Во время глубоководной экспедиции американский биолог русского происхождения Михаил Матц нашел гигантских амеб. Предполагается, что они появились 1,8 млрд лет назад. Их размер доходит до трех сантиметров, они способны ползать по грунту и оставлять следы. Если все это подтвердится, мы закроем несколько белых пятен в теории эволюции. Или, наоборот, откроем их.
— Почти на километровой глубине, куда бы мы ни посмотрели, рассыпаны в донной грязи какие-то шарики. И от них назад еще следы тянутся, как будто эти штуковины ехали вверх, — вспоминает о своей экспедиции на Багамы молекулярный биолог Михаил Матц. — Одна из теорий была, что, может, это какашки чьи-то: кто-то прополз, накакал и уплыл — ну, бывает. Но не так же прям, товарищи, что все кругом ими засыпано. Мы подумали: может, морской ежик? Нет. Потом: какие-нибудь улитки? Они ж следы оставляют. Тоже нет. Когда достали, выяснилось, что это такой упругий шарик. А внутри ничего нет, водичка…
Найти дочку фермера на дне океана
Большая аудитория Политехнического музея в Москве. Знаменитое место. С этой сцены читали свои стихи Маяковский и Евтушенко, пели Окуджава и Высоцкий, рассказывали о достижениях науки Курчатов и Ландау.
Сейчас здесь стоит Михаил Матц. Как положено американскому профессору, в джинсах и клетчатой рубашке. Когда-то он окончил биофак МГУ, защитил кандидатскую в Институте биоорганической химии. Теперь он в Техасском университете в Остине руководит лабораторией экологической геномики. В Москву наведывается нечасто, а с публичной лекцией впервые.
— Расскажу я о такой замечательной активности человечества, как исследование океанских глубин, — начинает Матц. — Есть такие вещи, которые человечество просто обязано делать. Летать на Марс — одна из таких вещей, исследовать звездное пространство, а еще — нырять в глубину океана. Неважно зачем. Важно, что мы это должны делать. Должны лезть во все эти дырки, чтобы чувствовать, что мы действительно человеческая цивилизация. Мне повезло поучаствовать в этом немножечко…
В зале собралась довольно разношерстная публика: тинейджерки в зеленых колготках, школьники с тетрадками из продвинутых гимназий, солидные ученые-биологи с заостренными бородками…
— Сначала я назвал свое выступление «Гигантские амебы». Потом попытался придумать что-то более интересное и не смог, — улыбается со сцены Михаил и пролистывает слайды на большом экране.
Начинает он почему-то с представлений о жизни в океане у древних греков, которым это все было интересно, и у викторианских джентльменов, считавших, что на дне никакой жизни нет. Минут через двадцать он добирается до XXIвека, точнее до своей глубоководной экспедиции.
В 2007 году Матц с коллегами отправился в экспедицию на Багамы, в район островка Сан-Сальвадор. Кстати, тоже историческое место. Именно здесь каравеллы Колумба впервые достигли суши, и отсюда началось открытие Америки.
— Что-то нас клюнуло, что мы должны поехать на Багамы, понырять и посмотреть, что там на дне, — вспоминает Михаил Матц. — На островах было очень хорошо, прекрасная погода. Никаких амеб мы не искали. Никто из нас даже не знал, что бывают такие вот амебы. В нашей команде все изучали исключительно взаимодействие жизни и света — это зрение, люминесценция, флюоресценция, поляризация, маскировка. Идея была изучить адаптацию живых организмов к разным уровням освещения. Поэтому искали мы что-то раскрашенное, что-то клыкастое, зубастое, способное светиться в полной темноте. Наше открытие — типичный случай «как найти то, не знаю что». Такая научная удача. Как сказал по этому поводу один мой коллега, «научная удача — это когда вы ищете иголку в стоге сена, а находите дочку фермера». Вот примерно то же самое произошло и с нами.
Ученые спускались на глубоководном аппарате Johnson Sea Link. По возможностям он скромнее, чем российские «Миры», но на километр погружаться может. С виду аппарат больше напоминает вертолет — здоровенный стеклянный шар, со всех сторон обвешанный баллонами и оборудованием. В этот шар залезают ученый и пилот. Пилот рулит и собирает пробы автоматическим манипулятором; ученый управляет приделанной снаружи видеокамерой, указывает, куда плыть и какие экземпляры хватать.
— У аппарата есть такая большая рука, — объясняет Матц. — На этой руке, как у каждого уважающего себя робота, есть три разных инструмента: хваталка, черпалка и сосалка. Сосалка просто шлангом засасывает пробу, черпалка зачерпывает кусок и складывает в баночку. Ну, а хваталка хватает то, что можно схватить. Пилот управляет этой рукой с восхитительной точностью. На моих глазах он поймал рыбу. Я говорю: «Смотри, Дон, какая рыбка интересная, берем?» — «Берем» — и хвать ее. А это трудно. Тем более что там не удобные консоли, как в видеоиграх, а что-то допотопное. Это ж 70-х годов аппарат.
Во время своих погружений Матц увидел, что дно покрыто некими шариками в два-три сантиметра диаметром.
— Я думал, это какашки, — не без иронии в голосе признается Михаил, — и решил собрать интересный образец. Хотя когда-то, когда был студентом, зарекался: что бы ни случилось, какашки я изучать не буду! Должна же быть какая-то черта... Ан нет, дал слабину, собрал это — в виде курьеза, если хотите.
Но когда этот шарик подняли на борт исследовательского судна, выяснилось, что это вовсе не испражнения какого-то морского существа, а самостоятельный организм.
— Если его очистить от грязи, то выглядит он так: прозрачная мембранка, под ней что-то зелененькое с дырочками. Если раздавить, лопается, а внутри просто вода. И размером с мою фалангу пальца. Это такая огромная одна клетка! — восклицает Матц. — На корабле было много морских биологов, и все они не в первый раз были в глубоководном рейсе, но никто раньше эту штуку не видел.
Самая крупная, самая древняя, самая ползучая…
«Амеба (корненожка) — относительно крупный организм, достигающий размера 0,5 миллиметра…» — уверяет нас энциклопедия. Тот шарик, который привез к себе в лабораторию Михаил Матц, был в диаметре почти три сантиметра. И он оказался амебой.
Матц — молекулярный биолог, поэтому виды он определяет так: образец растолочь, растворить, выделить ДНК, наугад расшифровать сотню участков и сравнить с тем, что есть в базах данных. Точнее способа пока не существует.
Анализ генов показал, что поднятое со дна океана существо является именно амебой. Только гигантской. Представьте себе, что биологи нашли питона длиной километр или оленя ростом с пятидесятиэтажный дом. По соотношению размеров это примерно то же самое
— Это одна-единственная клетка величиной с виноградину! — восхищается Матц. — Я думаю, что она многоядерная. К сожалению, этого мы посмотреть не сумели, так как подняли только один образец, который я полностью извел на секвенирование.
Когда стали искать другие случаи обнаружения таких одноклеточных гигантов, нашли лишь одну статью британских ученых. Они в 2000 году исследовали глубины Персидского залива. Спускали на глубину трех километров камеру, и в кадр попали небольшие шарообразные существа. Анализ ДНК показывает, что это тот же самый вид, что и найденный Матцем.
— Однако есть большая разница между организмом в Персидском заливе и нашим, — объясняет Михаил. — Там они абсолютно круглые, а наши немного вытянутые. Но главное — «персидские» не могут передвигаться, не оставляют никаких следов. А наши амебы оставляют за собой характерный след.
Эти следы амеб-виноградин подозрительно похожи на те, которые палеонтологи приписывают многоклеточным животным, жившим примерно 1,8 млрд лет назад. То есть…
— Наш зверек, похоже, является самым долгоживущим организмом на Земле, по крайней мере из тех, которых можно увидеть невооруженным глазом, — улыбается Матц. — Мне хочется верить, что вот такого рода одноклеточные организмы крупного размера и были основным населением нашей планеты до того, как возникли животные типа нас с вами.
Конечно, жизнь на Земле появилась гораздо раньше — цианобактерии плавали в океане еще 3,5 млрд лет назад. Но что это была за жизнь?! Микроскопические примитивные создания, не имевшие даже клеточного ядра. А амеба — полноценный эукариот, вполне упитанный и активный. Это пусть простейшее, но почти животное.
Вообще вопрос, когда появились первые животные на Земле, вызывает бурные споры среди палеонтологов. Самая смелая дата — 1,5 млрд лет назад. Организм, найденный на Багамах, старше. А если сравнивать с динозаврами, то те кажутся просто младенцами — всего-то 230 млн лет назад. При этом всевозможные диплодоки и бронтозавры давным-давно вымерли, а эти шарики бодро ползают по дну океана.
Следы, оставляемые гигантскими амебами, — это еще одна сенсация. Она подтверждает подлинность одного из самых загадочных событий в истории жизни на Земле — Кембрийского взрыва.
Одноклеточные лишились алиби
Кембрийский взрыв — это по значимости почти такое же событие, как появление жизни вообще. Три миллиарда лет природа довольствовалась простыми формами — бактерии, микроскопические одноклеточные. И вдруг 540 млн лет назад разнообразие и сложность видов расцвели пышным цветом. За какие-то 20–30 млн лет — по палеонтологическим меркам это считай что мгновенно — появились все типы позвоночных животных. После этого ничего принципиального нового эволюция не создала, она только дорабатывала то, что возникло в начале кембрийского периода.
— Дарвин счастлив, когда эволюция выглядит вот так, — комментирует Матц свой очередной слайд. На экране появляется схема происхождения видов, по которой все организмы появляются постепенно: из единого ствола вырастают иерархические веточки, символизирующие роды, семейства, отряды, классы. Ниже — фото улыбающегося Дарвина.
— Однако все выглядит не совсем так, — Михаил нажимает на кнопку пульта и появляется другая схема: куст из параллельных веточек. Под схемой фото печального Дарвина.
Сам отец эволюционной теории очень переживал из-за Кембрийского взрыва. Ведь по его теории все организмы должны были появляться в разное время, от более простого к сложному. Сам Дарвин предполагал, что взрыв этот ненастоящий: организмы эволюционировали постепенно, но по каким-то причинам не оставляли ископаемых останков вплоть до кембрия.
Сейчас существует два десятка объяснений, почему же случилось такое буйство природы. В числе версий и резкий рост концентрации кислорода, и глобальная климатическая катастрофа, и «гонка вооружений» между хищниками и жертвами. Но самое простое — вслед за Дарвином предположить, что никакого взрыва не было. Этой точки зрения до сих пор придерживаются многие ученые.
Они уверяют, что многоклеточная жизнь до кембрия вполне себе развивалась, только была она без позвоночников, панцирей и раковин, поэтому палеонтологи не могут найти никаких останков. К тому же уже не раз обнаруживались следы чего-то ползающего, которые гораздо древнее кембрия. Например, в Индии в отложениях, возраст которых больше миллиарда лет, найдены отпечатки существ диаметром до пяти миллиметров. Они двигались сквозь мягкие породы и должны были быть чем-то похожим на земляных червей.
— Палеонтологи же как считают? — говорит Михаил. — Если вы проползли в одном направлении по поверхности грязи — значит, у вас были передний и задний конец. И, кроме того, пузечко и спина, и, значит, вы были многоклеточным двусторонне-симметричным животным. Как улитки, как мухи или большие обезьяны типа нас. Но наши одноклеточные — амебы — прекрасно ползут и оставляют следы, неотличимые от тех, по которым палеонтологи устанавливают раннее, докембрийское происхождение многоклеточных. Наш зверь предлагает рациональное объяснение этим следам.
Открытие гигантских амеб напрямую не подтверждает, что Кембрийский взрыв действительно был. Но палеонтология во многом напоминает криминалистику: результаты багамской экспедиции не доказывают напрямую чью-то вину, зато уничтожают алиби подозреваемого. То есть и одноклеточные могли совершать то, что оставило следы на месте преступления.
Матц уверен, что Кембрийский взрыв был. И у него есть своя гипотеза, соответствующая роду его занятий — молекулярной биологии.
— Природа мутации тогда была другой, — с жаром доказывает профессор. — Случайное нарушение генетического аппарата при передаче наследования приводило к гораздо более серьезным изменениям. Тогда у организмов вырастали дополнительные ноги и головы. Сейчас у нас система взаимодействия между генами настолько устойчива, что даже сравнительно сильные нарушения не вызывают каких-то волшебных уродов, из которых потом может произойти что-то полезное. В те времена, мне хочется верить, сама иерархическая структура взаимодействия между генами и между белками была не развита. И устроена как-то по-другому, поэтому позволялись гораздо бóльшие вариации. Впрочем, это лишь одна из полутора десятков возможных гипотез.
Назад к одноклеточным
Лекция заканчивается. Михаила долго не отпускают старые знакомые по МГУ и Институту биоорганической химии. После дружеских объятий и обещаний не теряться мы остаемся втроем: я, Матц и его подруга. Звонит телефон: еще одна партия друзей уже ждет его в кофейне.
— Куда-куда подходить? — переспрашивает Матц. — Сразу за «Китайским летчиком»? Понял. Найду. Не потеряюсь.
Он не торопится. Ему нравится рассказывать про своих амеб даже после полуторачасовой лекции. Мы все вместе не спеша идем по Москве.
Возле подземного перехода я теряюсь: как нам пересечь площадь, чтобы выйти к «Китайскому летчику»? Михаил ведет абсолютно уверено. Хотя теперь он в России бывает нечасто, один-два раза в «годичек», как он это слово произносит. Он вообще любит смягчать слова: «цилиндрик», «окошечки», «тихонько», «пузыречки»… В Штатах же Матц оказался по вполне стандартной случайности: приехал на конференцию, заехал к приятелю приятеля, и тот уговорил его остаться. Пока не жалеет.
— Почему вы подняли только одну амебу? Их же там куча, судя по фотографиям.
— Да я мог бы сотни их выловить. Знать бы, на что смотрел!
— Когда вы напечатали статью, как к этому отнеслось научное сообщество?
— Было довольно трудно опубликоваться, потому что мы искали совсем другое и не собрали достаточных данных. Но когда напечатали, народ это дело подцепил, про нашу статью написали анонс в журнале Science,меня записали в палеонтологи. А эти амебы теперь у них называются «матцо-боллс» — «шарики Матца». Такой тонкий юмор: matzo-ballsна самом деле шарики из мацы, типичный продукт на «кошерной» полке американского супермаркета.
— Палеонтологи не пытались протестовать? Все-таки вы вторглись на чужую территорию.
— Они меня сразу полюбили. Палеонтологи вообще любят всякого человека, который вылезает с идиотическими теориями, которые потом можно критиковать, обсуждать, опровергать. Это подпитывает дух здорового научного противоречия.
— Какие у них были возражения?
— В основном я слышал критику, которую считаю правильной и логичной: у меня нет прямого доказательства, что амебы действительно перемещаются сами и оставляют этот след. Хотя есть огромное количество косвенных данных. Например, их точно не может передвигать течение. Если их гонять течением, то не будет следов на грунте, они же легонькие. Но чтобы получить прямые доказательства, нужно еще раз спуститься на дно моря и посидеть возле этой амебы, скажем, дня три с автономной камерой, которая будет щелкать по кадрику каждые пять минут.
— Так почему вы не организуете новую экспедицию и не добудете прямые доказательства?
— Понимаете, десятидневная экспедиция стоит примерно 800 тысяч долларов. Их добыть, скажем так, трудновато. Я над этим работаю.
— А в России можно было бы собрать такую экспедицию?
— Конечно. У нас же «Миры» есть. С «Мирами» я бы с радостью сходил. Я просто не знаю, каким образом организуются с ними экспедиции. Сейчас они, насколько мне известно, ныряют на Байкале. Как их с Байкала выцеплять? Нужно найти концы, кому написать мейл.
— Лучше сразу в блог президенту…
— Скорее, режиссеру фильма «Титаник» Джеймсу Кэмерону, он знает.
Мы выходим на поверхность. Нас то и дело обгоняют фанаты «Спартака» с пивными бутылками. У Матца опять звонит телефон: ему срочно нужно уехать. Он разводит руками и виновато улыбается. Интервью нужно сворачивать. Кафе тоже отменяется. Напоследок не выдерживаю:
— Вам не было страшно спускаться на дно океана?
— Это вообще очень нестрашный аппарат. Там главное — не заснуть к чертовой матери. А не спать невозможно, потому что там еще одеялки, подушки — сидений-то нет. Темно, тишина. А пока до дна донырнешь — это же минут сорок, — подлодка идет с выключенными фонарями, чтобы электричество экономить. Тихонько тонешь, и все становится чернее и чернее. Двести метров — и волн уже никаких не чувствуется. Тишина, пузыречки.
Ссылка на статью: http://www.rusrep.ru/article/2010/10/05/biologiya
Авторы: Дарья Золотухина
