Рис. 11.1. Эволюционное древо жизни, включающее все основные ветви жизни (но не все виды!). На этом древе, напоминающем скорее куст, каждое ответвление – крупная линия живых организмов. Все виды с ядрами в клетках принадлежат к ветви эукариот, похожей на метлу и размещенной в нижней части древа справа. Среди эукариот – малярийные паразиты, водоросли, растения и животные, а также иные формы жизни. Опистоконты (заднежгутиковые) – небольшое ответвление эукариот, куда входят животные и грибы. Животные, если вглядеться попристальнее, составляют лишь тоненькую веточку опистоконтов. В столь широкой перспективе позвоночным на этом дереве не достается отдельной ветки. Они лишь крохотный бутон. А млекопитающие лишь одна клетка этого бутона. Человечество же, если продолжать метафору, даже меньше клетки

На рисунке 11.1 представлена версия большого эволюционного древа жизни. Если бы все ветви были поименованы, то вы быстро заметили бы, что почти ни одна вам не знакома. Среди крупных ветвей древа жизни можно обнаружить, например, микрархеи, виртбактерии, фирмикуты, хлорофлексии или еще более загадочные RBX1, локиархеи и торархеи. Если вы попытаетесь разыскать ветвь, на которой располагаются люди, то это будет не так-то легко. И здесь нет никакой ошибки: это всего лишь отражение нашего места на общем полотне жизни. Это эволюционное древо, как и то, что демонстрировал Шон Ни, показывает, что большинство ветвей на эволюционном древе жизни планеты Земля отводится разнообразным микроорганизмам.

Мы, млекопитающие, можем найти себя на ветви эукариот, в правой нижней части древа в виде крошечного бутона на веточке опистоконтов. Наше своеобразие невыразительно, а наша веточка тонка и непримечательна.

В биологическом плане доклад Шона Ни не содержал ничего принципиально нового: почти все древние ветви древа жизни – группы микроскопических, одноклеточных организмов. Ученые уже давно об этом знали; такова одна из граней эрвиновской революции, описанной в главе 1. Представление об этом начало утверждаться с открытия микробиолога Карла Вёзе, разработавшего новый способ исследования окружающей нас жизни. Предложенная им методика позволила сопоставлять различные формы жизни по одному и тому же критерию, исходя из букв их генетического кода. В прежние времена живые организмы сопоставляли, как правило, на основании внешнего вида (морфологии) или их потенциальных возможностей (например, «растет в условиях кислотности»). Когда Вёзе начал применять свой новаторский метод, его ждал сюрприз.

Среди образцов, которые исследовал Вёзе, был вид бактерий, похожий на другие бактерии и живший, подобно многим другим, в коровах. Однако, рассмотрев этот вид бактерий в генетическом разрезе, ученый обнаружил, что он не похож на другие. Генетически он отличался от всех ранее изученных бактерий в большей степени, чем все эти бактерии, вместе взятые, отличались от остальных форм жизни. Дальнейшие изыскания привели Вёзе к выводу о том, что он имеет дело вообще не с бактериями: то был принципиально новый вид организмов – археи. На рисунке 11.1 археи располагаются на той же длинной ветви, что и мы. Вёзе понял, что археи, несмотря на внешнее сходство с бактериями, на самом деле ближе не к ним, а к людям. Кроме того, микробиологам, включая и Вёзе, вскоре предстояло осознать, что многие из самых древних и особенных групп организмов процветают в условиях, настолько необычных для нас, что надо будет разбираться, как выращивать их в лаборатории. Линии организмов, отмеченных на рисунке 11.1 черной точкой, содержат виды, которые никогда не культивировались в лабораториях. Мы знаем об их существовании, потому что обнаружили и расшифровали их ДНК, но мы не знаем, что им нужно. Эти организмы едва ли хоть как-то зависят от нас, но нам еще придется выяснять, что вообще им требуется для существования. Одним нужны чрезвычайно высокие температуры, другим – высокая кислотность, третьим – химические вещества, выделяющиеся при вулканической деятельности. Многие из них, вероятно, растут столь медленно, что главное, в чем они нуждаются, – это время: их метаболизм может оказаться настолько медленным, что его не удастся проанализировать за годы, отведенные на среднюю научную карьеру.

Шон Ни выстраивал свои доводы, основываясь на работах Вёзе и его последователей-микробиологов. Представителям микробиологического сообщества его аргументы показались бы вполне очевидными, но для специалистов по охране природы они таковыми не были. Профессор Ни обратился к микробиологии на природоохранном форуме и, сделав это, сумел привлечь внимание к одному из следствий, вытекающих из устройства эволюционного древа, – а именно к тому, что если разнообразие жизни на Земле оценивать исходя из разных способов существования, способности переваривать определенные вещества или даже просто уникальности генов, то почти вся жизнь окажется представлена микробами{168}. И наоборот, млекопитающие, птицы, лягушки, змеи, черви, моллюски, растения, грибы и другие многоклеточные виды, даже вместе взятые, в этой картине предстанут довольно малозначимыми.

Когда Ни указал на это обстоятельство, до публики начало доходить, к чему он клонит. Присутствующие затихли в ожидании. А потом профессор заговорил о том, что если представить себе все самое худшее, что мы можем сделать с Землей, – ядерную войну, изменение климата, масштабное загрязнение, утрату экологических ниш и прочее в том же роде, – то все это отразится исключительно на многоклеточных видах вроде нас самих, но вряд ли приведет к вымиранию большинства крупных групп, обозначенных на эволюционном древе. Более того, столкнувшись с наихудшими для нас угрозами, многие из самых необычных организмов, скорее всего, начнут процветать. В первый день конференции нам довелось услышать, насколько редкими стали панды, в какой беде оказались пальмы и как катастрофически падает численность популяций различных видов, которым вряд ли удастся восстановиться. Это было похоже на конец природы; но вот теперь перед нами стоял Шон Ни, который утверждал, по сути, обратное.

Некоторых из участников все сказанное раздосадовало, но в каком-то смысле Ни был прав. Природе как таковой ничто не угрожает. В обозримом будущем – то есть в ближайшие сотни миллионов лет – она никуда не денется. По крайней мере, если считать природой всю совокупность жизни на Земле, разнообразие всех древних видов или способность жизни к бесконечной эволюции. Под угрозой же оказались лишь те формы жизни, с которыми мы соотносим себя в наибольшей степени и которые нужнее всего для нашего выживания: именно их кончину возвестил Билл Маккиббен. Под угрозой – те виды, которые мы любим и в которых нуждаемся. Кому-то может показаться, что дело тут лишь в терминологии, но это не так.

Ни в действительности утверждал две вещи. Он указал на нашу (и видов вроде нас) относительную незначительность на фоне общего великолепия жизни, что видно на рисунке 11.1. Другими словами, он высказался в поддержку эрвиновской революции. И одновременно он отметил, что условия, которые предпочтительны для нас, людей, и прочих многоклеточных, лишь узкий сегмент условий, в которых селятся виды живых организмов. Бо́льшая часть биологического мира предпочитает условия куда более экстремальные, чем те, что нравятся нам, или те, в которых мы способны выжить.

Гоминиды, наше семейство на древе жизни – в него входят современные и вымершие люди, а также современные и вымершие обезьяны, – появились примерно 17 млн лет назад. К началу эволюции гоминид почти все крупные ветви древа жизни существовали уже на протяжении сотен миллионов или даже миллиардов лет. Одни пережили эпохи, когда кислорода не хватало, а другие – эпохи, когда его было опасно много. Одни прошли через экстремальную жару, а другие – через экстремальные холода. Они смогли пережить и другие перемены – вызванные, например, метеоритами, вулканами и еще многим и многим – благодаря либо своей высокой толерантности, либо тому, что находили небольшие места, где сохранялись подходящие им условия. Для многих групп организмов усредненные условия, сложившиеся 17 млн лет назад, были явно враждебными – но не для наших предков, первых гоминид.

К тому моменту, когда появились первые гоминиды размером с обезьяну, уровень кислорода в окружающей среде был примерно таким же, как сейчас. Но уровень углекислого газа, а также температура были несколько выше. Для наших ранних предков эти условия вполне подходили. Ко времени выхода на сцену Homo erectus, то есть примерно 1,9 млн лет назад, концентрация кислорода и углекислого газа, а также температура почти полностью походили на современные – разве что было чуть прохладнее. Нынешнему человеку такие условия кажутся нормальными, и это не случайность. Бо́льшая часть особенностей нашего тела, связанных с умением переносить жару, способностью потеть и особенностями дыхания в целом, оформилась именно в тот период. Другими словами, мы, как и многие современные группы организмов, долго подстраивались под условия последних 1,9 млн лет, но в контексте всей долгой истории Земли их нельзя назвать сколько-нибудь типичными.

Наши тела приспосабливались к извлечению пользы из довольно необычного набора условий, который нам представляется нормой. Конечно, легко принимать эти условия как должное, но дело в том, что чем больше мы подогреваем Землю, тем меньше наши организмы оказываются приспособлены к окружающему миру. Иначе говоря, чем больше мы меняем мир, тем заметнее расширяем разрыв между условиями, необходимыми нам для процветания, и условиями, в которых нам приходится жить. А вот виды, которые приспособились к температурам, концентрациям газов и другим условиям далекого прошлого и выжили не потому, что продолжали адаптироваться, а потому, что нашли для себя изолированные ниши нужных условий, – такие виды на фоне дальнейшего нагревания Земли и загрязнения ее сверх пределов нашей нормы потенциально способны не только устоять, но и процветать.

Многие древние организмы предпочитают условия, в которых, с нашей точки зрения, жить невозможно. Некоторые бактерии существуют в жерлах океанических вулканов при невероятно высоком давлении, потребляя энергию горячих газов, выходящих из чрева Земли. Они живут там уже миллиарды лет. Один из этих бактериальных видов, Pyrolobus fumarri, – самый термально-выносливый на Земле. Он способен выдержать температуру до 112 ℃. На поверхности планеты такие бактерии гибнут: они не терпят ни обычного атмосферного давления, ни солнечного света, ни кислорода, ни холода. Одни бактерии живут в кристаллах соли или в облаках. Другие обосновались глубоко под землей и питаются нефтью. Бактерии вида Deinococcus radiodurans выживают при уровне радиации, при котором плавится стекло. Атомные бомбы, сброшенные во Вторую мировую войну на Хиросиму и Нагасаки, производили около 1000 рад радиации. Для людей такая доза смертельна. Но Deinococcus radiodurans способны выдержать около 2 млн рад. Почти все (или, пожалуй, вообще все) экстремальные условия на Земле, сотворенные нами, соответствуют тому или иному набору условий из прошлого – и, следовательно, какому-то набору видов, способных в подобных условиях выживать. Поэтому любой футуристический кошмар человека для каких-то видов станет всего лишь описанием идеальных условий – особенно если у этого кошмара есть аналоги в далеком прошлом.

Но мы крайне мало знаем о тех видах, которым предстоит процветать в «новых старых» условиях. За редким исключением, экологи ими не интересовались. Как я уже отмечал в начале книги, эти специалисты чересчур сосредоточились на видах, похожих на нас, – крупнотелых и большеглазых млекопитающих и птицах, для которых спровоцированные нами трансформации представляют большую угрозу. Кроме того, экологи сфокусировались на тех экосистемах и видах, которые приходят в упадок, а не на тех, что могут разрастись. Экологи обожают изучать тропические леса, древние пастбища и острова. Они ненавидят работать на свалках токсичных отходов и на ядерных полигонах, даже если такие объекты расположены близко и доступны. Но кто их упрекнет? Самые суровые пустыни на Земле далеки и суровы; туда люди отправляются в изгнание, а не слетаются с радостью, когда заканчивается учебный семестр. Такие места тоже изучаются редко. В итоге выходит, что мы почти полностью игнорируем экологию тех экосистем, которые быстрее всего развиваются, – мы слепы к крайностям, которыми будет отличаться будущее. В этом я и сам не исключение.

Мне довелось осознать этот пробел в наших познаниях несколько лет назад, когда я пытался разобраться, сколько видов муравьев и какие именно сумеют пережить изменение климата. Одним из инструментов, которые при этом использовались, стала простая диаграмма, называющаяся схемой биомов Уиттакера. Эколог Роберт Уиттакер имел привычку чертить графики температуры и влажности; похоже, он перенял ее у немецкого, а позже американского эколога Хельмута Лита. По его мысли, двух этих переменных вполне достаточно, чтобы описать почти все биомы планеты. Жарко и влажно – тропический лес, жарко и сухо – пустыня, и так далее. Взаимосвязь между климатом и основными биомами до того устойчива, что эколог Джон Лоутон назвал ее «одним из самых полезных обобщений экологии».

Несколько лет назад мы с Нейтом Сандерсом, ныне профессором Мичиганского университета, координировали работу десятков мирмекологов (специалистов по муравьям) со всего мира. Мы стремились свести воедино все исследования муравьиных колоний, какие только можно было найти, – отовсюду, где их планомерно изучали. Собрав необходимые материалы, мы при содействии нашего коллеги Клинтона Дженкинса построили график, фиксирующий температуру и влажность тех мест, где проводились исследования. За каждой точкой на графике стояли сотни часов работы какого-нибудь специалиста по муравьям. Эта подборка данных далась нелегким трудом. Но, глядя на эти точки и сопоставляя их с климатическими зонами Земли, мы довольно быстро поняли, что в нашей картине чего-то явно не хватает{169}.

Места, где биологи проводили исследования муравьев, в плане климатических условий не были случайной выборкой. Некоторые из самых холодных зон Земли остались вовсе неизученными – во многом из-за того, что там не водятся муравьи. Никто не будет изучать муравьев там, где их нет. Но столь же плохо были проанализированы и самые жаркие леса, а в особенности самые жаркие пустыни. Нельзя сказать, что мы совсем ничего не знаем об этих зонах, но, несомненно, наши знания о них оставляют желать лучшего. Мы подметили эту закономерность в отношении муравьев, но она наверняка прослеживается и для птиц, млекопитающих, растений и большинства других групп живых организмов. Если бы мы включили в свой анализ другие параметры, например изменчивость температуры и влажности, химические свойства среды типа pH или солености, то, скорее всего, нам открылось бы нечто похожее. Иначе говоря, чем более суровы условия с человеческой точки зрения, тем менее вероятно, что муравьи, живущие в этих условиях, станут объектом исследования.

Кто-то может возразить, что биологи не изучали сообщества муравьев в самых знойных пустынях только потому, что муравьи там, как и на Крайнем Севере, не водятся. Но это не так. Благодаря немногочисленным жаростойким биологам, в числе которых и мой друг Шим Серда, мы знаем, что некоторые виды муравьев – например, муравьиный род Cataglyphis – неплохо переносят жару. По правде говоря, муравьи Cataglyphis выдерживают температуры, которые не под силу никаким другим животным. Они добывают пищу в самое жаркое время дня в самых жарких пустынях. Cataglyphis выживают при 55 ℃ – это на 25 градусов больше, чем самая высокая среднегодовая температура воздуха в любой точке нашей планеты. Энтомолог Рюдигер Венер назвал их «жаролюбивыми жароискателями – настоящими термовоинами»{170}. В жару они собирают лепестки цветов, слизывают сахар со стеблей растений, собирают трупы других представителей животного мира, погибших от зноя.

Муравьи Cataglyphis эволюционировали в экстремальных условиях. Существует не меньше сотни их видов, а может, даже и больше; каждый из них по-своему уникален, но все в восторге от жары. В процессе эволюции они обрели ряд адаптационных приспособлений, позволяющих легче переносить высокие температуры. У них длинные ноги, которые позволяют быстро бегать, не касаясь раскаленной поверхности, а также гибкие брюшки, которые можно поднимать повыше над песком; кроме того, муравьиные тела наполнены белками теплового шока, которые постоянно ими вырабатываются, чтобы защитить клетки и особенно ферменты от ужасающего зноя{171}. Наконец, представители самого жаростойкого вида – Cataglyphis bombycine – покрыты плотным слоем призмоподобных волосков, которые отражают почти весь видимый и инфракрасный свет, попадающий на муравья: до его тела свет почти не доходит. Эти волоски не только спасают муравья от нагрева, но и охлаждают его тело, отводя жар{172}.

Очевидной помехой в изучении этих муравьев остается то, что они предпочитают температуры, опасные для других животных, включая и человека. Шим Серда исследовал этих муравьев везде, где только мог найти. Он изучал их в самых жарких областях Испании, израильской пустыне Негев, засушливых анатолийских степях Турции, марокканской Сахаре. Ему приходилось брать с собой в экспедиции много воды. Когда это не спасало, он иногда закапывался в песок, чтобы охладиться (рис. 11.2). Тем не менее случались дни, когда муравьи оставались бодры, а у него сил не было: у муравьев все было нормально, а его тело подводило. Сам Шим добавил бы к сказанному, что он уже не так молод, как раньше, и, что еще важнее, он-то человек, а муравьи – это муравьи. В частности, именно поэтому на схеме Уиттакера в регионах, соответствующих высоким температурам, точек совсем немного: в этих местах людям сложно вести исследования.