Живое и неживое. В поисках определения жизни - Карл Циммер

Во время моего посещения лаборатории исследовательница дала мне урок конструирования лун для начинающих. Мы натянули фиолетовые перчатки, и Бардж вручила мне флакончик желтовато-зеленых кристаллов хлорида железа. По ее указанию я высыпал кристаллы в пробирку с водой, насыщенной силикатом натрия.

«Накройте ее и смотрите, что будет дальше», – сказала Лори. Я держал пробирку на уровне глаз. Большая часть кристаллов осела горкой на дне. Но через несколько секунд я увидел, как один из них растет и вытягивается вверх пузырем.

«О, у вас получается пузырь – замечательно! – сказала Бардж. – Как раз это я и хотела вам показать. Да какой хороший, вам повезло».

Достигнув размеров горошины, пузырек перестал расти. Теперь его верхняя часть, в свою очередь, вспучилась, и образовался новый пузырь. Когда и тот закончил расти, на его куполе появился следующий. Горка кристаллов превращалась в шишковатый столбик, тянущийся вверх со дна пробирки.

Я бы гордился своим хорошим пузырем, если бы понимал, как он у меня получился. Пришлось спросить Бардж, что же я такое наблюдаю.

«Если бы это можно было увеличить, вы бы увидели, что железосодержащие кристаллы растворяются», – ответила исследовательница. Железо в растворе тут же вступает в контакт с силикатом. Ионы железа и силикат в комбинации образуют пористую мембрану. Вода внутри мембранного пузырька становится сильно щелочной, и осмос затягивает сквозь поры внутрь ту воду, что снаружи. Сила напора жидкости разрывает вершину пузырька, раствор железа вытекает оттуда и поднимается выше, где создает очередную пористую стенку, и т. д.

Я повторял старый эксперимент. Алхимики, смешивавшие вещества подобным образом, называли свои творения философскими деревьями. Оказалось, что многие кристаллы способны в воде выстраиваться в полые столбики, а впоследствии геохимики открыли, что Земля и сама производит философские деревья. Там, где насыщенная минеральными компонентами вода поднимается со дна моря или озера, она может сформировать гигантские варианты той башни, которую я создал в лаборатории у Бардж. Исследовательница предполагала, что в лишенном солнечного света океане спутника Сатурна растут свои философские деревья.

«В сущности, на морском дне Энцелада те же условия, что встречаются в земных океанах, – сказала Бардж, – а значит, в них может существовать то же самое, что и у нас. Но, если мы хотим увидеть аналог такого столба воочию, придется спуститься под лед. Вот в чем проблема».

Чтобы составить представление о том, что же может вырасти на Энцеладе, Лори моделировала собственные столбы-башни[372], испытывая различные сочетания минералов и условий, дающих такой эффект на Земле. Ее опыты были гораздо сложнее получения маленького пузырька из хлорида железа, который я сотворил под ее руководством.

В одном углу своей лаборатории Бардж моделировала в миниатюре 50-метровую башню, расположенную у побережья Исландии на гидротермальном поле Стритан. Наполнив толстый шприц горячим раствором хлорида магния, она равномерно впрыскивала его в запечатанную колбу с составом, имитирующим морскую воду. Внутри вырастала белая кисточка, видом и размером напоминавшая хвостик крольчонка.

Исследовательница планировала повторить выращивание без кислорода, как это было на древней Земле. Бардж понятия не имела, что может получиться. Когда она использовала другие вещества, башни получались то черными, то с зелеными и оранжевыми полосками. Одни образовывали лохматые перья, другие поднимались маленькими горками. Иные оказывались настолько прочными, что не разваливались, когда она сливала воду из колб. Некоторые же рассыпались, подобно замкам из песка.

«Каждая труба ведет себя по-своему», – сказала Лори.

Соорудив свои башни, Бардж получила возможность провести более детальные эксперименты. Ей удалось приспособить к этим сооружениям электроды, чтобы регистрировать генерируемый башнями электрический ток – иногда его хватало, чтобы зажечь небольшую светодиодную лампочку. В ходе другого эксперимента Бардж и ее коллеги обнаружили, что в богатых минералами отложениях вокруг столбов могут образовываться аминокислоты[373] – строительные материалы для белков.

Если на Энцеладе есть жизнь, ей для дальнейшего существования нужен источник энергии. Запертая под ледяным сводом в 1,5 млрд км от Солнца, она не может полагаться на его свет. Но исследования Бардж указывают, что он, по-видимому, и не обязателен. В силу того что на Энцеладе активны приливные силы, там накопились запасы энергии – в диапазоне от выделяющихся при химических реакциях атомов водорода до генерируемых столбами-башнями электрических токов, – которые может использовать океаническая жизнь.

«Жизнь способна существовать без солнца, – говорит Бардж, – и это очень важно, поскольку означает, что она может быть и в океане подо льдом».

Меня поразило, что исследовательница употребляет слово «жизнь» мимоходом, не поясняя, что она под этим подразумевает. «Есть ли какое-то определение жизни, которым вы руководствуетесь в своей работе?» – поинтересовался я.

«Вообще-то нет, и, более того, я стараюсь его избегать, – ответила Бардж. – Меня по-настоящему удивляет и потрясает то, что может вытворять органическая химия, если убрать из системы живые организмы. И, честно говоря, я не знаю предела ее способностей».

Ответ Лори напомнил мне слова Стефана Ледюка – ученого, выращивавшего удивительные философские деревья в начале XX в. Они принимали формы раковин, грибов и цветов. Ледюк верил, что характер роста и самоорганизации его творений не просто аналог жизни. Они отчасти отражали сам дух живого. «Так как мы не можем провести границу между жизнью и остальными природными явлениями, следует заключить, что этой границы не существует»[374], – писал Ледюк в 1910 г.

Можно допустить, что на Энцеладе водится что-то такое, в чем мы запросто распознаем жизнь. В 2018 г. исследователи Венского университета обнаружили, что метаболизм одного из микробов, обитающих в океанических глубинах Земли, позволил бы ему выжить на спутнике Сатурна. Они воспроизвели у себя в лаборатории океан Энцелада и убедились, что этот микроорганизм способен там расти[375]. Но можно также допустить, что на Энцеладе есть нечто, не имеющее аналогов на современной Земле.

Возможно, там нет микроорганизмов. Возможно, тамошние философские деревья накапливают изобилие усложняющихся с каждым годом химических соединений. В их числе могут быть липиды, образующие маслянистые пленки и пузырьки, цепочки аминокислот и РНК-подобные нити. Энцелад может оказаться ледяным вариантом дарвиновского теплого пруда, лишенным настоящей жизни, которая съела бы эти соединения. Было бы некорректным называть океан этого спутника первичным бульоном, ведь никто не в силах заглянуть в грядущее и объявить, что через тысячу лет на Энцеладе возникнет полноценная жизнь. Возможно, сейчас (что, впрочем, может длиться неопределенно долго) эта жизнь балансирует на границе, которую словами не описать[376].

«Если мы найдем, допустим, клетки, которые ведут себя подобно земным, я скажу: "Ага, вот это жизнь", – говорит мне Бардж. – Если найдутся сложные органические соединения, которые вроде бы похожи на биологические, но о том, откуда они взялись, ничего не известно, я скажу: "Возможно, но надо подождать и убедиться". Если найдутся физические мембраны, заполненные органикой, мне будет очень интересно узнать о них