Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли - Андрей Журавлев

Конечно, 120 лет блаженного бездействия, на которое способны тихоходки, — это не сотни тысяч лет водорослевого или бактериального «сна». Но наверное, многие не отказались бы и от такой возможности перескочить из одного времени в другое.

Основные процессы, обеспечивающие тихоходкам долгий и здоровый сон в ледяном гробу, свойственны многим многоклеточным (личинки насекомых, моллюски, рыбы, одна из которых так и называется «ледяная»), вынужденным выживать в заполярных и приближенных к ним условиях. Главное — вовремя выработать антифризы и вывести лишнюю воду из клеток. В межклеточном пространстве острые ледяные кристаллы не так опасны. Так, в теле мидий при -20 °C замерзает 70 процентов воды, но так как эта жидкость заблаговременно оказывается между клеток, ничего страшного с двустворками не случается. Существенно понижают температуру замерзания воды глюкоза, аминокислоты и соли (например, обычный в крови хлористый натрий), но лучшими антифризами служат многоатомные спирты (глицерин и сорбит), а также особые белки-антифризы, направляющие рост ледяных кристаллов так, чтобы они не разрушали живые клетки.

До полномасштабных экспериментов с людьми очень и очень далеко. А как же знаменитые (и недешевые) американские криогенные саркофаги? Ведь даже журнал «New Scientist» объявил конкурс, победитель которого будет посмертно заморожен до лучших времен в Крионном институте Мичигана, что стоит 28 тысяч долларов США. Хранение в жидком азоте при температуре -196 °C действительно препятствует разложению, но к акту воскрешения после этого, отнесенному в отдаленное будущее, многие ученые относятся скептически. Поэтому лучше воспользоваться альтернативной премией «New Scientist»: прожить неделю на Гавайях сейчас, а не откладывать ее на «послесмертие». Тем более что из американских криогенных колумбариев просачиваются сведения о перебоях в работе холодильников. Им-то никто столетнюю гарантию не давал.

Реальные достижения по продлению жизни с помощью замораживания выглядят поскромнее. Так, у крыс и с меньшим положительным результатом у овец удалось вырезать яичники, заморозить их на время хемотерапевтического лечения организма, вживить снова и добиться нормального функционирования. Эксперименты с овцами особенно важны, поскольку их репродуктивные органы по размерам близки к человеческим. Есть надежда, что так можно будет подлечить больных раком, без опасения нанести непоправимый вред их возможному потомству. А если обратиться к тихоходкам? Кунихиро Секи смог выделить из них тот самый сахар-антифриз и с его помощью на десять дней заморозил и затем «воскресил» крысиное сердце. Значит, в перспективе можно значительно увеличить сроки хранения донорских органов и продлить многие человеческие жизни.

Горячие источники жизни

Вообще-то мы выросли в тепличных условиях. Археи, вероятно поучаствовавшие в создании эукариотной клетки (из которых состоят все живые организмы, кроме бактерий и самих архей), — обитатели горячих источников; гены альфа-протеобактерий, превратившихся в митохондрии, отвечают за синтез белков, устойчивых при высоких температурах. Даже некоторые цианобактерии, живущие фотосинтезом, предпочитают теплые местечки: например, Synechococcus растет в горячих источниках Хантер (штат Орегон) тем быстрее, чем сильнее нагревается вода, вплоть до 60 °C (а другие — и до 73 °C). Белки, даже самых холоднокровных организмов не распадаются при нагревании до температуры 60–65 °C, что опять же указывает на теплые условия, в которых появились и существовали первые эукариоты. Температура архейских и раннепротерозойских морей по оценкам геохимиков, использовавших данные по изотопии кремния и кислорода (последний анализировался только из включений первичной морской воды в кристаллах соли), как раз достигала таких величин: от 50 до 90 °C. Даже в эдиакарском периоде, которым заканчивалась протерозойская эра, температура мелководных морей доходила до 40 °C. Да и за последние 600 миллионов лет существования морской и наземной биоты новые виды и целые группы организмов в подавляющем большинстве возникали в тропическом поясе, даже в самые теплые времена, и лишь потом мигрировали к полюсам. И происходило это не от хорошей жизни, а под давлением обстоятельств — хищников, паразитов и конкурентов.

Скажем, есть в океане загадочный треугольник. Только в нем ничего не исчезает, а наоборот — появляется. «Почему в Коралловом треугольнике, охватывающем моря Тихого океана вокруг Филиппин, Малайзии, Брунея, восточной части Индонезии, Восточного Тимора, Палау, Папуа — Новой Гвинеи и Соломоновых островов, сосредоточено больше всего видов морских обитателей?» — задались вопросом морские биологи. И чтобы ответить на него, составили для треугольника подробные карты разнообразных условий обитания и распределения 8295 прибрежных рыб, 1212 моллюсков и ракообразных, 820 рифостроящих кораллов, 50 морских трав и 69 мангровых деревьев. Оказалось, что 30 процентов из них сосредоточено в северной и центральной части этой фигуры — в акватории Филиппин и Восточной Индонезии. «В южной и восточной частях треугольника средняя температура поверхностных вод достигает 29 °C — наивысший показатель для всего Мирового океана, — говорит Кент Карпентер, руководитель отдела видового разнообразия морей при Международном союзе охраны природы. — Несомненно, что температурный режим подхлестнул скорости видообразования».

Скорость химических реакций тем выше, чем выше температура, а значит, и темпы обмена веществ выше, и органические молекулы, включая гены, изменяются быстрее. А генетическая изменчивость — это и есть эволюция, во всяком случае, немаловажная составляющая этого процесса.

Человек — не исключение. Не важно, возьмем мы обезьянью родню или ограничимся Homo sapiens, — все мы вышли из Африки. И подспудно хотим обратно, хотя бы ненадолго, чтобы подпитаться витаминами группы D, образующимися под щедрыми лучами солнца и обеспечивающими нормальный рост костей.

Динозавры Заполярья

Единственным исключением из правила «там лучше, где теплее», наверное, были предки млекопитающих — зверозубые ящеры. Большинство представителей этой группы, живших в позднепермскую и раннетриасовую эпохи (270–240 миллионов лет назад), судя по находкам их костных остатков, было сосредоточено в областях земного шара с холодным и влажным климатом. Может быть, поэтому они первыми и стали «теплокровными», то есть гомойотермными?^[37]

Термин «гомойотермный» («равномерно теплый») точнее описывает температурный режим организма, чем «теплокровный», поскольку сохранять температуру тела на относительно постоянном уровне выше таковой окружающей среды способны самые разные существа: насекомые, рыбы, крупные змеи (когда высиживают потомство), черепахи, даже цветы. Например, тунцы поддерживают в тепле (на 20 °C выше температуры воды) наиболее важные органы — мозг, глаза, мускульные блоки, брюшную полость — за счет учащенного сердцебиения (до 130 ударов в минуту против 20–50 ударов в спокойном состоянии) и плотной сети параллельно расположенных кровеносных сосудов. При такой частоте сердечных сокращений кровоток быстрее проходит через жабры, и кровь насыщается кислородом. А необходимый уровень кислорода обеспечивает таранная вентиляция: тунец плывет с открытым ртом, всасывая воду, которая поступает в жабры, поверхность которых раз в тридцать больше, чем у других рыб. Быстрое движение крови через густую сеть чередующихся «холодных» вен и «теплых» артерий удерживает тепло в тканях и не дает ему рассеиваться.