«Эта грязь и вправду живая». Как биолог Томас Гексли искал батибиус — переходное звено между живой и неживой материей

В издательстве «Альпина нон-фикшн» вышла книга научного журналиста Карла Циммера «Живое и неживое: В поисках определения жизни». Автор рассказывает, где пролегает граница между живой и неживой материей, почему биологи до сих пор не могут прийти к согласию по поводу того, как определять живое, и описывает увлекательную историю поисков пограничных форм жизни. Публикуем фрагмент из главы, посвященной Томасу Гексли — популяризатору идей Дарвина, пытавшемуся найти в темных водных глубинах протоплазму, из которой зародилось все живое.

Ночью 14 августа 1873 г. лорд Джордж Гренвилль-Кэмпбелл взирал с палубы корабля Королевских ВМС «Челленджер» на пылающий океан. Каждая волна вспыхивала светом. Пройдя на корму корабля, Кэмпбелл посмотрел вниз на рассекаемые судном воды Атлантики и увидел сияющую сине-зеленую полосу, за которой следовали взмывающие вверх желтые искры. Когда он взошел на нос, исходивший от океана свет стал настолько ярким, что при нем можно было читать.

Казалось, вспоминал потом Кэмпбелл, что это Млечный Путь «упал в океан, и мы плыли по нему». Но, как выяснилось, галактика сия состояла не из звезд, а из живых организмов.

Мичман Королевского флота Кэмпбелл нес службу на борту «Челленджера» в ходе его трехгодичной исследовательской экспедиции. Бывший военный корабль был переоборудован для научных целей. Флот снабдил его сотнями миль канатов, тралами, драгами и лотами. С «Челленджера» сняли почти все пушки, а межпалубные пространства обратили в лаборатории. Цель экспедиции состояла в изучении химии и биологии Мирового океана. Тысячи лет мореплаватели наблюдали в море огни, но теперь команда «Челленджера» изучала этот феномен с научной точки зрения. Впервые огни заметили у островов Зеленого Мыса ; тут же за борт были сброшены мелкоячеистые траловые сети. Может быть, подняв их и рассмотрев улов, удастся выяснить, откуда же эти огни берутся. Тралы вытянули всевозможных ночных морских созданий, которые были отнесены в корабельные лаборатории для изучения.

Корабль продолжал путь, и ему попадались всё новые огни. Иногда оказывалось, что их источник — микроскопические водоросли, вспыхивавшие, если воду вокруг них всколыхнуть. Порой экспедиция обнаруживала, что свечение исходит от сифонофор — чудовищных колоний желеобразных животных длиной 20 м. Корабельный натуралист Генри Мозли написал пальцем свое имя на одном таком экземпляре, уложенном в ведро. «Имя на несколько секунд вспыхнуло огненными буквами», — сообщал он.

«Челленджер» находил живые огни не только на поверхности океана, но и на глубинах в тысячи метров. Корабль располагал новейшим оборудованием для изучения глубоководных зон океана — мира, до тех пор почти неизведанного. Команда периодически опускала под корму латунные трубки на цепях, в то время как паровые машины удерживали «Челленджер» в неподвижном состоянии против ветра. Трубки опускались примерно на 3 км в глубину, ко дну океана, где измеряли окружающую температуру, — она часто едва превышала точку замерзания, — а иногда зачерпывали ил, чтобы поднять его наверх. Периодически волочили по морскому дну тралы — с целью посмотреть, что оттуда можно поднять. Сети вытряхивали на палубу, и исследователи принимались разбирать глубоководное крошево. Порой они находили обломки древних вулканических пород. Иногда — пыль метеоритов, упавших из космоса и упокоившихся на морском дне. А иной раз им попадались испускающие свет живые существа: рыбы, кораллы, морские звезды. Экспедиция «Челленджера» писала о своих приключениях длинные письма, которые шли до Англии целыми месяцами. Но, когда они доходили до адресатов, их перепечатывали газеты на родине и за границей. Для викторианского читателя они звучали, как для нас послания c космических кораблей миссии «Аполлон».

Многие биологи были убеждены, что им покрыто чуть ли не все океаническое дно. Батибиус представлял собой не животное, не гриб, а первичное желе — вещество, из которого, как считалось, состоят наши собственные клетки. В предшествующих экспедициях натуралисты как будто находили признаки этой таинственной формы жизни, но «Челленджер» наконец получил технические возможности узнать о батибиусе все в подробностях.

Больше всех обнаружения батибиуса «Челленджером» ждал Томас Гексли — британский исследователь, который и придумал ему название.

На момент экспедиции Гексли уже был всемирно известным ученым. Он поднялся до этих высот из бедности и скудной жизни своих юных лет. Несмотря на трудности, гений Гексли сумел воссиять. Ребенком он самостоятельно выучил немецкий, математику, инженерное дело и биологию. Он мечтал попасть в экспедицию, чтобы открывать новые неведомые формы жизни. Стипендия позволила Гексли поступить в медицинское училище, где он быстро превратился в умелого анатома. Еще юношей он тщательно изучил строение волоса и обнаружил неприметную обертку из клеток в корневом влагалище каждого волоса. Теперь ее называют слоем Гексли.

Непосильные долги вынудили Гексли покинуть училище и в возрасте 21 года записаться на Королевский флот в качестве ассистента хирурга. К его восторгу, он был назначен на корабль «Гремучая змея», ветшающий фрегат, который шел к берегам Австралии и Новой Гвинеи для поиска там безопасных проходов. Капитану корабля, Оуэну Стэнли, требовался опытный (или, по крайней мере, любопытный) врач, дабы изучать растения и животных, которые будут встречаться им по пути. «Нет нужды рассказывать, с какой радостью я принял представленное назначение», — вспоминал потом Гексли.

«Гремучая змея» отчалила из Англии в декабре 1846 г. В Южной Атлантике Гексли увидел проплывавшую мимо сифонофору «португальский кораблик». Ветер гнал ярко-голубые пузыри этого существа, словно паруса. Аккуратно, остерегаясь смертельно опасных жалящих щупалец, Гексли выловил сифонофору из воды и принес в корабельную рубку. Разложив ее на столе, он изучал эфемерное ядовитое тело, пока оно не распалось от тропического зноя. Молодой исследователь был поражен его строением, глубоко отличным по своей анатомии от любого позвоночного вроде нас. Прежде натуралисты уже изучали португальских корабликов, но Гексли понял, что они описывали строение этих сифонофор совершенно неправильно.

По мере того как «Гремучая змея» приближалась к Австралии, он ловил все новые и новые экземпляры корабликов и тщательно исследовал их. Его любопытство распространилось на других желеобразных существ, таких как медузы аурелии и колониальные гидроиды парусницы. Рассматривая их мягкие тела, Гексли обнаружил между ними удивительное сходство. Например, все они использовали одинаковые микроскопические гарпуны, чтобы жалить. Всё, что исследователю было тогда под силу, — это описывать животных по возможности точно и отсылать отчеты друзьям в Лондон в надежде, что те их прочтут.

Он писал очерки для журналов и читал лекции, адресованные «трудящимся». Кроме того, Гексли находил время изучать жизнь, разбирая свою коллекцию с «Гремучей змеи». Хотя его экспедиция закончилась, он теперь был достаточно влиятелен, чтобы получать новые образцы от всех натуралистов Британии, работающих на кораблях. Научная карьера Гексли началась с вылавливания странных форм жизни с поверхности океана, но к концу 1850-х гг. его внимание погрузилось в темные водные глубины.

Чтобы подготовиться к прокладыванию телеграфных кабелей, которые соединят Англию с остальной Европой, а затем и с США, целая флотилия приступила к обследованию морского дна. Как и всех биологов, Гексли интересовало, живет ли там кто-нибудь. Он поручил океанографам сохранять немного ила, который они будут поднимать, и заспиртовывать его в надежде сохранить мягкие ткани, иначе те разложатся, пока доедут до лаборатории.

Среди кораблей, с которых поступил ил для Гексли, было гидрографическое судно «Циклоп». В июне 1857 г. оно отплыло от ирландского острова Валеншия в направлении Ньюфаундленда. На его пути лежало обширное возвышение морского дна, получившее название Телеграфного плато. Капитан, Джозеф Дейман, ожидал, что оно сложено жилами гранита. Однако команда судна подняла со дна «какое-то мягкое рыхлое вещество, которое назвали илом за неимением лучшего».

Когда этот ил прибыл в Лондон, Гексли обнаружил, что тот содержит причудливые микроскопические пуговки, каждая из которых состоит из концентрических слоев, окружающих центральное отверстие. Исследователь не знал, как они оказались на Телеграфном плато — отвалились от обитающих в иле животных или же спустились из верхних слоев океана. Однако пуговкам требовалось название, и Гексли окрестил их кокколитами. Он составил краткий отчет для флота и поставил банку с илом на полку, где она простояла десять лет. Это десятилетие для Гексли оказалось напряженным: он участвовал в разработке новой теории живого.

Одним из важнейших новых знакомств, которыми обзавелся Гексли по возвращении из экспедиции «Гремучей змеи», стало его знакомство с Чарльзом Дарвином. Сорокаоднолетний к тому времени Дарвин был знаменит в основном благодаря собственному кругосветному путешествию на корабле «Бигль». Насколько было известно, с тех пор он занимался усоногими рачками — морскими уточками. Дарвин и Гексли происходили из разных вселенных одной и той же Англии: Гексли рос в бедности, Дарвин происходил из богатой семьи и никогда не работал ради пропитания. Но оба мгновенно осознали, что их объединяет одержимость жизнью во всем ее загадочном разнообразии и отчаянное желание найти принцип, который бы все объяснял.

Но Чарльз не стал выражать эту идею в стихах. Вместо этого он разработал подробную теорию, которую и изложил перед Гексли. Именно естественный отбор превращал старые виды в новые, в другие формы жизни. Каждый вид, утверждал Дарвин, всего лишь веточка на древе жизни.

До того момента Гексли скептически относился к эволюции, но теперь же воодушевился, признав, что Дарвин преуспел там, где другие потерпели неудачу. Пока Дарвин укрывался от посторонних в своей загородной усадьбе, Гексли популяризировал его теорию в циклах лекций и журнальных публикациях. Он призывал своих коллег-биологов развивать проект Дарвина дальше и сводить ветви древа жизни воедино. Узнав больше об эволюционном древе, они смогут спуститься к самому его основанию — к тому этапу в истории, на котором зародилась жизнь. «Если гипотеза эволюции верна, то живая материя должна была возникнуть из неживой», — заявил Гексли.

Лучшим местом для поиска свидетельств этого перехода, по его мнению, был тот самый ил.

Догадки Гексли имели почтенную родословную. Их истоки уходили более чем на сто лет назад, к тем временам, когда Абраам Трамбле занимался полипами. Тот обнаружил в этих животных желеобразное вещество, которое как будто обладало жизненной силой. Альбрехт фон Галлер наблюдал это вещество в препарируемых им животных и предполагал, что оно отвечает за раздражимость. Виталисты — последователи Трамбле и Галлера — пошли еще дальше. Они утверждали, что этот кисель и есть сущность жизни и присутствует в организме у всех видов.

Немецкий биолог Лоренц Окен даже дал этой желеобразной массе название — Urschleim, т. е. «первобытная слизь». Окен представлял ее себе как протяженную сплошную субстанцию, самозародившуюся на ранней Земле. Затем она распалась на микроскопические комочки живой материи, которые впоследствии эволюционировали в нынешнюю сложную жизнь. Но даже в наши дни, утверждал Окен, первобытная слизь все еще переживает циклы сотворения и разрушения в организмах всех живых существ.

Окен пропагандировал Urschleim в форме чрезмерно фантастических рассуждений, не подкрепленных никакими опытными данными. Однако и более здравомыслящие биологи постепенно при-ходили к согласию, что живое состоит из универсального киселя. В 1830-е гг. французский зоолог Феликс Дюжарден обнаружил некое «живое желе» внутри одноклеточных микроорганизмов. Новые доказательства принесло изучение под микроскопом тканей растений и животных, которые, как оказалось, состоят из клеток. Заглядывая внутрь клетки, биологи XIX в. неизменно находили всё то же живое желе. «Новое определение клетки было так или иначе связано с пенистым комком слизи», — пишет историк Дэниел Лю.

Через несколько лет ученые договорились называть эту таинственную пенистую слизь протоплазмой. А вскоре возникло подозрение, что протоплазма не просто наделена витальной силой движения — она, возможно, также осуществляет химические процессы, в результате которых появляются органические молекулы. Возможно, она организует внутреннюю структуру клеток. Возможно, она разрывает клетку, чтобы образовались две, и управляет формированием ее в сложный зародыш. Казалось, протоплазма всемогуща.

Гексли, сам не будучи химиком или специалистом по клеточной биологии, пристально следил за накоплением данных в пользу того, что протоплазма — основа жизни. Если эволюция подобна бегущей во времени реке, решил он, то протоплазма — вода в ней. Именно протоплазма передавалась из поколения в поколение и каким-то образом порождала новые эволюционные формы. «Если все живые существа развились из предшествующих форм жизни, — писал Гексли, — то достаточно, чтобы на земном шаре единожды возникла всего одна частица живой протоплазмы».

В начале 1860-х гг. канадские исследователи обнаружили, как им показалось, ископаемую протоплазму. В древнейших известных науке на тот момент породах они нашли покрытое раковинкой окаменелое существо размером с соринку. Биолог Уильям Карпентер, внимательно рассмотревший этот организм в микроскоп, описал его как «малую частицу явно гомогенного желе».

Карпентер назвал новый вид Eozoön — «животное зари». Узнав о нем, Чарльз Дарвин дополнил издание «Происхождения видов» 1866 г. упоминанием этого открытия как нового доказательства эволюции. «После прочтения у д-ра Карпентера описания сего примечательного ископаемого невозможно сомневаться в его органической природе», — так он выразил свое мнение.

В 1868 г., вскоре после того, как Карпентер опубликовал свою работу об эозоонах, Гексли сделал кое-что неожиданное: он снял с полки десять лет простоявшую там банку с илом, привезенным из плавания на «Циклопе», чтобы рассмотреть содержимое заново. Неизвестно, зачем он решил потревожить его десятилетний покой. Возможно, Гексли думал, что на дне океана все еще живут эозооны. Возможно, он думал, что в иле содержится первобытная слизь, предсказанная Океном. А может быть, он просто хотел испытать мощность новых, только что купленных микроскопов.

Как бы там ни было, Гексли повторно вгляделся в свой ил, и на этот раз тот удивил его. Исследователь увидел нечто, что оставалось невидимым прежде: «комочки прозрачного желеобразного вещества». Это вещество образовывало в поле зрения Гексли комковатую сеть, пересыпанную там и сям крохотными пуговками кокколитов и странными «зернистыми кучками», как он их назвал.

Сидя за микроскопом достаточно долго, Гексли замечал, что комочки двигаются. Он заключил, что эта желеобразная субстанция и есть протоплазма. Перед ним, должно быть, «элементарные одушевленные существа». Если ил, собранный на «Циклопе», типичен для Атлантики, то, стало быть, все дно океана покрыто, по выражению Гексли, «глубоководным Urschleim».

Исследователь пришел к выводу, что обнаружил в этой слизи самостоятельный вид, не похожий ни на одну известную форму жизни, и назвал его Bathybius haeckelii. Родовое название Bathybius означало «глубинная жизнь», а видовое определение haeckelii было дано в честь немецкого биолога Эрнста Геккеля, главного сторонника теории, согласно которой все живое развилось из простейшего, заполненного протоплазмой предка. «Надеюсь, вы не устыдитесь своего крестника», — сказал Геккелю автор открытия.

Гексли сообщил о батибиусе на научной конференции в августе все того же 1868 г. Присутствовавшего там журналиста восхитила гипотеза о «живой массе на дне Атлантического океана». Гексли представил батибиуса как аргумент в поддержку всеобщей теории жизни, объясняющей саму ее природу и всю ее историю. В течение нескольких следующих месяцев он объезжал Британию с серией лекций о физической основе живого. Путешествуя из города в город, Гексли выступал в переполненных ратушах и церквях, и его лекции производили глубокое впечатление. «Публика, казалось, вообще не дышала, настолько идеальная стояла тишина», — сообщал один из журналов о выступлении исследователя в Эдинбурге.

По словам Гексли, протоплазма представляет собой всего лишь соединение органических молекул, функции которых покуда неясны, но когда-нибудь их сможет объяснить обычная физика. Не было нужды наделять живые существа таинственной витальной силой. В этом виделось не больше смысла, чем в утверждении, что вода обладает «водностью».

Священники учили своих прихожан, что все сотворено из праха и в прах обратится. Но протоплазма открывала иной цикл — из жизни в жизнь. «Я могу поужинать омаром, и материя жизни ракообразного подобным же чудесным образом переродится в человеческую, — говорил Гексли. — А если я поплыву домой на корабле и он потерпит крушение, ракообразные, возможно, скорее даже охотно, выразят ответную любезность и продемонстрируют нашу общую природу, обратив мою протоплазму в живого омара».

Тонкий баланс научности и скандальности, достигнутый исследователем, произвел фурор. Через три месяца после выступления Гексли в Эдинбурге текст его лекции вышел в журнале The Fortnightly Review под названием «О физической основе жизни» (On the Physical Basis of Life). Теперь слава протоплазмы распространилась далеко за пределы Шотландии. Чтобы утолить спрос, тираж этого номера журнала допечатывали семь раз, а газеты за рубежом публиковали обширные выдержки из статьи.

Пока Гексли совершал свое стремительное лекционное турне по Англии, шотландский ученый Чарльз Уайвилл Томсон путешествовал на пароходике Королевских ВМС «Молния» вдоль северных берегов своей родины. К 1860-м гг. ученые, и в их числе Томсон, уже хотели изучать океан как самостоятельную научную задачу. Шотландского исследователя интересовало, насколько обитаемы глубины океана, представляют они собой подводную пустыню или же джунгли. Для пробного рейса Адмиралтейство предоставило ему судно «Молния», переоборудованное из канонерки. Томсон и его команда вычерпывали грунт с морского дна и время от времени поднимали странные липкие комья ила.

После шестинедельного плавания на «Молнии» Томсон доставил ил Гексли, который посчитал его вторым образцом батибиуса. Следующие находки объявились в Южной Атлантике и Тихом океане. В августе 1872 г. американские исследователи, направлявшиеся к Северному полюсу, нашли в Северном Ледовитом океане что-то вроде еще более примитивной разновидности батибиуса и назвали ее протобатибиусом.

Теперь, когда подобные первобытные существа обнаруживались по всему свету, Гексли стал полагать, что батибиус — это некий всемирный ковер. «Вероятно, он образует единую непрерывную пленку живой материи, которая облекает всю поверхность Земли», — говорил он.

Некоторые ученые, однако, отвергали все доказательства и отрицали существование батибиуса. К примеру, биолог Лайонел Смит Бил отзывался о нем как о «причудливом и невозможном». Однако нападки этого отрицателя на Гексли объяснялись вовсе не беспристрастным скептицизмом. Бил был виталистом и рассматривал батибиуса как угрозу фундаментальной границе между живым и всем прочим. «Жизнь — это энергия, сила или свойство особого рода, она временно влияет на материю и ее обыкновенные силы, но совершенно отлична от них и никоим образом с ними не связана», — писал Бил.

Но в общем и целом исследователи считали обнаружение батибиуса по всему миру доказательством его реальности. В 1876 г. учебник зоологии поместил батибиуса с его кружевом протоплазмы на свою первую страницу. В Германии открытие Гексли в равной мере восхищало Геккеля и возмущало его противников. Urschleim, по словам немецкого ученого, «стал самой что ни на есть реальностью благодаря открытию батибиуса Гексли». Исследователь разделял новое представление английского естествоиспытателя о нашей планете, заявляя, что «огромные массы ничем не защищенной живой протоплазмы покрывают глубинные области океана».

Геккель желал знать, откуда же берутся эти огромные массы. «Может быть, протоплазма непрерывно возникает путем самозарождения? — спрашивал он. — Здесь перед нами встает ряд темных вопросов, и можно лишь надеяться, что путем дальнейших исследований мы получим на них ответы».

Источник