Краткая история почти всего на свете - Билл Брайсон

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 2 млрд лет, приблизительно 40 % 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[282], — 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 эукариот, 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 млн лет больше ничего подобного не встречалось[283].

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[284] — достаточно, как заметил Карл Саган, чтобы заполнить 80 500-страничных 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.

20

Малый мир

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 млн на каждом квадратном сантиметре кожи[285]. 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 400 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 10 триллионов клеток, но служит хозяином для примерно 100 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[286].

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[287]. 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 млрд тонн этого вещества.

И они поразительно плодовиты. Самые неистовые из них могут производить на свет новое поколение менее чем за 10 минут; Clostridiumperfringens, неприятное микроскопическое существо, вызывающее газовую гангрену, репродуцируется за 9 минут и тут же начинает делиться снова. При таких темпах одна бактерия теоретически могла бы за 2 дня произвести на свет больше отпрысков, чем насчитывается протонов во Вселенной. «При наличии достаточного количества питательных веществ одна бактериальная клетка может произвести 280 000 млрд особей за один-единственный день», — утверждает бельгийский биохимик, нобелевский лауреат Кристиан де Дюв. За то же время человеческая клетка может разделиться всего лишь раз.