в первой же строке своей рецензии на «Удивительную жизнь» (в газете Sunday Telegraph). Докинз признавал, что книга «захватывающая» и «написана искусным пером», но обвинял Гоулда в «высокопарности и близких к нечестности» неправильных толкованиях фактов, представлявших дело таким образом, будто бы пересмотр берджесской коллекции ошеломил мир палеонтологов. «Точки зрения, на которую он нападает, – что эволюция неумолимо движется к такой кульминации, как человек, – не придерживаются уже полсотни лет», – кипел Докинз.

Между тем именно так были склонны описывать ситуацию многие журналисты-обозреватели. Один из них, публикуясь в New York Times Book Review, балагурил о том, что после книги Гоулда ученые «отбрасывают некоторые предрассудки, которые они не проверяли много поколений. Нехотя или с восторгом, но они признают, что человек в той же мере является случайным порождением природы, как и результатом последовательного развития».

Но настоящий накал направленных против Гоулда страстей возник из убеждения, что многие его выводы были просто ошибочными или же безответственно раздуты. Докинз в журнале Evolution атаковал утверждение Гоулда о том, что «эволюция в кембрийский период была процессом иного рода, чем ныне», и с раздражением отмечал неоднократные упоминания Гоулда о том, что «кембрий был периодом эволюционного “эксперимента”, эволюционных “проб и ошибок”, эволюционных “фальстартов”… Это было плодородное время, когда возникли все великие “основные формы строения организма”. В наше время эволюция просто подправляет старые формы. Тогда, в кембрий, возникли новые таксоны и новые классы. В наши дни мы получаем лишь новые виды!»

Отмечая, как часто повторяют эту мысль – о том, что нет новых форм строения организма, – Докинз пишет: «Получается вроде того, что садовник, взглянув на дуб, озадаченно замечает: “Не странно ли, что вот уже много лет на этом дереве не появляется новых крупных сучьев? Теперь весь новый прирост состоит из тонких веточек”».

«Удивительное было время, – говорит теперь Форти, – особенно когда вспоминаешь, что все вертелось вокруг того, что происходило пятьсот миллионов лет назад, но страсти действительно разбушевались. В одной из книг я в шутку заметил, что, прежде чем взяться за кембрийский период, мне хочется надеть защитную каску, но в самой шутке была известная доля истины».

Но самой странной была реакция одного из героев «Удивительной жизни», Саймона Конвея Морриса, который поразил многих палеонтологов, обрушившись на Гоулда в собственной книге «Тигель творения». «Я никогда не встречал такой озлобленности в книге интеллигентного человека, – писал позднее Форти. – Случайный читатель “Тигля творения”, незнакомый с предысторией, ни за что не догадается, что когда-то взгляды автора приближались к взглядам Гоулда (если вообще не совпадали с ними)».

Когда я спросил об этом Форти, тот ответил: «Что тут сказать, все это выглядело довольно странно, даже гадко, потому что Гоулд очень лестно отзывался о нем. Могу лишь предположить, что Саймон смутился. Знаете, наука меняется, а книги остаются, и я полагаю, что он сожалел, что так непоправимо связан со взглядами, которые теперь он не во всем разделял. Там было упоминание о той истории с “Твою мать, только не новый таксон!”, и я предполагаю, он сожалел, что приобрел из-за нее такую славу. Читая книгу Саймона, никогда не подумаешь, что его взгляды когда-то были почти идентичны взглядам Гоулда».

Все дело было в том, что начался период критической переоценки ископаемых раннего кембрия. Форти и Дерек Бриггс, еще один из главных героев книги Гоулда, применили для сравнения различных берджесских ископаемых метод, известный как кладистика. Несколько упрощенно, кладистика – это систематизация организмов по общим характерным чертам. Форти в качестве примера приводит идею сравнить землеройку со слоном. Если принять во внимание удивительный хобот и большие размеры слона, можно сделать вывод, что у него мало общего с крошечной землеройкой. Но если бы вы сравнили их обоих с ящерицей, то увидели бы, что слон и землеройка имеют очень много общего в строении тела. По сути, Форти имеет в виду, что там, где Гоулд видел слонов и землероек, они с Бриггсом видели млекопитающих. По их мнению, берджесские существа не столь уж необычны и разнообразны, как это кажется на первый взгляд. «Они подчас не удивительнее трилобитов, – говорил мне Форти. – Просто почти за сто лет мы привыкли к трилобитам. Хорошее знакомство, знаете ли, порождает немного пренебрежительное отношение».

Следует заметить, что все это не было результатом небрежности или невнимательности. Объяснение форм и родства древних животных часто на основании деформированных и фрагментарных находок – дело весьма мудреное. Эдвард О. Уилсон отметил, что, если отобрать отдельные виды современных насекомых и представить их как ископаемых вроде берджесских, никто ни за что не догадается, что все они принадлежат к одному таксону, настолько различно их строение. Важную роль в пересмотре также сыграло открытие еще двух мест с раннекембрийскими окаменелостями – в Гренландии и в Китае, а также несколько разрозненных находок, которые вместе ввели в оборот много новых и порой даже лучших образцов.

В результате выяснилось, что берджесские ископаемые в конце концов не так уж сильно разнятся. Оказалось, что Hallucigenia была реконструирована вверх ногами. Ее похожие на ходули ноги фактически были шипами и располагались вдоль спины. Обнаружилось, что Peytoia, похожее на ломтик ананаса странное существо, было не отдельным организмом, а лишь частью более крупного животного, названного Anomalocaris. Многие берджесские образцы теперь отнесены к существующим таксонам – тем самым, куда их с самого начала поместил Уолкотт. Считается, что Anomalocaris и некоторые другие родственны Onychophora, группе гусеницеподобных животных. Другие были переклассифицированы как предшественники современных кольчатых червей. Фактически, говорит Форти, «имеется сравнительно немного кембрийских моделей, которые были бы совершенно оригинальными. Чаще они оказываются просто интересными разновидностями уже хорошо известных форм». «Нет ничего более странного, чем нынешний усоногий рак, и более фантастического, чем матка у термитов», – писал он в журнале Life.

Так что в конечном счете образцы из Берджесских сланцев были не такими уж впечатляющими. Но от этого, как писал Форти, «они не сделались менее интересными или необычными, просто стали более объяснимыми». Причудливое строение их тел было своего рода буйством юности – эволюционный эквивалент шипов в волосах или пирсинга в языке. В конце концов с возрастом их формы обрели более уравновешенный, устойчивый характер.

Но все еще оставался вечный вопрос: откуда взялись все эти животные, как они вдруг появились из ниоткуда?

Увы, оказывается, кембрийский взрыв мог вовсе и не быть таким уж бурным. Животные кембрийского периода, как теперь считают, вероятно, существовали долгое время, но просто были слишком малы, чтобы их разглядеть. Снова ключ к разгадке дали трилобиты – особенно в отношении того казавшегося окруженным таинственностью более или менее одновременного появления различных типов трилобитов на далеко разбросанных по всему земному шару местонахождениях.

На первый взгляд кажется, что внезапное появление множества полностью сформировавшихся, но разнообразных существ по всему миру добавляет загадочности кембрийскому взрыву, но на самом деле все как раз наоборот. Одно дело, если хорошо сформировавшееся существо вроде трилобита появляется обособленно – это действительно нечто удивительное, но одновременное появление множества их, весьма различных, но родственных друг другу, в таких отдаленных захоронениях окаменелостей, как Китай и Нью-Йорк, явно наводит на мысль, что нами упущена значительная часть их истории. Не могло быть более убедительного свидетельства того, что у них был общий предок – какой-нибудь дедовский вид, положивший начало линии в весьма отдаленном прошлом.

А причина того, как теперь считают, что мы не нашли более ранние виды, состоит в том, что они были слишком малы, чтобы сохраниться. Форти говорит: «Нет необходимости быть большим, чтобы представлять собой прекрасно функционирующий сложный организм. Сегодня море кишит крошечными членистоногими, у которых не найдено ископаемых предшественников». Он приводит пример мелких веслоногих, которых в современных морях насчитываются триллионы, и они собираются на мелководьях в таких количествах, что большие участки океана приобретают черный цвет. И тем не менее все, что нам известно об их происхождении, так это единственный образчик, найденный в теле древней ископаемой рыбы.

«Кембрийский взрыв, если это подходящее слово, скорее является увеличением размеров, нежели внезапным появлением новых строений организма, – говорит Форти. – И оно происходило довольно быстро, так что в этом смысле, я полагаю, это был взрыв». Имеется в виду, что их история в чем-то подобна истории млекопитающих, которые сотни миллионов лет ждали своего часа, пока не освободили место динозавры, а затем, по-видимому, быстро вырвались вперед и в изобилии расплодились по всей планете. Возможно, и членистоногие с другими триплобластами в полумикроскопической безвестности ожидали, когда окончится время господствовавших эдиакарских организмов. Форти говорит: «Известно, что млекопитающие поразительно быстро выросли в размерах после ухода со сцены динозавров, хотя когда я говорю, что это случилось внезапно, то, разумеется, имею в виду в геологическом смысле. Мы пока еще говорим о миллионах лет».

Кстати, Реджинальд Спригг в конце концов получил запоздалое признание. В его честь был назван один из главных родов древних существ, Spriggina, а также несколько видов, а все вместе стало известно как эдиакарская фауна, по названию гор, где он производил поиски. Правда, к тому времени Спригг давно перестал охотиться за ископаемыми. Оставив геологию, он основал процветающую нефтяную компанию и со временем отошел от дел, поселившись у хребта Фландерса, где организовал заповедник. Умер он состоятельным человеком в 1994 году.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
6. Прощание со всем этим - 42 мин

Глава 22. Прощание со всем этим
Если подходить к жизни с человеческими мерками, а иной подход, понятно, был бы для нас затруднительным, то она представляется довольно странной штукой. Ей не терпелось начаться, но, когда начало было положено, она, казалось, не очень торопилась двигаться дальше.

Рассмотрим лишайник. Лишайники, пожалуй, одни из самых стойких организмов на Земле, которые можно увидеть невооруженным глазом. Но вместе с тем они и среди самых непритязательных. Они будут успешно расти под солнышком на кладбище, но особенно хорошо разрастаются в среде, на которую не польстился бы никакой другой организм, – на продуваемых ветром горных вершинах и на пустынных арктических пространствах, где имеется хотя бы немного каменистых пород, дождит, холодно и почти нет конкурентов. В Антарктиде, где практически ничто не растет, можно найти обширные пространства, покрытые лишайниками четырехсот разновидностей, которые преданно льнут к каждой исхлестанной ветрами скале.

Долгое время люди не могли понять, как это им удается. Из-за того что лишайники росли на голых скалах без очевидных признаков питания и не давали семян, многие люди – в том числе ученые – считали, что это камни, постепенно превращающиеся в растения. «Неживой камень самопроизвольно становится живым растением!» – радовался в 1819 году один из исследователей, доктор Хорншух[337].

При более близком рассмотрении оказалось, что лишайники – существа скорее интересные, чем загадочные. По существу, это партнерство грибов и водорослей. Грибы выделяют кислоты, растворяющие поверхность камня, освобождая минералы, которые водоросли превращают в достаточное для обоих количество продуктов питания. Не очень захватывающее, но явно успешное решение. В мире насчитывается более двадцати тысяч видов лишайников.

Как и большинство созданий, процветающих в суровых условиях, лишайники растут медленно. Чтобы вырасти до размеров рубашечной пуговицы, лишайнику может потребоваться более полстолетия. А те, что размером с обеденную тарелку, как пишет Дэвид Аттенборо, «возможно, насчитывают сотни, а то и тысячи лет». Трудно представить более скудное существование. «Они просто существуют, – добавляет Аттенборо, – подтверждая трогательный факт, что даже на самом примитивном уровне жизнь, очевидно, протекает просто ради самой себя».

Легко упустить из виду эту мысль – что жизнь просто есть. Как люди, мы склонны полагать, что жизнь должна иметь смысл. Мы строим планы, к чему-то стремимся, испытываем желания. Хотим без конца пользоваться всеми благами дарованного нам пьянящего существования. Но что есть жизнь для лишайника? И все же его стремление существовать, быть ничуть не слабее нашего – можно утверждать, что даже сильнее. Если бы мне сказали, что придется десятки лет оставаться пушистым налетом на каком-нибудь камне в лесной глуши, думаю, что у меня пропала бы всякая воля к жизни. А у лишайников не пропадает. Подобно практически всем живым существам они будут подвергаться различным невзгодам, терпеть любые обиды ради лишнего мгновения жизни. Словом, жизнь хочет быть. Но – и тут интересный момент – большей частью она не хочет, чтобы ее было много.

Пожалуй, это несколько странно, потому что у жизни была уйма времени, чтобы проявить свои амбиции. Если представить 4500 миллионов лет истории нашей планеты сжатыми в один обычный земной день, то жизнь начинается очень рано – с появлением первых простейших одноклеточных организмов около 4 часов утра. Но затем она стоит на месте в течение следующих шестнадцати часов – почти до половины девятого вечера. Только когда уже прошло пять шестых суток, у Земли появляется возможность показать Вселенной что-то большее, чем оболочку, кишащую микробами. Тогда, наконец, появляются первые морские растения, а через двадцать минут медузы и загадочная эдиакарская фауна, впервые открытая Реджинальдом Сприггом в Австралии. В 21:04 на сцену выплывают трилобиты и почти вслед за ними – хорошо сложенные существа Берджесских сланцев. За несколько минут до 22:00 на суше начинают подниматься растения. Вскоре, менее чем за два часа до конца дня, появляются первые сухопутные животные.

Благодаря продолжавшейся минут десять ласковой, полной благоухания погоде Земля около 22:24 покрывается огромными каменноугольными лесами, чьи остатки составляют все доступные нам запасы угля; тогда же появляются первые крылатые насекомые. Динозавры взгромождаются на сцену перед одиннадцатью часами и царят там примерно три четверти часа. За двадцать одну минуту до полуночи они исчезают, и наступает век млекопитающих. Люди появляются за минуту и семнадцать секунд до полуночи. В этом масштабе вся наша писаная история продолжалась бы не более нескольких секунд, а жизнь отдельного человека – всего мгновение. На протяжении этого весьма и весьма ускоренного дня материки передвигаются с места на место, опрометчиво сталкиваясь друг с другом. Вздымаются и исчезают горы, приливают и отливают океанские воды, наступают и отступают ледники. И среди всего этого примерно трижды в минуту где-нибудь на планете происходят вспышка и хлопок, свидетельствующие о столкновении с астероидом размером с мэнсонский, а то и больше. Удивительно, что в такой осыпаемой ударами и неустойчивой среде может хоть что-то выжить. На самом деле очень немногим удается протянуть здесь долго.

Пожалуй, еще более впечатляющим способом осознать всю недавность нашего присутствия в этой исторической картине, растянувшейся на 4,5 миллиарда лет, было бы как можно шире развести руки, представив, что это условно означает всю историю Земли. В этом масштабе, как пишет Джон Макфи, расстояние от кончиков пальцев одной руки до запястья другой будет докембрием. Вся сложная жизнь находится в одной кисти руки, «а человеческую историю можно было бы ликвидировать одним взмахом пилки для ногтей средней насечки».

К счастью, такого пока не случилось, но шансы достаточно велики. Мне бы не хотелось вносить нотку уныния, но факт остается фактом: жизнь на Земле обладает одним очень характерным свойством – она подвержена вымираниям. Причем регулярным. При всех стараниях создать и сохранить себя виды падают духом и погибают с поразительной регулярностью. И чем сложнее они становятся, тем, кажется, скорее вымирают. Возможно, в этом одна из причин того, что жизнь не так уж амбициозна.

* * *
Каждый раз, когда жизнь совершает нечто дерзновенное, это становится событием. Но мало найдется событий, столь чреватых важными последствиями, как выход живых существ из моря на сушу. И это событие позволяет перейти к новому этапу нашего повествования.

Суша была крайне труднодоступной средой: жаркой, сухой, заливаемой интенсивным ультрафиолетовым излучением, лишенной подъемной силы воды, позволяющей двигаться без особых усилий. Для обитания на суше живым существам требовалось претерпеть коренные изменения в анатомии. Возьмите рыбину за хвост и голову, и она прогнется посередине – позвоночник слишком слаб, чтобы ее держать. Для жизни вне воды морские существа нуждались в новом, выдерживающем тяжесть внутреннем строении – такая приспособленность не обретается за одну ночь. Кроме того, совершенно очевидно, что любому сухопутному существу пришлось бы прежде всего вырабатывать привычку получать кислород непосредственно из воздуха, а не выцеживать его из воды. Это было непростым делом. С другой стороны, налицо была веская побудительная причина выйти из воды: там становилось опасно. Постепенное слияние материков в единый сухопутный массив, Пангею, означало, что становилось значительно меньше береговой линии, чем ранее, а отсюда меньше прибрежной среды обитания. Так что борьба за существование была ожесточенной. Кроме того, на месте действия появился новый вид хищника, всепожирающего, нарушающего нормальный ход жизни и так идеально приспособленного для нападения, что он почти не изменился за все долгие эпохи своего существования, – это акула[338]. Не было другого более подходящего времени для поиска иной среды, нежели вода.

Процесс освоения суши начали растения приблизительно 450 миллионов лет назад, им по необходимости сопутствовали крошечные организмы, которые требовались для разложения и переработки отмирающей органики в интересах самих же растений. Крупным животным потребовалось больше времени, но примерно четыреста миллионов лет назад и они стали отваживаться выходить из воды. Наглядные иллюстрации создали у нас представление, что первыми отважными обитателями суши были по-своему предприимчивые рыбы – вроде нынешних, что могут прыгать из бочага в бочаг во время засух, – или даже полностью сформировавшиеся земноводные. Фактически первыми заметными глазу подвижными жителями суши, скорее всего, были существа вроде нынешних мокриц. Эти маленькие букашки (вообще-то ракообразные) обычно беспорядочно разбегаются, если перевернуть камень или кусок дерева.

Для тех, кто научился дышать кислородом из воздуха, времена были хорошими. Содержание кислорода в каменноугольный и девонский периоды, когда впервые расцвела наземная жизнь, достигало 35 процентов (по сравнению с нынешними примерно 20 процентами). Это позволяло животным вырастать до необыкновенно больших размеров и необыкновенно быстро.

А каким образом, можете вы спросить, ученые могли узнать уровень содержания кислорода сотни миллионов лет назад? Ответ дает малоизвестная, но очень изобретательная отрасль науки, называемая изотопной геохимией. Древние моря каменноугольного и девонского периодов кишели мельчайшими планктонными организмами, которые прятались внутри крошечных защитных раковин. В те времена, как и теперь, планктон создавал эти раковины, извлекая кислород из атмосферы и соединяя его с другими элементами (главным образом, с углеродом) для получения таких долговечных соединений, как карбонат кальция. Это все тот же химический прием, который является составной частью долговременного углеродного цикла (и о котором мы уже говорили в связи с этим циклом), – процесс, который не тянет на увлекательное повествование, но играет ключевую роль в создании обитаемой планеты.

В конечном счете все крошечные организмы, участвующие в этом процессе, погибают и опускаются на дно моря, где постепенно спрессовываются в известняк. Среди мельчайших атомных структур, уносимых с собой в могилу планктоном, есть два устойчивых изотопа – кислород-16 и кислород-18. (Если вы забыли, что такое изотоп, не страшно, хотя для сведения напомним, что изотопы одного элемента различаются числом нейтронов в ядре.) И вот здесь-то в дело вступают геохимики, ибо изотопы накапливаются в различном темпе в зависимости от того, сколько кислорода или углекислого газа находилось в атмосфере во время образования осадочных пород. Сравнивая тогдашние темпы отложения этих двух изотопов, геохимики могут расшифровывать условия, существовавшие в древнем мире, – содержание кислорода, температуру воздуха и океанов, масштабы и продолжительность ледниковых периодов и многое другое. Объединяя данные, полученные методом изотопного анализа, с результатами изучения других остатков ископаемых существ, указывающих на такие показатели, как уровень содержания цветочной пыльцы и тому подобное, ученые могут со значительной долей уверенности воссоздавать вид целых ландшафтов, которых никогда не видел человеческий глаз.

Определяющей причиной такого устойчивого роста содержания кислорода в ранний период существования наземной жизни было то обстоятельство, что на суше доминировали гигантские древовидные папоротники и обширные топи, которые в силу своего болотистого характера нарушали обычный ход углеродного цикла. Вместо того чтобы полностью сгнить, опадавшие листья папоротников и другие остатки растительности накапливались в богатых, насыщенных влагой отложениях, которые впоследствии сдавливались в огромные угольные пласты и теперь в значительной мере служат опорой хозяйственной деятельности.

Повышенный уровень кислорода, очевидно, поощрял гигантоманию. Самым древним из обнаруженных на сегодня признаков существования сухопутных животных является след, оставленный 350 миллионов лет назад на горной породе в Шотландии существом, похожим на многоножку. По длине оно превышало метр. А к концу эры размеры некоторых многоножек увеличились более чем вдвое.

Когда кругом рыскали такие существа, пожалуй, неудивительно, что тогдашние насекомые выработали умение, позволившее им держаться на безопасном расстоянии от жадно высунутых языков, – они научились летать. Некоторые довели этот новый способ передвижения до такого удивительного совершенства, что с тех пор ничего в нем не изменили. Как и теперь, стрекозы тогда могли летать со скоростью более 50 километров в час, внезапно останавливаться, парить в воздухе, лететь задом наперед и подниматься намного выше любого человеческого летательного аппарата, если измерять высоту в пропорциях к размеру тела. «Специалисты американских ВВС, – писал один комментатор, – помещали их в аэродинамические трубы, чтобы узнать, как это им удается, но так и не смогли этого понять». Стрекозы тоже быстро росли в богатом кислородом воздухе. В лесах каменноугольного периода они вырастали размером с ворона. Деревья и другая растительность также имели гипертрофированные размеры. Хвощи и древовидные папоротники были высотой 15 метров, плауны достигали 40 метров.

Первые наземные позвоночные – иными словами, первые сухопутные животные, от которых происходим мы с вами, – в некоем роде являются загадкой. Отчасти из-за нехватки необходимых ископаемых материалов, а отчасти по вине одного уникума, шведа Эрика Ярвика, чьи странные толкования и скрытность задержали возможность разгадки почти на полстолетия. Ярвик входил в группу скандинавских ученых, которая в 1930-х и 1940-х годах посещала Гренландию в поисках ископаемых рыб. В частности, они искали кистеперых рыб, которые предположительно были предками для нас и для всех других ходячих существ, называемых тетраподами, то есть четвероногими.

Большинство крупных животных являются тетраподами, и все существующие тетраподы имеют одну общую особенность: четыре конечности, каждая из которых заканчивается максимум пятью пальцами. Динозавры, киты, птицы, люди, даже рыбы – все они тетраподы, что явно наводит на мысль об их происхождении от одного общего предка. Предполагалось, что ключ к раскрытию тайны этого предка следует искать в девонском периоде, начиная с четырехсот миллионов лет тому назад. До этого времени по земле никто не ходил. После этого ходило множество существ. К счастью, группа нашла именно такое существо, животное длиною в метр, которое получило название ихтиостега (Ichthyostega). Провести анализ этого ископаемого выпало Ярвику, начавшему работу в 1948 году и продолжавшему ее следующие сорок восемь лет. К сожалению, Ярвик никому не давал изучать своего тетрапода. Палеонтологам оставалось довольствоваться двумя поверхностными предварительными сообщениями, в которых Ярвик отмечал, что у существа на всех четырех конечностях было по пять пальцев, что подтверждало его значение как предтечи.

В 1998 году Ярвик умер. После его смерти палеонтологи нетерпеливо принялись за изучение образца и обнаружили, что Ярвик сильно ошибался относительно количества пальцев – на всех конечностях фактически их было по восемь, а к тому же он не заметил, что эта рыба, по-видимому, никак не могла ходить. Строение плавников было таким, что они подламывались бы под собственным весом животного. Нет нужды говорить, что это не очень продвинуло наше понимание первых сухопутных животных. Сегодня известны три древних тетрапода, и ни у одного нет пяти пальцев. Короче говоря, нам не вполне ясно, от кого мы произошли.

Но все же мы появились, хотя, разумеется, путь к нынешнему высокому положению не всегда был прямым. С тех пор как на суше началась жизнь, сменилось четыре мегадинастии, как их иногда называют. Первая состояла из примитивных, тяжело передвигавшихся, но порой довольно сильных земноводных и пресмыкающихся. Самым известным животным той поры был диметродон, существо с парусом на спине, которое обычно путают с динозаврами (в том числе, как я заметил, на заставке в книге Карла Сагана «Комета»). На самом деле диметродон был синапсидом, к которым, между прочим, относимся и мы. Синапсиды были одной из четырех главных групп древних рептилий, остальные три – это анапсиды, эвриапсиды и диапсиды. Эти названия просто означают число и расположение небольших отверстий на боковых сторонах черепа. Синапсиды имели одно отверстие внизу виска, диапсиды – два, эвриапсиды – одно височное отверстие, но повыше[339].

Со временем каждая из этих основных групп разделилась на подгруппы, некоторые из них преуспевали, другие слабели. Анапсиды положили начало черепахам, которые в какой-то момент, хотя это и кажется несколько невероятным, изготовились господствовать на планете, будучи самой развитой и опасной группой видов, но потом по прихоти эволюции они предпочли господству долголетие. Синапсиды разделились на четыре отряда, лишь один из которых продолжал существовать за пределами пермского периода. К счастью, это был отряд, к которому принадлежали мы, и он развился в отряд предшественников млекопитающих, известных как терапсиды. Они-то и образовали мегадинастию-2.

К несчастью для терапсид, их кузены, диапсиды, тоже успешно эволюционировали, породив (среди прочего) динозавров, и постепенно стали вытеснять терапсид. Не в силах конкурировать на равных с этими новыми агрессивными существами, терапсиды в основном покинули сцену. Правда, очень немногие из них превратились в мелких, пушистых, прячущихся в норах зверьков, которые, оставаясь млекопитающими, долго ждали своего времени. Самые крупные из них были не больше домашней кошки, а большинство – не крупнее мыши. В конечном счете это оказалось их спасением, но им пришлось ждать почти 150 миллионов лет, прежде чем эра динозавров, мегадинастия-3, подошла к внезапному концу, уступив место мегадинастии-4 и нашей эре млекопитающих.

Все эти крупные превращения, а равно и более мелкие между ними и после зависели, как ни парадоксально, от такого важного двигателя прогресса, как вымирание. Это удивительный факт, но вымирание видов на Земле в самом буквальном смысле является образом жизни. Никто не знает, сколько видов живых организмов существовало с начала жизни. Обычно говорят о тридцати миллиардах, но называли и четыре тысячи миллиардов[340]. Но, каким бы ни было действительное количество, 99,99 процента когда-либо живших видов уже не существует. «В первом приближении, – любит говорить Дэвид Рауп[341] из Чикагского университета, – все виды являются вымершими». У сложных живых существ средняя продолжительность жизни вида составляет всего лишь около четырех миллионов лет – примерно столько, сколько существуем мы[342].

Конечно, для самих жертв вымирание – всегда большая неприятность, но оно, кажется, неплохая вещь для динамично развивающейся планеты. «Альтернативой вымиранию является стагнация, – говорит Иан Таттерсолл из Американского музея естественной истории, – а стагнация в любой области редко бывает удачным поворотом». (Мне, пожалуй, следует оговориться, что в данном случае речь идет о вымирании как о длительном естественном процессе. Вымирание по причине человеческой беззаботности – совсем другое дело.)
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
* * *

В истории Земли кризисы неизменно сопровождались последующими крупными прорывами. За упадком эдиакарской фауны последовала созидательная вспышка кембрийского периода. Вымирание в ордовике 440 миллионов лет назад очистило океаны от множества неподвижных процеживавших воду едоков и таким образом создало благоприятные условия для стремительных рыб и гигантских водных рептилий. Те, в свою очередь, оказались в идеальных условиях для отправки поселенцев на сушу, когда в конце девонского периода животный мир получил еще одну встряску. И такие ситуации случались на всем протяжении истории. Если бы большинство этих событий не имело места именно в том виде и в то время, то почти наверняка нас бы сейчас здесь не было.

Земля за свое время была свидетелем пяти крупных эпизодов вымирания – ордовикского, девонского, пермского, триасового и мелового – и многих менее значительных. Ордовикское (440 миллионов лет назад) и девонское (365 миллионов) вымирания стерли с лица земли приблизительно по 80–85 процентов видов. Триасовое (210 миллионов лет назад) и меловое (65 миллионов лет) унесли по 70–75 процентов видов. Но подлинно чудовищным было вымирание в пермский период (265 миллионов лет назад), которым открывалась долгая эпоха динозавров. В пермский период безвозвратно выбыло по крайней мере 95 процентов известных по ископаемым остаткам животных. Исчезло даже около двух третей видов насекомых – единственный случай их массового исчезновения. В то время мы были ближе всего к полному уничтожению.

«Это было поистине массовое вымирание, бойня масштабов, невиданных ранее на Земле», – говорит Ричард Форти. Пермский эпизод был особенно опустошительным для морских существ. Трилобиты вымерли полностью. Почти исчезли моллюски и морские ежи. Удар пришелся практически и по всем остальным морским существам. Как считают, всего на суше и в воде Земля потеряла 52 процента обитавших на ней семейств – эта категория находится на один уровень выше рода и ниже отряда в величественной шкале классификации живых существ (тема следующей главы) – и, возможно, до 96 процентов всех ее видов. Пройдет много времени – по одной из оценок, целых 80 миллионов лет, прежде чем восстановится общее число видов.

Однако следует иметь в виду два момента. Во-первых, все это лишь догадки, основанные на имеющихся данных. Оценки количества видов животных, существовавших в конце пермского периода, колеблются от 45 до 240 тысяч. Если вы не знаете, сколько было видов, то вряд ли сможете достоверно установить, какая часть из них исчезла. Кроме того, речь идет о гибели видов, а не особей. Для особей уровень потерь мог оказаться значительно выше – во многих случаях погибали практически все. Виды, уцелевшие до следующего розыгрыша лотереи жизни, почти наверняка обязаны своим существованием немногочисленным, покрытым шрамами хромающим особям[343].

В промежутках между крупными вымираниями были еще эпизоды менее известные – хэмпхиллское, франское, фаменское, ранчолабрийское[344] и около дюжины других, не столь опустошительные по общему числу исчезнувших видов, но подчас серьезно поражавшие некоторые популяции. В хэмпхиллском эпизоде около 5 миллионов лет назад почти исчезли с лица земли травоядные животные, включая лошадей. Лошади сократились до единственного вида, который появляется среди ископаемых остатков очень нерегулярно, и это наводит на мысль, что какое-то время он балансировал на грани забвения. Но только представьте себе человеческую историю без лошадей, без травоядных животных!

Почти в каждом случае, как при массовых вымираниях, так и при более ограниченных, мы имеем чрезвычайно скудное представление об их причинах. Даже если отбросить самые безумные идеи, все равно остается больше теорий о причинах вымирания, чем самих вымираний. Причинами или главными факторами признаны по меньшей мере две дюжины потенциальных источников бедствий, в том числе глобальное потепление, глобальное похолодание, изменение уровня морей, истощение запасов кислорода в морях (явление, известное как аноксия), эпидемии, огромные утечки метана с морского дна, столкновения с астероидами и кометами, страшнейшие ураганы из тех, что называют сверхураганами, гигантские вулканические выбросы и катастрофические солнечные вспышки.

Эти последние представляют особенно интригующую возможность. Никто не знает, каких масштабов могут достигать солнечные вспышки, потому что наблюдение за ними ведется лишь с начала космического века, но Солнце – механизм могучий, и бури на нем соответственно, могут быть грандиозными. Обычная солнечная вспышка – из тех, которых мы даже не замечаем на Земле, – высвобождает энергию, равную миллиарду водородных бомб, и выбрасывает в пространство около ста миллиардов тонн смертоносных частиц высоких энергий. Магнитосфера и атмосфера вместе обычно отбивают их обратно в пространство или благополучно направляют к полюсам (где они образуют симпатичные полярные сияния). Но полагают, что особенно сильный взрыв, скажем, в сотню раз сильнее обычной вспышки, мог бы преодолеть наши внеземные защитные ограждения. Световое шоу было бы великолепным, но почти наверняка оно убило бы значительную часть тех, кто стал бы им любоваться. Особенно удручает то, что, по словам Брюса Цурутани из Лаборатории реактивного движения НАСА, «это событие не оставило бы никаких следов в истории».

Все, что остается нам, как отметил один исследователь, так это «тонны догадок и крохи фактов». Похолодание, по-видимому, имеет отношение по крайней мере к трем эпизодам вымирания: в ордовике, девоне и перми, но кроме этого, общепризнанных представлений очень мало, включая даже то, был ли конкретный эпизод вымирания скоротечным или длительным. Например, ученые не могут сойтись во мнении, длилось ли вымирание в позднем девоне – событие, за которым последовал выход на сушу позвоночных, – миллионы, или тысячи лет, или же один недолгий день.

Одна из причин того, что так трудно представить убедительные объяснения вымираний, заключается в том, что уничтожить жизнь в огромных масштабах – дело весьма трудное. Как мы видели на примере мэнсонского столкновения, можно получить страшный удар и тем не менее быть свидетелем полного, хотя и, возможно, несколько шаткого восстановления. Тогда почему из всех тысяч столкновений таким невероятно опустошительным оказался удар астероида на КТ-границе[345] 65 миллионов лет назад, поставивший крест на динозаврах? Ну, во-первых, он был, несомненно, чудовищным. Он ударил с силой в 100 миллионов мегатонн. Такой взрыв нелегко себе представить, но, как отметил Джеймс Лоренс Пауэлл[346], если взорвать по хиросимской бомбе на каждого жителя Земли, то и в этом случае будет недоставать около миллиарда бомб, чтобы сравниться по силе с КТ-ударом. Но даже его одного, возможно, не хватило бы для уничтожения 70 процентов обитателей Земли, включая динозавров.

Падению КТ-астероида сопутствовало одно благоприятное обстоятельство – благоприятное, конечно, для млекопитающих – дело в том, что он упал на морском мелководье, глубиной всего 10 метров, и, вероятно, под прямым углом, в период, когда содержание кислорода было на 10 процентов выше нынешнего и все в мире гораздо легче воспламенялось. Более того, морское дно, где он упал, состояло из породы с высоким содержанием серы. В результате удар превратил участок морского дна размером с Бельгию в аэрозоль серной кислоты. Потом на Земле месяцами выпадали кислотные дожди достаточной крепости, чтобы обжигать кожу.

В известном смысле более важным вопросом, чем вопрос «Что стерло с лица Земли 70 процентов существовавших тогда видов?», является вопрос «Как уцелели оставшиеся 30 процентов?». Почему это событие было таким непоправимо опустошительным для всех до единого динозавров, тогда как другие рептилии, такие как змеи и крокодилы, прошли через него без потерь? Насколько можно судить, в Северной Америке не вымер ни один вид жаб, тритонов, саламандр или других земноводных. «Каким образом такие слабые создания выкарабкались невредимыми из этой невиданной катастрофы?» – задается вопросом Тим Флэннери в своей захватывающей предыстории Америки, книге «Вечный рубеж».

В морях было во многом то же самое. Исчезли все аммониты, но их близкие родственники, наутилоиды, которые вели такой же образ жизни, спаслись. В планктоне некоторые группы видов исчезли практически полностью, например 92 процента фораминифер, тогда как другие организмы, вроде диатомей, устроенные очень похожим образом и жившие бок о бок, остались сравнительно невредимы.

Это довольно труднообъяснимые неувязки. Как отмечает Ричард Форти, «так или иначе невелико удовольствие просто отметить, что “им повезло”, и на этом успокоиться». Если за катастрофой последовали, что представляется вполне вероятным, месяцы дымной, удушливой тьмы, тогда становится трудно объяснить выживание большого числа насекомых. «Некоторые насекомые, вроде жуков, – замечает Форти, – могли питаться древесиной и другими валявшимися кругом предметами. Но как быть с пчелами, которые ориентируются по солнцу и нуждаются в цветочной пыльце? Объяснить их выживание не так-то просто».

Но самая большая проблема – это кораллы. Кораллам для выживания требуются водоросли, а водорослям нужен солнечный свет, и те и другие зависят от устойчивых минимальных температур. В последние годы много говорилось о гибели кораллов из-за изменения температуры морской воды всего на один градус или около того. Если они так уязвимы для незначительных изменений, то каким образом они перенесли длительную зиму после столкновения?

Кроме того, имеется много труднообъяснимых региональных вариаций. Вымирания, как представляется, были значительно менее тяжелыми в Южном полушарии, чем в Северном. Новая Зеландия, похоже, почти не была затронута катаклизмом, и теперь там почти нет животных, обитающих в норах. Даже растительность в подавляющем большинстве сохранилась, хотя масштабы пожаров в других местах наводят на мысль о том, что опустошение было глобальным. Словом, очень многого мы просто не знаем.

Некоторые животные, без сомнения, просто процветали, включая, что несколько удивительно, тех же черепах. Как замечает Флэннери, период непосредственно после вымирания динозавров вполне можно бы было назвать эрой черепах. В Северной Америке сохранилось шестнадцать видов и вскоре появились три новых.

Явно помогло выжить обитание в воде. КТ-удар уничтожил почти 90 процентов видов, обитавших на суше, и только 10 процентов видов пресноводных животных. Вода, очевидно, защитила от жара и пламени, а также, вероятно, дала пищу в последовавшее голодное время. Все уцелевшие наземные животные привыкли при опасности укрываться в более безопасной среде – в воде или под землей: и то и другое служило хорошим убежищем от внешних угроз. Преимущество было и у животных, питавшихся падалью или отбросами. Ящерицы, как прежде, так и теперь, большей частью невосприимчивы к бактериям, которые обитают в разлагающихся тушах животных. Их даже определенно тянет к ним, а ведь ясно, что долгое время кругом валялось множество таких гниющих туш.

Часто ошибочно утверждают, что после КТ-удара уцелели только мелкие животные. В действительности же среди выживших были крокодилы, причем не просто большие, а в три раза крупнее современных. Однако в целом большинство уцелевших действительно были невелики по размерам и умели быстро прятаться. В самом деле, тот мрачный и враждебный мир больше всего подходил для небольших, теплокровных, ночных, всеядных и осторожных созданий – это именно те качества, которые отличали наших млекопитающих предков. Достигни мы большего развития в ходе предшествующей эволюции, вероятно, мы были бы стерты с лица земли. А тут наоборот – млекопитающие оказались в мире, к которому они были приспособлены лучше любых других живых существ.

Но не то чтобы млекопитающие ринулись заполнять каждую свободную нишу. «Возможно, эволюция и не терпит пустоты, – писал палеобиолог Стивен М. Стэнли[347], – но, чтобы ее заполнить, требуется много времени». Так что млекопитающие опасливо оставались небольшими целый десяток миллионов лет. Если в раннем кайнозое вы были размером с рысь, то могли считаться царем зверей[348].

Однако, начав расти, млекопитающие стали достигать чудовищных, порой абсурдных, размеров. В какое-то время морские свинки были размером с носорога, а носороги – с двухэтажный дом. Где бы ни появлялось свободное место в цепи хищников, млекопитающие спешили его заполнить. Ранние представители семейства енотовых мигрировали в Южную Америку, нашли незанятое место и эволюционировали в существа, размером и свирепостью не уступавшие медведям. Также несоразмерно развивались птицы. Пожалуй, самым свирепым существом в Северной Америке миллионы лет оставалась громадная нелетающая плотоядная птица, получившая название титанис (Titanis). Это наверняка была самая устрашающая птица из когда-либо живших. Ее рост достигал 3 метров, весила она более 350 килограммов и могла клювом оторвать голову почти всякому, кто ей не нравился. Ее грозное семейство просуществовало пятьдесят миллионов лет, но мы даже не подозревали о его существовании, пока в 1963 году во Флориде не обнаружили такой скелет.

Это подводит нас к еще одной из причин неопределенности наших представлений о вымираниях – скудости ископаемых остатков. Мы уже бегло касались вопроса о маловероятности сохранения полных наборов костей, но реальное положение хуже, чем вы можете думать. Возьмем динозавров. В музеях создается впечатление, что на Земле полно останков динозавров. На деле же подавляющее большинство музейных экспонатов – это муляжи. Гигантский диплодок, высящийся в вестибюле Музея естественной истории в Лондоне, восхищавший и удивлявший многие поколения посетителей, целиком сделан из гипса – он создан в 1903 году в Питтсбурге и передан в дар музею Эндрю Карнеги. В вестибюле Американского музея естественной истории в Нью-Йорке господствует еще более величественная реконструкция – скелет крупного барозавра, защищающего детеныша от стремительного броска зубастого аллозавра. Это невероятно впечатляющий экспонат – барозавр поднимается к высокому потолку, наверное, метров на девять, – но он целиком является подделкой. Все до одной из нескольких сотен костей – гипсовые слепки. Посетите практически любой крупный музей естественной истории в мире – в Париже, Вене, Франкфурте, Буэнос-Айресе, Мехико, – и везде вас будут приветствовать не древние кости, а подделанные под старину модели.

Дело в том, что мы, по существу, многого не знаем о динозаврах. Всего выявлено менее тысячи видов динозавров (почти половина из них известны лишь по единственной особи), представляющих всю эру динозавров, что равно лишь примерно четвертой части всех видов живущих ныне млекопитающих. Имейте в виду, что динозавры господствовали на Земле примерно в три раза дольше млекопитающих, так что либо динозавры отличались немногочисленностью видов, либо мы пока (воспользуемся очень уместным здесь клише) недостаточно глубоко копаем[349].

Есть целые миллионы лет из эпохи динозавров, в которых не обнаружено ни одного ископаемого. Даже за поздний меловой период – наиболее изученную доисторическую эпоху благодаря нашему интересу к вымиранию динозавров – возможно, еще не обнаружено и трех четвертей всех существовавших тогда видов. Животные, более громоздкие, чем диплодоки, и более грозные, чем тираннозавры, могли тысячами бродить по земле, а мы, возможно, о них никогда не узнаем. До самого недавнего времени все, что мы знали о динозаврах того периода, основывалось на трех сотнях особей, представлявших всего шестнадцать семейств. Скудость сведений вела к широко распространенному убеждению, что ко времени КТ-удара динозавры уже сходили со сцены.

В конце 1980-х годов палеонтолог из Публичного музея города Милуоки Питер Шихан решил произвести эксперимент. С помощью двухсот добровольцев он предпринял кропотливое обследование четко очерченного и хорошо перелопаченного участка известной геологической формации Хелл Крик в штате Монтана. Тщательно просеивая породу, добровольцы выбирали все до последнего зуба, позвонка, обломка кости – все, что пропустили предыдущие копатели. Работа заняла три года. Когда она была завершена, оказалось, что число ископаемых остатков динозавров, относящихся к позднему меловому периоду, выросло более чем втрое – в масштабах планеты. Обследование показало, что динозавры оставались многочисленными вплоть до самой КТ-границы. «Нет оснований считать, что динозавры вымирали постепенно на протяжении последних трех миллионов лет мелового периода», – писал Шихан.

Мы до того сжились с представлением о неизбежности нашего появления в качестве господствующего вида живых существ, что нам трудно осознать, что мы здесь лишь по причине периодических столкновений с внеземными объектами и других случайностей. Одна вещь, которая роднит нас со всеми другими живущими ныне существами, состоит в том, что почти четыре миллиарда лет нашим предкам удавалось всякий раз, когда было надо, проскользнуть сквозь целый ряд закрывавшихся дверей. Стивен Джей Гоулд кратко выразил это в известной фразе: «Род людской сегодня здесь потому, что именно наша нить ни разу не порвалась – ни разу в любом из миллиардов случаев, который мог вычеркнуть нас из истории». Мы начинали эту главу тремя моментами: жизнь хочет быть; жизнь не всегда хочет, чтобы ее было много; время от времени жизнь угасает. К ним можно добавить четвертое: жизнь продолжается. И часто, как мы увидим, продолжается самым поразительным образом.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
7. Богатство бытия - 54 мин

Глава 23. Богатство бытия
То тут, то там в лондонском Музее естественной истории в нишах темноватых коридоров или между стеклянными стендами с минералами, страусиными яйцами и собранным за сотню лет другим полезным мусором прячутся потайные двери – по крайней мере в том смысле, что в их облике нет ничего такого, чтобы привлечь внимание посетителей. Время от времени можно увидеть, как кто-нибудь с озабоченным видом и забавно непослушной шевелюрой, обычно отличающей ученого, появляется в одной из дверей и спешит, чтобы, вероятно, скрыться за другой дверью дальше по коридору, но это довольно редкое явление. Большей частью двери закрыты, не давая ни единого намека, что за ними существует другой – параллельный – Музей естественной истории, такой же обширный, а во многом более удивительный, чем тот, который знает и обожает публика.

В Музее естественной истории хранится около семидесяти миллионов предметов из всех областей жизни и из всех уголков планеты. Ежегодно коллекция пополняется примерно на сто тысяч единиц хранения, но, лишь попав за кулисы, получаешь представление о том, что это за сокровищница. В стенных шкафах, горках, в плотно уставленных полками продолговатых помещениях, в стеклянных сосудах хранятся десятки тысяч замаринованных животных, миллионы наколотых на квадратные листы насекомых, в выдвижных ящиках сияющие раковины моллюсков, кости динозавров, черепа первобытных людей, бесчисленные папки с аккуратно засушенными растениями. Как будто бродишь по мозгу Дарвина. В одном только «спиртовом зале» пятнадцать миль полок, плотно уставленных сосудами с хранящимися в метиловом спирте животными.

Здесь есть образцы, собранные Джозефом Бэнксом в Австралии, Александром фон Гумбольдтом в Амазонии и Дарвином во время плавания на «Бигле», и много чего еще очень редкого, или очень важного для истории, или того и другого сразу. Многим очень хотелось бы прибрать эти вещи к рукам. Некоторые действительно пробовали. В 1954 году музей приобрел знаменитую орнитологическую коллекцию из имущества увлеченного коллекционера, автора многих научных трудов, среди которых книга «Птицы Аравии», Рихарда Майнерцхагена. Много лет Майнерцхаген был верным посетителем музея, бывал в нем почти ежедневно, делая заметки для своих книг и монографий. Когда прибыли упаковочные ящики, хранители музея поспешили их вскрыть и взглянуть, что им досталось, и, мягко говоря, с удивлением обнаружили на многих образцах таблички своего музея. Оказывается, господин Майнерцхаген многие годы не отказывал себе в удовольствии «лакомиться» экспонатами из коллекции музея. Этим объяснялась его привычка ходить в просторном пальто даже в теплую погоду.

Через несколько лет один очаровательный завсегдатай отдела моллюсков – как мне сказали, «довольно известный джентльмен» – попался, когда прятал ценные морские раковины в полые ножки своего инвалидного кресла.

«Думаю, что здесь нет ничего, что не было бы предметом чьего-нибудь вожделения», – задумчиво произнес Ричард Форти, водивший меня по увлекательному миру, скрытому в закулисной части музея. Мы бродили по лабиринту отделов, где сидевшие за большими столами люди сосредоточенно исследовали членистоногих, пальмовые листья и ящики пожелтевших костей. Повсюду атмосфера неторопливости, скрупулезности – люди заняты титаническим трудом, который никогда не может быть завершен, и потому не надо никакой спешки. Я читал, что в 1967 году музей опубликовал отчет об экспедиции Джона Мюррея, обследовавшей Индийский океан, – через сорок четыре года после завершения экспедиции. Это мир, где все движется в собственном темпе, включая крошечный лифт, куда мы с Форти втиснулись вместе с пожилым мужчиной ученого вида, с которым Форти добродушно, как со старым знакомым, и болтал, пока мы поднимались со скоростью отложения осадочных пород.

Когда мужчина вышел, Форти рассказал мне: «Это очень славный малый, зовут его Норман. Он сорок два года занимался изучением одного вида растений, зверобоя. В 1989-м он вышел на пенсию, но все еще каждую неделю бывает здесь». – «Как можно потратить сорок два года на один вид растений?» – удивился я. «Это поразительно, правда? – согласился Форти. Чуть подумав, добавил: – Вероятно, потому, что он очень дотошный». Дверь лифта открылась перед выложенным кирпичом отверстием. Форти, похоже, растерялся. «Очень странно, – произнес он. – Здесь же был отдел ботаники». Он ткнул кнопку другого этажа, и, поблуждав по черным лестницам, осторожно прокравшись через еще несколько отделов, где над когда-то живыми существами с любовью корпели исследователи, мы наконец добрались до отдела ботаники. Так я познакомился с Леном Эллисом и укромным миром бриофитов, для всех нас непосвященных – просто мхов.

* * *
Когда Эмерсон[350] поэтическим языком отметил, что мхи предпочитают северную сторону стволов деревьев («Мох на коре в глухую ночь – что та Полярная звезда»), он на самом деле имел в виду лишайники, поскольку в XIX веке между мхами и лишайниками не проводили различия. Настоящие мхи вообще-то непривередливы в отношении того, где расти, так что они не годятся на роль природного компаса. В действительности мхи вообще не очень-то пригодны хоть для чего-нибудь. «Пожалуй, ни одна группа растений не находит так мало применения в промышленности или хозяйстве, как мхи», – с долей сожаления писал Генри С. Конард в книге «Как распознать мхи и печеночники»[351], опубликованной в 1956 году и все еще остающейся практически единственным изданием на библиотечных полках, в котором популярно излагается этот предмет.

Между тем они весьма широко распространены. Даже если отбросить лишайники, бриофиты – это густо населенное царство. Примерно в семистах его родах насчитывается более десяти тысяч видов. Солидный труд А. Дж. Э. Смита «Моховидная флора Британии и Ирландии» превосходит семьсот страниц, а Британия с Ирландией никак не относятся к особенно мшистым местам.

«Где их действительно много, так это в тропиках», – говорит мне Лен Эллис. Это спокойный худощавый мужчина, в Музее естественной истории он работает двадцать семь лет, а с 1990 года заведует отделом. «Поезжайте, скажем, в тропические леса Малайзии и там без труда найдете новые разновидности. Я сам ездил туда недавно. Я просто посмотрел под ноги и увидел нигде не описанные виды». – «Выходит, неизвестно, сколько видов еще предстоит открыть?» – «О да. Никакого представления».

Вы, возможно, думаете, что в мире мало кто готов посвятить жизнь изучению таких неброских, не производящих впечатления вещей, но на самом деле насчитываются сотни людей, изучающих мхи, и они очень дорожат предметом своего внимания.

«О да, – говорит Эллис, – их встречи порой бывают весьма оживленными».

Я попросил привести пример спора, разногласий.

«Ну, вот вам один, который навязал нам некий ваш земляк, – улыбнувшись, произнес он, открывая увесистый справочник с рисунками мхов, самой характерной особенностью которых для неискушенного глаза было поразительное сходство друг с другом. «Вот этот, – постучал он пальцем по рисунку, – принадлежал к одному роду, Drepanocladus. Теперь он разделен на три: Drepanocladus, Warnstorfia и Hamatacoulis». – «Дошло ли дело до кулаков?» – спросил я в надежде на увлекательную историю. «Скажем, это деление имело смысл. Оно было совершенно разумным. Но оно влекло за собой значительную реорганизацию коллекций и на какое-то время сделало все книги устаревшими, так что, как вы понимаете, кое-кто недовольно ворчал».

Мхи тоже задают загадки, говорит мне Эллис. Один известный случай – по крайней мере известный изучающим мхи – касался скромного образца, называвшегося Hyophila stanfordensis, который был найден на территории Стэнфордского университета в Калифорнии, а позднее на обочине тропы в Корнуэлле, на юге Англии, но больше нигде не встречался. Остается только догадываться, как получилось, что он существует в столь отдаленных друг от друга местах и больше нигде. «Теперь он известен как Hennediella stanfordensis, – говорит Эллис. – Еще одно изменение».

Мы глубокомысленно покачали головами.

Когда находят новый мох, его требуется сравнить со всеми другими мхами, чтобы быть уверенным, что он еще не зарегистрирован. Затем надо сделать подробное описание и опубликовать его в респектабельном журнале. Двадцатый век не был веком систематизации мхов. Большая часть трудов была посвящена устранению неразберихи и дублирования, доставшихся от предыдущего столетия.

Девятнадцатый был золотым веком коллекционирования мхов. (Вы, возможно, вспомните, что отец Чарлза Лайеля был их большим знатоком.) Один англичанин с подходящей фамилией Джордж Хант[352] охотился за британскими мхами так усердно, что, возможно, способствовал исчезновению нескольких видов. Но именно благодаря этим усилиям коллекция Лена Эллиса является одной из самых полных во всем мире. Все 780 тысяч его образцов помещены в большие сложенные вдвое листы плотной бумаги. Среди них есть очень старые, надписанные тонким почерком викторианских времен. Некоторые, чего доброго, держал в руках Роберт Броун, великий ботаник викторианской эпохи, открыватель броуновского движения и ядра клетки, основавший отдел ботаники музея и возглавлявший его затем тридцать один год до своей смерти в 1858 году. Все образцы хранятся в старых полированных шкафах красного дерева, до того красивых, что я не удержался от похвалы.

«А-а, это шкафы сэра Джозефа Бэнкса из его дома на Сохосквер, – небрежно заметил Эллис, словно речь шла о недавней покупке в магазине ИКЕА. – Они были заказаны для его образцов, собранных во время путешествия на “Индеворе”. – Он стал внимательно разглядывать ящики, будто не видел их целую вечность. Потом добавил: – Не знаю, как они оказались у нас в бриологии».

Это было поразительное открытие. Джозеф Бэнкс был величайшим ботаником Англии, а путешествие на «Индеворе», во время которого капитан Кук в 1769 году среди многого прочего следил за прохождением Венеры по диску Солнца и заявил права британской короны на Австралию, было крупнейшей биологической экспедицией в истории. Бэнкс заплатил 10 тысяч фунтов стерлингов, около 600 тысяч по нынешнему курсу, чтобы вместе с девятью сопровождающими – натуралистом, секретарем, тремя художниками и четырьмя слугами – принять участие в этом продолжавшемся три года рискованном кругосветном путешествии. Бог его знает, как Куку удавалось управляться с такой шикарной и избалованной публикой, но, кажется, Бэнкс ему нравился, и он не мог не восхищаться его познаниями в ботанике – это восхищение сохраняют и последующие поколения.

Никогда, ни раньше, ни потом, ботаническая экспедиция не достигала большего успеха. Отчасти потому, что путешествие проходило через множество новых, малоизвестных мест – Огненную Землю, Таити, Новую Зеландию, Австралию, Новую Гвинею, но главным образом благодаря такому умному и находчивому собирателю, как Бэнкс. Даже когда в Рио-де-Жанейро из-за карантина не было возможности сойти на берег, он перебрал присланный на борт тюк с кормом для скота и открыл новые растения. Казалось, ничто не избегало его внимания. В общей сложности он привез тридцать тысяч образцов растений, в том числе одну тысячу четыреста никогда не встречавшихся ранее – достаточно, чтобы увеличить на четверть число известных науке видов растений.

Но огромные запасы Бэнкса были лишь частицей всей добычи того почти до абсурда жадного до приобретательства века. Собирание растений стало в XVIII веке своего рода международным помешательством. Нашедших новые виды ждали слава и богатство; ботаники и искатели приключений не останавливались ни перед чем, чтобы удовлетворить этот мир, жаждущий садовых новинок. Томас Натталл, который назвал глицинию (Wisteria) по имени Каспара Уистара, приехал в Америку простым наборщиком, но увлекся растениями и исколесил Америку вдоль и поперек, собирая сотни невиданных ранее образцов. Джон Фрейзер, имя которого носит произрастающая в Америке разновидность ели, провел годы в дикой местности, собирая растения от имени Екатерины Великой, и когда наконец появился в столице, то обнаружил, что в России новый царь, который принял его за сумасшедшего и отказался выполнять контракт. Фрейзер забрал все в Челси, где открыл питомник и стал прилично зарабатывать на продаже восхищенной английской мелкопоместной знати рододендронов, азалий, магнолий, дикого винограда, астр и другой колониальной экзотики.

При достаточных средствах можно было делать огромные состояния. Ботаник-любитель Джон Лайон потратил два тяжелых, полных опасностей года, но в итоге его труды окупились чистой прибылью почти в 2 миллиона долларов в переводе на современные деньги. Правда, многие занимались этим просто из любви к ботанике. Натталл передал большую часть своих находок Ливерпульскому ботаническому саду. Позднее он стал директором Гарвардского ботанического сада и автором энциклопедического труда «Роды североамериканских растений» (который он не только написал, но и большей частью сам набрал).

И это все пока только о растениях. Но была еще всевозможная фауна новых земель – кенгуру, киви, еноты, рыси, москиты и другие самые удивительные и невероятные виды. Масштабы и многообразие жизни на Земле казались бесконечными, что нашло отражение в известных строчках Джонатана Свифта:

Живет блоху кусающая блошка; На блошке той блошинка-крошка, В блошинку же вонзает зуб сердито Блошиночка, и так ad infinitum[353].
Все эти новые данные нужно было зарегистрировать, привести в определенный порядок и сравнить с уже имеющимися. Миру была позарез нужна годная для работы система классификации. К счастью, в Швеции нашелся человек, готовый ее создать.

Его звали Карл Линн (позднее он получил разрешение использовать более аристократичную форму «фон Линн»), но в историю он вошел под латинизированным именем Карл Линней. Родился он в 1707 году в деревне Росхульт на юге Швеции, в семье небогатого, но честолюбивого лютеранского викария, и был таким ленивым учеником, что выведенный из себя папаша определил его (или, по другим сведениям, почти определил) в ученики к сапожнику. Испугавшись перспективы всю жизнь вколачивать в кожу сапожные гвозди, юный Линней упросил дать ему еще одну возможность и с тех пор больше не увиливал от наук. Он изучал медицину в Швеции и Голландии, хотя душа его лежала к миру природы. В начале 1730-х годов, когда ему еще не было тридцати, он стал составлять каталоги видов растений и животных планеты, пользуясь созданной им самим системой, и постепенно его известность стала расти.

Редко найдешь человека, столь довольного своим величием. Большую часть свободного времени он посвящал многословным лестным описаниям самого себя, объявляя, что не было еще «более великого ботаника или зоолога» и что его система классификации – «величайшее достижение в области науки». Он скромно предлагал, чтобы его надгробный камень гласил: Princeps Botanicorum, «Император ботаников». Сомневаться в его щедрых самооценках было неразумно. Те, кто на это решался, рисковали обнаружить свое имя в названиях сорных трав.

Еще одной поразительной чертой Линнея была не отпускавшая его – порой, можно сказать, нездоровая – сексуальная озабоченность. Его особенно впечатляло сходство между некоторыми двустворчатыми моллюсками и женскими половыми органами. Органам одного из видов моллюсков он дал названия «вульва», «лабиа», «лобок», «а.нус» и «гимен». Растения он группировал по свойствам их органов размножения и нарочито наделял их схожей с человеческой эротичностью. Его описания цветов и их поведения изобилуют ссылками на «беспорядочные сношения», «бесплодных сожительниц» и «брачную постель».

«Весной, – писал он в одном часто цитируемом отрывке….любовь приходит даже к растениям. Мужские и женские особи… устраивают бракосочетания… показывая своими половыми органами, кто мужчины, кто женщины. Листья цветов служат брачной постелью, которую Творец убрал так чудесно, украсил таким великолепным пологом и надушил таким множеством тонких ароматов, чтобы новобрачные могли как можно торжественнее сочетаться брачными узами. Когда постель готова, жениху пора заключить в объятия свою возлюбленную и отдаться ей».

Одному роду растений он дал название Clitoria. Неудивительно, что многие считали его странным. Но его система классификации осталась непревзойденной. До Линнея растениям давались названия, которые отличались многословной описательностью. Обыкновенный физалис назывался Physalis amno ramosissime ramis angulosis glabris foliis dentoserratis. Линней урезал название до Physalis angulata, которое употребляется до сих пор. Беспорядок в равной мере вносили и неувязки в наименованиях. Ботаник не мог быть уверен, является ли Rosa sylvestris alba cum rubore, folio glabro тем же самым растением, что и другие, которые называются Rosa sylvestris inodoraseu canina. Линней разрешил задачу, назвав ее просто Rosa canina. Чтобы сделать эти вырезания практичными и приемлемыми для всех, требовалось больше, чем просто решительность. Нужна была тонкая интуиция, а по существу – гениальность, чтобы уловить наиболее характерные особенности видов.

Система Линнея так крепко укоренилась, что вряд ли можно представить какую-то альтернативу, между тем до Линнея системы классификации зачастую были крайне причудливыми. Животных могли классифицировать в зависимости от того, дикие они или домашние, сухопутные или водные, большие или маленькие, даже – считались ли они благородными или нет. Бюффон располагал животных в соответствии с их пользой для человека. Анатомические соображения при этом едва учитывались. Линней посвятил всю жизнь исправлению этого недостатка, классифицируя все живое по физическим признакам. Таксономия – иными словами, наука классификации – никогда не оглядывалась назад.

Разумеется, на все это потребовалось время. Первое издание его великого труда «Система природы» (Systema Naturae) в 1735 году насчитывало всего четырнадцать страниц. Но книга росла и росла, пока к двенадцатому изданию – последнему, которое видел Линней, – не выросла до трех томов и 2300 страниц. В конечном счете он дал названия или зарегистрировал около тринадцати тысяч видов растений и животных. Были и более обширные труды – в трехтомной «Истории растений» (Historia Generalis Plantarum) Джона Рея[354], завершенной в Англии на поколение раньше, насчитывалось не менее 18 625 видов только одних растений – но в чем никто не мог сравниться с Линнеем, так это в логичности, последовательности, простоте и своевременности. Хотя его труд берет начало в 1730-х годах, в Англии он получил широкую известность лишь в 1760-х, как раз вовремя, чтобы Линней в одночасье стал считаться непререкаемым авторитетом среди британских натуралистов. Нигде его система не была принята с большим энтузиазмом (потому-то Линнеевское общество обосновалось не в Стокгольме, а в Лондоне). Но и Линней был не без изъяна. Он дал место мифическим животным и «людям-чудовищам», чьи описания принимал на веру, выслушивая моряков и других одаренных богатым воображением путешественников. Среди них фигурировали дикий человек, Homo ferus, ходивший на четвереньках, и Homo caudatus, хвостатый человек. Но то был куда более легковерный век, и об этом не следует забывать. Даже прославленный Джозеф Бэнкс в конце XVII века принимал всерьез и с глубоким интересом выслушивал многочисленные рассказы о наблюдении русалок на шотландском побережье в конце восемнадцатого столетия. Но, как правило, оплошности Линнея в значительной степени компенсировались логичной и зачастую просто блестящей систематизацией. Среди других открытий он установил, что киты вместе с коровами, мышами и другими распространенными сухопутными животными принадлежат к классу четвероногих (позднее переименованному в млекопитающих), о чем до него никто не додумался.

Сначала Линней намеревался давать растениям только родовое название и номер – Convolvulus 1, Convolvulus 2 и так далее, но скоро понял, что это не годится, и нашел решение в двойном названии, что и лежит в основе системы классификации по сей день. Первоначально было намерение применить систему двойных названий ко всему, что наблюдалось в природе, – горным породам, минералам, болезням, ветрам. Однако не все приветствовали эту систему. Многих беспокоило ее тяготение к неприличным выражениям, что было несколько забавным, поскольку до Линнея распространенные названия растений и животных были откровенно грубыми. Одуванчик долгое время называли в народе «писуном» из-за его якобы мочегонных свойств, среди других повседневно употреблявшихся названий были «кобылья вонь», «голые бабы», «прищемленное яйцо», «собачья моча», «голая задница» и «подтирка». Пара-другая этих грубоватых названий, возможно, случайно сохранились в английском до наших дней. «Девичьи волосы», например, в названии мха не относятся к волосам на девичьей голове[355]. Во всяком случае, давно существовало настроение, что естественные науки значительно облагородились бы, получив некоторое количество классических названий, так что, когда обнаружилось, что самозваный царь ботаники уснастил свои тексты такими названиями, как Clitoria, Fornicata и Vulva, это вызвало определенное замешательство.

С годами многие из них потихоньку отпали (хотя и не все: обыкновенные морские блюдечки в официальных случаях все еще отзываются на Crepidula fornicata), были введены и другие усовершенствования, вызванные потребностями все более специализирующихся естественных наук. В частности, система развивалась путем постепенного введения дополнительных уровней иерархии. Определения «род» и «вид» употреблялись естествоиспытателями еще за сто лет до Линнея, а «отряд», «класс» и «семейство» в их биологическом понимании стали употребляться в 1750–1760-х годах. «Тип» введен лишь в 1876 году (немцем Эрнстом Геккелем), а «семейство» и «отряд» рассматривались как синонимы до самого начала XX века. Какое-то время зоологи использовали термин «семейство» там, где ботаники употребляли «класс», что время от времени почти создавало путаницу[356].

Линней разделил мир животных на шесть категорий: млекопитающих, пресмыкающихся, птиц, рыб, насекомых – и «червей» для всего, что не укладывалось в первую пятерку. С самого начала было очевидно, что помещение лобстеров и креветок в одну категорию с червями неудачно, и были созданы различные новые категории, такие как моллюски и ракообразные. К сожалению, эти новые классификации по-разному применялись от страны к стране. Пытаясь восстановить порядок, британцы в 1842 году провозгласили новый свод правил, названный кодексом Стрикленда, но французы сочли это своеволием, и их Зоологическое общество противопоставило британцам собственный кодекс. Тем временем Американское орнитологическое общество по непонятным причинам решило в качестве основы всех наименований пользоваться изданием «Систем природы» 1758 года, а не 1766 года, которым пользовались в других странах, а это означало, что многие американские птицы в XIX веке числились в других родах, нежели их птичья родня в Европе. Только в 1902 году на одном из первых собраний Международного зоологического конгресса натуралисты наконец стали проявлять дух компромисса и приняли единый кодекс.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
* * *
Таксономию называют то наукой, то искусством, но в действительности это поле боя. Даже сегодня степень беспорядка в системе выше, чем представляет большинство людей. Взять такую категорию, как тип – подразделение, характеризующее самые основные особенности строения организма. Лишь несколько типов хорошо известны, такие как моллюски (включающие клемов и улиток), членистоногие (насекомые и ракообразные) и хордовые (мы сами и все другие животные с позвоночником или протопозвоночником); далее дело быстро идет к неизвестности. Среди малоизвестных можно назвать гнатостомулид (морские черви), кишечнополостных (медузы, актинии и кораллы) и нежных приапулид (или крошечных «пенисообразных червей»). Знакомы они или нет, но все же являются основными подразделениями. Вместе с тем очень мало согласия в том, сколько существует типов или сколько их должно быть. Большинство биологов останавливаются на тридцати, однако некоторые считают, что надо ограничиться двадцатью, тогда как Эдвард О. Уилсон в книге «Многообразие жизни» доводит их число аж до восьмидесяти девяти. Все зависит от того, по какому признаку вы решили определять подразделения – являетесь ли вы «объединителем» или «размежевателем», как говорят в среде биологов.

На более привычном уровне видов возможностей для разногласий еще больше. Называть ли вид трав Aegilops incurva, Aegilops incurvata или Aegilops ovata, возможно, не тот вопрос, который породит страсти среди несведущих в ботанике, но в соответствующих кругах он может стать источником жарких споров. Дело в том, что существует пять тысяч видов трав и многие из них выглядят почти одинаково даже в глазах тех, кто разбирается в травах. В результате некоторые виды открывались и получали названия по крайней мере раз двадцать, и, кажется, вряд ли найдешь и одну, которая не определялась хотя бы дважды. В двухтомном «Указателе трав Соединенных Штатов» на двухстах напечатанных мелким шрифтом страницах разбираются синонимии – так в мире биологов называются неумышленные, но довольно распространенные дублирования. И это относится только к травам одной страны.

Для урегулирования разногласий во всемирном масштабе есть Международная ассоциация таксономии растений (IAPT), которая решает споры по вопросам приоритета и дублирования. В промежутках она издает указы, устанавливающие, что отныне Zauschneria californica (растение, широко используемое в садах с каменистой почвой) будет известным под названием Epilobium canum или что Aglaothamnion tenuissimum может теперь считаться принадлежащим к Aglaothamnion byssoides, но не к Aglaothamnion pseudobyssoides. Обычно эти незначительные меры по наведению порядка не привлекают особого внимания, но когда они затрагивают любимые садовые растения, то неизбежно раздаются возмущенные возгласы. В конце 1980-х годов обыкновенная хризантема была изгнана (очевидно, по основательным научным соображениям) из рода, носящего то же имя, и отнесена к сравнительно скучному и непривлекательному роду Dendranthema.

Любителей разводить хризантемы – множество, и они знают себе цену. Они заявили протест в несколько странно называющийся Комитет по сперматофитам. (Кроме всего прочего, имеются также комитеты по птеридофитам, бриофитам и грибам, и все они подотчетны руководителю, называемому генеральным докладчиком; порядок, которым и вправду стоит дорожить.) Хотя считается, что правила наименований должны строго соблюдаться, ботаники не чужды сантиментам, и в 1995 году решение было отменено. Подобным же образом были спасены от пересмотра своего места в классификации петуния, бересклет и популярные виды амариллисов, но не множество видов герани, которые несколько лет назад под вопли недовольных были переведены в род Pelargonium. Об этих спорах забавно рассказывается в книге Чарлза Эллиотта «Записки из сарая с цветочными горшками».

Споры и реорганизации того же рода можно найти во всех остальных разделах живого мира, так что поддерживать в порядке все ярлыки далеко не такое простое дело, как можно подумать.

С учетом этого весьма удивительно, что мы не имеем ни малейшего – «даже в первом приближении», по словам Эдварда О. Уилсона[357], – представления о числе видов живых существ на нашей планете. Оценки разнятся от трех до двухсот миллионов. Еще удивительнее, как утверждается в материале журнала The Economist, что 97 процентов видов растений и животных планеты, возможно, еще ожидают своего открытия.

Из живых существ, которые нам действительно известны, более 99 из 100 описаны лишь отрывочно – вот как оценивает наши знания Уилсон: «научное название, горстка образцов в музее, несколько отрывочных описаний в научных журналах». В «Многообразии жизни» он оценивает число всех известных видов организмов: растений, насекомых, микробов, водорослей – в общем, всех вместе – в 1,4 миллиона, но добавляет, что это всего лишь предположение. Другие авторитеты называют чуть большее количество известных видов – где-то от 1,5 до 1,8 миллиона, но нет никакого центрального реестра, так что количество негде проверить. Словом, мы оказываемся в таком удивительном положении, когда, по существу, не знаем, что же мы действительно знаем.

В принципе можно было бы обратиться к экспертам, специализирующимся в каждой отдельной области, спросить, сколько видов насчитывается в их сфере, затем сложить итоговые суммы. Многие фактически так и делали. Проблема в том, что редко когда двое опрашиваемых сойдутся в ответе. Одни источники насчитывают семьдесят тысяч известных видов грибов, другие называют сто тысяч – почти в полтора раза больше. Можно найти уверенные утверждения, что количество описанных видов земляных червей составляет четыре тысячи, и не менее уверенные утверждения, что их количество достигает двенадцати тысяч. Что до насекомых, их число варьируется от 750 до 950 тысяч. Это, понятно, говорится о числе известных видов. Для растений общепринятое количество колеблется от 248 до 265 тысяч. Это может показаться не таким уж большим расхождением, но оно в двадцать раз больше числа цветковых растений во всей Северной Америке.

Наведение порядка – не самая легкая задача. В начале 1960-х годов Колин Гроувз из Австралийского национального университета предпринял систематический обзор 250 с лишним известных видов приматов. Много раз оказывалось, что одни и те же виды описывались не единожды – иногда несколько раз, причем ни один из исследователей не знал, что имеет дело с животным, уже известным науке. Чтобы все распутать, Гроувзу потребовалось четыре десятка лет, а ведь это была сравнительно небольшая группа легко различимых существ, которые обычно не вызывают споров. Одному богу известно, каким бы был результат, если бы кто-нибудь попытался предпринять нечто подобное в отношении лишайников, которых, по оценкам, на планете насчитывается двадцать тысяч разновидностей, или пятидесяти тысяч видов моллюсков, или четырехсот с лишним тысяч жуков.

Что несомненно, так это то, что живых существ вокруг великое множество, хотя оценки их действительного количества неизбежно основываются на экстраполяциях – порой очень приблизительных. В ходе хорошо известного опыта, поставленного в 1980-х годах, Терри Эрвин из Смитсоновского института окутал в Панаме облаком инсектицидов участок тропического леса из девятнадцати деревьев, а потом собрал все, что упало в его сетки с их крон. Улов (фактически уловы, поскольку он повторял свой опыт в разные времена года, чтобы удостовериться, что отлавливал и мигрирующие виды) составил двенадцать тысяч представителей жуков. Исходя из распространения жуков в других местах, количества других видов деревьев в лесу, количества лесов в мире, количества других разновидностей насекомых и так далее по долгой цепи переменных величин, он оценил количество видов насекомых на планете в 30 миллионов – это число он позднее считал слишком заниженным. Другие, пользуясь теми же или подобными данными, получали оценки 13 миллионов, 80 миллионов или 100 миллионов разновидностей насекомых, в заключение подчеркивая, что как бы тщательно ни подходили они к этим оценкам, в них содержится по меньшей мере столько же предположительного знания, сколько научного.

* * *

Согласно газете The Wall Street Journal, в мире «около десяти тысяч активно работающих систематиков» – немного, если учесть, сколько надо зарегистрировать. Но, добавляет газета, из-за высокой стоимости (около 2 тысяч долларов за один вид) и большого объема бумажной писанины за год регистрируется только около пятнадцати тысяч новых видов всех типов.

«Это не результат биологического многообразия, а кризис таксономии!» – сердито бросает Коэн Маэс, уроженец Бельгии, руководитель отдела беспозвоночных Кенийского национального музея в Найроби, с которым я познакомился во время своей поездки в эту страну осенью 2002 года. Он говорил, что во всей Африке нет ни одного подготовленного систематика: «Был один в Береге Слоновой Кости, но, кажется, и тот удалился от дел». На подготовку систематика уходит от восьми до десяти лет, но в Африку никто из них не едет. «Это настоящие ископаемые», – добавил Маэс. Сам он в конце года тоже должен будет освободить место. После семилетнего пребывания в Кении контракт ему не продлили. «Нет средств», – пояснил он.

За несколько месяцев до того британский биолог Дж. Х. Годфри отмечал в журнале Nature, что повсюду у систематиков налицо хроническое «отсутствие престижа и средств». В результате «многие виды описываются плохо, в разрозненных изданиях, и без всяких попыток соотнести новый таксон[358] с существующими видами и классификацией». Более того, основная часть времени систематиков уходит не на описание новых видов, а только на приведение в систему старых. Многие, по словам Годфри, «большую часть времени пытаются разобраться в классификации XIX века: переделывают зачастую несовершенные опубликованные описания или рыщут по музеям мира в поисках типового материала, который часто бывает в очень жалком состоянии». Годфри особенно подчеркивает отсутствие интереса к систематизирующим возможностям Интернета. Остается фактом, что систематика в общем и целом все еще до странности привязана к бумаге[359].

Стараясь привести дела в соответствие с требованиями нового века, один из основателей журнала Wired Кевин Келли начал новое дело, названное Фондом новых видов, имея целью получение сведений и занесение в базу данных всех живых организмов. Стоимость такого предприятия оценивается где-то от 2 до 50 миллиардов долларов. На весну 2002 года у Фонда было всего 1,2 миллиона долларов и четыре постоянных сотрудника.

Если, как подсказывают цифры, нам, возможно, предстоит открыть еще сотню миллионов видов насекомых, а темпы открытий останутся на нынешнем уровне, то в конечном итоге нам потребуется чуть более пятнадцати тысяч лет. На оставшуюся часть царства животных, возможно, уйдет чуть больше.

Так почему же мы знаем так мало? Причин столько же, сколько еще не сосчитанных животных, но среди них есть несколько главных.

Большинство живых существ очень малы, и их легко упустить из виду. На самом деле это не всегда так уж плохо. Вы бы, пожалуй, не спали так сладко, если бы знали, что в вашем матраце обитает, возможно, два миллиона микроскопических клещей, которые выходят наружу в ранние часы, чтобы отведать ваших сальных выделений и угоститься восхитительными хрустящими чешуйками кожи, которые вы теряете, ворочаясь во сне. Одна ваша подушка, возможно, служит обителью сорока тысяч этих существ. (Ваша голова для них одна огромная жирная конфета.) И не думайте, что чистая наволочка что-нибудь изменит. Для существ размером с постельных клещей волокно самой плотной материи выглядит корабельным такелажем. В самом деле, если вашей подушке шесть лет – чему, вероятно, и равен средний возраст подушки, – то, по словам человека, занимавшегося такими расчетами, доктора Джона Маундера из Британского института медицинской энтомологии, десятую часть ее веса составят «отшелушившаяся кожа, живые клещи, мертвые клещи и экскременты клещей». (Но это по крайней мере ваши клещи. Подумайте, к чему вы каждый раз прикасаетесь, ложась в постель в гостинице[360].) Эти клещи находятся при нас с незапамятных времен, но были обнаружены лишь в 1965 году.

Если такие близко связанные с нами существа, как постельные клещи, оставались незамеченными до века цветного телевидения, вряд ли удивительно, что большая часть остального мира малых существ нам едва известна. Ступайте в лес – любой лес, наклонитесь и возьмите горсть почвы, и у вас в руке окажется десять миллиардов бактерий, в большинстве неизвестных науке. В вашей пригоршне также, возможно, окажется миллион пухлых дрожжинок, около двухсот тысяч пушистых грибков, известных как плесень, может быть, десяток тысяч простейших животных (из них наиболее известны амебы) и большой выбор коловраток, плоских червей, аскарид и других микроскопических живых существ, известных собирательно как криптозоа. Большинство их тоже будет неизвестно.

Самый всеобъемлющий справочник по микроорганизмам, «Руководство Бержи по систематической бактериологии», включает около четырех тысяч разновидностей бактерий. В 1980-х годах двое норвежских ученых, Йостейн Гоксойр и Вигдис Торсвик, взяли наугад в березовой роще рядом со своей лабораторией в Бергене один грамм почвы и тщательно исследовали содержавшиеся в ней бактерии. В этом маленьком комочке они обнаружили от четырех до пяти тысяч отдельных видов бактерий, больше, чем во всем «Руководстве Бержи». Затем они поехали на побережье в нескольких милях, взяли еще один грамм почвы и обнаружили, что в нем содержалось от четырех до пяти тысяч других видов. Как отмечает Эдвард О. Уилсон: «Если в двух щепотках субстрата из двух разных мест в Норвегии насчитывается 9 тысяч разновидностей микробов, сколько же их еще ждет своего открытия в других, совершенно иных местах обитания?» Ну, скажем, по одной из оценок их может оказаться целых четыреста миллионов.

Мы ищем не там, где надо. Уилсон в «Многообразии жизни» рассказывает, как один ботаник, побродив несколько дней по десяти гектарам джунглей на острове Борнео, обнаружил тысячу новых видов цветковых растений – больше, чем открыто во всей Северной Америке. Найти эти растения не составило труда. Просто никто туда не заглядывал. Коэн Маэс из Кенийского национального музея рассказывал мне, что он был в одном горном тропическом лесу Кении и за полчаса «не особенно усердных поисков» обнаружил четыре новых вида многоножек, из них три представляли новые роды, и еще новый вид дерева. «Большое дерево», – добавил он, разводя руки, словно собираясь танцевать с очень крупной партнершей. Такие леса растут наверху плоскогорий и порой бывают изолированы от внешнего мира миллионы лет. «В них идеальный климат для биологии, и они очень трудны для изучения», – говорит он.

В целом влажные тропические леса покрывают лишь 6 процентов поверхности Земли, но в них обитает более половины животных и около двух третей цветковых растений – и большинство их остаются для нас неизвестными, потому что там бывает слишком мало исследователей. Большинство их, несомненно, может представлять немалую ценность. По меньшей мере у 99 процентов цветковых растений никогда не проверялись их лечебные свойства. Ввиду того что они не могут спастись бегством от хищников, растения вынуждены вырабатывать сложную химическую защиту и потому особенно богаты интересными химическими соединениями. Даже сегодня почти четверть всех прописываемых лекарств получается всего из сорока растений, еще 16 процентов приходится на животных или микроорганизмы, так что существует серьезная угроза, что с каждым вырубленным гектаром леса мы утрачиваем важнейшие лечебные возможности. Применяя методику так называемой комбинаторной химии, химики способны получать в лабораториях зараз 40 тысяч соединений, но эти продукты получаются наугад и нередко бывают бесполезными, тогда как любая природная молекула уже прошла то, что журнал The Economist называет «предельной отборочной программой: эволюцию длиною более трех с половиной миллиардов лет».

Однако поиски неизведанного необязательно связаны с путешествиями в отдаленные глухие места. В своей книге «Жизнь: несанкционированная биография» Ричард Форти упоминает, как на стене одной деревенской пивной, «где мочились многие поколения завсегдатаев», была обнаружена одна очень древняя бактерия – открытие, которое, видимо, требовало редкостного везения и увлечения делом, а возможно, и каких-то еще неустановленных качеств.

Нам не хватает специалистов. Запас объектов, которые надо отыскать, изучить и зарегистрировать, значительно превосходит число ученых, способных делать такую работу. Возьмите такие жизнестойкие малоизвестные организмы, как коловратки. Эти микроскопические животные могут вынести почти все. Когда условия становятся суровыми, они свертываются в комочек, отключают обмен веществ и ждут лучших времен. В таком состоянии их можно бросить в кипящую воду или заморозить почти до абсолютного нуля, а когда испытания заканчиваются и они возвращаются в более приятную среду, то разворачиваются и продолжают жить, будто ничего не случилось. Пока их выявлено около пятисот видов (хотя, по некоторым источникам, их насчитывается 360), но никто не имеет даже отдаленного представления, сколько их может быть всего. Много лет почти все сведения о них были известны благодаря одному увлеченному любителю, конторскому служащему Дэвиду Брайсу, изучавшему их в свободное время. Их можно найти во всех уголках мира, но если бы вы собрали на обед специалистов по коловраткам со всего света, вам не пришлось бы занимать посуду у соседей.

Даже такие важные и вездесущие создания, как грибы (а они действительно важные и вездесущие), привлекают сравнительно мало внимания. Грибы есть повсюду и существуют в многообразных формах – назовем хотя бы на выбор: съедобные грибы, плесень, мучнистую росу, дрожжи и дождевики, и они существуют в количествах, о которых большинство из нас даже не подозревает. Соберите все грибы с гектара обычной луговины, и вы получите 2800 килограммов грибной массы. И это не маргинальные организмы. Без грибов не было бы фитофтороза у картофеля, древесных болезней и грибковых заболеваний кожи, но, кроме того, не было бы йогуртов, пива или сыров. Всего выявлено около семидесяти тысяч видов грибов, но считается, что общее их число может достигать 1,8 миллиона. Поскольку много микологов занято в производстве сыров, йогурта и других продуктов, трудно сказать, сколько их активно занимаются исследованиями, но можно смело утверждать, что не открытых еще видов грибов много больше, чем тех, кому их предстоит открывать.

Мир и в самом деле громаден. Благодаря легкости воздушных путешествий и развитию других видов связи мы обманываемся, считая, что мир не так уж велик, но на поверхности земли, где приходится работать исследователям, он действительно огромен – достаточно огромен, чтобы вмещать уйму неожиданностей. Теперь известно, что во влажных тропических лесах Заира обитает значительное количество окапи, ближайших живых родственников жирафов, – общая популяция оценивается, возможно, в тридцать тысяч голов, – между тем до XX века об их существовании даже не подозревали. Большая бескрылая новозеландская птица такахе, считавшаяся вымершей 200 лет назад, обнаружена в труднодоступных местах Южного острова. В 1995 году заблудившаяся из-за снежной вьюги в отдаленной горной долине Тибета группа французских и английских ученых наткнулась на породу лошадей, ранее известную лишь по доисторическим пещерным рисункам. Жители долины были удивлены, узнав, что в большом мире эта лошадь считается диковиной.

Некоторые считают, что нас могут ожидать еще большие сюрпризы. «Видный британский этнобиолог, – писал в 1995 году журнал The Economist, – считает, что в дебрях бассейна Амазонки может таиться… мегатерий, обитающий на земле своего рода гигантский ленивец, который, встав, может сравниться ростом с жирафом». Пожалуй, знаменательно, что фамилия этнобиолога не была названа; пожалуй, еще многозначительнее, что ни о нем, ни о ленивце больше ничего не было слышно. Впрочем, пока не обследован каждый уголок джунглей, никто не может категорически утверждать, что такого существа там нет, а до этого еще очень далеко.

Но даже если подготовить тысячи полевых исследователей и направить их в самые отдаленные уголки мира, их усилий не хватит, потому что жизнь существует всюду. Необыкновенная плодовитость жизни поражает, даже радует, но и оставляет множество загадок. Чтобы изучить ее до конца, пришлось бы перевернуть каждый камень, просеять почву во всех лесах, а также невообразимое количество песка и земли, вскарабкаться на кроны деревьев в каждом лесу и придумать значительно более эффективные способы исследования морей. И даже тогда были бы упущены целые экосистемы. В 1980-х годах спелеологи-любители в Румынии проникли в глубокую пещеру, которая долгое, но неопределенное время была отрезана от внешнего мира, и нашли там тридцать три вида насекомых и других малых существ – пауков, многоножек, вшей; все слепые, бесцветные и неизвестные науке. Они питались микроорганизмами из пены на поверхности водоемов, а те, в свою очередь, питались сероводородом из горячих источников.

Казалось бы, понимание невозможности познать все до конца вызывает разочарование, приводит в уныние и, возможно, даже ужасает, но оно точно так же может быть невероятно захватывающим. Мы живем на планете, полной неожиданностей. Какой мыслящий человек захочет, чтобы было иначе?

Что почти всегда больше всего захватывает в любом популярном изложении разрозненных предметов современной науки, так это когда осознаешь, какое множество людей готовы посвятить жизнь самым запутанным, не поддающимся пониманию направлениям исследования. В одном из своих очерков Стивен Джей Гоулд отмечает, как один из его персонажей, Генри Эдвард Крэмптон, провел пятьдесят лет, с 1906 года до своей смерти в 1956 году, спокойно изучая в Полинезии род улиток, называемый Partula. Год за годом Крэмптон снова и снова измерял до мельчайшей степени – до восьми разрядов десятичной дроби – завитки, дуги и изгибы бесчисленных Partula, сводя результаты в подробнейшие таблицы. За одной-единственной строчкой таблицы Крэмптона стоят недели измерений и расчетов.

Чуть менее увлеченным, но еще более непредсказуемым был Альфред С. Кинси, заслуживший известность в 1940-х и 1950-х годах своими исследованиями сексуальности человека. До того как его ум погрузился, так сказать, в с.екс, Кинси был энтомологом, к тому же упорным. За одну из экспедиций, продолжавшуюся два года, он прошел пешком 4 тысячи километров и собрал коллекцию из трех миллионов ос. Сколько ему при этом досталось укусов, увы, нигде не отмечено.

Что меня озадачивало, так это вопрос, как в таких экзотических областях обеспечить преемственность исследований. Ясно, что в мире не может быть много учреждений, которым требуются специалисты по усоногим ракам или тихоокеанским улиткам и которые готовы их содержать. Прощаясь с Ричардом Форти в лондонском Музее естественной истории, я спросил его, каким образом удается держать наготове замену выбывающим исследователям.

Он от души рассмеялся над моей наивностью: «Боюсь, что у нас нет таких назначенных заместителей, которые сидят на скамье, ожидая, когда их вызовут на сцену. Если специалист уходит в отставку или, хуже того, у.мирает, это может приостановить деятельность в этой области, иногда очень надолго». – «И я полагаю, что именно поэтому вы цените тех, кто сорок два года изучает единственный вид растения, даже если оно не представляет собой чего-то страшно нового?» – «Вот именно, – ответил он, – именно поэтому».

И кажется, он действительно говорил то, что думал.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
8. Клетки - 26 мин

Глава 24. Клетки
Это начинается с одной клетки. Первая клетка делится, чтобы стать двумя, а две становятся четырьмя и так далее. После всего сорока семи удвоений у вас будет около десяти тысяч триллионов (10 000 000 000 000 000) клеток, готовых ожить в виде человека[361][362]. И каждая из этих клеток точно знает, что делать, чтобы оберегать и лелеять вас от момента зачатия и до последнего вздоха.

У вас нет никаких секретов от ваших клеток. Они знают о вас больше, чем вы сами. Каждая имеет копию полного генетического кода – наставления по уходу за вашим организмом, – так что она знает не только свое дело, но и всякое другое дело в организме. Вам ни разу в жизни не придется напоминать клетке, чтобы та следила за содержанием аденозинтрифосфата или нашла место для неожиданно появившейся избыточной фолиевой кислоты. Клетка сделает за вас все – и это, и миллион других дел.

Каждая клетка по своей природе является чудом. Даже самые простые из них находятся за пределами человеческой изобретательности. Например, чтобы создать самую элементарную дрожжевую клетку, вам придется миниатюризировать примерно столько же компонентов, сколько деталей в реактивном самолете «Боинг-777», и уместить их в шарике диаметром всего в 5 микрон; затем вам нужно будет как-то убедить этот шарик размножаться.

Но дрожжевые клетки – ничто по сравнению с человеческими, которые не только разнообразнее и сложнее, но и куда больше захватывают воображение благодаря своему сложному взаимодействию.

Ваши клетки – это страна с десятью тысячами триллионов граждан, каждый из них по-своему целиком отдает себя вашему общему благополучию. Нет ничего, что они не делали бы для вас. Они дают вам возможность испытывать удовольствие и формировать мысли. Дают возможность стоять, потянуться и порезвиться. Когда вы едите, они извлекают питательные вещества, распределяют энергию и выносят отходы – все эти вещи вы учили на уроках биологии, – но они, кроме того, не забывают, что надо дать вам почувствовать голод и затем вознаградить вас приятным ощущением сытости, чтобы вы не забыли поесть в другой раз. Они заставляют расти волосы, накапливают серу в ушах, налаживают ровную работу мозга. Они управляют каждым закоулком вашего существа. При первой же угрозе они поспешат вам на помощь. Не колеблясь, погибнут за вас – миллиарды их ежедневно так и поступают. И за всю свою жизнь вы ни разу не поблагодарили ни одну из них. Так что давайте воспользуемся моментом и отнесемся к ним с благоговением и благодарностью, каких они заслуживают.

Мы немного разбираемся в том, как клетки делают свое дело – как запасают жиры, вырабатывают инсулин и выполняют множество других дел, необходимых для сохранения такого сложного организма, как вы, – но лишь немного. Внутри вас трудятся по крайней мере 200 тысяч различных видов белка, а мы пока знаем, чем конкретно заняты не более чем два процента из них. (Другие называют цифру в 50 процентов; это, видимо, зависит от того, что иметь в виду под словом «разбираться».)

Сюрпризы на клеточном уровне возникают постоянно. В природе окись азота является страшным ядом и распространенным компонентом загрязнения окружающей среды. Так что ученые, естественно, несколько удивились, когда в середине 1980-х годов обнаружили, что она необычайно старательно вырабатывается человеческими клетками. Назначение окиси азота сначала оставалось тайной, но затем ученые стали находить ее всюду – контролирующей кровоток и энергетику клеток, противодействующей раку и болезнетворным микроорганизмам, регулирующей обоняние и даже способствующей эрекции. Она оказалась связана с объяснением, почему хорошо знаменитое взрывчатое вещество, нитроглицерин, облегчает боли в сердце, известные как стенокардия. (В кровотоке нитроглицерин превращается в окись азота, расслабляющую мышцы, которые выстилают сосуды изнутри, открывая возможность для более свободного тока крови.) Всего за десяток лет это газообразное вещество из чужеродного токсина превратилось в вездесущий чудодейственный эликсир.

Согласно бельгийскому биохимику Кристиану де Дюву вы обладаете «несколькими сотнями» различных типов клеток, очень отличающихся по размеру и форме, – от нервных клеток, чьи волокна достигают длины более метра, до крошечных, имеющих форму диска клеток крови и фотоэлементов в форме палочек, помогающих нам видеть. Выбор размеров необычайно широк – но самым впечатляющим образом это проявляется в момент зачатия, когда пульсирующая мужская половая клетка одна предстает перед лицом яйцеклетки, которая в 85 тысяч раз больше ее (и это в ином свете представляет, кто кого покоряет). Однако в среднем человеческая клетка имеет в диаметре 20 микрон – то есть около двух сотых миллиметра, – она слишком мала, чтобы ее увидеть, но достаточно вместительна, чтобы содержать тысячи таких сложных структур, как митохондрии и многие миллионы молекул. В самом буквальном смысле клетки также различаются по живучести. Все клетки вашей кожи мертвы. Довольно неприятно думать, что вся до последнего дюйма ваша наружность мертва. Если вы в.зрослый человек средней комплекции, то таскаете на себе более двух килограммов мертвой кожи[363] и ежедневно сбрасываете несколько миллиардов ее крошечных фрагментов. Проведите пальцем по пыльной полке и получите узор, по большей части состоящий из старой кожи.

Большинство клеток редко живут больше месяца, но есть и некоторые достойные внимания исключения. Клетки печени могут существовать годами, хотя их составные части могут обновляться каждые несколько дней. Клетки мозга живут столько же, сколько и вы. При рождении вам выдается около сотни миллиардов, и это все, что будет при вас. Считают, что в час вы теряете около пятисот, так что, если вам есть над чем серьезно подумать, не теряйте ни минуты. Хорошая новость заключается в том, что отдельные составные части клеток вашего мозга, как и в клетках печени, постоянно обновляются, и ни одной из их частей не больше месяца. Вообще высказывалось предположение, что в составе нашего тела нет ни единой частицы – даже случайной молекулы, – которая находится там больше девяти лет. Возможно, мы себя такими не чувствуем, но на клеточном уровне мы все совсем юные.

* * *
Первым человеком, описавшим клетку, был Роберт Гук, которого мы последний раз застали за ссорой с Исааком Ньютоном из-за приоритета в отношении закона обратных квадратов. За свои шестьдесят восемь лет Гук добился многого, – он был и выдающимся теоретиком, и искусным создателем оригинальных и полезных приборов, – но ничто не принесло ему большего восхищения людей, чем вышедшая в свет в 1665 году и пользовавшаяся широкой известностью книга «Микрофагия, или Некоторые физиологические описания миниатюрных тел, сделанные с помощью увеличительных стекол». Она открывала очарованным читателям вселенную очень малых существ, которая была куда более разнообразной, многонаселенной и прекрасно организованной, чем кто-либо мог представить.

В числе микроскопичных деталей, впервые выявленных Гуком, были маленькие полости в растениях, которые он назвал «клетками», потому что они напоминали ему монашеские кельи[364]. Гук подсчитал, что в одном квадратном дюйме пробки было 1 259 712 000 этих крошечных ячеек – такая огромная цифра вообще фигурировала в науке впервые. Микроскопы в то время были в ходу уже несколько десятков лет, но что отличало приборы Гука, так это их техническое превосходство. Они достигли увеличения в тридцать раз и стали последним словом в оптической технике XVII века.

Так что десять лет спустя Гук и другие члены Лондонского королевского общества испытали настоящее потрясение, когда стали получать чертежи и сообщения от необразованного торговца льняным товаром из голландского города Дельфта, достигавшего 275-кратного увеличения. Торговца звали Антони ван Левенгук. Почти не имея образования и без всякой научной подготовки, он в то же время был прирожденным наблюдателем и выдающимся мастером.

По сей день неизвестно, как он получал такие колоссальные увеличения при помощи такого незатейливого, удерживаемого в руках приспособления, не более чем стеклянного пузырика в скромной деревянной оправе, внешне похожего не на микроскоп, а на лупу, как ее большинство из нас представляет, но вообще-то довольно далекого и от того, и от другого. Для каждого своего опыта Левенгук делал новый прибор и тщательно скрывал технику их изготовления, хотя иногда намекал англичанам, как повысить разрешающую способность[365].

За пятьдесят лет – начав, как ни удивительно, когда ему уже было за сорок, – Левенгук послал в Королевское общество две сотни сообщений, все на нижненемецком языке, единственном, которым он владел. Он не выдвигал никаких толкований, сообщал лишь фактическую сторону своих открытий, сопровождая их искусными рисунками. Он направлял сообщения почти обо всем, что можно было с пользой исследовать, – хлебной плесени, пчелиных жалах, клетках крови, зубах, волосах, собственных слюне, экскрементах и сперме (об этих последних с извинениями за их неизбежно отвратительный вид); почти все из этого ранее не наблюдалось под микроскопом.

Когда в 1676 году он сообщил, что в пробе перечной настойки обнаружил «маленьких животных», члены Королевского общества при помощи лучших достижений английской техники целый год занимались поисками этих «маленьких животных», пока наконец добились нужного увеличения. То, что нашел Левенгук, оказалось простейшими (Protozoa). Он подсчитал, что в одной капле воды было 8 280 000 этих крошечных существ – больше, чем все население Голландии. Мир кишел живыми существами в таком разнообразии и обилии, какого никто раньше не подозревал.

Вдохновленные фантастическими открытиями Левенгука, другие начали глядеть в микроскопы с таким усердием, что иногда находили вещи, которых в действительности не было. Один уважаемый голландский наблюдатель, Николаас Гартсокер, был убежден, что видел в клетках спермы «крошечного, уже сформированного человечка». Он назвал эти маленькие существа «гомункулусами», и некоторое время многие верили, что все люди – практически все существа – всего лишь чудовищно увеличенные варианты крошечных, но сформировавшихся существ-предшественников. Самому Левенгуку тоже время от времени доводилось увлекаться. В одном из наименее удачных экспериментов он пытался изучить взрывные свойства пороха, наблюдая небольшой взрыв с близкого расстояния; в результате он едва не ослеп.

В 1683 году Левенгук открыл бактерии – но это было точкой, на которой прогресс из-за ограниченных возможностей аппаратуры приостановился на ближайшие полтораста лет. До 1831 года никому не довелось увидеть ядро клетки – первым его открыл шотландский ботаник Роберт Броун, часто, но лишь вскользь упоминаемый, персонаж истории науки. Броун, живший с 1773 по 1858 год, назвал его nucleus, от латинского nucula, означавшего «орешек» или «ядрышко ореха». Лишь к 1839 году было понято, что все живое вещество имеет клеточное строение. Первым такое предположение высказал немец Теодор Шванн; оно, как это бывает с научными догадками, не только несколько запоздало, но к тому же сначала не нашло широкого признания. Лишь в 1860-х годах, в частности благодаря некоторым сыгравшим заметную роль трудам Луи Пастера во Франции, было окончательно установлено, что живое существо не может возникнуть самопроизвольно, но должно произойти из существовавших ранее клеток. Это представление, называемое «клеточной теорией», лежит в основе всей современной биологии.

Клетку сравнивали со многими вещами, от «сложного химического производства» (физик Джеймс Трефил) до «огромного многолюдного города» (биохимик Гай Браун). Клетка похожа на то и другое и вместе с тем не похожа ни на одно из них. Она похожа на химзавод в том смысле, что она все время занята сложнейшими химическими процессами, а на большой город – потому что плотно населена, в ней царит оживленное взаимодействие обитателей, которое приводит в замешательство, но в нем явно просматривается определенная система. Но это куда более кошмарное место, чем любой огромный город или гигантское производство, какие вы когда-либо встречали. Начать с того, что в клетке нет верха и низа (силу тяжести можно не учитывать на клеточном уровне) и нет ни одного неиспользуемого места размером хотя бы с атом. Активные процессы идут повсюду, и непрерывно гудит электричество. Вы можете не чувствовать свою электрическую природу, но она такова. Съедаемая нами пища и вдыхаемый кислород соединяются в клетках, порождая электричество. Мы не обмениваемся сильными разрядами и не прожигаем диван, когда садимся, только потому, что все это происходит в очень малых масштабах: всего 0,1 вольта, передаваемые на расстояние, измеряемое нанометрами. Но увеличьте масштаб и получите напряженность 20 миллионов вольт на метр.

Какими бы ни были их размер или форма, почти все ваши клетки построены в основном по одному и тому же плану: они имеют внешнюю оболочку, или мембрану, ядро, внутри которого находится генетическая информация, необходимая для жизнедеятельности, а между ними заполненное бурной деятельностью пространство, называемое протоплазмой. Мембрана не является, как большинство из нас представляет, прочной эластичной оболочкой, чем-то таким, что надо протыкать острой иголкой[366]. Она скорее представляет собой своего рода маслянистое вещество, известное как липид, пользуясь сравнением Шервина Нуланда[367], близкое по консистенции к «легкому моторному маслу». Это кажется удивительно несолидной защитой, но имейте в виду, что на микроскопическом уровне вещи ведут себя иначе. В масштабах молекул вода становится вроде тяжелого геля, а липид подобен железу.

Если бы вы могли побывать внутри клетки, вам бы там не понравилось. Раздутая до таких размеров, чтобы атомы стали величиной с горошину, клетка будет шаром диаметром около километра, который поддерживается сложной конструкцией из балок, называемой цитоскелетом. Внутри ее многие миллионы предметов – одни размером с баскетбольный мяч, другие с автомашину – со скоростью пули носятся из стороны в сторону. Не нашлось бы места, где вы могли бы спокойно стоять без того, чтобы каждую секунду со всех сторон они тысячи раз не ударяли и не вонзались бы в вас. Даже для постоянных обитателей внутренность клетки – место опасное. Каждая нить ДНК подвергается нападению и повреждается в среднем каждые 8,4 секунды – десять тысяч раз в день. Химические и другие агенты вклиниваются или небрежно разрезают ее, и каждую из этих ран нужно быстро зашить, если клетке не предначертано погибнуть.

Особенно полны жизни и подвижны белки – они скручиваются, пульсируют и влетают друг в друга до миллиарда раз в секунду. Всюду снуют ферменты, тоже разновидности белков, выполняя до тысячи задач в секунду. Словно поразительно ускоренные рабочие муравьи, они деловито строят и перестраивают молекулы, тащат кусок от одной, добавляют его к другой. Некоторые следят за пролетающими белками и химически помечают непоправимо поврежденные или попорченные. Отобранные таким путем обреченные белки перерабатываются структурами, называемыми протеасомами, где их разбирают, а составные части используют для создания новых белков. Некоторые виды белков существуют менее получаса; другие живут неделями. Но все их существование протекает в бешеном темпе. Как отмечает де Дюв, «из-за немыслимой скорости происходящих там процессов молекулярный мир неизбежно должен полностью оставаться за пределами нашего воображения».

Но замедлите ход вещей до скорости, при которой эти взаимодействия можно наблюдать, и они уже не будут так вас нервировать. Можно увидеть, что клетка – это всего лишь миллионы объектов: лизосом, эндосом, рибосом, лигандов, пероксисом, белков всех размеров и форм, сталкивающихся с миллионами других вещей и занимающихся будничными делами: извлечением энергии из питательных веществ, сборкой структур, удалением отходов, отражением вторжения незваных гостей, отправкой и получением сообщений, выполнением ремонта. Обычно клетка содержит около двадцати тысяч различных видов белка, из них около двух тысяч видов представлены каждый по крайней мере пятьюдесятью тысячами молекул. «Это означает, – пишет Нуланд, – что если брать в расчет только молекулы, присутствующие в количестве больше пятидесяти тысяч, то в итоге получим самое меньшее 100 миллионов белковых молекул в каждой клетке. Эта ошеломительная цифра дает некоторое представление об интенсивности и масштабности происходящих внутри нас биохимических процессов».

Все это – крайне необходимые процессы. Чтобы обогащать клетки свежим кислородом, сердце должно перекачивать около 350 литров крови в час, более 8 тысяч литров ежедневно, 3 миллиона литров в год – этого достаточно, чтобы наполнить четыре плавательных бассейна олимпийских размеров. (И это в состоянии покоя. При нагрузках объем может возрасти в шесть раз.) Кислород поглощается митохондриями. Это электростанции клеток, и в типичной клетке их бывает до тысячи; правда, их число значительно меняется в зависимости от того, что это за клетка и сколько ей надо энергии.

Возможно, вы помните, в одной из предыдущих глав мы говорили, что митохондрии, как считается, произошли от захваченных бактерий и теперь в основном живут в наших клетках как постояльцы, сохраняя собственные генетические программы, делятся по собственному расписанию, говорят на своем языке. Возможно, также вы вспомните, что мы полностью зависим от их доброй воли. И вот почему. Практически вся потребляемая нами пища и весь кислород после переработки поступают в митохондрии, где они превращаются в молекулу, которая носит название аденозинтрифосфат, или АТФ.

Вы, возможно, не слышали об АТФ, но это именно то, что сохраняет вам жизнь. Молекулы АТФ – это, по существу, передвигающиеся по клетке маленькие батарейки, обеспечивающие энергией все происходящие в ней процессы, а их великое множество. В каждый данный момент в типичной клетке вашего организма находится около миллиарда молекул АТФ, но через две минуты они будут полностью исчерпаны и их место займет миллиард других. Ежедневно вы производите и потребляете количество АТФ, равное приблизительно половине веса вашего тела. Ощутите теплоту вашей кожи. Это трудятся ваши АТФ.

Когда клетки больше не нужны, они умирают, причем делают это с великим достоинством. Они сносят все поддерживающие их леса и подпорки и спокойно переваривают свои составные части. Данный процесс известен как апоптоз, или запрограммированная с.мерть клетки. Ежедневно ради вас гибнут миллиарды клеток, а миллиарды других убирают то, что от них осталось. Клетки могут погибать и насильственной смертью, например в случае заражения, но по большей части они умирают, когда им приказывают. Фактически если им не говорят, чтобы они жили, – если они не получают своего рода прямых указаний от других клеток, – клетки автоматически себя убивают. Клеткам очень нужно, чтобы их подбадривали.

Если же, как время от времени случается, клетка не у.мирает, как предписано, а начинает безудержно делиться и распространяться (пролиферировать, как говорят специалисты), мы называем последствия этого раком. Раковые клетки – на самом деле просто сбиты с толку. Клетки весьма часто ошибаются подобным образом, но организм располагает сложными механизмами борьбы с ними. И только очень редко процесс выходит из-под контроля. В среднем одно пагубное злокачественное образование у человека приходится на сто миллионов миллиардов клеточных делений[368]. Рак – невезение во всех смыслах этого слова.

Удивительно не то, что дела у клеток иногда идут не так, как надо, а то, что им удается на протяжении десятков лет управляться с ними так гладко. Они достигают этого посредством передачи и проверки потоков сообщений – какофонии сообщений – со всех концов организма: указаний, запросов, уточнений, просьб о помощи, свежей информации, предписаний делиться или прекратить существование. Большинство этих сообщений и команд доставляется курьерами, называемыми гормонами, такими химическими веществами, как инсулин и адреналин, эстроген и тестостерон, передающими информацию из отдаленных аванпостов вроде щитовидной и эндокринной желез. Другие послания телеграфируются из мозга или внутренних органов. И, наконец, клетки поддерживают прямую связь с соседями, согласовывая с ними свои действия.

Но, пожалуй, самое удивительное то, что все это – лишь произвольная безудержная деятельность, ряд бесконечных столкновений, направляемых не более чем элементарными законами притяжения и отталкивания. Ясно, что за всеми действиями клеток не стоит никакого мышления. Просто все происходит гладко, многократно и столь надежно, что мы даже редко об этом задумываемся; тем не менее все это каким-то образом не только создает порядок внутри клетки, но и идеальную гармонию во всем организме. Путями, которые мы только-только начали понимать, триллионы и триллионы самопроизвольно протекающих химических реакций складываются и образуют вас – подвижного, мыслящего, принимающего решения, или, коль на то пошло, значительно менее размышляющего, но тем не менее невообразимо высокоорганизованного навозного жука. Запомните, что всякое живое существо – это чудо атомной инженерии.

В действительности некоторые организмы, кажущиеся нам примитивными, имеют такой уровень клеточной организации, в сравнении с которой наша выглядит весьма примитивной. Разделите клетки губки (протерев их сквозь сито), затем вывалите их в жидкость, и они найдут путь друг к другу и снова образуют губку. Можете повторять это множество раз, и они будут упрямо собираться вместе, потому что подобно нам с вами и любому другому живому существу ими движет одно неодолимое влечение – продолжать быть.

И все из-за странной, упрямой, еле понятной молекулы, которая сама неживая и по большей части ничего не делает. Мы называем ее ДНК, и чтобы начать понимать ее важнейшее значение для науки и для нас, надо вернуться примерно на 160 лет назад, в викторианскую Англию, к тому моменту, когда у естествоиспытателя Чарлза Дарвина появилась идея, которую назвали «самой блестящей из возникавших у кого-либо», а потом, по соображениям, которые требуют некоторого объяснения, была отложена в долгий ящик на целых пятнадцать лет.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
9. Особое мнение Дарвина - 39 мин

Глава 25. Особое мнение Дарвина
Поздним летом или ранней осенью 1859 года редактору солидного английского журнала Quarterly Review Уитвеллу Элвину прислали сигнальный экземпляр новой книги натуралиста Чарлза Дарвина. Элвин с интересом прочел книгу, признал ее достоинства, но высказал опасение, что предмет исследования слишком узок, чтобы привлечь широкую аудиторию. Вместо этого он убеждал Дарвина написать книгу о голубях. «Голуби интересуют всех», – дружелюбно подсказывал он.

Мудрый совет Элвина был оставлен без внимания, и в конце ноября 1859 года книга «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» вышла в свет по цене 15 шиллингов. Первое издание в 1250 экземпляров было распродано в первый день. С тех пор она постоянно пользуется спросом и постоянно вызывает споры – неплохо для человека, другим главным интересом которого были земляные черви и который, если бы не импульсивное решение совершить плавание вокруг света, вполне вероятно, прожил бы жизнь рядового приходского священника, известного разве что интересом к земляным червям.

Чарлз Роберт Дарвин родился 12 февраля 1809 года[369] в Шрусбери, тихом базарном городке в западной части Центральной Великобритании. Его отец был преуспевающим и уважаемым врачом. Мать – дочерью прославленного мастера гончарного дела Джосаи Веджвуда. Она умерла, когда Чарлзу было всего восемь лет.

Дарвину нравились любые мужские забавы, но он постоянно огорчал овдовевшего отца далеко не блестящими успехами в учебе. «Тебе наплевать на все, кроме охоты, собак и ловли крыс, и ты опозоришь себя и всю семью», – писал старший Дарвин. Строчку эту повторяют почти во всех повествованиях о юных годах Дарвина. Хотя он питал склонность к естественной истории, ради отца он попытался взяться за изучение медицины в Эдинбургском университете, но не переносил крови и страданий. Его неизменно глубоко травмировало зрелище операции на, разумеется, страдающем ребенке – в то время, как вы понимаете, обезболивающих средств еще не было. Он попробовал заняться изучением права, но нашел его невыносимо скучным и в конце концов скорее из-за отсутствия выбора получил степень богослова в Кембридже.

Казалось, его ожидала жизнь сельского приходского священника, когда совершенно неожиданно появилось более соблазнительное предложение. Дарвин получил приглашение совершить плавание на военно-морском исследовательском корабле «Бигль», по существу – чтобы составить компанию за столом капитану Роберту Фитцрою, чей ранг исключал дружеское общение с неджентльменами. Фитцрой, человек со странностями, выбрал Дарвина отчасти потому, что ему понравилась форма носа последнего. (Он считал, что она свидетельствовала об основательности его владельца.) Дарвин не был первой кандидатурой, но получил одобрительный кивок, когда выбыл компаньон, которому Фитцрой ранее отдал предпочтение. Для XIX века самой поразительной общей чертой обоих была их молодость. В момент отплытия Фитцрою было всего двадцать три года, а Дарвину только двадцать два.

Официальным заданием Фитцроя было составить карту прибрежных вод, но его хобби – в сущности, страстным желанием – было отыскать доказательства буквального библейского истолкова ния сотворения мира. То, что Дарвин получил богословское образование, было важнейшим соображением при решении Фитцроя взять его в плавание. И то, что Дарвин впоследствии не только показал себя приверженцем более широких взглядов, но и без особого рвения придерживался основных догматов христианства, стало источником длительных разногласий между ними.

Проведенные Дарвином на «Бигле» годы с 1831-го по 1836-й, безусловно, стали определяющими для всей его последующей жизни, но они же явились и годами самых тяжелых испытаний. Они жили вдвоем с капитаном в одной небольшой каюте, что не могло не быть необременительным по причине того, что у Фитцроя случались вспышки ярости, сменявшиеся периодами еле сдерживаемой злобы. Между ними возникали бесконечные ссоры, порой, как позднее вспоминал Дарвин, «доходившие до грани безумия». Даже в лучшие периоды морские путешествия зачастую наводили скуку – предыдущий капитан «Бигля» в минуту тоски от одиночества пустил себе пулю в лоб, – Фитцрой тоже вышел из семьи, известной врожденными депрессивными расстройствами. Его дядя, виконт Каслри, канцлер казначейства, за десять лет до того перерезал себе горло. (Фитцрой совершит с.амоубийство таким же образом в 1865 году.) Даже пребывая в более спокойном расположении духа, Фитцрой проявлял себя крайне странно. По завершении путешествия Дарвин был поражен, узнав, что почти тут же Фитцрой женился на молодой женщине, с которой уже давно был помолвлен. За пять лет, проведенных в компании с Дарвином, он ни разу не обмолвился о своей привязанности и даже не упомянул ее имени.

Однако во всех других отношениях путешествие на «Бигле» было триумфальным. Дарвин испытал приключения, которых хватило на всю жизнь, и собрал неистощимые запасы образцов, достаточные, чтобы прославиться и найти занятия на многие годы. Он открыл колоссальную сокровищницу древних ископаемых, включая самый превосходный из известных поныне образец мегатерия; уцелел во время страшного землетрясения в Чили; открыл новый вид дельфина (которого почтительно назвал Delphinus fitzroi); провел тщательное плодотворное геологическое обследование Анд; выработал новую, вызвавшую восхищение теорию образования коралловых атоллов, в которой неслучайно высказывалось предположение, что на формирование атоллов потребовалось не менее миллиона лет – первый намек на его давнюю приверженность мнению о чрезвычайной древности земных процессов. В 1836 году, через пять лет и два дня, в возрасте двадцати семи лет он вернулся домой. И больше ни разу не покидал Англии.

* * *

Единственное, чего не сделал Дарвин за время путешествия, так это не выдвинул теорию эволюции (или вообще какую-либо теорию). Начнем с того, что к 1830-м годам концепция эволюции имела хождение уже десятки лет. Дед самого Дарвина, Эразм, воздал должное принципам эволюции в посредственном, но не лишенном пафоса стихотворении «Храм природы» задолго до рождения Чарлза. Только по возвращении в Англию и после того, как он прочел книгу Мальтуса «Опыт о законе населения» (в которой утверждалось, что по математическим причинам производство пищи никогда не будет поспевать за ростом населения), у молодого Дарвина стала созревать мысль, что жизнь – это непрекращающаяся борьба и что одни виды процветают, а другие вымирают посредством естественного отбора. Дарвин, в частности, заметил, что все живые существа соперничают из-за средств существования, и те, у которых есть врожденные преимущества, будут преуспевать, передавая их потомкам. Таким образом, виды постоянно совершенствуются.

Кажется, что это очень простая идея – и это действительно очень простая идея, – но она объясняет великое множество вещей, и Дарвин был готов посвятить этому жизнь. «Какой же я глупец, что не додумался до этого!» – воскликнул Т. Г. Гексли, прочитав «Происхождение видов». Эта мысль с тех пор повторялась не единожды.

Интересно, что Дарвин ни в одном из своих трудов не употреблял выражение «выживание наиболее приспособленных» (хотя и выражал свое восхищение им.) Выражение впервые употребил Герберт Спенсер в «Основах биологии» в 1864 году, через пять лет после выхода в свет «Происхождения видов». До шестого издания «Происхождения» не употреблял Дарвин и термин «эволюция» (к тому времени он стал слишком широко распространенным, чтобы устоять перед поветрием), предпочитая говорить «наследование с изменениями». Также для его умозаключений никак не послужило стимулом наблюдение во время пребывания на Галапагосских островах любопытного разнообразия клювов у вьюрков. Обычно рассказывают (или по крайней мере так у многих отложилось в памяти), будто, переезжая с острова на остров, Дарвин заметил, что на каждом из них клювы вьюрков были удивительно приспособлены для использования местных источников пищи – на одном острове они были крепкими и короткими, хорошо справлявшимися с раскалыванием орехов, тогда как на другом клювы были длиннее и тоньше и лучше подходили для вытаскивания пищи из трещин – и это якобы навело его на мысль, что птицы не были созданы такими, но в известном смысле создали себя сами.

Птицы действительно сами сформировали себя, но заметил это не Дарвин. Ко времени путешествия на «Бигле» он только что окончил университет, еще не был опытным натуралистом и потому не обратил внимания, что все эти галапагосские птицы принадлежали к одной разновидности. То, что птицы, которых обнаружил Дарвин, все были вьюрками с разными способностями, понял его друг, орнитолог Джон Гулд. К сожалению, Дарвин по неопытности не пометил, какие из птиц были на том или ином острове. (Подобную ошибку он допустил и с черепахами.) Потребовались годы, чтобы разобраться в этой путанице.

Из-за различных недосмотров и оплошностей и необходимости разбирать бесчисленные ящики с остальными образцами, прибывшими на «Бигле», только в 1842 году, спустя пять лет после возвращения в Англию, Дарвин наконец взялся за первые наброски своей новой теории. За два года он довел «наброски» до 230 страниц. А затем поступил крайне необычно: отложил свои записи на полтора десятка лет и занялся другими делами. Стал отцом десятерых детей, посвятил почти восемь лет написанию исчерпывающего опуса об усоногих раках («Я ненавижу усоногого рака, как ни один человек до меня», – вздыхал он по завершении труда, и его можно понять) и стал жертвой странной болезни, которая постоянно вызывала апатию, слабость и, по его словам, «действовала на нервы». Симптомы почти всегда включали сильную тошноту и, как правило, также сильные сердцебиения, мигрень, дрожь, мелькание в глазах, одышку, головокружения и, что неудивительно, депрессию.

Причина заболевания так и не была установлена. Самое романтичное и, пожалуй, наиболее вероятное из многих предположений состоит в том, что он страдал от болезни Чагаса, мучительного тропического заболевания, которое подхватил в Южной Америке от укуса одного из видов жуков. Более прозаическое объяснение заключается в том, что его состояние носило психосоматический характер. В любом случае оно не вызывало физических страданий. Хотя часто он был не в состоянии работать более двадцати минут кряду, а иногда даже меньше.

Значительная часть остального времени посвящалась все более интенсивным и безрассудным приемам лечения – купанию в ледяной воде, уксусным ваннам, обертыванию «электрическими цепями», благодаря которым он подвергался легким ударам током. Он превратился в нечто вроде отшельника, редко покидал свое имение Даун-хауз в Кенте. Поселившись в доме, он первым делом установил за окном своего кабинета зеркало, с тем чтобы можно было разглядеть, а если нужно, избежать посетителей.

Дарвин держал свою теорию при себе, прекрасно понимая, какую бурю она вызовет. В 1844 году, в год, когда он запер в ящик свои заметки, вышла в свет книга «Начала естественной истории сотворения мира», вызвавшая в мыслящем мире взрыв негодования, поскольку в ней высказывалось предположение, что люди, возможно, развились из менее значительных приматов без помощи божественного творца. Предвидя взрыв гнева, автор принял меры к тому, чтобы тщательно скрыть свое имя, которое держал в тайне даже от ближайших друзей в течение сорока лет. Некоторые задавались вопросом, не является ли автором сам Дарвин. Другие подозревали принца Альберта. На самом деле автором был преуспевающий и, в общем, не отличавшийся тщеславием издатель Роберт Чемберс. Его нежелание обнаруживать себя имело наряду с личными и чисто прагматические причины: его фирма была одним из основных издателей Библии[370]. «Начала» подвергались разносу с амвонов по всей Британии и далеко за ее пределами, а также вызвали не меньшее негодование в ученых кругах. Свирепо разносил книгу журнал Edinburgh Review, посвятивший ей почти весь номер – восемьдесят пять страниц. Даже приверженец эволюции Т. Г. Гексли подверг книгу язвительной критике, не ведая того, что автор ее был одним из его друзей.

Рукопись самого Дарвина, возможно, оставалась бы под замком до его кончины, если бы не полученный в начале лета 1858 года тревожный сигнал с Дальнего Востока в виде пакета, содержавшего дружелюбное письмо молодого натуралиста по имени Альфред Рассел Уоллес с наброском статьи «О тенденции видов к неограниченному отклонению от первоначального типа», в которой коротко излагалась теория естественного отбора, поразительно сходная с тайными записями Дарвина. Даже отдельные формулировки повторяли дарвиновские. «Никогда не встречал более поразительных совпадений, – в смятении отмечал Дарвин. – Если бы Уоллес даже располагал моими рукописными набросками 1842 года, он не мог бы составить лучшего реферата».

Уоллес вошел в жизнь Дарвина не так уж неожиданно, как иногда дают понять. Оба они к тому времени уже переписывались, и Уоллес не раз великодушно посылал Дарвину образцы, представлявшие, по его мнению, интерес. В ходе этого обмена письмами Дарвин аккуратно предупреждал Уоллеса, что считает тему возникновения видов исключительно своим полем деятельности. «Этим летом пойдет двадцатый год (!) с тех пор, как я открыл первую записную книжку по вопросу о том, как и каким образом виды и разновидности дифференцируются друг от друга, – несколько раньше писал он Уоллесу. – В настоящее время я готовлю свою работу к изданию», – добавлял он, пускай даже и не собирался этого делать.

До Уоллеса не дошло, что пытался дать ему понять Дарвин, – во всяком случае, он, конечно, не мог представить, насколько его собственная теория близка, можно сказать, почти идентична той, которую два десятилетия, так сказать, разрабатывал Дарвин.

Дарвин оказался в мучительном тупике. Если бы он бросился издавать свой труд, дабы сохранить приоритет, то получалось бы, что он использует в своих целях наивно доверенную ему далеким поклонником информацию. Но если бы он уступил дорогу другому, как того требовала сомнительная этика джентльмена, то утратил бы заслугу создания теории, которую выдвинул совершенно независимо. Теория Уоллеса, как он признавал сам, была результатом внезапного озарения; тогда как теория Дарвина была плодом многолетних обстоятельных, кропотливых, систематичных размышлений. Все это было чудовищно несправедливо.

Положение усугублялось тем, что его самый младший сын, тоже Чарлз, подхватил скарлатину и был серьезно болен. В самый критический момент, 28 июня, ребенок умер. Несмотря на тревоги и заботы в связи с болезнью сына, Дарвин нашел время черкнуть письма своим друзьям Чарлзу Лайелю и Джозефу Хукеру, в которых выражал готовность уступить, но отмечал, что тем самым все его труды, «чего бы они ни стоили, пойдут насмарку». Лайель с Хукером выступили с компромиссным решением – представить изложение идей Дарвина и Уоллеса одновременно. Местом рассмотрения, на котором остановились, было собрание Линнеевского общества, которое в то время изо всех сил старалось вернуть себе видное место в науке. 1 июля 1858 года теория Дарвина и Уоллеса была представлена миру. Дарвин на собрании не присутствовал. В этот день они с женой х.оронили сына.

Представление тезисов Дарвина – Уоллеса было в тот вечер одним из семи вопросов повестки дня наряду, например, с сообщением о флоре Анголы, и если даже тридцать или около того участников собрания догадывались, что присутствуют на кульминационном научном событии века, они не подали вида. Не было никакого обсуждения. Не привлекло это событие большого внимания и в других местах. Позднее Дарвин в шутку замечал, что лишь один человек, некий профессор Хотон из Дублина, упомянул в печати об обоих трудах и пришел к заключению, что «все новое в них ложно, а все верное устарело».

Уоллес все еще был далеко на Востоке и узнал об этом повороте событий значительно позже, но принял известие на удивление спокойно и, казалось, был доволен, что его вообще заметили. Он даже в дальнейшем всегда называл эту теорию дарвинизмом.

Куда менее сговорчивым в отношении приоритета Дарвина оказался шотландский садовник Патрик Мэтью, который, что довольно удивительно, тоже изложил основы естественного отбора двадцатью годами ранее – фактически в тот год, когда Дарвин отправился в плавание на «Бигле». К сожалению, Мэтью высказал эти суждения в книге, озаглавленной «Корабельный лес и разведение древесных пород», которая осталась незамеченной не только Дарвином, но и во всем мире. Мэтью затеял скандал, направив насмешливое письмо в газету Gardeners Chronicle, в котором выставил Дарвина принимающим отовсюду похвалу за идею, которая на самом деле ему не принадлежит. Дарвин без задержки принес извинения, хотя для общего сведения отметил: «Думаю, что никого не удивит, что ни я, и, видимо, никто из натуралистов не слыхал о суждениях господина Мэтью, поскольку они были изложены в приложении к труду о корабельном лесе и лесоводстве».

Уоллес еще полсотни лет продолжал деятельность как естествоиспытатель и философ, временами довольно неплохо, но все больше терял расположение ученых из-за сомнительного увлечения такими вещами, как спиритизм и гипотезы о существовании жизни в других областях Вселенной. Так что теория, в основном за отсутствием других претендентов, стала теорией одного Дарвина.

После ее оглашения Дарвина не оставляли угрызения совести. Он называл себя «служителем дьявола», говорил, что, раскрывая содержание теории, он испытывал ощущение, «словно признается в убийстве». Кроме всего прочего, он понимал, какую боль причиняет своей любимой набожной жене. Но при всем том он сразу взялся за расширение рукописи до размеров книги. Он временно назвал ее «Краткий очерк происхождения видов и разновидностей через естественный отбор» – заголовок настолько сухой и условный, что издатель, Джон Мюррей, решил напечатать всего 500 экземпляров. Но, получив рукопись с чуть более привлекающим внимание заглавием, Мюррей передумал и увеличил тираж до 1250 экземпляров.

«Происхождение видов» сразу получило коммерческий успех, но не похвалы у критиков. Теория Дарвина сталкивалась с двумя неустранимыми трудностями. Она требовала значительно больше времени, чем был готов допустить лорд Келвин, и почти не подкреплялась свидетельствами в виде находок ископаемых. Где, спрашивали более вдумчивые критики Дарвина, переходные формы, которых так явно требует теория? Если новые виды непрерывно эволюционировали, тогда среди ископаемых должно быть разбросано множество промежуточных форм, однако их нет[371]. Фактически имевшиеся тогда находки (как и много времени спустя) не обнаруживали никаких признаков жизни вплоть до момента знаменитого кембрийского взрыва.

Но тут Дарвин без всяких доказательств настаивал, что древние моря кишели живыми существами и что мы пока еще их не нашли, просто потому что по каким-то причинам они не сохранились. Иначе и быть не могло, утверждал Дарвин. «В настоящее время вопрос вынужденно остается необъяснимым и может по праву быть использован в качестве аргумента против излагаемых здесь взглядов», – со всей откровенностью признавал он, однако отказывался допустить противоположную возможность. В качестве объяснения он высказывал предположение – находчиво, но ошибочно, – что, возможно, докембрийские моря были слишком чистые, чтобы создавать отложения, и потому в них не сохранилось ископаемых остатков.

Даже ближайшие друзья Дарвина были обеспокоены беспечной необдуманностью некоторых его утверждений. Адам Седжвик, который учил Дарвина в Кембридже и брал его на геологические изыскания в Уэльсе в 1831 году, говорил, что книга доставила ему «больше огорчений, чем удовольствия». Знаменитый швейцарский палеонтолог Луи Агассиз отверг ее содержание, назвав его жалкими догадками. Даже Лайель мрачно заметил: «Дарвин заходит слишком далеко».

Т. Г. Гексли претили настойчивые утверждения Дарвина об огромных сроках геологического времени, поскольку сам Гексли принадлежал к сальтационистам, то есть придерживался взглядов, что эволюционные изменения происходят не постепенно, а сразу, внезапно. Сальтационисты (от латинского слова, означающего «прыжок») не соглашались с тем, что сложные органы могли каким-то образом развиться постепенно. В конце концов, что хорошего в одной десятой крыла или половине глаза? Такие органы, считали они, имели смысл, только если появлялись в законченном виде.

Это убеждение было несколько удивительным для такой радикальной личности, как Гексли, потому что оно очень напоминало крайне консервативное религиозное представление, впервые выдвинутое в 1802 году английским теологом Уильямом Пэйли и известное как телеологический довод. Пэйли утверждал, что если вы нашли на земле карманные часы, то, даже никогда прежде не видав такого предмета, сразу поймете, что он создан мыслящим существом. То же самое, считал он, и с природой: ее сложность служит доказательством творческого замысла. Этот аргумент в XIX веке пользовался огромным влиянием и причинял Дарвину много неприятностей. «От этого глаза меня по сей день бросает в холодный пот», – признавался он в одном из писем к другу. В «Происхождении видов» он признавал, что «кажется, сознаюсь в этом откровенно, в высшей степени нелепым», чтобы такой орган мог быть выработан постепенно, естественным отбором.

Но и при этом к непрекращающемуся недовольству его сторонников Дарвин не только настаивал, что все изменения были постепенными, но почти в каждом новом издании «Происхождения видов» увеличивал количество времени, необходимого, по его мнению, для эволюционного развития, отчего его идеи все больше теряли поддержку. «В конечном счете, – пишет историк Джеффри Шварц[372], – Дарвин утратил практически всю еще остававшуюся поддержку своих коллег – естествоиспытателей и геологов».

По иронии судьбы, учитывая, что Дарвин назвал свою книгу «Происхождение видов», единственное, что он не смог объяснить, так это как произошли виды. Теория Дарвина предполагала механизм, благодаря которому вид может стать более сильным, здоровым, стойким – словом, более приспособленным, но в ней не было никаких указаний на то, как он может породить новый вид. Один шотландский механик, Флиминг Дженкин[373], раздумывая над проблемой, отметил в доводах Дарвина важный изъян. Дарвин считал, что сколько-нибудь полезная особенность, появившаяся в одном поколении, будет передаваться последующим поколениям, тем самым укрепляя вид. Дженкин же указывал, что благоприятная особенность одного из родителей не станет доминирующей в последующих поколениях, а фактически в результате смешения будет ослаблена. Если плеснуть виски в стакан с водой, виски от этого станет не крепче, а, наоборот, слабее. А если налить эту смесь еще в один стакан с водой, напиток станет еще слабее. Подобным же образом любая благоприятная особенность, переданная одним из родителей, последовательно ослабевала бы при дальнейших спариваниях, пока совсем не переставала бы обнаруживаться. Таким образом, теория Дарвина была секретом не изменчивости, а устойчивости. Счастливые случайности могли возникать время от времени, но скоро растворялись бы под воздействием общей тенденции к возвращению в состояние устойчивой заурядности. Для естественного отбора требовался альтернативный, не принятый во внимание механизм.

За 1200 километров от Англии, в тихом углу Центральной Европы, к решению этой проблемы приближался неизвестный Дарвину, да и никому другому скромный монах Грегор Мендель.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
* * *
Мендель родился в 1822 году в простой деревенской семье на задворках Австрийской империи, отошедших ныне Чешской республике. Когда-то в школьных учебниках его изображали простым, но наблюдательным монахом-провинциалом, чьи открытия в значительной мере были делом случая – следствием подмеченных им интересных наследственных особенностей во время ковыряния в грядках гороха на монастырском огороде. На самом деле Мендель был образованным ученым – он изучал физику и математику в Философском институте Ольмюца[374] и Венском университете – и ко всему, чем занимался, относился как ученый. Кроме того, монастырь в Брно, где Мендель проживал с 1843 года, был известен как научное учреждение. Он располагал библиотекой в двадцать тысяч томов и издавна славился тщательностью научных исследований.

Прежде чем начинать опыты, Мендель два года подготавливал контрольные образцы, чтобы быть уверенным в чистоте семи сортов гороха. После этого при участии двух постоянных помощников он многократно выращивал и скрещивал гибриды 30 тысяч растений гороха. Это была тонкая работа, требовавшая от троих экспериментаторов неимоверных усилий, дабы избегать случайных перекрестных опылений и отмечать каждое незначительное отклонение в развитии и внешнем виде семян, стручков, листьев, стеблей и цветков. Мендель хорошо знал, что он делает.

Он никогда не применял слово «ген» – этот термин впервые появляется только в 1913 году, в одном английском медицинском словаре, – хотя ввел в оборот термины «доминантный» и «рецессивный». Он установил, что каждое семя содержит два «фактора» или, как он их называл, «элемента» – доминантный и рецессивный – и сочетание этих факторов дает предсказуемые схемы наследственности.

Результаты опытов он преобразовал в точные математические формулы. Всего на эти эксперименты у Менделя ушло восемь лет, затем он подтвердил результаты аналогичными экспериментами с цветами, зерновыми и другими растениями. Подход Менделя был даже слишком научным, потому что, когда в 1865 году он представил свои выводы на февральском и мартовском собраниях Брненского общества естественной истории, аудитория примерно из сорока человек любезно, но явно равнодушно выслушала сообщение, хотя для многих членов общества растениеводство представляло значительный практический интерес.

Когда доклад Менделя был опубликован, он поспешил послать экземпляр известному швейцарскому ботанику Карлу-Вильгельму фон Негели[375], чья поддержка имела определенное значение для будущего теории. К сожалению, Негели не оценил значения открытия Менделя. Он предложил Менделю поработать над селекцией лекарственной травы ястребинки. Мендель послушался, но скоро понял, что ястребинка не обладает признаками, необходимыми для изучения наследственности. Было ясно, что Негели невнимательно подошел к докладу или вообще его не читал. Разочаровавшись, Мендель отошел от изучения наследственности и остаток жизни посвятил выращиванию диковинных овощей, изучению пчел, мышей и, среди прочего, пятен на Солнце. В конечном счете он стал аббатом.

Но открытия Менделя не были так уж совсем оставлены без внимания, как иногда полагают. Его труд удостоился восторженной статьи в «Британской энциклопедии» – в то время более влиятельной в собирании научной мысли, чем теперь, – и на него неоднократно ссылался в своей важной работе немец Вильгельм Ольберс Фокке[376]. Именно потому, что идеи Менделя никогда полностью не погружались ниже ватерлинии научной мысли, они так легко возродились, когда мир стал готов их принять.

Не ведая того, Дарвин и Мендель вместе взятые заложили фундамент всех наук о жизни ХХ века. Дарвин выяснил, что все живые существа имеют родственные связи, что в конечном счете они «ведут свою родословную от одного общего предка»; труд же Менделя показал механизм того, как это могло происходить. Оба вполне могли бы помочь друг другу. У Менделя было немецкое издание «Происхождения видов», известно, что он его читал, так что, должно быть, осознавал применимость своего труда к работам Дарвина, тем не менее похоже, что он не делал попыток связаться с автором. Известно, что и Дарвин, в свою очередь, изучал влиятельный труд Фокке, содержавший многочисленные ссылки на работы Менделя, но не увязал их с собственными исследованиями.

* * *
Все думают, что в рассуждениях Дарвина заметное место занимает тезис о том, что люди произошли от обезьян. Этого там вовсе нет, разве что одно упоминание вскользь. Но даже при этом не требовалось большого озарения, чтобы сделать из теории Дарвина выводы о развитии человека. Они-то и стали сразу темой для обсуждения.

Открытая проба сил произошла в субботу, 30 июня 1860 года, на собрании Британской ассоциации содействия развитию науки в Оксфорде. Роберт Чемберс, автор «Начал естественной истории сотворения мира», уговорил присутствовать на собрании Гексли, хотя тот все еще не знал о причастности Чемберса к этой вызвавшей споры книге. Дарвин, как всегда, отсутствовал. Собрание проходило в Оксфордском зоологическом музее. В конференц-зал набилось более тысячи человек, сотни не смогли войти. Люди знали, что должно произойти что-то важное, хотя поначалу им пришлось выслушать Джона Уильяма Дрейпера из Нью-Йоркского университета, на протяжении двух часов упорно пробиравшегося сквозь усыпляющие вступительные замечания «О положении в интеллектуальном мире Европы в связи с воззрениями господина Дарвина».

В заключение на кафедру поднялся епископ Оксфордский Сэмюэль Уилберфорс. Уилберфорса (как принято считать) кратко проинструктировал ярый антидарвинист Ричард Оуэн, побывавший у него дома накануне вечером. Как почти всегда бывает в случае бурно заканчивающихся событий, описания того, что именно случилось, сильно расходятся. По наиболее распространенной версии, Уилберфорс по ходу речи, сухо улыбнувшись, обернулся к Гексли и потребовал ответить, по какой линии тот претендует на родство с обезьяной – по линии бабки или по линии деда. Замечание, несомненно, подразумевалось как язвительная насмешка, но было воспринято как холодный вызов. По утверждению самого Гексли, он повернулся к соседу и прошептал: «Сам Господь отдает его в мои руки», а затем, предвкушая удовольствие, поднялся с места.

Правда, были и другие, кто вспоминал, что Гексли дрожал от ярости и негодования. Во всяком случае, Гексли заявил, что скорее претендовал бы на родство с обезьяной, нежели с такими, кто, пользуясь высоким церковным титулом, несет на серьезном научном форуме несусветно безграмотную чушь. Такая отповедь была неслыханной дерзостью и к тому же оскорбляла высокий сан Уилберфорса; заседание завершилось полнейшим хаосом. Некая леди Брюстер упала в обморок. Роберт Фитцрой, бывший компаньоном Дарвина двадцать пять лет назад на «Бигле», воздев к небу руки со Священным Писанием и с криками «Библия, Библия!», метался по залу. (Он должен был в качестве главы недавно созданного Метеорологического департамента представить на конференции доклад об ураганах.) Интересно, что впоследствии каждая из сторон утверждала, что наголову разгромила другую.

В дальнейшем Дарвин недвусмысленно высказался о своем убеждении касательно нашего родства с приматами в опубликованном в 1871 году труде «Происхождение человека». Вывод был смелым, поскольку ничто среди найденных ископаемых остатков не подтверждало такую точку зрения. Единственными известными останками древнего человека были кости неандертальца из Германии да несколько сомнительных фрагментов челюстных костей, причем многие пользовавшиеся уважением авторитеты отказывались даже верить в их древность. В общем, книга «Происхождение человека» была более спорной, чем «Происхождение видов», но ко времени ее выхода в свет мир стал менее возбудимым и доводы ученого вызвали значительно меньше волнений.

Однако к концу жизни Дарвин большей частью занимался другими делами, которые, как правило, лишь вскользь касались вопросов естественного отбора. Долгое время он копался в птичьем помете, внимательно разглядывал его содержание, пытаясь понять, каким образом семена разносятся по материкам, и еще много лет изучал поведение червей. В одном из экспериментов он играл для них на пианино не для их развлечения, а чтобы изучить воздействие на них звука и вибрации. Он первым осознал важнейшее значение червей для плодородия почвы. «Можно не сомневаться, что найдется мало других животных, которые сыграли бы такую важную роль в истории мира», – отмечал он в мастерски написанном труде на эту тему «Формирование перегноя под воздействием червей» (1881), который, по существу, превзошел по популярности «Происхождение видов». Среди других его книг были «О различных ухищрениях, благодаря которым британские и зарубежные орхидеи опыляются насекомыми» (1862), «Выражения чувств животными и человеком» (1872), которая в первый же день разошлась тиражом почти в 5300 экземпляров, «Результаты перекрестного и самоопыления в царстве растений» (1876) – предмет, невероятно близкий трудам Менделя, но по значению не идущий в сравнение с ними, и «Сила движения в растениях». И, наконец, последнее по счету, но не по значению: он посвятил много усилий изучению последствий инбридинга – вопросу, представлявшему для него личный интерес. Будучи женатым на кузине, Дарвин с грустью догадывался, что причиной отдельных физических и умственных дефектов у его детей было недостаточно разветвленное генеалогическое древо.

За свою жизнь Дарвин часто удостаивался почестей, но ни разу за «Происхождение видов» и «Происхождение человека». Королевское общество присудило ему престижную медаль Копли, но не за эволюционные теории, а за труды в области геологии, зоологии и ботаники, а Линнеевское общество подобным же образом с удовольствием воздавало почести Дарвину, не принимая его радикальные воззрения. Его никогда не возводили в рыцарское достоинство, хотя п.охоронили в Вестминстерском аббатстве, рядом с Ньютоном. Умер он в Дауне в апреле 1882 года. Мендель скончался двумя годами позже.

Теория Дарвина, по существу, получила широкое признание лишь в 1930–1940-х годах, с развитием усовершенствованной теории, названной несколько высокопарно «новым синтезом»[377], или синтетической теорией эволюции. К Менделю признание тоже пришло посмертно, хотя и наступило несколько раньше. В 1900 году трое работавших независимо друг от друга европейских ученых более или менее одновременно вновь повторили открытие Менделя. И лишь из-за того, что один из них, голландец по имени Гуго де Фриз, похоже, вознамерился приписать открытия Менделя себе, один из его соперников поднял шум, заявив, что в действительности заслуга принадлежит забытому монаху.

Мир был почти – но еще не совсем – готов начать понимать, как мы здесь оказались, как мы создавали друг друга. Трудно представить, что в начале XX века и даже позже лучшие ученые умы на свете, по существу, были не в состоянии более или менее внятно объяснить, откуда берутся дети.

А между тем, как вы, возможно, помните, они считали, что наука почти исчерпала себя.
 

ANNET

Команда форума
Регистрация
14 Янв 2021
Сообщения
1,824
Реакции
2,377
Статус
Реабилитант
Причина
Наркотики
10. Материя жизни - 50 мин

Глава 26. Материя жизни
Если бы оба ваши родителя не вступили в связь именно в тот момент – возможно, в пределах секунды, даже наносекунды, – вас бы здесь не было. И если бы их родители не вступили в связь точно вовремя, вас тоже не было бы. Если бы не получилось подобным же образом и у родителей этих родителей, и у тех, которые были до того, и так далее до бесконечности, то вас бы на этом свете не было.

Продвигайтесь сквозь время в обратном направлении, и эти обязательства перед предками будут возрастать. Вернитесь назад всего на восемь поколений, примерно во время, когда родились Чарлз Дарвин и Авраам Линкольн, и вы уже насчитаете более 250 человек, от своевременных совокуплений которых зависит ваше существование. Двигайтесь дальше, во времена Шекспира и первых переселенцев в Америку, и у вас будет не менее 16 384 предков, ревностно обменивавшихся генетическим материалом таким образом, что в результате в конечном счете чудесным образом появились вы.

Двадцать поколений назад количество лиц, производивших потомство ради вас, возрастает до 1 048 576 человек. Еще пять поколений до этого – и получаем 33 554 432 мужчин и женщин, от чьих любовных игр зависит ваше существование. К тридцати поколениям назад общее количество предков – имейте в виду, это не кузены, тетушки и другие второстепенные родственники, а только родители и родители родителей в родословной, неотвратимо ведущей к вам, – превышает миллиард (если точно, 1 073 741 824). Если дойдете до шестидесяти четырех поколений, до времен римлян, число людей, от чьих совместных усилий в конечном счете зависит ваше существование, возрастает до 18 миллионов триллионов, что в несколько миллиардов раз превышает общее количество людей, когда-либо живших на свете.

Очевидно, с нашей математикой что-то не так. Ответ, если вам интересно узнать, заключается в том, что ваша родословная не является чистой. Вас бы не было, не будь некоторой доли кровосмешения – в действительности довольно значительной, хотя на генетически благоразумном отдалении. При таком множестве миллионов предков неизбежно наблюдалось обилие случаев, когда какой-нибудь родственник по вашей материнской линии произвел потомство в паре с отдаленной кузиной, числившейся по отцовской линии. Фактически, если вы со своим партнером или партнершей одной расы и жители одной страны, у вас отличные шансы быть в той или иной степени родственниками. Вообще-то если вы оглянетесь вокруг в автобусе, парке, кафе или другом людном месте, большинство окружающих вас людей, по всей вероятности, являются родственниками. Если кто-нибудь похвастается, что он потомок Шекспира или Вильгельма Завоевателя, отвечайте не задумываясь: «Я тоже!» В самом буквальном, самом прямом смысле все мы – одна семья.

Мы также поразительно похожи. Сравните свои гены с генами любого другого человека, и в среднем они будут примерно на 99,9 процента одинаковыми. Это то, что делает нас видом. Незначительные отличия в остающейся 0,1 процента – «приблизительно одно нуклеотидное основание на тысячу», по оценке недавно удостоенного Нобелевской премии британского генетика Джона Салстона, – это то, что наделяет нас индивидуальностью. За последние годы много сделано для сбора по кусочкам полного генома человека. На самом деле такой вещи, как четко определенный геном человека, не существует. У всех людей геномы разные. Иначе все мы ничем не отличались бы друг от друга[378]. Именно бесчисленные рекомбинации наших геномов – каждый почти идентичен всем остальным, но не совсем – делают нас такими, какие мы есть, и как личности, и как вид.

Но что это за штука, которую мы называем геномом? И что, собственно говоря, такое гены? Хорошо, начнем снова с клетки. Внутри каждой клетки находится ядро, а внутри каждого ядра имеются хромосомы – сорок шесть спутанных пучков, из которых двадцать три достались вам от матери и двадцать три от отца. За очень редкими исключениями каждая клетка вашего организма – скажем, 99,999 процента – содержит один и тот же набор хромосом. (Исключением являются красные кровяные тельца, некоторые клетки иммунной системы, а также яйцеклетки и мужские половые клетки, которые по различным причинам строения несут неполный генетический набор.) Хромосомы содержат полный набор инструкций, необходимых для создания вас и поддержания вашего существования. Они сделаны из длинных нитей крошечного чуда химии, называемого дезоксирибонуклеиновой кислотой, или ДНК, – как говорят, «самой удивительной молекулы на Земле».

ДНК существует только ради одного – создавать еще больше ДНК, и внутри вас их великое множество: почти во все клетки их втиснуто почти по два метра[379]. Каждая нить ДНК содержит 3,2 миллиарда знаков кодирования, достаточно, чтобы обеспечить 101900000000 возможных комбинаций, что, по словам Кристиана де Дюва, «гарантирует уникальность во всех мыслимых ситуациях». Это огромное количество возможностей – их число выражается единицей с двумя миллиардами нулей. «Чтобы напечатать это число, потребуется более пяти тысяч томов среднего формата», – замечает де Дюв. Поглядите на себя в зеркало, поразмыслите над тем, что перед вами десять тысяч триллионов клеток[380], почти каждая из которых содержит два метра плотно упакованной ДНК, и тогда до вас начнет доходить, сколько этого добра вы носите с собой. Если все ваши ДНК спрясть в одну тонкую нить, ее будет достаточно, чтобы протянуть от Земли до Луны и обратно, причем не раз и не два, а множество раз. Всего же, согласно подсчетам, внутри вас уложено ни много ни мало как 20 триллионов километров ДНК[381].

Короче говоря, ваш организм очень любит вырабатывать ДНК, без нее вы не смогли бы жить. Но сама ДНК неживая. Все молекулы неживые, но у ДНК это особенно выражено. По словам генетика Ричарда Левонтина[382], она «относится к числу самых химически инертных молекул живого мира». Потому-то при расследовании убийств ее можно извлечь из давно высохшей крови или спермы или же при определенном терпении добыть из костей древнего неандертальца. Этим также объясняется, почему ученым потребовалось так много времени, чтобы разгадать, каким образом столь интригующе пассивное – другими словами, безжизненное – вещество может находиться в самой сердцевине жизни.

* * *
О существовании ДНК известно дольше, чем вы могли бы подумать. Ее открыл еще в 1869 году швейцарский ученый, работавший в Тюбингенском университете в Германии, Иоганн Фридрих Мишер. Разглядывая под микроскопом гной на перевязочном материале, Мишер обнаружил неизвестное ему вещество, назвав его нуклеином (потому что оно находилось в ядрах клеток). В то время Мишер всего лишь отметил его существование, но нуклеин явно оставался в его памяти, потому что двадцать три года спустя в письме своему дяде он поднял вопрос о возможности того, что такие молекулы могли бы стоять за механизмом наследственности. Это было поразительное озарение, но настолько обогнавшее научные потребности времени, что предположение не привлекло ни малейшего внимания.

Большую часть первой половины следующего столетия предположение сводилось к тому, что это вещество – теперь называвшееся дезоксирибонуклеиновой кислотой, или ДНК, – играло в вопросах наследственности самую второстепенную роль. Она была слишком простой, имела всего четыре основных ингредиента, названных нуклеотидами, все равно что алфавит из четырех букв. Как можно было изложить историю жизни посредством такого зачаточного алфавита? (Ответ состоит в том, что это во многом напоминает составление сложных сообщений в виде точек и тире азбуки Морзе – путем их комбинирования.) Можно сказать, ДНК была не у дел. Просто торчала в ядре, возможно, каким-нибудь образом связывала хромосому, или немного увеличивала по сигналу кислотность среды, или выполняла какую-то другую пустячную задачу, о которой пока никто не думал. Считалось, что необходимой сложностью обладают только находящиеся в ядре белки.

Но списывание со счетов ДНК порождало пару проблем. Во-первых, ее было так много – почти по два метра в каждом ядре, – что клетки явно придавали ей большое значение. Ко всему прочему она, словно подозреваемый в неразгаданном убийстве, неизменно обнаруживалась в экспериментах, особенно в двух исследованиях: одном, связанном с пневмококковой бактерией, и другом, где изучались бактериофаги (вирусы, заражающие бактерии). Тем самым ДНК невольно обнаруживала свое значение, которое можно было объяснить только тем, что она играет более существенную роль, чем позволяло считать господствовавшее мнение. Факты подсказывали, что ДНК каким-то образом вовлечена в создание белков – важнейший для жизни процесс, но было также ясно, что белки создаются вне ядра, на порядочном расстоянии от ДНК, которая предположительно управляет их сборкой.

Никто был не в состоянии понять, каким образом ДНК вообще могла передавать сообщения белкам. Ответом, как теперь мы знаем, является РНК, или рибонуклеиновая кислота, служащая между ними переводчиком. Это удивительная странность биологии: ДНК и белки не говорят на одном языке. Почти четыре миллиарда лет они служат выдающимся примером двустороннего взаимодействия в живом мире, и тем не менее они отзываются на несовместимые коды, как если бы одна сторона говорила на испанском, а другая на хинди. Для общения они нуждаются в медиаторе в виде РНК. Работая совместно с химическим секретарем, называемым рибосомой, РНК переводит информацию клеточной ДНК на язык белков[383].

Однако к началу 1900-х годов, откуда возобновляется наш рассказ, мы были очень далеки от понимания этого и, в сущности, почти от всего остального, связанного с запутанным вопросом наследственности.

Ясно, что возникла необходимость во вдохновенном и умном экспериментировании, и, к счастью, время выдвинуло молодого ученого, обладавшего необходимыми качествами. Его звали Томас Хант Морган. В 1904 году, через четыре года после своевременного переоткрытия результатов экспериментов Менделя с горохом и почти за десять лет до появления слова «ген», он целиком отдался исследованию хромосом.

Хромосомы были случайно открыты в 1888 году[384] и получили такое название потому, что легко впитывали красители и тем самым были хорошо видны под микроскопом. К концу столетия появились обоснованные предположения, что они принимают участие в передаче наследуемых свойств, однако никто не знал, каким образом, да и действительно ли это так.

Объектом изучения Морган избрал дрозофилу, маленькую нежную плодовую мушку, официально называемую Drosophila melanogaster. Дрозофила известна большинству из нас как хрупкое бесцветное насекомое, которое, кажется, так и тянет утонуть в нашей выпивке. Как лабораторный материал она обладала определенными, довольно важными преимуществами: ее почти ничего не стоило содержать и кормить, можно было размножать миллионами в молочных бутылках, от зарождения до половой зрелости ей требовалось десять дней или меньше, и у нее было всего четыре хромосомы, что заметно упрощало дело.

Работая в маленькой лаборатории (получившей известность как Fly Room – «мушиная комната») в корпусе им. Шермерхорна Колумбийского университета в Нью-Йорке, Морган со своей группой принялся за программу методичного разведения и скрещивания миллионов мушек (один биограф называет миллиарды, хотя это, вероятно, преувеличение), каждую из которых нужно было брать пинцетом и через ювелирную лупу изучать малейшие изменения в наследственности. Шесть лет они пытались вызывать мутации всеми способами, какие только приходили в голову, – подвергали мушек радиоактивному и рентгеновскому облучению[385], выращивали на ярком свету и в темноте, слегка поджаривали в термостатах, бешено крутили в центрифугах, – но ничто не действовало. Морган уже готовился было бросить это занятие, когда вдруг неожиданно появилась воспроизводимая мутация – мушка с белыми, а не красными, как обычно, глазами. После этого успеха Морган со своими ассистентами получили возможность вызывать полезные уродства, позволяющие проследить новое свойство в последующих поколениях[386]. Таким путем они смогли определить взаимосвязь между конкретными признаками мушек и отдельными хромосомами и в конечном счете более или менее убедительно доказать, что в основе наследственности лежат хромосомы.

Проблема, однако, оставалась на следующем уровне биологического лабиринта: загадочные гены и составляющая их ДНК. Выделить их и разобраться в них было куда более хитрым делом. Даже в 1933 году, когда Морган за свои труды удостоился Нобелевской премии, многие исследователи все еще не были убеждены даже в существовании генов. Как заметил в то время Морган, не было согласия «в том, что такое гены – нечто реально существующее или же чистый вымысел». Может показаться удивительным, что ученым приходилось бороться за признание физического существования чего-то важного для жизнедеятельности клетки, но, как пишут Уоллес, Кинг и Сэндерс в книге «Биология: Наука о жизни» (редчайшая вещь: приятный для чтения учебник), сегодня мы во многом в таком же положении относительно умственных процессов, таких как мысль и память. Разумеется, мы знаем, что они у нас есть, однако не знаем, в какую физическую форму они облечены, если такая форма вообще есть. Так очень долго было с генами. Идея, что можно выдернуть один из них из вашего тела и забрать с собой для исследования, многим коллегам Моргана казалась такой же нелепой, как и идея, что сегодня ученые могли бы взять первую попавшуюся мысль и исследовать ее под микроскопом.

Вполне достоверно было известно лишь то, что существует нечто, связанное с хромосомами, что управляло самовоспроизведением клеток. Наконец в 1944 году после пятнадцатилетних усилий группа ученых Рокфеллеровского института на Манхэттене во главе с блестящим, но нерешительным канадцем Освальдом Эвери успешно провела крайне сложный эксперимент, в ходе которого безвредный штамм бактерий был превращен в устойчиво заразный путем переноса чужой ДНК. Тем самым было доказано, что ДНК – это нечто большее, нежели пассивная молекула, и почти определенно она является активным фактором наследственности. Позднее биохимик Эрвин Чаргафф, уроженец Австрии, совершенно серьезно высказывался в том смысле, что открытие Эвери заслуживало двух Нобелевских премий.

К сожалению, против Эвери выступил один из его собственных коллег по институту, Альфред Мирски, упрямый, с тяжелым характером, приверженец идеи белка, сделавший все, что было в его силах, для дискредитации труда Эвери, включая, как говорили, давление на руководство Королевского института в Стокгольме, чтобы Эвери не присуждали Нобелевской премии. Эвери к тому времени было шестьдесят шесть лет, и он устал. Не в силах терпеть стрессы и споры, он оставил свой пост и больше не возвращался в лабораторию. Однако эксперименты в других местах безоговорочно подтвердили его выводы, и скоро началась гонка в поисках строения ДНК.
 
Сверху