Живое и неживое. В поисках определения жизни - Карл Циммер

Нидхем открыл личинок червя-нематоды, известного ныне как Anguina tritici, или пшеничная угрица. Но в то время многие натуралисты ему не поверили. Королевское общество передало пшеницу Нидхема другому натуралисту, Генри Бейкеру, чтобы тот высказал свое мнение. Бейкер последовал инструкции Нидхема, и червяки ожили. Заинтригованный, Бейкер принялся за собственные эксперименты. В ходе одного из них он хранил больные зерна в течение четырех лет. Червячки пережили этот долгий срок; когда он залил водой белые волоконца, то снова увидел копошащуюся жизнь.

«Здесь мы находим Пример того, как Жизнь может замереть и, по видимости, прекратиться», – заявил Бейкер в своей книге 1753 г. «Занятия с микроскопом» (Employment for the Microscope)[96]. Каким образом черви могли сохранять свою жизненную Силу (по его терминологии), Бейкер и гадать не решался: «Вопрос, что есть Жизнь в действительности, представляется слишком тонким, чтобы наше Понимание могло поставить его или разрешить, а наш Разум – распознать ее и исследовать».

Скоро полку восстающих из мертвых нематод и коловраток прибыло. К ним присоединились тихоходки – беспозвоночные, напоминающие безголовых восьминогих медведиков, размером всего с точку в конце этого предложения. Натуралисты впервые обнаружили этих животных в моховой подстилке, а затем оказалось, что они живут в сырой почве, озерах и даже в океане. Когда исследователи высушивали тихоходок, те втягивали ножки и принимали форму кунжутного семечка. Достаточно было поместить их на несколько минут в воду, чтобы они выпустили ножки снова.

Многие натуралисты отказывались верить, будто живое существо способно переживать подобное грозящее ему гибелью обезвоживание. Они полагали, что здесь должно иметь место что-то более простое. Может быть, обезвоженные животные умирали, а когда ученые наливали воду, то пробуждались невидимые яйца этих существ и вылуплялись новые особи. Баталии бушевали десятилетиями, представителей противоборствующих сторон окрестили воскресителями и антивоскресителями. Спор достиг такого накала, что ведущая организация биологов Франции – Биологическое общество – в 1859 г. назначила специальную комиссию, чтобы его разрешить. Светила науки потратили целый год на эксперименты и в итоге выпустили 140-страничный отчет, решавший вопрос в пользу воскресителей. Однако антивоскресители еще несколько десятилетий сопротивлялись.

Ныне все биологи – воскресители. Нет сомнений, что тихоходки, нематоды и коловратки способны высыхать, а затем возвращаться к жизни. Чем больше специалисты изучают этих животных, тем очевиднее становится, что сроки выживания подобных существ в таком подвешенном состоянии, из которого они могут вернуться в мир живых, даже еще длиннее. В 1950-е гг. группа исследователей собрала высохших тихоходок в Антарктиде. Беспозвоночных оставили в холодильнике на 30 лет, после чего поместили в теплую воду, и животные пробудились совершенно здоровыми. Нематоды, поражающие зерна пшеницы, способны выживать еще дольше – безжизненные волокна снова стали червяками через 32 года.

В последние десятилетия наука пополнила список воскресающих мухами, грибами, бактериями и другими видами. В Антарктиде с отступлением ледников обнажился мох, который высох и замерз как минимум 600 лет назад. После бережной посадки он дал новые зеленые побеги. В Сибири ученые нашли норы, вырытые сусликами ледникового периода 30 000 лет назад, в них оказались высохшие семена растения, известного под названием смолевки узколистной. Ученые вырастили из них здоровые растения, которые дали собственные семена[97].

Современным воскресителям пока еще не вполне ясно, как эти существа переживают подобную трансформацию. Обычно вода – необходимое условие бесконечных химических реакций, происходящих ежесекундно в каждой клетке. Она также помогает мембранам поддерживать нужную гидрофобную структуру и направляет белки так, чтобы их спирали и листы сохраняли требуемую укладку. Когда клетка теряет воду, химические реакции буксуют и останавливаются. Белки слипаются вместе, образуя токсичные агрегаты; клеточные мембраны превращаются в липкое желе. В принципе, наш организм способен переносить временную потерю небольшого количества воды – почки выделяют меньше мочи, сердцебиение учащается, чтобы увеличить поступление кислорода в клетки, – но стоит потере воды превысить несколько процентов от массы нашего тела, как у нас начинают отказывать внутренние органы и вскоре наступает смерть.

Тихоходки же и им подобные способны терять всю воду. Можно сказать, что они в таком виде больше не относятся к живым, ведь уже не могут осуществлять химические реакции, необходимые для жизни. Однако они и не мертвы. Если полить водой кого-то, кто умер от обезвоживания, он не поднимется. Будет мокрый труп, и всё. Но если оросить высушенную тихоходку, то через считаные минуты перед вами будет подвижное, способное к питанию и размножению животное. Эта серая зона существования получила собственное название – криптобиоз, описанный одним из научных коллективов как «третье состояние – между жизнью и смертью»[98].

Когда представитель криптобиотического вида начинает высыхать, он облегчает себе переход в это состояние. Некоторые виды реагируют на обезвоживание, синтезируя сахар под названием «трегалоза». Благодаря своему химическому строению трегалоза способна удерживать белки в нужной конфигурации так же, как вода. Но, в отличие от воды, она не испаряется в сухих условиях. Этот запас псевдоводы дает высыхающему организму дополнительное время для подготовки к долгому криптобиозу. Многие виды синтезируют новый набор белков, которые связываются друг с другом и образуют нечто вроде биологического стекла. Оно укрывает ДНК и другие молекулы клетки в их трехмерной конфигурации, так что они будут готовы ожить, когда вода вернется.

Это третье состояние настолько устойчиво, что позволяет организмам переносить не только обезвоживание. Они способны выживать даже в космосе.

В 2007 г. группа ученых собрала тихоходок в Германии и Швеции, высушила их и положила в контейнер. Этот контейнер отправили с российской ракетой на околоземную орбиту. Десять дней животные находились в открытом безвоздушном пространстве. По возвращении на Землю они ожили от капли воды.

В 2019 г. люди отправили тихоходок еще дальше. Фонд Arch Mission Foundation затеял проект, который в журнале Wired был назван созданием «резервной копии нашей планеты»[99]. Участники проекта разработали миниатюрную Лунную библиотеку, в которую внесли 30 млн страниц информации вместе с образцами человеческой ДНК и тысячами высушенных тихоходок. Частная израильская авиакосмическая компания поместила эту библиотеку на борт аппарата «Берешит», который отправили на Луну.

Прямо перед посадкой отказал двигатель аппарата, и израильские инженеры потеряли след зонда. Скорее всего, он разбился о лунную поверхность. Может быть, библиотека осталась цела и лежит на месте падения. Земля всходит и заходит над тихоходками, а они, с клетками, замурованными в стеклянной гробнице[100] между жизнью и смертью, все ждут воды, которой им не суждено дождаться.