Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего

Как только первая клетка утвердилась и начала делиться, усложняющиеся петли обратной связи между клетками и их окружением привели к новым формам на суше, в море и в воздухе. Взаимодействие геологических условий и биологической новизны отразилось в шести отличающихся друг от друга вариациях эволюции жизни на Земле. Первые формы жизни — единичные клетки, настолько маленькие, что их можно увидеть только в самый мощный микроскоп, — были обязаны своим появлением почти исключительно химической энергии горных пород. Возможно, прошел миллиард лет, прежде чем появилась вторая вариация, когда более продвинутые клетки начали поглощать солнечный свет в качестве нового источника энергии. Третьей вариацией, появившейся примерно 575 млн лет назад, стала многоклеточная жизнь — новая стратегия выживания.

Вскоре после этого биологическая гонка вооружений представила следующую вариацию — четвертую, по мере того как камень зубов и когтей крошился в борьбе с броней раковин и костей. Пятая вариация появилась, когда растения и животные вышли на сушу, чтобы создать то, что — как сейчас считает большинство из нас — и есть характерный зеленый ландшафт Земли. И шестая вариация на тему эволюции, самая последняя, представляет людей, которые играют главную роль в меняющейся земной биосфере. Каждая вариация была переходом к новой стратегии использования питательных веществ и поддержания жизни. Каждая эволюционная вариация являлась, по сути, энергетическим опытом, и каждая меняла пути циркулирования углерода между резервуарами, расположенными вблизи непостоянной поверхности нашей планеты.

Вариация 1. Микробы едят минералы {173}

В истории жизни углерод является центральным атомом — игроком драмы, но в действие ее приводит энергия. Мы уверены, что химия происхождения основана на углероде, потому что он входит в состав всех современных биомолекул, и полноценной альтернативы ему нет. Вопрос источника энергии для жизни гораздо туманнее, а ряд вероятных ответов более разнообразен. Бо́льшая часть жизни на Земле сегодня в конечном счете получает энергию — либо напрямую, либо косвенно — от Солнца посредством фотосинтеза. Но сбор солнечного света и преобразование его в химические структуры — процесс замысловатый, соответственно, это более позднее достижение, требующее эволюции сложных уровней клеточных инноваций. Самые примитивные одноклеточные организмы на Земле сегодня используют гораздо более простое и, предположительно, более древнее энергетическое решение: они едят минералы.

Чтобы прийти к концепции минералов как пищи требуется довольно нетрадиционный взгляд на вещи, поэтому-то данная идея и приглянулась геобиологу Полу Фальковски{174}. Дитя послевоенного демографического взрыва, выросший в Нью-Йорке, Фальковски вспоминает свое взросление «на окраине Гарлема» в 1950–60-х гг. Семья мальчика принадлежала к рабочему классу и жила небогато, пытаясь свести концы с концами. Родители Пола не особенно интересовались наукой, но они развили возникший у их сына интерес к миру природы, подарив ему микроскоп (дорогостоящий презент на день рождения, когда ему было девять) и регулярно водя его в прославленный Американский музей естественной истории (где столь многие из нас, ученых, впервые почувствовали тягу к науке). В результате общения с молодой четой биологов, выпускников Колумбийского университета, которые жили в том же доме, в Фальковски проснулась длящаяся всю его жизнь любовь к разведению и изучению тропических рыб и их сложных замкнутых экосистем. Даже сегодня офис Пола и его лаборатории в Ратгерском университете могут похвастаться эффектными аквариумами со всевозможными цветными рыбками и кораллами.

Фальковски учился неподалеку от дома — он ходил сначала в Бруклинскую техническую среднюю школу, а затем в Городской колледж Нью-Йорка. Ненадолго погрузившись в изучение философии и логики и блестяще овладев требуемыми физическими, математическими и химическими знаниями (их перечень очень длинен и зануден), он обнаружил свое истинное призвание — океанографию. Городской колледж запустил программу по забору образцов воды и микроорганизмов из реки Гудзон и гавани Нью-Йорка на 27-метровом катамаране Atlantic Twin, и Фальковски, в то время студент-старшекурсник, вызывался участвовать в этих акциях при любой возможности.

Формально Пол Фальковски — официальный член Общества океанографов со степенью PhD Университета Британской Колумбии, имеющий за плечами долгие месяцы морских путешествий, среди которых переходы в Западную Антарктиду и Саргассово море. В действительности же его профессиональный путь был очень своеобразным. Годами он совмещал работу в Брукхейвенской национальной лаборатории на Лонг-Айленде — знаменитом центре физических исследований — с постом профессора геологии Ратгерского университета в Нью-Джерси. Будучи ненасытным читателем, он видит те природные связи, которые другие упустили.