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

Теперь очевидно, что P. syringae – далеко не единственный организм, способный превращать воду в лед. Многочисленные бактерии, водоросли, лишайники и планктон как на суше, так и в море производят белки, способствующие образованию льда. Сильные ветры, восходящие потоки воздуха, грозы и пылевые бури регулярно заносят этих крошечных существ в воздушную среду, где они на несколько недель образуют небесные колонии, а затем возвращаются на поверхность планеты как часть того самого осадка, что они и вызвали. Таким образом, эти случайные воздушные путешественники могут оказывать глубокое влияние на планету, которому до сих пор по большей части не придавали значения. «Вся эта концепция, безусловно, вызвала большой интерес у ученых, – рассказывает Дэвид Сэндс, профессор фитопатологии в университете Монтаны, – мы должны признать, что эти микробы – часть, может быть, даже основная, метеорологических процессов».

Вероятность того, что воздушная среда кишит невидимой жизнью, будоражит ученых со времен возникновения микробиологии в XVII веке. Антони ван Левенгук, один из первых людей, изучавших микробов через микроскоп, предположил, что есть «воздушные живые существа, которые настолько малы, что мы не можем их заметить». В 1800-х годах, находясь на борту корабля «Бигль», Чарльз Дарвин собрал частички пыли, летающие над Атлантическим океаном: позже выяснилось, что эта пыль также полна микробов. В начале 1900-х годов Фред Майер, фитопатолог из Министерства сельского хозяйства США, убедил Чарльза Линдберга и Амелию Эрхарт оснастить свои самолеты металлическими цилиндрами, созданными для сбора микроорганизмов.

Однако только в конце XX века исследователи начали рассматривать воздушных микробов не только как пассивные организмы. В 1978 году, пытаясь найти причину нашествия P. syringae на пшеничные поля Монтаны, Дэвид Сэндс пролетел на самолете фирмы Cessna сквозь облака над посевами, просунув чашки Петри в иллюминатор. Вскоре P. syringae выросла в этих чашках. В 1980-х годах, основываясь на более ранних исследованиях Шнелла, Сэндс представил теорию биопреципитации – идею о том, что некоторые бактерии рассеивают себя посредством сложного танца дождя. «В то время многие считали это безумием, – говорит Синди Моррис, которая работает во французском Национальном исследовательском институте сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды и давно сотрудничает с Сэндсом, – но теперь уже никто не говорит нам, что мы сумасшедшие».

В середине 2000-х годов Сэндс, Моррис и их коллеги собрали образцы свежего снега на трех разных континентах. Почти каждый образец содержал микробы, благодаря которым появляется лед, в том числе обитающие в растениях бактерии, найденные даже в Антарктиде. Несколько лет спустя ученые из Европы и США обнаружили множество микробов в градинах. Другие исследователи проанализировали облачную воду и обнаружили в среднем десятки тысяч бактерий в каждом ее миллилитре. Используя данные о погоде столетней давности, Моррис и его коллеги нашли статистическое подтверждение тому, что биопреципитация работает по принципу петли обратной связи: чем сильнее ливень, тем чаще и интенсивнее будут бури в последующие дни и недели, предположительно потому, что сильные ливни поднимают в воздух микроскопические организмы.

Когда-то ученые считали, что зарождающие лед белки появились в первую очередь, чтобы P. syringae и подобные им организмы могли питаться растениями, и лишь во вторую очередь – как приспособление для передвижения по воздуху. Но P. syringae не всегда вредит растениям и не живет исключительно на них, она также встречается в реках и озерах. Эволюционные связи между различными ледообразующими бактериями указывают на то, что белки, образующие лед, появились по меньшей мере 1,75 миллиарда лет назад, задолго до того, как водные предшественники современных растений начали осваивать сушу. Моррис и Сэндс предполагают, что в те времена эти белки, вероятно, помогали микробам выживать в ледяной воде и во время крупных оледенений, возможно, задерживая разрушительные кристаллы льда за пределами клеток.