Как исследования жизни в экстремальных условиях помогают понять, с какими формами живых организмов мы встретимся в космосе и на других планетах.

Как-то вечером в ноябре 1938 года регулярный выпуск новостей по американскому радио был прерван «экстренным сообщением»: в штате Нью-Джерси обнаружены пришельцы. Панические голоса очевидцев рассказывали об агрессивных захватчиках. На заднем плане раздавались выстрелы, давая понять, что всё очень серьёзно. Новость, увы, оказалась фейком — это была всего лишь радиопостановка «Войны миров» Герберта Уэллса. Но далеко не все слушатели это понимали.

Даже десятилетия спустя реакция публики на это «экстренное сообщение» остаётся предметом споров. Некоторые утверждали, что тысячи людей в панике выбежали на улицы. Другие говорили, что не заметили сильных общественных волнений и беспорядков. Как бы то ни было, всем стало понятно: если когда-нибудь инопланетяне действительно будут обнаружены, люди едва ли обрадуются этому событию.

Но что если первыми инопланетянами будут не вооружённые до зубов, разумные и безжалостные создания, а крошечные микроорганизмы, подобие которых мы можем встретить и на нашей планете? Что важного принесёт нам это открытие и как оно может изменить наше понимание жизни?

Шансы обнаружить колонии микробов за пределами Земли куда более высоки, чем шансы найти марсиан из фантазий Уэллса. На самом деле, первое открытие инопланетной жизни учёные могут сделать уже в пределах 20 лет — именно такой срок сейчас называют представители NASA. Это будет эпохальное событие в долгой истории изучения космоса человеком. Но по-настоящему на него обратят внимание лишь немногие. А ещё через несколько десятков лет такие новости, возможно, станут рутиной — точно так же, как рутиной стали новости об открытии новых экзопланет в начале нашего столетия.

Майкл Варнум, психолог из Аризонского университета, провёл несколько исследований, чтобы выяснить, как люди отреагировали бы на новость об открытии неизвестных микробов за пределами Земли. Выяснилось, что люди даже более позитивно относятся к инопланетным микробам, чем к искусственным организмам, созданным людьми в научных лабораториях. В 2017 году астрофизик Рене Хеллер провёл собственный эксперимент, попросив добровольцев помочь ему в расшифровке фейкового инопланетного сигнала. Сотни людей откликнулись на его сообщение. Как с радостью понял Хеллер, сегодня такие открытия вызывают у людей больше интереса, чем ужаса.

На данный момент ничего живого на других планетах мы ещё не обнаружили: астробиология так и остаётся наукой без объекта. Но изучение различных организмов на старой-доброй Земле уже сегодня может многое сказать нам о том, чего следует ожидать от жизни, с которой мы встретимся в космических просторах. За последние сто лет открытия биологов существенно изменили наши представления о понятии живого. Теперь мы знаем, что жизнь гораздо сложнее и многообразнее, чем нам казалось раньше.

Это не Марс, это пустыня Атакама в Чили, условия в которой действительно очень напоминают марсианские.Это не Марс, это пустыня Атакама в Чили, условия в которой действительно очень напоминают марсианские.

Пустыни, космос, океан

Идею о том, что на других планетах может существовать жизнь, высказал ещё Демокрит. Следующим её апологетом был итальянский маг и реформатор Джордано Бруно. По-настоящему эта мысль закрепилась в эпоху Просвещения, и с тех пор пережила только один недолгий период упадка. В начале XX века многие были уверены, что на Марсе существует развитая цивилизация, построившая гигантскую сеть каналов для орошения полей. Каналы хорошо просматривались в телескоп, причём их видели совершенно разные люди из разных точек планеты. В реальности «марсианская ирригация» оказалась оптической иллюзией. Несмотря на это, гипотеза о существовании жизни на Марсе и других планетах Солнечной системы сегодня представляется даже более правдоподобной, чем раньше.

В 2015 году биологи из Аризонского и Берлинского технического университетов исследовали образцы грунта из чилийской пустыни Атакама — одного из самых засушливых мест планеты. Во многом оно напоминает поверхность Марса. Оказалось, что даже в таком негостеприимном климате могут выживать и размножаться различные виды бактерий. В период долгой засухи они впадают в анабиоз, а затем, оказываясь рядом с водой, тут же оживают. В состоянии спячки эти бактерии могут просуществовать сотни и даже тысячи лет. Океаны ушли с поверхности Марса где-то 2,5 миллиона лет назад. Но в недрах планеты, возможно, остались ещё колонии бактерий, которые дождутся своих исследователей.

В конце 1970-х годов настоящий переворот в биологии произвело открытие бактерий-термофилов, которые не нуждаются в солнечном свете и могут обитать в глубине океана, создавая целые подводные экосистемы. Эти бактерии живут вблизи геотермальных источников, где вода близко соприкасается с мантией. Температура в таких источниках может достигать 350° C. Бактерии-экстремофилы, в отличие от большинства других видов, получают свою энергию не от солнца, а от растворённых в воде металлов. Этими бактериями питаются черви и моллюски, а тех, в свою очередь, поедают более крупные хищники. Открытие удивило даже самих учёных.

Хольгер Яннаш, океанолог, участник первых исследований бактерий-термофилов:

Нас ошеломила мысль, что солнечная энергия, которая так важна для существования жизни на нашей планете, может быть заменена энергией земной. [...] Это совершенно новая концепция и, на мой взгляд, одно из главных биологических открытий XX века.

Гидротермальные источники, в которых обитают необычные виды бактерийГидротермальные источники, в которых обитают необычные виды бактерий

Подводные экосистемы, похожие на земную, мы вполне можем обнаружить на спутниках Сатурна и Юпитера — Европе и Энцеладе. Там тоже есть океаны солёной воды и тоже наблюдается значительная геотермальная активность. По составу воды Энцелад напоминает озеро Моно в Калифорнии. В этом озере очень много соли и соды, и поэтому нет рыбы — зато в нём обитают необычные бактерии, которые хорошо приспособились к смертельным для других организмов концентрациям мышьяка. Похожие бактерии, возможно, обитают и на Энцеладе.

Американская космическая станция Кассини-Гюйгенс в 2015 году пролетела мимо Энцелада — прямиком через водяные шлейфы, которые на несколько километров вздымаются над замёрзшей поверхностью спутника. В этой воде учёным удалось найти молекулы водорода. Это означает, что подо льдом Энцелада происходят геологические процессы — так же, как и на Земле. Следовательно, микроорганизмы Энцелада (если они существуют) могут получать энергию из растворённого в воде диоксида углерода. Это та самая реакция, которая находится в основании всего древа жизни на Земле.

На 2030-е годы запланировано несколько полётов на Европу и Энцелад. Именно эти небесные тела, не считая Марса, сегодня являются главной мишенью для астробиологов. Скорее всего, именно здесь мы впервые найдём инопланетную жизнь. Но для начала ещё нужно будет до неё добраться. Пока неизвестно, какой толщиной обладают ледяные покровы Европы и Энцелада — может быть, всего несколько километров, а может, и несколько десятков. Смогут ли бактерии и многоклеточные организмы выжить в таких экстремальных условиях?

Ещё в середине XX века советские учёные предположили, что подо льдами Антарктиды могут скрываться обширные озёра пресной воды. Лёд в глубине материка превращается в воду — отчасти из-за огромного давления ледяных масс, а отчасти — из-за всё той же геотермической активности. Существование озера Восток, которое получило своё название в честь советской станции, в 1960-70-е годы подтвердили при помощи радиолокации. В 2012 году российские исследователи пробурили скважину глубиной 3769 метров, достигли воды и взяли пробы для анализа. В марте 2013 года учёные заявили об обнаружении в образцах нового типа бактерий, ДНК которых всего на 86% совпадает с известными науке организмами. Затем эти данные опровергли, но следы нескольких необычных бактерий в озере всё-таки нашлись.

Исследования в Антарктике продолжаются. Настоящего прорыва стоит ждать, когда учёные доберутся до более глубоких слоёв озера — к источникам геотермальной активности, которые насыщают воду минералами и находятся на глубине около 5 тысяч метров.

Российская исследовательская станция «Восток», под которой на глубине почти 4 000 метров находится крупное озеро с пресной водой.Российская исследовательская станция «Восток», под которой на глубине почти 4 000 метров находится крупное озеро с пресной водой.

Если бактерии могут жить в озёрах Антарктиды — при огромном давлении и низкой температуре, «без света, без растворённого в воде органического углерода, при сильно разбавленных ионах основных веществ, длительной изоляции от поверхностной биоты в течение как минимум 14 миллионов лет и, вероятно, при избытке растворённого кислорода» — то они могут жить и на других планетах, которые мы раньше считали непригодными для жизни.

Впрочем, вполне возможно, что инопланетная жизнь не будет строиться по земным образцам. В жидких озёрах Титана могут обитать метаногены — организмы, которые используют не воду, а метан в качестве растворителя. Планеты с более высокой атмосферной температурой могут населять организмы, построенные на молекуле кремния, а не углерода, как принято на Земле. Уже много лет учёные дискутируют, можно ли считать вирусы живыми организмами. Правильный ответ зависит от того, каким определением жизни мы воспользуемся. Если исследования космического пространства продолжатся, это понятие ещё не раз подвергнется пересмотру.

При написании статьи были использованы материалы из книги астронома Джона Уиллиса «Все эти миры — ваши. Научные поиски внеземной жизни», которая выходит в издательстве «Альпина Паблишер» в марте этого года.

Олег Матфатов