«А вот тот самый ученый из России, который вколол себе бактерии вечной молодости!» — некоторые рассказы о работе Анатолия Брушкова вызывают искреннее удивление у него самого. Неторопливые движения, негромкая речь — на одержимого героя науки он никак не похож. Возглавляя кафедру геокриологии в МГУ, ученый всю жизнь посвятил изучению приполярных областей и вечной мерзлоты. В холодном климате и началась эта горячая история.
Вечная мерзлота — это наше всё. Она покрывает около двух третей территории России, и только у нас здесь развернуто широкое хозяйство. Необходимость строить в мерзлоте дома, добывать ископаемые, прокладывать дороги и трубопроводы сделало отечественную школу мерзлотоведения (геокриологии) ведущей в мире. Именно у нас научились ставить сооружения на сваи, сохраняя мерзлоту нетронутой, придумали методы расчета температурных режимов строительных объектов. Московский университет до сих пор остается одним из немногих мест, где можно стать специалистом в области геологии криолитозоны.
Холодно
«Вся наша сибирская тайга существует только потому, что находится в зоне вечной мерзлоты, — рассказал нам Анатолий Викторович. — Сами по себе эти территории очень засушливые. Испарение часто преобладает над осадками, создавая водный баланс, больше характерный для пустынь. Если бы мерзлота не удерживала влагу, то эти огромные области, вероятно, опустынились бы за несколько десятилетий». Но мерзлота сберегает не только воду: холод замедляет все естественные процессы, и в ней, как в морозильнике, сохраняются артефакты далекого прошлого. Семена растений и полуразложившиеся туши мамонтов, споры грибов и просто пузырьки воздуха — они могут оставаться почти без изменений и десятки тысяч, и миллионы лет — пока не оттают.
«В русском языке слово «вечный» означает в том числе и то, что длится веками, столетиями, — поясняет Анатолий Брушков. — Мерзлота «живет» долго, но не вечно. Во времена последнего ледникового периода она доходила до юга Европы, до Азовского моря. В ближайшем будущем пространство вечной мерзлоты будет сокращаться. Собственно, оно уже сокращается». За последние четверть века средняя температура Арктики увеличилась на 2−3 °C. Это заставляет ученых с куда большим вниманием отнестись ко всему, что хранится в «арктическом холодильнике».
Граница мерзлоты смещается на север, высвобождая все, что было заперто в толще ледяной породы. Просыпаются грибы и бактерии, разлагая накопившуюся за сотни лет органику и дополнительно насыщая атмосферу парниковыми газами. По некоторым подсчетам, в допромышленную эру вечная мерзлота Сибири выделяла в год всего 0,5 млн т метана, а к 2013 году эта цифра подскочила до 17 млн. «Дать точную оценку по выделению метана очень сложно, — рассказывает Брушков. — Именно такими измерениями я занимался, работая по приглашению в Университете Хоккайдо, а параллельно искал свои бактерии».
Теплее
«Мы делим науку на биологию, геологию, математику и т. д. Но в природе и в науке все переплетено: многие геологические задачи тесно связаны с биологией», — продолжает Анатолий Брушков. Верхние слои мерзлоты населяют холодолюбивые бактерии-психрофилы, которые при температуре чуть ниже нуля чувствуют себя вполне комфортно, живут и делятся. Другие обитатели мерзлоты могут лишь сохраняться в ней, не размножаясь и ожидая лучших времен. Некоторые из таких микробов вселяют ученым обоснованное опасение — так, недавние вспышки сибирской язвы на российском Севере связывают с «оттаиванием» древних очагов патогенной палочки. Но бактерии, на которые наткнулся Анатолий Брушков, могут оказаться куда интереснее.
Дело в том, что на большой глубине мерзлота практически стерильна. Порода эта замерзла многие тысячи лет назад, и сквозь забитые льдом микропоры неспособна просочиться даже вода, не говоря уж о бактериях. Их клетки намного больше, чем прослойки незамерзшей влаги. «С точки зрения геологии, на такую глубину «пробраться» бактериям невозможно», — уверяет Брушков. Тем не менее они там были: в образцах мерзлоты Мамонтовой горы в Якутии, поднятых с глубины 60 м и датированных возрастом около 3,5 млн лет, ученые нашли микробы. Бактерии были живыми и, по-видимому, неплохо себя чувствовали. Секвенирование генома показало, что это близкий родственник обычных почвенных бактерий Bacillus cereus.
Но даже микробы-психрофилы, будучи изолированными от внешней среды, неспособны размножаться при постоянной отрицательной температуре, в отсутствие света, притока тепла и питательных веществ. И если они не могли попасть в мерзлоту с поверхности и не могут быть членами местного сообщества, живущего обособленно от остального мира, — то откуда они взялись здесь?.. «Мы повторили работу несколько раз, брали пробы не только из Мамонтовой горы. Соблюдали все требования к стерильности», — подчеркивает Брушков. По его словам, вариант остается один: это древние бактерии, бациллы возрастом в несколько миллионов лет, которые каким-то образом выжили на глубине и в вечном холоде.
Горячо
Биологу поверить в это непросто. Клетка подвержена постоянному давлению повреждений ДНК и белков, воздействию замерзающей воды и свободных радикалов. С постепенным накоплением повреждений часто связывают старение клетки и ее гибель спустя максимум несколько десятилетий. Если Bacillus F действительно настолько древняя, она должна использовать какие-то невероятно мощные механизмы «сохранения молодости».
Вместе с коллегами из Института иммунологии АМН Брушков поставил эксперименты на мышах, которым скармливали или инъецировали внутрибрюшинно препараты Bacillus F. Животные жили почти на треть дольше контрольной группы, так что ученый без лишних сомнений попробовал бактерии и сам. «Жители Крайнего Севера постоянно ставят подобные эксперименты, — объясняет Брушков. — В тайге в воде наверняка попадаются бактерии, пришедшие из разрушающихся мерзлых толщ. Поэтому я был уверен, что это безопасно». Ученый считает, что он вряд ли чем-то рисковал, и не видит поводов для того ажиотажа, который поднялся вокруг этой истории.
«Я не придаю большого значения этому «опыту», как и проведенным экспериментам с мышами и растениями, — говорит Анатолий Брушков. — Куда важнее понять механизмы, позволяющие нашей бацилле сохранять «молодость» весь этот головокружительный срок. Если она и вправду живет миллионы лет, то когда-нибудь она может подарить нам если не вечную молодость, то хотя бы несколько дополнительных десятилетий». Похоже, Анатолий Брушков неспроста посвятил всю жизнь изучению Арктики: его интересует не столько вечная мерзлота, сколько… сама вечность.