Читать книгу "На грани возможного. Наука выживания - Фрэнсис Эшкрофт"

Taq-полимеразу выделили из археи Thermophilus aquaticus, найденной Томасом Броком в супергорячих гейзерах Йеллоустонского национального парка. Более 20 лет она томилась без дела в лаборатории, пока Кэри Муллис не догадался, что с ее помощью можно проводить амплификацию ДНК. Блестящий ученый, но весьма эксцентричный человек, Муллис настроил против себя многих представителей науки своими резкими заявлениями и нетрадиционной подачей лекционного материала – со слайдами серфингистов или своих подружек в компрометирующих позах. И тем не менее, он стал нобелевским лауреатом – более чем заслуженно, поскольку своей работой он совершил переворот в медицине и биологии, а изобретенная им технология ПЦР стала основным инструментом современной молекулярной биологии. Taq-полимераза была первым ферментом, выделенным из экстремофильного организма, нашедшим промышленное применение. Ее продажи приносят более 80 млн долл. прибыли в год. Борьба за патент между разными компаниями ведется до сих пор.

За ферментами, выделяемыми из алкалофилов, вовсю гоняются производители моющих средств. Ферменты добавляются в стиральные порошки к биологическим средствам, чтобы расщеплять белки, сахар и жиры, приставшие к грязным вещам. Однако стиральные порошки обладают повышенной щелочностью, и большинство ферментов в таких условиях теряют свойства. Ферменты же, добытые из алкалофилов, наоборот, отлично трудятся при высоком водородном показателе (pH). В 1997 г. американская компания Genecor представила порошок с ферментом, полученным из алкалофила, обнаруженного в содовом озере. Согласно рекламе, даже постиранная сотни раз с этим порошком вещь выглядит как новая. Фермент разбивает тончайшую прослойку поверхностного пушка, на котором и собирается грязь, оставляя саму ткань нетронутой. Порошок стал первым случаем широкого промышленного применения веществ, полученных от экстремофилов.

Потенциальных областей применения у экстремофилов уйма. Ацидофилы могут облегчить добычу ценных металлов из низкосортных руд – этот процесс, называющийся микробным выщелачиванием, все чаще применяется при добыче золота, меди и урана. Ферменты, полученные из психрофилов, можно добавлять в мыло и моющие средства для холодной воды, а также использовать в качестве катализаторов для реакций, проходящих в холоде. Бактерии и археи все активнее применяют для биовосстановления, а также для расщепления токсичных веществ, таких как пестициды, нефть и растворители. Промышленное использование экстремофилов пока лишь набирает обороты, однако перспективы у него гигантские.

Внеземная жизнь?

В августе 1996 г. героем международных новостей стал маленький, ничем не примечательный с виду камешек под порядковым номером ALH84001{42}. В отличие от большинства научных статей, которые читает, в лучшем случае, горстка любителей, открытие подробно обсуждалось и в газетах, и по радио, и в телевизионных новостях по всему миру еще до того, как была опубликована статья, посвященная данному феномену. Ажиотаж вполне объясним: ученые НАСА заявляли, что на Марсе обнаружена жизнь.

Шестнадцать миллионов лет назад ударившийся о поверхность Марса метеорит выбил дождь мелких осколков, которые унеслись в открытый космос. Около 11 000 лет назад один из этих фрагментов попал в поле притяжения Земли и обрушился на ледяную пустошь Аллен-Хиллс в Антарктиде. Так что наш ALH84001 – марсианин, один из немногих обнаруженных на сегодняшний день метеоритов подобного рода. Их марсианское происхождение подтверждается и минеральным составом, и составом газовых пузырьков, запертых в толще камня. Они идентичны камням на поверхности Марса и атмосфере планеты, замеры и пробы которых были взяты марсоходом «Викинг» в 1976 г.

В самой сердцевине ALH84001 ученые обнаружили неправильной формы образования, напоминающие наши земные микроископаемые, сформировавшиеся около 4 млрд лет назад. Дополнительные исследования привели ученых к выводу, что взятые по отдельности эти примеры можно толковать по-разному, однако вместе они свидетельствуют о том, что когда-то на Марсе существовала жизнь. Увы, эти выводы оказались, судя по всему, преждевременными. Вдохновившись перспективой обнаружить внеземную жизнь, за ALH84001 принялись несколько международных научно-исследовательских групп, снова и снова препарируя и анализируя космический камень. Через год кропотливой работы ученые единодушно пришли к выводу, что обнаруженные структуры – это просто минеральные отложения, а не окаменелые останки внеземной жизни.

И все же человечество не спешит расставаться с надеждой отыскать соседей по Солнечной системе. Экстремальные условия, в которых благополучно обитают многие археи, сходны с имеющимися на других планетах и их спутниках. Например, холодные сухие каменистые пустоши Антарктиды настолько приближены к условиям жизни на Марсе, что именно там испытывают приборы, предназначенные для экспедиций на Красную планету. Однако и на этих пустошах, в миллиметре от поверхности обнаруживается тонкая прослойка фотосинтезирующих микроорганизмов.

Как ни парадоксально, бактерии способны выжить даже в безвоздушном космическом пространстве. В апреле 1967 г. на Луну опустился зонд «Сервейер-3». Два с половиной года спустя к нему наведались астронавты с «Аполлона-12», чтобы проверить, как зонд переносит суровые условия – интенсивное солнечное излучение, почти безвоздушное пространство и резкие перепады температур. Сняв телекамеру, они отвезли ее на Землю в герметичном контейнере, который затем вскрыли в стерильных условиях карантина. Культивировав образцы, взятые изнутри камеры, микробиологи, к своему изумлению, обнаружили рост микроорганизмов. Однако сенсации не произошло – это оказались не лунные формы жизни, а вполне знакомые земные. Видимо, во время сборки камеры техник чихнул, и в самую сердцевину прибора попали бактерии, которые и оставались запертыми там до тех пор, пока телекамеру не вскрыли в лаборатории. Скептики, разумеется, вправе возразить, что бактерии могли вовсе не путешествовать на Луну и обратно, а появились в камере уже по возвращении на Землю. Однако учитывая соблюдавшуюся самым строгим образом стерильность во время снятия камеры и ее анализа, это маловероятно. Судя по всему, бактерии действительно продержались два с половиной года на поверхности Луны.

Между тем здесь необходимо различать выживание и рост. Без воды жизнь (в нашем ее понимании) может существовать только в состоянии анабиоза. Рост и размножение в этом случае исключаются. Поэтому поиски жизни в Солнечной системе сводятся, по сути, к поискам воды. И надежды отыскать ее не так уже несбыточны. В 1979 г. аппарат «Вояджер», достигнув Юпитера, обнаружил слой льда на одном из его спутников, Европе. Согласно более свежим данным, полученным от космического аппарата «Галилео», на глубине многих миль под этим ледяным панцирем может лежать целый океан воды – подобно большим озерам под ледяным куполом Антарктиды. Сейчас ученые планируют послать еще один аппарат, чтобы проверить эту гипотезу и выяснить, существует ли жизнь на Европе. А вдруг удастся ее обнаружить?