Биология этих загадочных существ стала проясняться с тех пор, как во второй половине 1970-х были открыты сходные формы жизни в уникальных глубоководных сообществах «черных курильщиков». Напомню, что это такое. В океане есть рифтовые зоны, где сквозь трещины на стыке литосферных плит вырывается раскаленный газ, нагревающий воду до 300-400°С. В этой воде растворено много сероводорода и сульфидов металлов, которые окрашивают ее в черный цвет. Потоки раствора напоминают столбы черного дыма – отсюда «черные курильщики». Казалось бы, условия напоминают адское пекло: ядовитый кипяток, более горячий, чем расплавленный свинец, да еще и огромное давление воды. А вокруг – ледяная бездна (всего 4°С) и кромешная тьма.
Но оказалось, что на границе этих миров развиваются удивительно богатые сообщества – настоящие оазисы, где обитают мириады креветок, крабы, моллюски и главное – очень крупные (иногда более 2 метров) черви, близкие родственники погонофор. Их назвали вестиментиферами, что означает «несущие одежду» (средний отдел тела образует складки, как бы одевающие его).
Богатые коллекции, собранные с помощью подводных аппаратов «Пайсис» и «Мир» Института океанологии РАН, позволили мне вместе с коллегами выполнить серию работ построению и развитию вестиментифер. Казалось бы, задача вполне традиционная. В учебнике есть главы о моллюсках, кольчатых червях и прочей живности. Все подробно, все известно. Но вестиментиферы – очень необычные организмы, для которых не было ответа на самые простые вопросы. Есть ли у них сердце? Органы выделения? Не было понятно даже, где у них брюшная, а где спинная сторона тела. И вот приходилось брать этого огромного червя, делать десятки тысяч срезов толщиной в несколько микрон. И – смотреть, сопоставлять. Кстати, такая работа не в характере современной науки. Сейчас предпочитают интенсивные пути: разработать сложный метод и с его помощью делать открытие за открытием. Но для меня было важно провести именно скрупулезное исследование. И теперь вестиментиферы уже не являются «белым пятном»: в нашем Бестиарии для них, можно сказать, появилась своя полноценная глава.
Протяженность рифтовых разломов на дне океана огромна.
Здесь изображены только известные на сегодня источники геотермальной энергии. Но их должно быть гораздо больше. Вполне хватит на «запасную биосферу».
Что же такого особенного в этих существах? Мало ли червеобразных животных – чем погонофоры и вестиментиферы заслужили такое внимание? А тем, что в их лице мы словно имеем дело с обитателями «параллельного мира». Систему гидротермальных оазисов можно считать небольшой самостоятельной биосферой. Она почти изолирована от «верхнего мира», поскольку не зависит от солнца и использует собственный источник энергии – земные недра. Идущие в недрах тектонические процессы, радиационный распад и гравитационное сжатие высвобождают огромное количество тепла. А выделяющийся оттуда нагретый водород, вступая в химические реакции, превращается в метан и в сероводород – источники энергии для бактерий-хемоавтотрофов.
Эти бактерии и становятся основой пищевых цепей в «альтернативной биосфере». За их счет существует множество видов, образующих «оазис в пустыне». И ведь система гидротермальных сообществ очень устойчива – почти бессмертна. Ее обитателям не грозит гибель от похолодания или потепления. Им не страшно ультрафиолетовое излучение. Да и вообще они мало чего боятся, ибо и так обитают в «адском пекле». Все мы знаем, что жизнь на Земле время от времени почти полностью уничтожалась катастрофами, в первую очередь похолоданием климата. Ведь если ледяные шапки опустятся до сороковой параллели, то из-за повышения альбедо этот процесс станет необратимым и льдом покроется практически вся поверхность планеты. Предполагают, что одно из таких оледенений случилось в протерозое. Однако жизнь тогда не исчезла совсем. Возможно, сохранились полыньи, через которые в морские сообщества проникал свет Но были еще гидротермальные сообщества, сыгравшие в тот момент роль убежищ. С окончанием периода оледенения организмы, «спрятавшиеся» в этих оазисах, быстро заселили освободившиеся ниши. Весьма вероятно, что глубоководные оазисы смогут пережить и возможные катаклизмы будущего, в том числе рукотворные («ядерную (или астероидную) зиму»). Кстати, «черные курильщики» – никакая не редкость (вроде Долины гейзеров или Йеллоустона). Протяженность рифтовых разломов и хребтов на дне океана огромна. Соответственно и источников геотермальной энергии должно быть очень много. Мы еще только начали их изучение.
Вообще на нашей планете в миллионы раз больше видов, чем нужно для осуществления биологического круговорота. Теоретически, чтобы снарядить космический корабль с людьми, для поддержания круговорота жизни понадобятся только капуста и кролики (если не обращать внимания на микроорганизмы). Но представим, что капуста погибла… Вслед за ней отправятся все остальные, если только в кладовке не обнаружатся семена, допустим, салата (что за животы должны быть у космонавтов…). Во всяком случае. Земля – это космический корабль, который летит уже миллиарды лет. Поэтому у нее «в кладовке» миллионы видов. И, как видим, такая кладовка у нее даже не одна.
Происходят катастрофы. Вымирают тысячи видов, целые сообщества. Но освободившееся место тут же заселяют новые формы жизни. Разнообразие – залог устойчивости биосферы. Есть масса видов и даже целые типы, через которые идет ничтожный поток биомассы. Убери их – ничего не изменится. Вот я занимаюсь киноринхами. Крохотные создания, не делающие никакой погоды. Основной поток биомассы идет через моллюсков, аннелид, хордовых. А через киноринхов – доля процента. Никто не заметит их исчезновения! Но случись что-нибудь – и незаметные существа, выйдя из своих убежиш, могут превратиться в господствующие группы.
Рифтии прячутся в трубках из хитина и белка, оставив снаружи только жабры, напоминающие бороду. Отсюда и название погонофоры – «несущие бороду».
Гидротермальные оазисы – явление очень древнее. Скорее всего, они появились уже с самого начала существования биосферы. Может быть, в них даже кроется решение одной из главных загадок биологии – возникновения жизни.
Ведь, по современным данным, получается, что промежуток времени между формированием Земли и появлением жизни – меньше полумилямарда лет, а между первыми прокариотами и человеком – где-то в шесть раз больше. Это при том, что бактериальная клетка отделена от неживой органики такой пропастью, по сравнению с которой расстояние между любыми формами жизни кажется одним шагом. Очень уж маловероятным кажется появление за такой срок бактерий на поверхности океана. Существует гипотеза, что гидротермальные условия больше способствовали этому[• Возможность возникновения жизни в гидротермальных источниках обсуждается в статье А. Журавлева в № 10 «Знание – сила» за 1997 год.].
Наличие глубоководных «параллельных миров» на Земле заставляет задуматься: нет ли аналогичных возможностей на других планетах? Ведь если бы можно было взглянуть из космоса на безжизненный «снежный шар», в который Земля превратилась во время протерозойского похолодания, ничто бы не указало на то, что под слоем льда кипит жизнь. А в Солнечной системе чем-то похожим мосут оказаться спутники планет-гигантов, например И о или Европа. Это огромные планеты, обладающие тектонической активностью: там есть вулканы, там есть движение коры, активное истечение газов. Очевидно, что фотоавтотрофной жизни на них быть не может – солнечного света слишком мало. А вот «глубоководные сады» подо льдами теоретически возможны.