Десять лет назад представление о том, что жизнь процветает так глубоко под поверхностью Земли, показалось бы маловероятным. Фактически, меня учили, что жизнь населяет лишь тонкую плёнку территории на поверхности Земли. Я узнал, что океаны, воздух, суша и даже почва изобилуют животными, растениями и микроорганизмами, но моё образование в области биологии никогда не готовило меня к мысли, что животные могут процветать, заключённые в горячие горные породы глубоко под землёй и окружённые токсичными химическими соединениями.

В настоящее время мы знаем этот вопрос лучше. В конце 1980-х годов исследователи обнаружили микробов, живущих в горной породе на глубине 1640 футов (500 м) под поверхностью земли в Южной Каролине. За последние четыре года Онстотт и другие исследователи значительно углубили границу жизни, продлив её примерно до 2 миль (3,5 км) под землёй. Во многих случаях размеры пор в образцах горных пород настолько малы, что они даже не позволяют проникать в них посторонним бактериям. Эти микробы — живые ископаемые, томящиеся в глубинах уже миллионы лет. Из-за нехватки питательных веществ жизнь на больших глубинах протекает чрезвычайно медленно. Клетки могут делиться раз в год или раз в столетие, а не каждые несколько минут, как в случае инфекции, или каждые несколько часов, как в почве. Грань между жизнью и смертью становится размытой и не имеет никакого значения.

По сравнению с некоторыми плотными породами в глубинах Земли, пористые породы вблизи поверхности представляют собой относительно райские условия для обитателей горных пород, потому что эти породы могут накапливать в своих порах воду и пропускать солнечный свет, что способствует фотосинтезу. Эти породы сравнительно удобны даже в жарких условиях, поскольку они фильтруют экстремально сильное освещение, которое может поджарить микроорганизмы в пустыне. Вообще, в пустынях внутри горных пород фотосинтез протекает в больших объёмах, чем в почве. На Марсе жизнь, которая могла бы в изобилии существовать на поверхности, возможно, отступила в толщу горных пород, когда марсианская поверхность лишилась своих рек.

На Земле жизнь также существует в горных породах под океанским дном — например, под системой вулканических срединно-океанических хребтов протяжённостью 37 000 миль (60 000 км), которая опоясывает планету. Исследователи даже добились роста множества микробов на диете из измельченной базальтовой породы, которая вступает в реакцию с лишённой кислорода водой с образованием водорода — единственного источника энергии в их экосистеме. Если на Марсе когда-либо и была жизнь, то она могла проникнуть в недра, которые, возможно, были такими же гостеприимными для жизни, как и недра Земли: умеренные температуры, жидкая вода, растворённые минеральные вещества и большая площадь поверхности горных пород.

Если бы однажды утром вы проснулись и услышали, как задорный ведущий шоу «Сегодня» рассказывает вам, что все наши отрасли промышленности, бытовая техника и компьютеры подверглись нападению инопланетян, пожирающих металл, и что этих существ нельзя убить дозами радиации, в миллионы раз превышающими те, которые могли бы убить человека, то это вас сильно напугало бы, верно? Тем не менее, такие существа, называемые металлофилами, уже довольно широко распространены прямо здесь, на Земле, и являются моделями для возможных форм жизни в других мирах. Эти существа — археи, примитивные организмы, похожие на бактерии, которые мы более подробно обсудим в этом разделе.

В 1996 году команда Крейга Вентера из Института геномных исследований в Роквилле, штат Мэриленд, узнала больше нового о микробе, который способен жить при низких температурах, поедать металл и с явным удовольствием выдерживать огромные дозы радиации. После секвенирования его полной генетической структуры, которая включает 1738 генов, они обнаружили, что две трети его генов не похожи ни на что из того, что учёным приходилось видеть когда-либо до этого. Некоторые из генов похожи на человеческие, тогда как другие напоминают гены бактерий.

Этот микроб, представитель многочисленной, но загадочной группы одноклеточных организмов, называемых археями, обладает генами, которые доказывают принадлежность этого существа к третьей ветви жизни, совершенно непохожей на две другие известные ветви на Земле: бактерии и сине-зелёные водоросли на одной ветви, и все представители растительного и животного царства — на другой. Хотите верьте, хотите нет, но большая часть земной жизни одноклеточна, а все эукариоты, или многоклеточные организмы (от растений до муравьёв и людей), представляют собой маленькую веточку, торчащую на огромном микробном дереве. Излишне говорить, что этот тенденциозный взгляд на биологию, когда его впервые предложили, биологи приняли не особенно быстро.

Группа архей может включать миллионы различных организмов. Они составляют половину всей массы живых организмов на Земле и среди них есть микробы, способные противостоять радиации в дозах, оцениваемых в 2 миллиона рад — 450 рад смертельны для любого человека. Другие представители этого класса процветают при температурах значительно ниже точки замерзания воды или могут выдерживать температуры выше температуры её кипения, или живут только за счет потребления металлов и минералов вроде серы.

Изучение архей ускорилось в 1982 году, когда океанографы на борту подводной лодки в 1000 милях (1613 км) от побережья Нижней Калифорнии обнаружили подводный вулканический горячий источник под названием белый курильщик, который извергает плотное белое облако в виде струй горячей воды. Экипаж подводной лодки собрал образцы горячей воды и обнаружил, что в ней содержится странный и неизвестный организм.

Поддерживать жизнь таких существ в лаборатории довольно сложно. В 1996 году группа Крейга Вентера культивировала их при высоких температурах в герметичных контейнерах, которые были снабжены клапаном, чтобы предотвратить взрыв метана, вырабатываемого организмами. Микроб под названием Methanococcus jannaschii обычно обитает в горячих источниках в Тихом океане на глубине 2 миль (3,2 км), где давление воды в сотни раз выше, чем на уровне моря. Он процветает в полной темноте при смертельной температуре 185 градусов по Фаренгейту (85 градусов по Цельсию), а кислород мгновенно убивает его, как и многих бактерий. Он кормится исключительно углекислым газом, водородом и азотом.

Последовательность генов одного из этих существ позволяет предположить, что у него есть общий эволюционный предок с бактериями. Поскольку самыми ранними указаниями на существование жизни на Земле были окаменелости бактерий возрастом 3,6 миллиарда лет из Западной Австралии и отложения возрастом 3,85 миллиарда лет из восточной Гренландии, неизвестные предки архей, должно быть, жили ещё раньше — возможно, ещё 4 миллиарда лет назад, когда Земля и планеты Солнечной системы были очень молоды. Некоторые учёные предполагают, что гипотетические окаменелости, найденные на Марсе, могли быть одноклеточными археями.

В будущем микроб будет всё более полезен человечеству, поскольку он выделяет большое количество метана, взрывоопасного природного газа, широко используемого в промышленности и в качестве источника энергии. Разнообразные метанообразующие организмы, относящиеся к группе архей, выделяют, как минимум, 200 миллионов тонн метана в год. Эти пожиратели металлов также могут оказаться полезными при производстве новых фармацевтических продуктов и при очистке мест захоронения опасных отходов, например, содержащих токсичные тяжёлые металлы.

Традиционно земную жизнь разделяли на две основных категории: формы жизни, клетки которых лишены ядра (прокариоты), и те, чей генетический материал (обычно ДНК) сосредоточен в ядре (эукариоты); к последним относятся все высшие растения и животные. Как упоминалось в предыдущем разделе, совсем недавно некоторые биологи разделили самых примитивных прокариот на две категории: архебактерии и эубактерии, которые также носят более простые названия — археи и бактерии.