Мы искали жизнь не так. Земной лишайник показал, как выжить под смертоносным солнцем
В поисках внеземной жизни мы привыкли ориентироваться на образ и подобие нашей планеты — ищем «вторую Землю» в так называемой зоне Златовласки, где не слишком жарко и не слишком холодно. Но что, если мы ищем не там или, точнее, слишком узко? Новое исследование, вдохновлённое скромным обитателем земных пустынь, предполагает, что жизнь может быть куда более стойкой, чем мы думали, и процветать в условиях, которые мы до сих пор считали абсолютно смертоносными.
И ключ к этому открытию, как ни странно, лежал у нас под ногами — в выжженной солнцем пустыне Мохаве.
Почему ты чёрный, а не зелёный?
История любого великого открытия часто начинается с простого вопроса. Так случилось и в этот раз. Учёный Генри Сан из Института исследования пустынь, прогуливаясь по безжизненному на вид ландшафту, обратил внимание на лишайники. Но не на сам факт их существования, а на их цвет. Они были угольно-чёрными.
Для биолога это загадка. Лишайники — симбиотические организмы, состоящие из гриба и водоросли (или цианобактерии). Водоросль содержит хлорофилл и занимается фотосинтезом, а значит, по логике, должна придавать организму зелёный оттенок. Почему же эти создания выглядели так, словно их покрыли сажей? Этот вопрос и запустил цепочку исследований, приведших к поразительным выводам.
Оказалось, что тёмный пигмент — это не признак болезни или упадка. Напротив, это своего рода высокотехнологичная броня. Как выяснили учёные, это лучшая природная защита от солнца, которую только можно вообразить.
Эксперимент на выживание: доза, смертельная для всего живого
На Земле жизнь зависит от Солнца, но это палка о двух концах. Наряду с живительным светом наша звезда излучает и опасный ультрафиолет. Атмосфера Земли — наш надёжный щит. Она пропускает относительно безобидный УФ-А (вызывает старение кожи) и УФ-В (причина загара и ожогов), но полностью блокирует УФ-С — самый коротковолновый и энергетически мощный тип излучения.
УФ-С — это настоящий клеточный убийца. Он настолько эффективно разрушает ДНК и РНК, что мы используем УФ-C лампы для стерилизации медицинских инструментов, воздуха и воды, уничтожая любые микробы. На поверхности Земли в естественных условиях его нет.
Но в космосе всё иначе. Многие звёзды, особенно популярные кандидаты для поиска жизни вроде красных карликов (М-класс), гораздо активнее нашего Солнца. Они регулярно обрушивают на свои планеты мощнейшие вспышки, несущие колоссальные дозы УФ-С. До недавнего времени считалось, что такая «звёздная погода» — это смертный приговор для любой жизни на поверхности.
Именно этот сценарий и решили смоделировать учёные. Они взяли образцы того самого чёрного лишайника (Clavascidium lacinulatum) и поместили их под мощную УФ-С лампу на три месяца. Это была не просто проверка на прочность, а полноценный экологический тест: чтобы жизнь на планете была стабильной, она должна переживать не кратковспышки, а длительные неблагоприятные периоды.
Результат ошеломил даже исследователей. Да, лишайник был серьёзно повреждён. Но после того, как его вернули в нормальные условия и добавили воды, половина его клеток не просто выжила — она восстановила способность к делению и размножению. Этот организм, никогда не встречавшийся с УФ-С в своей эволюционной истории, выдержал дозу, способную простерилизовать операционную.
Секрет чёрной брони
Разгадка крылась в химии. Верхний слой лишайника, толщиной менее миллиметра, оказался настоящей фабрикой по производству уникальных кислот. Эти вещества работают как фотостабилизаторы, поглощая и рассеивая губительную энергию ультрафиолета. По сути, лишайник «отрастил» себе идеальный солнцезащитный крем.
Когда учёные разрезали образец, они увидели, что тёмный пигмент сконцентрирован именно в этом верхнем «эпидермисе». Он, словно бронежилет, принимал весь удар на себя, защищая нежные фотосинтезирующие клетки внизу. Более того, когда исследователи разделили симбионтов — гриб и водоросль, — и подвергли их излучению поодиночке, водоросль погибла за считанные минуты. Выжить они могут только вместе, где гриб предоставляет эту уникальную защиту.
Самое интересное, что эта суперспособность, вероятно, является эволюционным «бонусом». Лишайник выработал защиту от УФ-А и УФ-В, которые на Земле есть в избытке, а устойчивость к УФ-С оказалась полезным побочным эффектом этого механизма.
Новые горизонты для астробиологии
Что всё это значит для поиска жизни во Вселенной? Очень многое.
- Расширение обитаемой зоны. Теперь мы не можем сбрасывать со счетов планеты у активных, «вспыльчивых» звёзд. Возможно, на их поверхности процветают не зелёные, а тёмные, «загорелые» биосферы, полностью адаптированные к жёсткому излучению.
- Новые биомаркеры. Запуск телескопа «Джеймс Уэбб» позволяет нам анализировать атмосферы экзопланет. Теперь астробиологи могут искать не только следы хлорофилла, но и химические маркеры, указывающие на наличие подобных защитных пигментов.
- Переосмысление концепции жизни. Исследование показывает, что жизнь — это не хрупкая тепличная культура, а невероятно упорная и изобретательная сила. Она стремится выстоять, используя самые неожиданные биохимические трюки.
Как сказал руководитель группы Теджиндер Сингх, «исследуя эти пределы, мы шаг за шагом приближаемся к пониманию того, где жизнь возможна». Возможно, наш следующий великий шаг в космосе будет сделан благодаря уроку, который нам преподал скромный чёрный лишайник, упрямо цепляющийся за жизнь в самой суровой пустыне Земли. И этот урок прост: не стоит недооценивать изобретательность природы. Ни на нашей планете, ни за её пределами.