Фото предоставлено автором

Аудиоверсия этой статьи:

Наблюдая за дымами Капотни или вдыхая аромат подмосковной помойки, вы могли задаваться вопросом: «Как вообще так получилось, что один чертов биологический вид довел ландшафт до такого прискорбного состояния?»

Не, ну мы-то что — венец творения все же. Оказывается, такого же — а то и еще похуже — результата может достичь никчемный микроб, на роль венца творения никогда не претендовавший. Именно такой истории посвящена статья кембриджских ученых в журнале PNAS.

Вы наверняка слышали про массовые вымирания, которые случались на Земле раньше. Одно из самых масштабных — «пермское», когда 252 миллиона лет назад вдруг внезапно издохли почти все твари в море и на суше.

Иллюстрация: Walter Myers/SPL

Вот как выглядела местность в районе Перми до вымирания (и до Гельмана, естественно). Про рогатых тварей с картинки я немного расскажу в приложении* к этой заметке, если кому интересно. А сейчас важно вот что: весь этот цветущий рай (а рогатым их болото точно казалось раем) накрылся медным тазом в относительно короткие сроки — ученые говорят, что это заняло точно меньше миллиона лет, а возможно, всего десятки тысяч.

В последнее время считалось, что виной всему — вулканическая активность в Сибири, излияние миллионов кубических километров лавы, из которых, собственно, состоит сейчас Восточно-Сибирская возвышенность. Якобы вулканические газы отравили атмосферу, вызвав глобальное потепление, а заодно испортили океаны, лишив их кислорода и превратив в зловонный кислотный раствор.

Но тут пришли Дэниэл Ротман и Грегори Фурнье из Кембриджа и говорят: «Похоже, все было не совсем так».

Фурнье, собственно, занимался эволюцией. Точнее, горизонтальным переносном генов у микробов. С микробами есть одна сложность: сплошь и рядом оказывается, что очень далекие друг от друга вида вдруг имеют какой-то один схожий ген (а остальные гены — разные).

Это потому, что микробы умеют обмениваться генами. Мы тоже умеем, но у нас это редко, а у микробов часто: то вирус перенесет чужой ген из организма в организм, то случайно проглотишь ген с пищей и, вместо того чтобы переварить, встроишь себе в геном. А потом биолог-эволюционист смотрит на генеалогию и офигевает: вроде бы два вида разошлись пару миллиардов лет назад, а какой-то один ген у них настолько похож, будто они расстались всего позавчера. Это и есть «горизонтальный перенос генов», путающий все карты и генеалогические древа.

И вот Фурнье обнаружил, что у микроба-археи по имени метаносарцина есть ген, похожий на ген из микробов-бактерий. Бактерии с археями разошлись три с лишним миллиарда лет назад — возможно, это вообще независимые ростки древа жизни (мы с вами происходим из той ветки, на которой археи). А вот ген, подмеченный Фурнье, разошелся с бактериальным всего-то 252 миллиона лет назад. Точно в момент пермского вымирания.

Что же это за ген такой, интересно? Ген нехитрый: он кодирует фермент, который позволяет микробу употреблять в пищу ацетат. Добывать из ацетата углерод. Похоже, 252 миллионов лет назад одна из архей, предок метаносарцины, чисто случайно позаимствовала у бактерий этот полезный гаджет. Одно микроскопическое событие: была архея без гена, стала с геном.

И, в общем, в этот момент был подписан приговор рогатым с картинки* (см. приложение).

Потому что к этому моменту на океаническом дне накопились залежи ацетата, которые никто не ел. Бактерии не могли до него дотянуться, а археи и рады были, да не переваривался у них ацетат. И первая архея, научившаяся переваривать ацетат, напоролась буквально на золотое дно.

То есть она начала жрать ацетат и выдавать на-гора метан, при этом размножалась экспоненциально. Метан поступал в воду и атмосферу. Кислород в воде истощался. Вода становилась кислотной. Климат менялся. Тут уже начинается область компетенции Дэна Ротмана — он как раз специалист по экологии и геофизике, по планетарным моделям. Он подтверждает: размножения метаносарцины было вполне достаточно, чтобы почти мгновенно (по геологическим масштабам) испортить экологию планеты.

Геология подтверждает, что метан накапливался экспоненциально, как и должен был, если его производили экспоненциально растущие микробы. Стало быть, сибирские вулканы обвиняли несправедливо? Не совсем так: именно из-за вулканов в океанических отложениях этого периода полным-полно никеля. А никель как раз необходим позарез для ферментов, которые переваривают ацетат (у современных метаносарцин недостаток никеля часто оказывается фактором, ограничивающим рост).

Вот какую модель придумали кембриджские ученые. Не все разделяют их восторг, но на удивление многие их коллеги подтверждают: эта модель объясняет всю совокупность фактов куда лучше, чем прочие.

А значит, один вид способен испортить планету. Более того, толчком к этому может быть единственное генетическое изменения, одна мутация, одно событие переноса. Так что, если потом окажется, что единственная мутация в геноме человека — та самая, что побудила нас начать рисовать на стенах пещер и вообще менять мир вокруг себя, — принесла кирдык биосфере, мир уже не удивится. Да и некому будет удивляться.

Обнадеживать нас может то, что были обратные примеры, когда один вид менял планету к лучшему. Это тоже пока не про нас, а про сине-зеленые водоросли: научившись когда-то чисто случайно фотосинтезу, они превратили атмосферу из углекислотной в кислородную. В результате Земля стала только краше. Может, и у нас в целом есть позитивная миссия, а не только помойку вокруг себя разводить?

Фото предоставлено автором

*Приложение

Пермское вымирание — хорошо это или плохо?

Если сейчас начнется вымирание, мы вымрем, и это точно плохо. Но, возможно, пермское-то вымирание нам было как раз на пользу? Не факт.

Вглядитесь в рогатых тварей на картинке. Они могут напомнить вам носорогов и бегемотов, и это не случайно: эти ящеры действительно весьма близки к млекопитающим — куда ближе, чем к динозаврам. Более того, в тот момент, когда они месили ножищами пермские болота, млекопитающие уже вроде как существовали. По сути, они почти готовы были покорять мир.

Но пермские события поломали все планы. Героями вымирания — и последующего возрождения — оказались динозавры, выходцы из совсем другой линии пресмыкающихся. Именно они царствовали в природе почти 200 миллионов лет. Они не давали проходу нашим предкам. Тем пришлось дожидаться еще одного вымирания, когда и сами динозавры отправились на свалку истории, и только тогда началась наша эра. Это было 65 миллионов лет назад.

А могла бы начаться 252 миллиона лет назад. Фора в 190 миллионов лет — не шутка, мы бы сейчас достигли, я думаю, куда большего прогресса, без всяких вот этих вот штук: «Рак! СПИД! Фундаментализм! Многополярность! Особый путь!» И виной тому — малю-ю-юсенькая архея, где-то подцепившая ген ацетаткиназы (ну и фосфоацетилтрансферазы заодно). Так маленькие события приводят к грандиозным последствиям.

Может, и ваша жизнь как-то повлияет на историю, хотя это и маловероятно.