Действительно ли ученые смогли оживить древнейшие бактерии после 250 млн лет сна?

Древнее море

Земля на границе Нью-Мексико и Техаса, растянувшаяся от городка Карлсбад ниже по реке Пекос, известна среди геологов как Делавэрский бассейн. Когда-то, полмиллиарда лет назад, здесь было мелкое море, которое постоянно пересыхало и наполнялось вновь. В ходе каждого цикла на дне откладывались толстые слои осадочных и эвапоритовых пород, которые могли быстро погрузиться глубоко под землю. Если порода была богата неразложившейся морской органикой, то из нее на глубине получалась нефть, что и стало причиной повышенного интереса геологов.

Однако помимо нефтеносного слоя и окаменелого кораллового рифа, выходящего на поверхность, Делавэрский бассейн знаменит соляными отложениями. Глубокие соляные пещеры хорошо подходят для вечного хранения ядерных отходов, а поблизости как раз расположены основные объекты американской атомной промышленности. Поэтому там решили устроить опытно-промышленный комплекс по изоляции отходов — Waste Isolation Pilot Plant, или WIPP.

В стенке вентиляционной шахты на глубине 569 метров удалось добыть несколько необычных кристаллов галита — то есть, поваренной соли. Эта геологическая формация образовалась примерно 250 млн лет назад, и поэтому была так интересна ученым: в минералах могло отложиться что-то ценное.

Находка ждала исследователей в одном из небольших камней размером 3,5х3,5х2,5 см. Даже невооруженным глазом можно было заметить мелкие полости в кристалле, заполненные газом или жидкостью. Что самое важное — полости были надежно запечатаны солью и к ним не вело никаких трещин, что указывало на нетронутую среду, сохранившуюся с древних времен.

Ученые из Уэст-Честерского университета под руководством микробиолога Рассела Вриланда взяли сверхтонкое сверло и пробурили отверстие к одной из полостей, содержавших жидкость. При этом они постарались обеспечить максимальную стерильность: кристалл перед сверлением искупали в натровом щелоке и в соляной кислоте, а все инструменты обработали горячим паром. Наконец, чтобы убедиться в чистоте, с рабочих поверхностей и с поверхности кристалла взяли множество проб — они пригодились чуть позднее.

Бактерия Мафусаила

Из полости 3х3х1 мм удалось добыть около 1 микролитра жидкости. Ее поместили в питательный раствор, и спустя какое-то время у ученых в руках была живая культура бактерий. С учетом того, что посевы с поверхности кристалла, инструментов и из других мест ничего не дали, вывод оставался только один: у ученых в руках оказались самые древние живые и живущие организмы из всех, когда-либо найденных. Более того, с учетом возраста образца в 250 млн лет они были гораздо более древними, чем ученые когда-либо надеялись найти.

«Они живые, и, насколько мне известно, ни один другой организм не живет так давно. Их ближайшие конкуренты по возрасту — это «бактерии-малыши», которым всего 25–40 миллионов лет», — говорил в интервью New Scientist Вриланд.

Разумеется, речь шла о жизни популяции и культуре, а не об индивидуальной жизни бактерии — для размножающегося делением организма это понятие вообще не имеет смысла. Но при этом их деление было поставлено на паузу на протяжении всего заключения внутри кристалла, а может, и дольше. Активная жизнь и деление в среде без питательных веществ, зато исключительно токсичной за счет высоких концентраций соли, невозможны.

Ученые предполагают, что, попав в гибельную среду, бактерии сформировали споры — особую форму существования, при которой бактерии высыхают, останавливают метаболизм и выращивают внутри себя толстую и прочную оболочку, в которой сохраняют необходимый для дальнейшего оживления биоматериал. В таком виде некоторые бактерии выдерживают хоть кипячение, хоть кислоту, хоть вакуум и мороз — лишь бы не ультрафиолет и интенсивную радиацию. При этом Вриланд и его коллеги не уверены насчет спор и предполагают, что популяция могла выжить и за счет какого-то другого метода адаптации.

Вид получил название Bacillus permians и, как ясно из названия, они относятся к роду бацилл. Анализ ДНК показал сходство с современными бациллами-галофилами Bacillus marismortui, живущими в экстремально соленых водах Мертвого моря.

Это открытие потенциально имело колоссальную ценность для науки. Помимо самого факта воскрешения древней жизни, живущая популяция могла бы использоваться для исследования эволюции бактерий и жизни на Земле в целом.

Но не все было так просто.

Приписали пару сотен миллионов лет

Если бы не тщательные меры стерилизации при взятии образца, от исследования просто бы отмахнулись, списали находку на современные грязные руки шахтеров и ученых. Но стерилизация и очевидная изоляция материала в полости не давала этого сделать. Более того, Вриланд проверил те же самые методы стерилизации на оживленных B. permians — и они не пережили щелочно-кислотные ванны.

Но с точки зрения биологов, жизнь не может сохраняться так долго в стазисе. На земле и в почве всегда присутствует радиационный фон, который повреждает ДНК. У живых организмов есть механизмы, которые его восстанавливают, но они не могут работать внутри сухой споры. Поэтому спустя несколько сотен или тысяч лет цепочки ДНК распадутся на мелкие фрагменты, и бактерия потеряет жизнеспособность — как минимум, так считают критики.

Чтобы не ограничиваться общими рассуждениями, молекулярный биолог Ден Граур и его коллеги из Хьюстонского университета провели генетический анализ B. permians, и он оказался разочаровывающим. Оказалось, что обнаруженный вид слишком похож на современных сородичей из Мертвого моря. Более того, похож он не только с функциональной точки зрения, но и по показаниям «молекулярных часов». Биологи давно заметили, что замена определенных мономеров в ДНК, РНК и других биомолекулах происходит с определенной скоростью. Благодаря этому, например, можно определить, сколько тысяч лет назад виды эволюционно разделились на два.

В случае B. permians эволюционные часы показали, что разделение произошло 13–60 тысяч лет назад — давно, но это не 250 миллионов. Поэтому, считают критики, древний кристалл был каким-то образом загрязнен — например, жидкостное включение в нем появилось позднее, уже после погружения в глубины земли.

На это сторонникам подлинности древних бактерий нашлось что ответить. Они проанализировали физические свойства кристаллов из той же шахты, с того же места добычи, и выяснили, что жидкостные включения в них образовались при температурах от 17 до 37 градусов. Это соответствует температурным перепадам в мелком море и исключает возможность формирования на глубине, где температура всегда постоянная.

Так этот спор и повис в воздухе. Сторонники древности находки не могут дать исчерпывающего объяснения, почему бактерии так молодо выглядят. Критики же не могут предложить ни одной правдоподобной теории, как запечатанный пузырек жидкости мог быть загрязнен, если все указывает на то, что он был запечатан.

Возможно, спор удастся разрешить окончательно только в случае, если в других кристаллах найдутся аналогичные бактерии примерно того же возраста. Иначе у ученых в руках оказались просто любящие соль бациллы — пусть и чуть старше современных.