Давайте начнём наше обсуждение экстремофилов с беспозвоночных — с животных, у которых отсутствует позвоночный столб. Свыше 90 процентов ныне живущих животных — это беспозвоночные. Они распространены по всему миру и варьируют по размеру от мельчайших простейших до гигантских кальмаров. Из 22 групп беспозвоночных, известных как типы, как минимум, 9 представлены в горячих источниках. Некоторые из этих животных, как правило, обитают в более прохладных водах, окружающих жерла горячих источников, где им приходится выдерживать чрезвычайно высокие концентрации тяжёлых металлов и серосодержащих соединений. И если большинство земных животных в конечном счёте зависит от световой энергии, улавливаемой растениями, животные из горячих источников зависят от бактериальных химических реакций с использованием сульфидов. Например, крупные черви из океанских впадин, живущие на слишком большой глубине, чтобы туда проникал солнечный свет, используют энергию, получаемую из смертоносных смесей сернистых газов (то есть «смертоносных» для других форм жизни). Эти черви длиной 10 футов (3 м), живущие под слоем воды толщиной 8000 футов (2400 м), куда более странные, чем нечто из голливудского научно-фантастического фильма. У гигантских червей нет ртов. Они не могут есть.

Пищеварительная система червей кишит красноватыми бактериями, которые добывают энергию для червей, переваривая сероводород из жерл горячих источников. В этой кислотной среде черви вырастают на 0,08 дюйма (2 мм) в день, что делает их самыми быстрорастущими морскими беспозвоночными на планете. Трудно поверить, что на Земле обитают существа вроде этих. Вообще, когда мне приходится создавать образы инопланетян для своих научно-фантастических романов, я черпаю идеи из фотографий земных беспозвоночных. На нашей планете нет ничего страннее их.

В дополнение к безротым червям из горячих источников есть ещё и гигантские моллюски, красные от присутствия подобных бактерий, которые процветают в воде, нагретой до 680 градусов по Фаренгейту (360 градусов по Цельсию) — значительно выше температуры, при которой воспламеняется бумага.

Давайте поговорим о бактериях, которые благоденствуют в кишечнике червей из горячих источников. Привычные нам микроорганизмы погибают при нагревании до 212 градусов по Фаренгейту (100 градусов по Цельсию). Однако экстремально термофильные (теплолюбивые) бактерии, или гипертермофилы (любители экстремальной жары), не только выживают при воздействии таких температур, но и растут наилучшим образом при температуре выше 212 градусов по Фаренгейту (100 градусов по Цельсию) — температуре, при которой вода остаётся жидкой только из-за чрезвычайно высокого давления. Эти бактерии известны под такими говорящими названиями, как Pyrococcus furiosus или Methanothermus fervidus, и встречаются и в естественных горячих средах, и в такой рукотворной среде, как резервуары с горячей водой. В отличие от гипертермофильных бактерий, менее экстремальные термофильные бактерии растут при температурах выше 140 градусов по Фаренгейту (60 градусов по Цельсию). Такие температуры наблюдаются в гниющих компостных кучах, горячих источниках, а также в океанических геотермальных источниках.

Гидротермальные источники могли обеспечивать существование первых форм жизни, а глубоководная среда, возможно, защищала их от катастрофических ударов метеоритов, случавшихся на древней Земле. Например, эволюция мало изменила примитивных бактерий, называемых архебактериями, со времени их возникновения миллиарды лет назад, и они предпочитают высокие температуры, вплоть до 248 градусов по Фаренгейту (120 градусов по Цельсию). На ранней Земле не было молекулярного кислорода, и поскольку гипертермофилы живут в отсутствие свободного кислорода, миллиарды лет назад они были бы вполне счастливы. Учёные исследуют, как организмы поддерживают структурную целостность своих компонентов, особенно если учесть тот факт, что белки и генетические материалы (ДНК и РНК) обычно весьма чувствительны к нагреву.

Потенциал коммерческого использования высокотемпературной стабильности, или термостабильности, ферментов, продуцируемых экстремофилами, обитающими в горячих источниках и щелочных озёрах, привлёк интерес компаний, занимающихся генной инженерией. В 1997 году Genencor International представила новую моющую добавку, позволяющую хлопчатобумажной одежде выглядеть как новая после сотен стирок. Добавка, фермент под названием целлюлаза 103, была взята у экстремофила. Она работает при рН мыльной воды для стирки — горячей или холодной (рН показывает относительную кислотность или щелочность раствора). Бактерии собраны из содовых озёр (водоёмов с сильнощелочной средой) на нескольких материках — хотя Genencor не раскрывает сверхсекретное расположение этих мест!

Возможно, самое вероятное место для обнаружения инопланетной жизни находится под землёй на планетах или лунах. Невероятно большое количество форм жизни обитает на глубине многих миль под поверхностью Земли без какой-либо «помощи» с поверхности в виде света, воздуха или питательных веществ. Как мы уже говорили, касаясь гипертермофильных существ из горячих источников, если бактерии (и архебактерии) могут выживать в этих, на наш взгляд странных условиях, то также возможно, что жизнь могла зародиться там же. На протяжении большей части истории Земли поверхность Земли была особенно некомфортным местом во многих отношениях. Поверхность часто подвергалась бомбардировке гигантскими метеоритами и огромными дозами ультрафиолетовых лучей Солнца. Там были грандиозные извержения вулканов, густые и смертоносные газы из недр и периоды солнечной нестабильности, которые превратили бы жизнь в сущий ад.{15} Однако глубины горных пород обеспечили бы защиту от стерилизующих температур и радиации.

Сегодня вполне возможно, что живые существа комфортно живут под пыльной красной поверхностью Марса и других планетных тел. Хотя поверхность Марса выглядит негостеприимной из-за отсутствия жидкой воды, по более тёплым недрам планеты могут протекать жидкости. Когда-то на Марсе было много воды, о чем свидетельствуют сети русел, похожих на те, что образуются на Земле при стоке воды из дождливых районов.

Удивительно, но многие геомикробиологи — биологи, изучающие, среди прочего, физические и химические взаимодействия микроорганизмов с Землёй, — считают, что под землёй может скрываться столько же жизни, сколько и поверх неё. Астрофизик Томас Голд из Корнельского университета, убеждённый сторонник повсеместного распространения жизни на глубинах, подсчитал, что вес всех подземных микробов может равняться весу всех организмов, находящихся на поверхности.

Каковы же свидетельства существования инопланетной жизни в недрах планет? Лучшее подтверждение поступают к нам в ходе исследования «глубинной биологии» на Земле. Глубинная биология включает в себя изучение подповерхностных бактерий и архей — микроскопических организмов, к которым относятся гипертермофилы. Представьте себе на минутку, что вы идёте по глубокой подземной шахте вместе с геологом Принстонского университета Таллисом К. Онстоттом. Хотите заглянуть в ад? В рубашках, промокших из-за 100-процентной влажности, вы пробираетесь по самому глубокому золотому руднику в Южной Африке, где температура породы достигает 1400 градусов по Фаренгейту (600 градусов по Цельсию) и нет ни малейшего намёка на солнечный свет. После часа пешей прогулки по проходам на глубине 2 миль (3,5 км) под поверхностью Земли вы добираетесь до недавно взорванного участка туннеля и берете молоток для выбивания из стены самородков из пород, которые последние 3 миллиарда лет были заперты под землёй. Исследования горных пород показали, что термофильным бактериям каким-то образом удается выживать даже на экстремальных глубинах. Этот сценарий не является фантастическим, и в горячих недрах Земли живёт множество бактерий.