Удивительное зарождение Земли. Путешествие по скрытым чудесам, которые дали жизнь нашей планете

Одним летним вечером в 1970 году Шнелл торопился на вечеринку и случайно оставил на полке в лаборатории пластиковый пакет, в котором лежали трава и вода. Он вспомнил о нем только спустя десять дней и обнаружил, что за это время пакет наполнился молочно-белой субстанцией. Трава начала разлагаться. Вместо того чтобы выбросить ее, Шнелл решил испытать воду из-под гнилой травы на медной пластине. К его изумлению, вода застыла при температуре –1,3 °C – гораздо выше, чем когда-либо наблюдалось в подобных условиях. Что-то в этом гнилом вареве – нечто биологическое – превращало воду в лед.

Шнелл поступил в аспирантуру университета Вайоминга, где продолжил исследовать ядра кристаллизации растительного происхождения. Он подозревал, что в этом процессе замешаны грибы, и попросил коллегу с кафедры ботаники Ричарда Фреша взглянуть на его образцы. Фреш обнаружил, что образующие лед молекулы являются белками, прилипшими к оболочке палочковидной бактерии Pseudomonas syringae, которая обычно живет в почве и на растениях. Белки имитировали форму кристаллов льда, обеспечивая идеальный шаблон для организации свободно плавающих молекул воды в твердое тело.

На земле бактерии вызывали у растений обморожение, разрывая их ткани, чтобы получить доступ к питательным веществам. Когда грозовые тучи вбирали в себя воздух и пыль с земли, они неизбежно притягивали и различные микроорганизмы. Попадая в облака, P. syringae и ее белки могли стать источником кристаллов льда и градин. Никто из ученых никогда всерьез не предполагал, что микроб может заморозить воду, не говоря уже о том, чтобы изменить погоду, но теперь было доказательство – бактериальный белок, действующий подобно веществу лед-девять из романа Курта Воннегута «Колыбель для кошки».

Воодушевленный этими открытиями, Шнелл отправился в кругосветную исследовательскую экспедицию. Сначала он поехал в центральные районы Соединенных Штатов. Затем он перелетел в Англию и отправился на восток. А после Европы – в Россию, где проехал часть пути по Транссибирской магистрали. Прежде чем вернуться домой, он посетил Японию, Таиланд, Индию, Непал, Иран и некоторые регионы Африки. Шнелл жил экономно, питаясь и удовлетворяя другие свои потребности на сумму до 100 долларов в месяц. При любой возможности – на обочине дороги, в поле, в роще деревьев – он останавливался, собирал опавшие листья и складывал их в пластиковый пакет. Вернувшись в Вайоминг, он провел эксперименты на десятках образцов из самых разных экосистем и климатических условий. В каждом из них он обнаружил активные ядра кристаллизации, созданные P. syringae и другими микробами.

Шнелл понял, что микроорганизмы, образующие лед, важны не только для града. Попадая в атмосферу, они также увеличивают вероятность дождя. Совсем небольшая часть облаков обладает достаточной тяжестью, чтобы из них выпали осадки. Подавляющее же их большинство просто рассеивается. Однако присутствие ядер кристаллизации многое меняет. Такое ядро может запустить цепную реакцию, которая быстро заморозит значительную часть воды в облаке, втянет в него еще больше воды и сделает его настолько огромным, что оно будет готово разразиться дождем в любой момент. Белки, которые производит P. syringae, – самые оперативные ядра кристаллизации из всех нам известных. Шнелл считает, что это важнейший компонент круговорота воды в экосистемах всей планеты. «Почти все дожди на суше, даже над Сахарой и в тропиках, поначалу являются ядрами кристаллизации», – говорит он.

Частный бизнес быстро осознал потенциал открытия Шнелла. К 1980-м годам компания Snomax запатентовала процесс создания искусственного снега с помощью очищенных белков, выделенных из огромных сосудов с P. syringae. С тех пор по всему миру горнолыжные курорты используют микробные белки для покрытия своих трасс. Научное сообщество, напротив, в течение нескольких десятилетий практически не обращало внимания на изменяющие погоду микробы. Они интриговали ученых, но казались им довольно банальным аспектом метеорологии, который не заслуживает серьезного исследования. Однако в последние годы, когда изменение климата заставило ученых заново взглянуть на сложную структуру атмосферы и стали известны новые удивительные открытия, отношение к микробной жизни изменилось.