Наука: там, где живут чудовища

Наука: там, где живут чудовища

Человеческая фантазия населяет океан всевозможными монстрами, и чем дальше на глубину, тем громаднее и ужаснее они кажутся. В действительности все обстоит ровно наоборот: у дна чудовищ придется поискать.

C0121947-Black_smoker_hydro.jpg

Почти вся морская жизнь сосредоточена недалеко от поверхности воды, и самые опасные существа, включая акул и ядовитых медуз, держатся тут же. На большую глубину не проникают ни солнечный свет, ни тепло, а здешнее давление способно расплющить и атомную субмарину. Тут, конечно, можно встретить одинокого кашалота, нырнувшего за гигантским кальмаром, но большая часть морского дна мертва, как самая мертвая из пустынь суши. Редкая местная жизнь перебивается тем, что упадет сверху, от мелких кусочков органики до мертвого кашалота, проигравшего в схватке с кальмаром.

Две стихии

Такая пустошь, безжизненная и темная, подсвеченная лишь мощными прожекторами, открылась океанологу Роберту Балларду и его коллегам, которые в 1977 году погрузились на глубину около 2 км в тяжелом батискафе Alvin. Геологов интересовало место встречи двух стихий, «горячая точка» вулканизма на дне неподалеку от Галапагосских островов. На этом участке происходит медленное расхождение тектонических плит земной коры, под океанами сравнительно тонкой. Через щель между ними поднимается горячая магма. Стихии соединяются: раскаленные породы Земли взаимодействуют с водой, нагревают ее до 350–400 °C и насыщают сероводородом, углекислым газом, солями железа. Выпадающие осадком из остывающей воды минералы накапливаются целыми грядами гор. Так образуются срединно-­океанические хребты. Они опоясывают Землю, простираясь по дну Тихого, Атлантического, Индийского океанов; хребты достигают общей протяженности более 60 тыс. км.

C0116491-Deep_ocean_wormSE.jpg
Глубоководный многощетинковый червь Nereis sandersi

Срединно-океанические хребты Мирового океана

Science-Black-Smokers.gif

То тут, то там из этих подводных гор бьют горячие потоки воды — черные от минералов, обросшие многометровыми колоннами минеральных отложений гидротермальные источники. Датчики, установленные на батискафе Alvin, замечали такие «черные курильщики» по резким скачкам температуры. «На борту работала камера, но мы не могли видеть, что она снимает, — рассказывал Роберт Баллард об этом историческом погружении 1977 года. — А когда мы всплыли, проявили пленку и сопоставили полученную картинку с данными по температуре, то не поверили собственным глазам». Это была жизнь, красочная и разнообразная, населяющая экстремальные ниши «черных курильщиков» и совершенно непохожая на наш комфортный мир. Полупрозрачные раки, напоминающие ископаемых, косматые белые крабы, яркие красно-белые черви в человеческий рост длиной. «Это был настоящий Диснейленд», — вспоминал Роберт Баллард.

Без рта

Странная жизнь кишела в уходящем до горизонта оазисе «черных курильщиков». Когда батискаф Alvin коснулся дна, его многотонная масса раздавила целые «заросли» гигантских червей. На снятых в тот момент кадрах видно, как подводный аппарат окутывает облако алой крови. «Кровь так и бьет, стоит их рассечь, — рассказывал Баллард в интервью. — Но первое, что вы замечаете, прикасаясь к ним, — это страшная вонь». Вода близ «черных курильщиков» насыщена сероводородом, веществом чрезвычайно токсичным и пахнущим соответственно — тухлыми яйцами. Сероводородом пропитаны и ткани червей-гигантов, включая кровь, алую из-за обилия гемоглобина. По словам Балларда, на срезе эти животные напоминают говядину: тело плохо структурировано, в нем даже не видно пищеварительного канала, словно кровоснабжение — единственное занятие в их жизни.

Z1950117-Deep_ocean_tube_wo.jpg
Рифтии — главные представители фауны гидротермальных источников Тихого океана

Как и прочие морские черви-погонофоры, они покрыты твердой хитиновой оболочкой, из которой и выглядывают, как большие живые тюбики помады. Изучивший доставленные со дна образцы биолог Мередит Джонс назвал диковинных червей рифтиями. Он действительно не обнаружил у них ни кишечника, ни даже рта или анального отверстия. Выяснилось, что вместо этого большую часть длинного тела рифтий занимает особый орган питания — трофосома, наполненная массой кристаллов серы. Для ученых оставалось загадкой, что все это значит и как эти черви не умирают от голода, пока доклад Джонса не услышала зоолог Коллин Кавано. Заметив, что вода «черных курильщиков» насыщена токсичным сероводородом, она предположила, что трофосома может перерабатывать яд, превращая его в сравнительно безопасные соединения и вырабатывая энергию. Осуществлять такое превращение способны бактерии, питающие червя и живущие в его организме на почетных правах симбионтов.

Ядовитая энергия

Если погаснет Солнце, жизнь на Земле прекратится, ведь основу ее составляют бактерии и растения, способные к фотосинтезу. Именно они, используя энергию солнечного света, превращают неорганические вещества — воду и углекислый газ — в органические, которые затем поглощаются животными. В вечной тьме океанских глубин никакой фотосинтез невозможен, однако это не единственный способ добыть энергию для создания органики. Некоторые микробы могут извлекать ее из химических реакций, окисляя минеральные вещества, такие как сероводород. «В ходе эволюции, — заметил Баллард, — они нашли путь проведения „фотосинтеза“ без участия Солнца». Не нуждающиеся в свете, питающиеся ядовитыми соединениями серы, эти серобактерии процветают в окрестностях «черных курильщиков».

E3100011-Black_smoker_vent-.jpg
Черный дым «курильщика» — горячая, насыщенная серой вода

Если погаснет Солнце, они не сразу это заметят: из всех сокровищ, которые может предложить поверхность Земли, серобактериям требуется лишь кислород для окисления сероводорода. Молодая рифтия, едва появившись на свет из яйца, поглощает массу таких микробов вместе с водой и тут же прикрепляется к опоре — больше ей от жизни практически ничего и не требуется. Дальнейшая функция червя сводится только к доставке микробам сероводорода, кислорода и углекислого газа, для чего он использует множество разных высокоэффективных форм гемоглобина. Вытягивая из оболочки щупальца, рифтия фильтрует воду, поглощая и перенося растворенные в ней вещества. Остальное — задача серобактерий, и они действительно предоставляют быстрорастущему организму все необходимое.

Прошлое и будущее

Благодаря своим размерам и яркому виду рифтии первыми привлекли внимание ученых. И они привели биологов в скрытый мир многочисленных и разнообразных обитателей «черных курильщиков». За 42 года, прошедших с исторического погружения Alvin, ученые открыли больше 700 видов, населяющих десятки тысяч подобных экосистем по всему Мировому океану: и родственных рифтиям погонофор, и ракообразных, и даже рыб. Базу этим процветающим сообществам обеспечивают микробы, которые прекрасно чувствуют себя в здешних экстремальных условиях. Впрочем, не такой ли несколько миллиардов лет назад была и земная поверхность? До того как растения насытили атмосферу кислородом, до того как образовался озоновый слой, жесткое излучение Солнца делало ее совершенно неподходящей для жизни. Зато под водой, в богатом минералами горячем растворе, могли развиваться примитивные существа, напоминающие нынешних обитателей «черных курильщиков».

c0235773.jpg
Рифтии держатся на удалении, где температура снижается до комфортной

Некоторые найденные здесь одноклеточные археи действительно близки к возможному общему предку всех растений и животных (всех эукариот). Однако серобактерии, погонофоры и другие сегодняшние обитатели «черных курильщиков» вряд ли похожи на те древнейшие формы. Современные исследования показывают, что они освоили эти ниши сравнительно недавно, несколько сот миллионов лет назад, и недаром сохраняют зависимость от притока кислорода извне. Но пусть эти существа не так близки к ископаемой жизни, зато они указывают в другом интересном направлении. Спутники планет-гигантов — Энцелад у Сатурна и Европа у Юпитера — скрывают под ледяной корой обширные океаны жидкой воды, в которых идут активные вулканические процессы.

C0116493-Deep_ocean_scale_w.jpg
Острые «зубы» червей Lepidonotopodium позволяют соскабливать плотную бактериальную пленку с окружающих минералов

Теперь, когда мы узнали обитателей «черных курильщиков», даже самые серьезные специалисты не рискнут однозначно отвергнуть возможность подобной жизни и на морском дне этих далеких небесных тел. «Вопрос лишь в том, насколько разумны их черви», — заметил Роберт Баллард.

Фото: SPL (X6) / LEGION-MEDIA, BEAULIEU, S. E., SZAFRANSKI, K. (2018) INTERRIDGE GLOBAL DATABASE OF ACTIVE SUBMARINE HYDROTHERMAL VENT FIELDS, VERSION 3.4. WORLD WIDE WEB ELECTRONIC PUBLICATION AVAILABLE FROM HTTP://VENTS-DATA.INTERRIDGE.ORG

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 5, май 2019


Подписка на журнал
 
# Вопрос-Ответ
НОВОСТИ ПАРТНЕРОВ