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

С течением веков океанические волны и мощные ветры выносили микробов в атмосферу, где они сталкивались с разрушающим ДНК ультрафиолетовым излучением, нехваткой пищи и угрозой обезвоживания. Бактерии с зарождающими лед белками обладали огромным преимуществом перед теми, у кого их не было: это позволяло им вернуться на поверхность земли. Более того, как предположил биолог Уильям Дональд Гамильтон, микробы, жившие достаточно долго, чтобы преодолеть большие расстояния, могли расширить ареал своего обитания и, возможно, найти более благоприятные места для жизни. У бактерий, которых сегодня ученые находят в осадках, есть особенности, проявляющие их давнюю адаптацию к жизни на большой высоте. Например, у некоторых из них вырабатываются пигменты, действующие как солнцезащитный крем, а другие способны питаться исключительно молекулами, которых можно найти в облачной воде. Одно исследование даже показало, что некоторые бактерии способны размножаться внутри облаков.

На протяжении большей части своей истории – от 2 до 3,5 миллиарда лет – Земля была исключительно планетой микробов. На протяжении этого немыслимо долгого периода на ней практически не было организмов, состоящих более чем из одной клетки. Когда на свет появились более сложные многоклеточные организмы и заселили море и сушу, они вынуждены были существовать в системе координат, заданной существами гораздо более микроскопическими и древними. Появление растений, грибов и животных значительно усложнило экосистемы Земли не только за счет появления более крупных и сложных организмов, но и за счет возникновения бесчисленных новых связей между ними и их микробными предшественниками.

Будучи связующей нитью между землей и небом и функционируя как губки и насосы, растения играют особо важную роль в круговороте воды. Для своих микробных партнеров они становятся проводниками. Везде, где слияние геологии и климата обеспечивало изобилие света, тепла и влаги, растения могли процветать. Везде, где растения процветали, они делали это только благодаря взаимодействию с грибами и микробами, в том числе с теми, которые засевали облака и вызывали дождь. В теплых и влажных районах континентов росли мягкие и зеленые листья и почки. По мере того как растения становились сильнее и выше, они поднимали в воздух невидимые сообщества по сути невесомых существ – так они попадали в воздушную среду. Вместе они вытягивали воду из почвы, поднимали ее в воздух и возвращали обратно.

Интуиция Шнелла его не подвела: деревья имели самое непосредственное отношение к облакам.

Днем после подъема на башню я посетил «Чистую лабораторию» исследовательской станции: металлическое пространство размером с классную комнату начальной школы. Здесь изучали биологические образцы, которые следовало защищать от случайного загрязнения. Лаборатория соответствовала своему названию: белая, просторная, до сияния чистая, она была обставлена длинными верстаками и полками от пола до потолка, заполненными химикатами, контейнерами для хранения и научными приборами. Большой холодильник стоял в задней части помещения рядом с ламинарным боксом – это закрытое рабочее место c притоком отфильтрованного воздуха, которое защищает образцы от загрязнения.

Кибелли Барбоза, жизнерадостная ученая-атмосферолог лет 30, согласилась показать мне пространство. Она поправила красные наручные часы, натянула синие нитриловые перчатки и выстроила на столе перед нами ряд пластиковых пробирок. Они были набиты чем-то похожим на сушеный розмарин и гвоздику. «Здесь у нас бриофиты, – сказала она, подразумевая мхи, антоцеротовые и печеночники, то есть маленьких, не имеющих лигнина и одревесневших тканей потомков одних из первых наземных растений, – мы изучаем, как они реагируют на окружающую среду, а также как они ее изменяют». Она объяснила, что собрала эти образцы со ствола близлежащего дерева, к которому на разных его уровнях прикрепила датчики, чтобы измерить колебания температуры, влажности и интенсивности света.

«Чтобы лучше понимать, что происходит на самом деле, мы можем использовать вот такое оборудование, – говорит Барбоза, держа в руках портативное устройство серого цвета, размером и внешним видом напоминающее игровую приставку середины 1990-х годов, – это измеритель частиц. Он всасывает воздух через специальное входное отверстие, которое мы помещаем очень близко к организму, например к грибу, выделяющему споры, споры же попадают внутрь прибора, проходят через оптическую камеру и остаются на фильтре, подобном этому». Она показала мне белый диск, похожий на посыпанную корицей бумажную подставку, и продолжила: «Непосредственно перед тем, как частицы попадают в ловушку, прибор подсчитывает их и сообщает нам их размер и концентрацию в воздухе. Количество грибных спор, пыльцевых зерен и других биологических частиц в атмосфере в разное время очень важно, потому что они влияют на время дождя».