Предисловие

В 1990-Х ГОДАХ Я ВПЕРВЫЕ ПОЗНАКОМИЛСЯ С КРЕЙГОМ ВЕНТЕРОМ. Немногие люди оказали такое влияние на ход моей жизни. Будучи профессором вирусологии в Каролинском институте, а затем секретарем-перманентом Шведской королевской академии наук, я представлял Крейга на многих лекциях в Стокгольме. В каждом из его выступлений были представлены впечатляющие новые достижения, включая самое первое секвенирование полного генома в 1995 году бактерии Haemophilus influenzae, затем архей (одна из трех клеточных форм жизни, остальные - бактерии и эукариоты), после чего, конечно же, последовал геном человека с его примерно тремя миллиардами нуклеотидов.

Научное сообщество скептически (и с завистью) смотрело на новаторские усилия этого новатора геномики, включая внедрение техники "дробовика" для секвенирования ДНК. Но Крейг с квалифицированной командой компьютерщиков и математиков-инноваторов продолжал расширять границы исследований. Он бросил вызов хорошо финансируемому международному консорциуму ученых, участвующих в секвенировании генома человека. Кто финишировал первым и кто выдал результаты с максимальной честностью - спорные вопросы. Но, что важно, без квалифицированных и агрессивных инициатив Крейга не было бы гонки за расшифровкой генома человека, которая почти наверняка была бы завершена на годы быстрее благодаря его усилиям. Опыт, полученный Крейгом и его близкими соратниками в конце 1990-х - начале 2000-х годов, изменил ландшафт геномного секвенирования и сделал возможным бурное развитие секвенирования в дальнейшем, включая сбор и секвенирование десятков миллионов ранее неизвестных генов, описанных в этой книге.

Но Крейг всегда стремился достичь большего, чем просто собрать нуклеотиды. Он хотел понять, как устроена жизнь и как все взаимосвязано. В 2009 году я плавал с ним на каяке, исследуя несколько небольших скалистых островов вдоль восточного побережья Швеции. Во время этой прогулки Крейг сказал: "Эр-линг, я нашел суть жизни!". На что я, конечно же, ответил: "Разве это не замечательно, расскажите мне, что это такое". И ответ был таким: "Суть жизни - это обнаженная кожа на гладком камне". Чтобы оценить это проницательное высказывание, нужно знать, что именно лед, покрывавший Скандинавию около десяти тысяч лет назад, отполировал многие гранитные скалы архипелага до гладкости, как шелк. Крейг объединил эти знания в почти дзенское осознание красоты жизни и взаимодействия человека и природы. Именно с таким осознанием взаимосвязанности мира Крейг отправился исследовать микробиом океанов.

Я с гордостью принял небольшое участие в этом начинании, когда Крейг спросил, не хочу ли я поплавать на Sorcerer II во время его кругосветного путешествия в 2004-2005 годах. Я сразу же согласился. Как он знал, я был очарован океаном и с детства любил ходить под парусом, так что это было воплощением мечты. Мне посчастливилось быть членом экипажа Sorcerer II в пяти случаях: в Тихом океане - от островов Фиджи до Ван-Уату; в Южной Атлантике - от Кейптауна в Южной Африке до острова Вознесения через остров Святой Елены; в Кортезском море - между Баха-Калифорнией и Мексикой; в Северной Атлантике - от Бермудских островов до Азорских; и в трехдневном путешествии по самым дальним скалистым островам Стокгольмского архипелага с заходом в летний дом моей семьи на острове Блидё. Рассказы о некоторых из этих путешествий вошли в эту книгу.

Я никогда не забуду, каково это - находиться на борту судна размером с Sorcerer II: как лодка ловит сильный ветер, а полные паруса придают ей скорость в десять узлов и более. Как в открытом море между членами экипажа складывается определенная схема взаимодействия, камерная игра, структурированная непрерывным, циклическим прохождением дней и ночей без какого-либо контакта с сушей. И как в абсолютной ночной темноте разбивающиеся волны становятся биением сердца, а россыпь звезд на синем небе - безмолвным путеводителем.

Но помимо захватывающего рассказа о плавании через моря, здесь разворачивается богатая история, которая касается всех нас как отдельных людей, так и всего мирового сообщества. Находки, сделанные экспедицией "Колдун II", помогли раскрыть огромную сложность природы, особенно на уровне микробов. Теперь нам - мировому сообществу - предстоит использовать эти знания, чтобы сохранить океаны и планету здоровыми. И мы должны собирать больше образцов. Ведь даже при том потрясающем объеме информации, который уже собран, первоначальное кругосветное плавание лодки - это всего лишь царапина на поверхности океана.

Мы должны стать настоящими хранителями Земли ради нашего собственного будущего, а также ради всех жителей, которые называют нашу планету домом. Нам еще предстоит многому научиться.

Эрлинг Норрби, доктор медицины, доктор философии, август 2021 г.

Примечание автора

Эта книга - совместная работа ученого и писателя. В первую очередь это история ученого Дж. Крейга Вентера и его исследований микробиома океанов Земли с 2003 по 2018 год. Повествование содержит множество мыслей и идей Крейга и его коллег за последние два десятилетия работы над этим проектом. Кроме того, в ней использованы результаты его работы за два десятилетия до этого - прежде всего, его знаменитый проект конца 1990-х и начала 2000-х годов, который выиграл гонку за последовательность генома человека. В книге также использованы идеи и стиль написания научного писателя Дэвида Юинга Дункана - это одна из причин того, что книга написана от третьего лица. Другая причина заключается в том, что история включает в себя замечательную команду и персонажей, с которыми ученый сотрудничал, чтобы сделать исследования и открытия проекта возможными. Это сотрудничество охватывает весь мир и включает в себя сотни исследователей, спонсоров, помощников и других людей из стран, институтов и университетов десятков стран.

В процессе написания книги возникла сложность в том, чтобы включить характерный голос Крейга от первого лица в повествование от третьего лица. Решение было следующим: включить его голос в цитаты, его собственные слова, используя местоимения от первого лица. Это позволило создать рассказ о нем как о главном объекте книги и отчасти о нем как о соавторе. Мы используем наши имена - Крейг и Дэвид - когда появляемся в повествовании, в то время как фамилии используются для обращения ко всем.

Пролог. Думать по-крупному о малом

Эта история начинается с большого, а потом становится маленькой. Очень маленькой. Большая часть начинается так. Мужчина с всклокоченной седой бородой, глубоким загаром и льдисто-голубыми глазами стоит один за штурвалом Sorcerer II, стофутового судна из стекловолокна и кевлара.

Вокруг него в этот пасмурный летний день 2018 года океан вздымается ровными метровыми гребнями при умеренном бризе. Над носом корабля вздымаются два огромных козырька парусов, которые ветер треплет. Затишья, чередующиеся с затяжками, заставляют огромный грот высотой с семиэтажный дом рябить, то наполняться, то снова провисать, снова и снова, в волнистых узорах, которые делают его почти живым.

Для крупных представителей наземной макрожизни, таких как человек, управляющий этим огромным судном, море кажется пустым. Жидкая пустыня

с дюнами из H2 O, огромной панорамой, не имеющей ни начала, ни конца. Изредка из моря выглядывают другие макрожизни, органы, которые мы можем увидеть без помощи микроскопа. В нескольких метрах по правому борту - стая дельфинов, гребни и дуги которых похожи на угольно-серые радуги. Они поднимаются в воздух и, кажется, парят в небе невероятно долго, зависая на вершинах пенных дуг, когда их тела поднимаются из моря и грациозно опускаются обратно в воду.

Само море в этот солнечный безоблачный день у побережья южного штата Мэн тоже кажется живым. В то время как корабль поднимается и опускается в устойчивом ритме, океан наклоняется и вздымается, а иногда резко успокаивается, чтобы снова подняться в большую волну, которая говорит о приближении шторма, но еще далеко.

Трудно сказать, о чем думает бородатый мужчина. Оглядывая море с видом напряженной концентрации, он сосредоточен на деталях ветра, воды и паруса, вероятно, исключая все остальное, даже науку, которой он знаменит. В 1995 году он первым составил последовательность полного генома живого организма - бактерии Haemophilus influenzae. В 2000 году он выиграл гонку по составлению карты генома человека, завершив секвенирование в рекордно короткие сроки, используя технологии и методы, которые в основном придумал он сам и возглавил команды по их разработке. В 2010 году он синтезировал новый организм, создав в своей лаборатории полный геном крошечной бактерии, состоящей из ДНК AGCT, взятой не из природы, а из бутылки. Когда он и его команда запустили этот искусственный геном в клетку, она ожила.

Крейг Вентер, человек, стоящий во главе Sorcerer II, совершал эти подвиги не тихо и не скромно. Крейг известен не только своими научными достижениями, но и дерзким характером и неортодоксальными идеями, которые иногда вызывают недоумение у более традиционных ученых. Будучи непревзойденным любителем риска, Крейг отвечает своим многочисленным критикам тем, что в основном добивается успеха в лабораторных исследованиях, так же как он рискует и часто побеждает в гонках на парусниках, автомобилях и мотоциклах. Иногда он совмещает свои увлечения - в данном случае парусный спорт и биологические исследования, - и в результате получаются гибридные приключения, подобные этому.

"Я немного адреналиновый наркоман?" - говорит Крейг. "Да."

Это последнее предприятие начинается с очевидного факта: океан - это не пустая пустыня, пульсирующая водяными дюнами. Опуститесь под поверхность, отделяющую наш воздушный мир от жидкого мира внизу, и вы погрузитесь в изобилие макрожизни, населяющей эти воды. В разное время года здесь обитают несколько видов китов, в том числе горбатые и финвалы. Многочисленные виды рыб - от больших белых акул до атлантической шэд. Есть и ракообразные, например знаменитые мэнские омары, и эхинококки, такие как оранжевые морские огурцы и кровавые звезды. Морские водоросли в изобилии представлены ламинарией, морским салатом, каменной капустой, водорослями-пузырями и многим другим. Несмотря на то, что чрезмерный вылов рыбы и загрязнение окружающей среды нанесли серьезный урон побережью, и в большинстве океанов Земли подводная макрожизнь по-прежнему широко представлена.

Однако в этот пасмурный день речь идет не о большом. Это часть постоянной миссии открытий, которая, подобно эпическому

Научные исследования прошлых веков охватывают многие годы. Крейг запустил его в 2003 году, когда начал обследовать Землю - ее сушу, небо и океаны, покрывающие 70 % планеты, - в поисках жизни, настолько маленькой, что мы не можем увидеть ее невооруженным глазом.

Прошло всего три с половиной века с тех пор, как голландский линзовик и ученый Антони ван Левенгук взял микроскоп, тогда еще недавнее изобретение, и создал высококачественные линзы, позволившие ему в 1676 году первым в истории увидеть бактерии и другие организмы и частицы, живущие в капле воды. Почти 350 лет спустя, имея в своем распоряжении гораздо более мощные инструменты, чем простой микроскоп, основная миссия по-прежнему заключается в изучении микровселенной организмов размером менее пятидесяти микрон. В этой поездке объектом исследования станет пространство под поверхностью моря в заливе Мэн.

По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), в морях Земли содержится более 321 миллиона кубических миль воды. Этот объем, пересчитанный на литровые упаковки молока, заполнил бы более 1,3 секстиллиона контейнеров - секстиллион - это единица, за которой следует двадцать один нуль. Но ни одна из этих коробок с молоком не будет содержать только морскую воду. В них также будет обитать в среднем один миллиард бактерий (включая бактериоподобные организмы, известные как археи) и десять миллиардов вирусов.

Каждый литр воды в океане, от поверхности до дна, даже если морское дно находится на глубине многих миль, кишит подобной жизнью - микроорганизмами, которые являются настоящими хозяевами нашей планеты.

По оценкам ученых, биомасса бак-терий составляет около семидесяти гигатонн. Сравните это с двумя гигатоннами всех животных вместе взятых, включая человека. The estimated number of all bacteria on Earth is five million trillion trillion—that’s 5,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (thirty zeros). By comparison, there are eight billion (8,000,000,000) of us, with a mere nine zeros.

Когда в начале 2000-х годов Крейг начал свою кругосветную экспедицию по исследованию океана, получившую официальное название Global Ocean Sampling (GOS), микробиологи и другие ученые сочли его проект по исследованию больших участков Мирового океана на наличие микробов бессмысленным. Они были уверены, что в море существует лишь ограниченное количество микроорганизмов. Они также называли его авантюрно-путешественническим отдыхом, выдаваемым за науку человеком, который любит плавать. По их словам, это не была тщательная, сдержанная, спокойная работа, которая обычно является нормой в науке. Скорее это была жажда странствий, которая двигала учеными-исследователями XIX века, когда молодой Чарльз Дарвин плавал на корабле HMS Beagle в поисках новой (макро-) жизни. Для большинства современных исследователей такой стиль открытий кажется случайным и неконтролируемым, но не для таких рисковых людей, как человек с голубыми как лед глазами.

Сегодня в определенный момент экипаж этого роскошного судна, превратившегося в исследовательскую яхту, спустит паруса, остановится и возьмет на борт двести литров морской воды. Они установят приборы для измерения температуры воды, ее солености, уровня растворенного кислорода и т. д. Для сбора образцов морская вода всасывается с помощью насоса, который опускается в океан и тащится рядом с лодкой с помощью длинного шеста. Как только образцы окажутся на борту, ученые пропустят воду через ряд микропористых фильтров, помещенных в круглые держатели из нержавеющей стали, установленные на стойке в кормовой части кокпита лодки.

Фильтры будут отлавливать микроорганизмы разных размеров, и только самые маленькие из них попадут на последний фильтр. Микроб, собранный на фильтрах, будет заморожен и отправлен в Институт Дж. Там исследователи будут работать над идентификацией микробов, используя передовые технологии секвенирования, математику и программы искусственного интеллекта, которые Крейг и его команда помогали изобретать и совершенствовать на протяжении многих лет.

Большинство этих крошечных организмов представляют собой маленькие круглые клетки, которые при рассмотрении в микроскоп не имеют четких отличительных признаков. Другие имеют форму звезд, овалов, стержней и спиралей. У одних есть волосовидные выступы, называемые пили, у других - оболочки, похожие на раковины, шипы или хлыстообразные хвосты, называемые жгутиками.

До того как ученые, подобные Левенгуку, начали заглядывать в свои микроскопы, никто и представить себе не мог, что такой мир существует. И хотя со времен Левенгука микробиология стала одной из основных научных дисциплин, многое в этом мире еще не изучено. Его организмы остаются скрытыми, тайными и игнорируемыми, несмотря на то что населяют практически каждый уголок нашей планеты. Сейчас, когда вы читаете эти строки, в вашем теле обитает около тридцати восьми триллионов бактерий.8 Они повсюду - от кончиков ваших резцов до тонкого кишечника и альвеол, поглощающих кислород в легких. И хотя большинство людей до сих пор считают бактерии одиозными вредителями, которых лучше всего уничтожать с помощью антибиотиков. На самом деле, без них вы бы умерли раньше, чем без теории микробов, которая в XIX веке произвела революцию в выявлении и лечении бактериальных инфекционных заболеваний.

Большинство бактерий, живущих внутри вас и по всей нашей планете, полезны, а некоторые даже жизненно необходимы. Для человека бактерии помогают переваривать пищу и регулировать иммунную систему. Оказывается, бактерии связывают все живые виды, соединяя нас с почвой, водными путями и атмосферой нашей планеты в огромную сеть, которая живет и дышит почти как колоссальный организм - пять миллионов триллионов триллионов отдельных клеток, которые поддерживают макрофлору и фауну, составляющие видимый нами мир, от дубов и колибри до божьих коровок, лабрадоров, игривых дельфинов и вас.

Микробы, в первую очередь бактерии, выделяют жизненно важные химические вещества и, в некоторых случаях, выполняют такие задачи, как преобразование солнечного света в энергию и кислород. Они являются агентами гниения и разложения, поскольку пожирают и расщепляют все, что умирает, а также агентами возрождения, поскольку перерабатывают сырье для жизни, получаемое из трупов мух, одуванчиков, амёб и людей. "Микробы перерабатывают все", - говорит Джек Гилберт, профессор и микробиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Океанографического института Скриппса. Без них мы бы стояли по колено в собственных избыточных выделениях, по уши в апельсиновых корках и сосновой коре". Все, что является отходами или умерло, должно быть переработано в основные химические вещества жизни - углерод, азот и так далее, и микробы выполняют большую часть этой переработки".

По мере того как ученые узнают все больше об этих клеточных фабриках и их генах, они также находят новые потенциальные источники биоэнергетики, фармацевтики, а также более чистых и безопасных промышленных химикатов. Бактерии, как естественные, так и биоинженерные, играют ключевую роль в производстве таких продуктов, как антибиотики, витамины, ферменты, растворители, напитки, продукты питания и многое другое. Ученые также используют природные и биоманипулированные версии бактерий для создания альтернативных источников энергии, таких как водородное топливо и эт-анол из целлюлозы. Фотосинтезирующие бактерии в океане играют ключевую роль в борьбе с изменением климата, поскольку, подобно деревьям, они поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород.

Малоизвестный поворот к "неудобной правде" бывшего вице-президента США Эла Гора о том, что деятельность человека привела к увеличению накопления углерода в атмосфере. Поток углерода и других загрязняющих веществ в окружающую среду также изменяет баланс микроорганизмов на планете Земля. Избыток углерода грозит нарушить океаническую систему, поддерживающую фитопланктон, который поглощает углекислый газ и производит до 80 процентов кислорода на Земле. Увеличение количества углерода также означает рост числа микробов, живущих в так называемых мертвых зонах: участках воды с пониженным содержанием кислорода, часто залитых азотом, калием и фосфором из удобрений, которые смываются с сельскохозяйственных культур и газонов. Например, в Мексиканском заливе мертвая зона простирается на шесть тысяч квадратных миль к югу от устья реки Миссисипи. Другая, в Оманском заливе у входа в Персидский залив, в десять раз больше - 63 700 квадратных миль. В худшем случае мертвые зоны вообще не поддерживают рыбу и другие макроорганизмы, дышащие кислородом; в худшем - вызывают аномалии, такие как замедление или прекращение роста креветок. Таким образом, деятельность человека подрывает работу тех пяти миллионов триллионов триллионов одноклеточных, которые помогают поддерживать здоровье глобальной экосистемы, поддерживающей жизнь, какой мы ее знаем.

Микробы приспособятся и выживут, как они делали это на протяжении трех с половиной миллиардов лет существования Земли, включая ранние годы, когда атмосфера содержала гораздо больше углерода, чем сегодня. Но маловероятно, что люди смогут так быстро адаптироваться.

Когда в 2003 году началось научное путешествие "Колдуна II", микробиологи культивировали менее двух процентов бактерий, которые, как считалось в то время, существуют в природе, включая те, что обитают в океанах и водных путях Земли. До того как секвенирование дробовика позволило ученым идентифицировать бактерии по их ДНК, микробиологи использовали культивирование, чтобы выкормить и вырастить бактерию в чашке Петри, чтобы получить достаточное количество реплицированных клеток для ее идентификации.

Понять и обнаружить больше из тех 98 с лишним процентов бактерий, которые никогда не культивировались, было целью ученых, находившихся на борту Sorcerer II во время его различных путешествий с 2003 по 2018 год. Эта цель стала возможной благодаря заморской идее Крейга использовать генетическое секвенирование в глобальном масштабе, чтобы выйти на большой уровень в исследовании мира очень маленьких. По пути они собирали микробы в таких отдаленных местах, как Галапагосские острова, Панамский канал, Тасмания, Национальный парк Глейшер-Бей, Балтийское море и море Кортеса, а также за пределами корабля - в заболоченных прудах, Антарктиде, глубоких шахтах, Амазонке, вулканических жерлах и атмосфере над Нью-Йорком.

Экспедиции продолжались до 2018 года, и общий улов обнаруженных генов превысил сто миллионов. (Сравните с человеком, у которого около двадцати тысяч генов). Крейг и его коллеги собрали миллиарды пар оснований - пар аденина (А) с тимином (Т) и цитозина (С) с гуанином (G), которые скреплены между собой, как перекладины на лестнице, из которых состоят нити двойной спирали ДНК, в публичных базах данных, таких как GenBank, поддерживаемый Национальным центром биотехнологической информации, и CAMERA, финансируемая Фондом Гордона Мура.

Однако просто собрать х количество образцов, микробов, генов и пар оснований не было целью. Глобальные эксперименты по сбору образцов были частью путешествия, которое Крейг начал в 1995 году, когда секвенировал первый клеточный геном Haemophilus influ-enzae. Именно тогда он начал использовать бактерии в качестве экспериментального организма для совершенствования секвенирования с помощью дробовика и других технологий и процессов, а также значительно ускорил прогресс в определении и понимании структуры и функций геномов и отдельных генов у разных видов, включая человека. Это, в свою очередь, привело к его основополагающим экспериментам по созданию синтетических организмов в лаборатории в попытке понять функции бактерий и то, что представляет собой жизнь на уровне ДНК.

В этот серый полдень в заливе Мэн в 2018 году пятнадцатилетняя экспедиция Sorcerer II подходит к концу, и Крейг снова смотрит на бескрайнее море, бурлящее и вздымающееся вокруг него. "Мне приходится заставлять себя представлять, что в каждом миллилитре моря есть миллион бактерий и десять миллионов вирусов", - говорит он. "Я все еще вижу его как удивительную, прекрасную вещь, но на самом деле это огромный живой суп, который мы все еще исследуем, пытаясь узнать великие секреты, которые он хранит о жизни на Земле".

Часть 1. В поисках микробов

Глава 1. Сюрприз Саргассова моря

Внезапный, дерзкий и неожиданный вопрос не раз заставал человека врасплох и выводил его на чистую воду.

-Фрэнсис Бэкон

13 мая 2003 года судно Sorcerer II элегантно скользило по сине-серым водам Саргассова моря в двадцати шести милях к юго-востоку от Бермудских островов. Небо было ясным, а море спокойным в тот день, который все на борту помнят как жаркий и душный. В задней части судна сидел двадцатидевятилетний Джефф Хоффман - высокий, широкоплечий микробиолог с выбеленными солнцем волосами и чемпион по плаванию из Луизианы готовился взять первые в истории пробы океанских микробов с кормы "Колдуна II". Вместе с небольшой командой ученых он устанавливал насос и приборы, которые должны были быть опущены в море в точке с координатами 32°10¢N 64°30¢W или очень близко к ней. Это было место расположения гидростанции "S", глубоководного причала, где ученые регулярно брали океанографические пробы с 1954 года. Каждые две недели с исследовательских судов спускались комплекты погружных бутылок для забора воды на разных уровнях под поверхностью. Приборы также собирали данные о температуре, солености и уровне растворенного кислорода.

Гидростанция "S" расположена у западного края огромного моря, которое простирается от Бермудских островов на западе до побережья Африки и занимает примерно половину Атлантического океана. Омываемое сильными и устойчивыми течениями, которые окружают его со всех сторон, словно жидкие стены водной крепости - Гольфстрим на западе, Северо-Атлантическое течение на севере, Канарское течение на востоке и Северное экваториальное течение на юге, - Саргассово море иногда называют "океанской пустыней", поскольку эти течения блокируют поступление питательных веществ, которые поддерживают скудную макрожизнь в других частях Атлантики. Саргассово море также примечательно и получило свое название из-за обилия морских водорослей рода Sargassum, плавающих на его поверхности. Это кажущийся бесконечным, насыщенный, пестрый мат, похожий на кучи темной зелено-коричневой кашицы.

В 2003 году, когда "Колдун II" отправился в тот жаркий летний день, большинство ученых все еще полагали, что низкая концентрация питательных веществ в Саргассовом море означает, что микробов тоже будет мало. До этой экспедиции океанские микробиологи идентифицировали лишь немногие из обитающих там крошечных организмов. Но действительно ли Саргассо является зоной жизни для столь малого количества микробов, или ученые упустили некоторые или большинство обитающих там видов?

Чтобы ответить на этот вопрос, ученые с борта Sorcerer II отправят беспрецедентное количество микробов в лабораторию в Мэриленде для генетического секвенирования с помощью дробового геномного секвенирования - относительно нового процесса, который Крейг впервые использовал в 1990-х годах, в том числе в Celera, компании, которую он стал одним из основателей в 1998 году. При секвенировании методом "дробовика" ДНК извлекается из организма (или из десятка, сотни или тысячи организмов) и буквально распадается на короткие случайные фрагменты. Затем машины для секвенирования ДНК захватывают каждый фрагмент длиной около пятисот пар оснований и записывают его генетический код в виде оснований A, G, C и T, которые являются четырьмя составными частями ДНК. Наконец, компьютеры находят совпадения в этих фрагментах - участки ДНК, которые совпадают не менее чем на шестнадцать пар оснований, - и собирают их в цифровом виде в гены и геномы, которые затем сравниваются с известными последовательностями ДНК.

До этого генетики использовали более трудоемкий и дорогостоящий процесс кропотливой нарезки длинных участков ДНК на более короткие для последовательного анализа. В 1990-х годах Крейг впервые применил секвенирование методом "дробовика" для расшифровки бактериальных геномов, начиная с Haemophilus influenzae, и с тех пор этот процесс анализа случайных фрагментов стал повсеместно применяться для секвенирования одновидовых организмов, от бактерий до людей, мышей, обезьян и других. Однако никто еще не пробовал использовать этот метод на образцах, содержащих множество различных видов микроорганизмов, возможно, тысячи и более. Идея заключалась в том, что в течение следующих пятнадцати лет экспедиции Sorcerer II, используя секвенирование дробовика, обнаружат миллионы новых генов, во много раз больше, чем двадцать тысяч или около того в среднем человеческом геноме.

Окинув быстрым взглядом ровное синее море, простиравшееся во все стороны в тот жаркий полдень на Сар-гассовом море, Хоффман вытер со лба капельки пота и снова задумался о том, почему он оказался на палубе "Колдуна II". За несколько месяцев до этого он учился на доктора философии по микробиологии в Государственном университете Луизианы в Батон-Руж, штат Луизиана. Но не по микробиологии моря, а по микробиологии пустыни. "Я привык просеивать песок и почву, а не воду", - вспоминал позже Хоффман. "И все же я брал пробы посреди океана. Волновался ли я, правильно ли я это делаю? Да, черт возьми".

Капитаном стофутовой яхты в тот день был Чарли Говард, суровый красавец, бывший инженер-электрик с непокорными темно-каштановыми волосами. Стоя босиком в мешковатых шортах за штурвалом "Колдуна II", пятидесятичетырехлетний Говард наблюдал за приготовлениями за штурвалом, когда тот начал процесс замедления большого судна. Когда корабль развернулся прямо на легкий ветер, заставивший паруса ослабнуть и захлопать, он щелкнул несколькими переключателями, чтобы активировать гидравлические лебедки. Урча, эти машины медленно наматывали грот в отсек в гике и другие паруса вокруг лееров, поддерживающих мачту в носовой части судна. Затем шкипер включил двигатель Cummins и с помощью носового и кормового подруливающих устройств переместил судно в то место, где ученые хотели собрать образцы.

Говард был капитаном "Колдуна II" с тех пор, как корабль прибыл почти новым из Новой Зеландии в конце 2000 года и оставался шкипером до окончания экспедиций в 2018 году. Родом из Канады, он получил диплом инженера-электрика, но влюбился в парусный спорт. Незадолго до "Колдуна II" он управлял судами в Средиземном море, работая инженером у владельцев яхт, которых он называл "джентльменами-энтузиастами", с преуменьшенным юмором относясь к их скудным парусным способностям.

"Мне написали два друга, рассказав об ученом, у которого был стофутовый парусник и который искал капитана", - вспоминает Говард. "Я позвонил ему из Пальмы-Майорки и хорошо поговорил, а когда через неделю вернулся в Штаты, зашел к нему домой на мысе и встретился с ним и его женой, чтобы обсудить Sorcerer и парусный спорт в целом. Крейг оказался парнем, который очень любит яхтинг и жизнь, а его энтузиазм и страсть к парусному спорту сделали это решение легким".

Говарда взяли на работу как за его умение обращаться с лодками, так и за его инженерную подготовку. Последнее оказалось особенно важным, когда на судне Sorcerer II сломался и ненадолго загорелся двигатель, в результате чего судно оказалось за тысячи миль от суши в южной части Тихого океана, без ветра, с малым количеством топлива и припасами, которых не могло хватить надолго. "Чарли как капитан был еще и научным сотрудником", - вспоминает Карла Хайдельберг, одна из исследователей, работавших и потевших вместе с Хоффманом во время взятия первой пробы в Саргассовом море. "Он помогал нам размещать лодку и следил за тем, чтобы оборудование работало".

Микробиолог и океанограф, получившая степень доктора философии в Университете Мэриленда, Хайдельберг - миниатюрная женщина с волнистыми темными волосами и ровной энергией. В то майское утро она как раз заканчивала работу в качестве научного сотрудника Государственного департамента США. Это был полезный опыт для проекта, в эпоху, когда забор биологических образцов был едва ли не тривиальным делом, ей приходилось входить в территориальные воды многих стран, в том числе и Бермудских островов. Ее знакомство с договорами и сложными протоколами было особенно ценным в отношениях с государствами, которые с опаской, а то и с враждебностью относились к американским ученым, собирающим виды, которые могли бы стать ключом к новым промышленным химикатам, лекарствам или процессам производства и хранения энергии. В договорах говорилось, что страны, особенно развивающиеся, которые в прошлом были свидетелями эксплуатации своих природных ресурсов колонизаторами и другими иностранцами, хотели быть уверены, что получат компенсацию за все ценное, что будет обнаружено на суше или в море в пределах их владений и территориальных вод.

Муж Карлы тоже был в составе экипажа. На борту также находился Тони Кнап, британский океанограф, возглавлявший Бермудский институт наук об океане (БИОС), которому исполнилось сто лет и который первоначально назывался Бермудской биологической исследовательской станцией. За двадцать пять лет работы на посту директора Кнап превратил БИОС из небольшой изолированной биологической станции в крупный центр океанографических исследований, привлекавший ведущих ученых и создавший тысячи рецензируемых журнальных статей.

Кнап был одним из спонсоров экспедиции Sorcerer II Sargasso Sea, а Кнап - ключевым сотрудником в поисках океанических микробов.

Еще одним ключевым персонажем путешествия по Саргассову морю стал сам Sorcerer II. Всего за день до первого отбора проб в Саргассовом море судно прибыло с карибского острова Сент-Бартс, проплыв тысячу миль до гавани Сент-Джордж за два с половиной дня. По словам Хоффмана, который уже находился на Бермудах, Sorcerer II прибыл туда поздним вечером 12 мая 2003 года. "Мы сразу же отправились в бар", - сказал Хоффман. Кажется, он назывался "Хог Пенни". Мы веселились допоздна, что часто случалось, когда мы заходили в порт. Честно говоря, в тот первый день я, наверное, немного похмелился".

Яхта Sorcerer II была спроектирована известным аргентинским яхтсменом Германом Фрерсом и построена в Новой Зеландии компанией Cookson Boats. Команда инженеров Фрерса на протяжении десятилетий создавала быстрые и изящные яхты, в том числе победителей многих крупных гонок по всему миру. В 1997 году Фрерс спроектировал самый большой шлюп в мире, 156-футовый Hyperion, для технического магната и основателя Netscape Джима Кларка. Используя проект Фрерса, Куксон построил Sorcerer II в 1998 году, сделав его не только красивым, но и прочным. Изготовленная из стекловолокна, кевлара, легких, но прочных основных материалов и покрытая передовыми химическими ламинатами, Sorcerer II была спроектирована так, чтобы выдерживать погодные перепады широт - от экваториальной жары и влажности до прохладных вод северных морей - почти все, кроме серьезных льдов Арктики и Антарктики.

На широкой, плавно выпуклой палубе Sorcerer II в носовой части доминирует такелаж из нержавеющей стали, поддерживающий мачту, и надувная лодка Zodiac, которую можно спускать в воду с помощью тросов с верхушки мачты и гидравлической лебедки. За ним находится большой основной кокпит, частично закрытый прочный обвес, способный выдержать непогоду. Это полотнище, поддерживаемое каркасом, расположено в кормовой части судна, и при взгляде издалека выглядит элегантно и художественно смещенным к центру. В кормовой части центрального кокпита с мягкими сиденьями и широким столом из тикового дерева находится штурвал: тумба с большим штурвалом, окруженная множеством переключателей и приборов. В корме находится еще один, более глубокий кокпит. Именно здесь работал Джефф Хоффман, и именно здесь были установлены фильтры, шланги и различные приборы для сбора микробов.

Под палубой находилась красивая и удобная главная каюта с мягкими креслами, длинным столом со скамьями и стульями, прикрученными к полу, на случай неспокойного моря, а также второй штурманский пост с большим монитором, на котором отображались показания гидролокатора и GPS-положение Sorcerer II. (Именно здесь обычно сидел член экипажа или гость, назначенный на четырехчасовую ночную вахту, когда на улице было слишком холодно или ненастно, чтобы следить за штурвалом во внешнем кокпите). В носовой части под палубой находились две каюты экипажа, каждая с двумя койками; в кормовой части кают находился хорошо укомплектованный камбуз с плитой и духовкой, полноразмерным холодильником и морозильником, а также небольшим обеденным столом. Рядом с камбузом находился офис или комната отдыха, где ученые могли работать за компьютерами или пользоваться большим микроскопом, который в течение нескольких лет хранился на борту.

Sorcerer II - не первое судно, которым владел Крейг с тех пор, как научился ходить под парусом в юности. "У меня была целая серия небольших лодок, пока я учился ходить под океанским парусом и учился в колледже", - говорит Крейг. "Мое первое океанское путешествие было на яхте Cape Dory 33, названной Sirius в честь Собачьей звезды, из Аннаполиса на Бермудские острова. Лодка до Sorcerer II также была спроектирована Фрерсом и называлась просто Sorcerer. Она была длиной восемьдесят два фута и была куплена у Гэри Комера, основателя Land's End и бывшего олимпийского моряка".

"Sorcerer не слишком большой и не слишком маленький", - говорит капитан Чарли Ховард, описывая свое судно, как это делают моряки, как будто "она" была человеком и имела мысли и эмоции. "Она умна и хорошо собрана из лучших компонентов, в ней много продуманного и инженерного. У нее длинные ноги, и однажды мы прошли почти шесть тысяч миль на одной заправке от Кейптауна до Антигуа. Она любит много внимания, и когда вы не уделяете ей внимания, она преподносит вам сюрпризы. Она хороший друг в трудную минуту, и она никогда меня не подводила. Когда вы прислушиваетесь к ее скрипам и стонам и заботитесь о ее нуждах и обслуживании, она доставляет вам огромное удовольствие и гордость".

Осталось представить еще одно действующее лицо, которое было на борту в тот день. Это Крейг Вентер, владелец яхты и главная сила, стоявшая за этой экспедицией и последующими пятнадцатью годами сбора образцов микроорганизмов со всего мира. Тогда Крейгу было пятьдесят шесть лет, и он был всемирно известен как ученый, стоящий за первым полностью секвенированным геномом человека. Еще в 1998 году он смело заявил, что его компания будет конкурировать с масштабной правительственной программой, направленной на то же самое, и этот шаг вызвал споры с самого момента запуска Celera. Проект "Геном человека", международный консорциум, финансируемый Министерством энергетики США и Национальным институтом здоровья (NIH), к тому моменту уже восемь лет преследовал эту цель. Соперничество и даже ожесточение, вспыхивавшие между Celera и государственным проектом, порой становились новостью первых полос газет в конце девяностых годов, когда они соревновались в том, кто первым придет к финишу. Официально гонка завершилась в июне 2000 года, когда президент Билл Клинтон на церемонии в Белом доме объявил о ничьей. "На самом деле это была не ничья. Мы выиграли", - настаивал Крейг. "Но мы согласились с объявлением о ничьей, чтобы все были довольны". В том же духе совместного празднования обе команды опубликовали свои версии почти полного генома человека в один и тот же день, 16 февраля 2001 года. Версия Celera с Крейгом в качестве ведущего автора появилась в журнале Science. Международный консорциум по секвенированию генома человека опубликовал свою версию в Nature.

Секвенирование генома человека компанией Celera обошлось примерно в 100 миллионов долларов и заняло всего девять месяцев. Общественные усилия заняли более десяти лет и, благодаря финансированию США и Европы, обошлись почти в 5,5 миллиарда долларов (в долларах 2022 года). В 2004 году, когда у Крейга брали интервью на борту Sorcerer II для специального выпуска Discovery Channel, его спросили о риске, которому он и ученые Celera подверглись в том раннем громком конкурсе. "Если бы наш эксперимент провалился, - сказал Крейг съемочной группе, - это было бы одним из самых впечатляющих сгораний в истории науки. Весь мир следил за всем, что мы тогда делали, и риск провала был огромен. Но, честно говоря, мне это и в голову не приходило - я был просто уверен, что все получится. Только сейчас, оглядываясь назад, я вижу буквально тысячи причин, по которым она должна была и могла провалиться".

"Я думаю, что единственное, что имеет отношение к моей карьере, - это не бояться рисковать", - продолжил Крейг. "Мы все видим это каждый день в людях, которые потратили свою жизнь впустую, потому что хотели пойти по безопасному пути. Знаете, я чувствую ту же потребность в безопасности, что и все, но я заставляю себя преодолевать ее, чтобы выходить на сцену и пытаться делать новые вещи и рисковать".

Отправляясь на яхте, превращенной в исследовательское судно, Крейг делал еще одну огромную ставку и верил, что его высокотехнологичная и рискованная версия науки окупится - на этот раз доказательством, что микробы в океанах гораздо более разнообразны и многочисленны, чем предполагалось ранее. Он также полагал, что, обнаружив и идентифицировав множество новых микробов, это приключение не только изменит человеческие знания об океанах, но и даст новые идеи для промышленности и производства энергии. Это была авантюра, которая, как считали немногие в этой области, приведет к чему-то значительному. В то время, когда микробиологи занимались подобным анализом, они концентрировались лишь на небольших пробах, взятых из эстуария или бухты, или на одном месте на карте, таком как гидростанция "S". Некоторые говорили о более масштабных работах, но до экспедиции "Колдун II" ни у кого не хватало ни смелости, ни ресурсов.

В мае 2003 года Крейг получил и то, и другое. Его средства были частично получены от Celera и более ранней компании, соучредителем которой он был, Human Genome Sciences. Акции и наличные деньги этих двух компаний были переданы Институту геномных исследований (TIGR), его первому институту в Роквилле, который вместе с другими институтами, основанными Крейгом, в конечном итоге был преобразован в Институт Дж. Крейга Вентера (JCVI). Доходы от продажи акций также пошли на оплату Sorcerer II.

Пока Хоффман и остальные были заняты на корме, Крейг стоял рядом с Чарли Говардом на верхней палубе Sorcerer II и наблюдал, как капитан маневрирует большим судном. Позже Говард вспоминал, как они с Крейгом действовали на борту судна: "Я бы описал это так: Крейг был адмиралом, а я - шкипером. У Крейга было широкое видение того, куда он хочет идти и что делать, а я реализовывал его на повседневном уровне, планируя, готовя и выполняя". Он вспоминал, что "мы хорошо ладили, потому что мы наблюдали друг за другом, и мы дополняли друг друга. Крейг любил находиться на яхте и заниматься парусным спортом, но у него были и другие обязанности, которые он должен был выполнять дома, и поэтому ему приходилось приходить и уходить".

Безбородый, подтянутый и загорелый, в свободной рубашке без рукавов, Крейг наблюдал за всеми событиями на своем судне, его льдисто-голубые глаза были такими же пронзительными, как всегда. С Крейгом все было "давай, давай, все время", - говорит Джефф Хоффман, вспоминая начало 2000-х. "Он был очень напряженным, что, конечно, заставляло меня стремиться к отличной работе". Чарли Ховард согласился: "Каким был Крейг тогда? Гораздо менее спокойным, с множеством мячей в воздухе и происходящих событий, которые он любил".

Многие, кто знал Крейга в этот период, также описывают его как непоколебимого, особенно перед лицом критики. Год спустя научный писатель Джеймс Шрив, автор книги "Война геномов", напишет в журнале Wired статью о Крейге, в которой изобразит его одновременно целеустремленным и спокойным. Отправившись в гости к Крейгу и "Колдуну II" в южную часть Тихого океана во время глобального кругосветного путешествия 2004-2006 годов, Шрив описал Крейга как "лысого, бородатого и голого". Борода была в новинку после того, как он украсил обложки Time и BusinessWeek в эпоху Celera. "Так он выглядит моложе и спокойнее - я никогда не видел его напряженным, даже когда гонка за геном стала ужасной и его враги приближались". Хизер Ковальски, которая была публицистом Крейга в Celera, а позже стала его женой, вспоминала об этом иначе. По ее словам, во время работы в Celera Крейг сохранял внешне спокойное поведение, но часто находился в состоянии сильного стресса.

Конечно, к тому времени, когда "Колдун II" забирал свой первый образец в Саргассовом море, Крейг пережил драматический год взлетов и падений. Помимо недавней публикации подробного описания генома человека в журнале Science, он все еще восстанавливался после увольнения советом директоров Celera в начале 2002 года. Крейг не ладил с Тони Уайтом, генеральным директором Applera, материнской компании Celera, потому что Уайт хотел превратить Celera в фармацевтическую компанию, чтобы оправдать высокую оценку ее акций. Крейг же хотел предоставить фармацевтическим и другим компаниям проанализированную и аннотированную геномную информацию, чтобы стать "Bloomberg of biology", как выразился Ковальски. В итоге ни тот, ни другой подход не спасли Celera от биржевого краха 2001 года и осознания генетиками и промышленниками того, что секвенирование генома человека - это лишь первый шаг на длинном пути к разработке и продаже новых терапевтических препаратов. Предстояло еще многое выяснить о том, что делают все эти гены.

С момента основания в 1998 году Celera под руководством Крейга пережила необычайный бум. Благодаря ажиотажу вокруг геномного проекта и перегретым рынкам доткомов конца 1990-х годов компания взлетела до оценки в 24 миллиарда долларов, но к 2002 году, когда Крейг покинул компанию, ее стоимость упала до менее чем миллиарда долларов.

"Увольнение из Celera стало настоящим шоком", - вспоминал Крейг много лет спустя, несмотря на то что он сказал одному из членов совета директоров, что хочет вернуться в свой исследовательский институт. "По уровню интенсивности это, наверное, было равносильно ведению президентской кампании или чему-то подобному. Люди заработали на Celera миллиарды. Но столько же людей потеряли миллиарды. Я был первым биотехнологическим миллиардером на бумаге. И я шутил: "Я заработал миллион долларов тяжелым путем. Я быстро заработал миллиард и так же быстро его потерял".

Однако Крейг признается, что его никогда не интересовала деловая сторона компании. "Я занимался наукой.

Именно поэтому я передал свои акции институту", - сказал он. Принесенные этими акциями 150 миллионов долларов позволили финансировать TIGR, а затем JCVI, и продолжают финансировать институт сегодня.

В каком-то смысле экспедиция по отбору проб у берегов Бермудских островов в мае 2003 года ознаменовала конец периода, начавшегося после ухода Крейга из Celera, когда он оставался практически вне поля зрения общественности, проводя большую часть времени в плавании по Ка-рибскому морю. По его словам, ему нужно было время, чтобы восстановить силы. "Ему нужно было перегруппироваться после Celera", - говорит Хуан Энрикес, инвестор и друг из Бостона, который много раз за эти годы посещал экспедиции Sorcerer II, а позже вместе с Крейгом основал компанию Synthetic Genomics (впоследствии переименованную в Viridos). "Когда у него случаются неудачи, он сосредотачивается на том, что может сделать и с чем может справиться, например, на плавании. Где-то в глубине его головы зародилась идея о поиске микробов в океане".

Решение об отправке "Колдуна II" для сбора образцов в Саргассовом море, а затем и по всему миру, было принято в конце 2002 года в другом баре на Бермудских островах под названием "Белая лошадь". Выбеленное строение в британском колониальном стиле, расположенное вровень с гаванью в Сент-Джордже, "Белая лошадь" - это уютный паб с выступающими балками, большим количеством темного дерева и меню, в котором много морепродуктов, пастушьего пирога и британского эля. Крейг, однако, предпочитал скотч, и в тот день в 2002 году, когда он болтал о микробах и больших идеях с Тони Кнапом, Джеффом Хоффманом и Хайдельбергами, было выпито несколько бутылок.

Однако настоящий толчок к экспедиции в Саргассо и одержимости Крейга микробами был дан несколькими годами ранее.

Вдали от паба "Белая лошадь" на Бермудах - во время войны во Вьетнаме, когда Крейг был санитаром ВМФ, лечащим инфекционные заболевания.

В 1965 году, перед отправкой в Дананг, Крейг служил в инфекционном отделении Военно-морского медицинского центра в Сан-Диего. Именно сюда приезжали солдаты, возвращавшиеся из Вьетнама, чтобы пройти курс лечения от малярии, туберкулеза, холеры, гепатита, менингита и грибковых инфекций. Обучение оказало глубокое влияние на Крейга. Позднее он вспоминал: "Знакомство с этими болезнями повлияло на все этапы моей дальнейшей жизни", и этот опыт "несомненно, не давал мне покоя, когда я думал о проекте Sorcerer". Начиная с середины 1990-х годов, он продолжит работу над последовательностью всех микробов, которые он впервые увидел у этих пациентов.

В их число входила бактерия, вызывающая менингит B, которую он впервые увидел на флоте, а спустя годы секвенировал в сотрудничестве с известным итальянским молекулярным биологом Рино Раппуоли - это позволило создать первую вакцину против менингита B.8 "Сразу стало ясно, что это новый способ создания вакцин, - говорит Раппуоли о своей работе с Крейгом, - который я называю обратной вакцинологией, потому что мы начинаем с генов. Это был первый случай, когда вам не нужен был патоген, и вы могли идти в обратном направлении, отталкиваясь от информации в геноме".

Еще одной важной сквозной линией, приведшей к дискуссии 2002 года в пабе "Белая лошадь", стало неустанное стремление Крейга секвенировать ДНК быстрее и дешевле. Проект "Колдун" с научной точки зрения начался в 95-м году", - сказал Крейг, когда его команда использовала метод "дробовика" на Haemophilus influenzae, первом организме, который когда-либо был полностью секвенирован. "На самом деле мы занимались двумя проектами: Haemophilus influenzae и Mycoplasma genitalium, которые были описаны более подробно в главе 2. Целью этой ранней работы было сначала доказать, что секвенирование с помощью дробовика работает, а затем посмотреть, что этот метод открывает о внутреннем устройстве этих клеток. "Мы не ставили перед собой задачу секвенировать первый в истории геном", - говорил он позже. "Мы хотели провести эксперимент с использованием полногеномного секвенирования дробовиком, которое, как мы полагали, позволит ускорить полногеномные проекты с десятилетий до менее чем года".

Крейг также хотел заглянуть в мир, который никто никогда не видел - всю ДНК одного организма. "Создав первые два генома бактерий, - говорит он, - мы обнаружили, что, изучая и сравнивая их, они гораздо разнообразнее и сложнее, чем люди думали". По его словам, триумф секвенирования был очень полезным, "но в то же время он стал причиной разочарования, потому что, глядя на первую полную карту всех генов, связанных с этими микробами, я понял, что они пытаются рассказать нам гораздо больше, чем мы можем понять".

Это заставило его задуматься о том, что обнаружат ученые, если им удастся собрать и протестировать с помощью секвенирования дробовика большое количество микробов, обитающих в организме человека, воздухе, почве, озерах, реках и океанах. "Только имея весь генетический код большинства или многих других видов на этой планете, мы сможем по-настоящему понять, как жизнь стала такой, какая она есть сегодня".

В тот же период Крейг читал исследования о микробах в почве, воздухе и океане, которые свидетельствовали о гораздо меньшем разнообразии и сложности, чем, по его мнению, существовало в окружающей среде. Больше всего его раздражали исследования, в которых утверждалось, что микробы в океанах Земли менее многочисленны и разнообразны, чем микробы в почве. "Это просто не соответствовало действительности", - сказал он.

"Например, океанские водоросли производят около 40 процентов кислорода на Земле. А микробы в почве были изучены гораздо лучше".

Скептицизм Крейга также был обусловлен существовавшими в то время методами идентификации бактерий. Самый старый подход, впервые примененный в начале двадцатого века, заключался в том, чтобы взять образец бактерии, попробовать вырастить ее в чашках Петри, накормив ее богатым белком бульоном "среды роста", а затем рассмотреть партию микробов под микроскопом и попытаться их идентифицировать. К сожалению, поскольку около 98 процентов бактерий не растут в среде, очень немногие из них могут быть воспроизведены в количестве, необходимом для их наблюдения и идентификации. Что же касается остальных, то, не имея возможности вырастить их в лаборатории, они как будто не существовали.

В 1970-х годах исследователи начали использовать генетику для идентификации бактерий, что стало настоящим прорывом. Секвенирование оставалось дорогостоящим, а методы - кропотливыми и медленными, но в 1977 году был достигнут прогресс, когда известный микробиолог Карл Вуз из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн обнаружил, как идентифицировать многие виды бактерий путем секвенирования крошечных участков ДНК из гена, называемого 16S рРНК.

Этот ген существует у каждого вида бактерий на Земле и обладает характеристиками, которые в значительной степени сохранились в ходе эволюции - то есть за миллиарды лет он практически не изменился, за исключением мельчайших различий в кодировке, которые варьируются от вида к виду. Действуя как своего рода генетический отпечаток пальца или штрих-код, 16S рРНК может подсказать ученым, относится ли микроб к тому или иному виду, или к ранее не встречавшимся видам, не прибегая к секвенированию остальной части генома организма.

В отличие от старого метода "бульон в чашке", бактерии трудно различить, учитывая, как быстро они мутируют. (Они делятся каждые несколько часов, а значит, могут быстро адаптироваться и мутировать). Кроме того, они иногда заимствуют и обмениваются генами латерально - то есть не в процессе размножения. Из-за такой "скользкости" генов и мутаций у микробов бывает трудно различить виды даже с помощью идентификации по 16S рРНК, о чем мы подробнее поговорим в главе 2.

Однако проблема Крейга с 16S рРНК заключалась не только в скользкости генов. На протяжении многих лет его раздражало то, что 16S рРНК ничего не говорит нам о том, что делают гены бактерии. Это все равно что знать имена, скажем, десяти разных людей, не зная о них ничего другого. "Проблема заключалась в том, что 16S рРНК не учитывала всего, - говорит Крейг, - и ничего не говорила о функции или природе организма. Именно это меня и интересовало".

Именно здесь на помощь пришло секвенирование дробовика - метод, позволяющий секвенировать весь геном организма, а не только штрих-код ДНК. Метод "дробовика", разработанный Крейгом в 1990-х годах и использовавшийся в проекте Sorcerer II, также использует сложные компьютерные алгоритмы для сборки и анализа геномов, предлагая полную генетическую информацию, а не только отдельные гены.

После того как в 2002 году он покинул Celera и взял перерыв, чтобы собраться с мыслями, Крейг вернулся из плавания по Карибскому морю готовым вернуться к микробам. Собрав большое количество микробов для секвенирования и изучения, он был уверен, что сможет доказать, что микробные формы жизни гораздо многочисленнее и разнообразнее, чем считало научное сообщество. Он также хотел окончательно продемонстрировать, что секвенирование дробовика - мощный метод, который можно использовать не только для отдельных организмов, но и для смесей организмов - даже тысяч миллионов организмов в, скажем, двух гигантах литров саргассовой морской воды, собранной, скажем, со стофутовой яхты.

"Когда до нас дошли слухи о том, что предлагал Крейг, - говорит Энди Аллен, микробиолог и океанограф, который сейчас работает в Океанографическом институте Скриппса и JCVI, - люди в океанографическом сообществе пришли в ужас. Они подумали: вот богатый и знаменитый парень, который хочет провести время на своей парусной лодке и собрать несколько образцов микробов. Кто он такой, чтобы указывать ученым, которые годами и десятилетиями работали с океаническими микробами, что им делать?"

"Были люди, которые посвятили всю свою карьеру тому, чтобы найти несколько бактерий и попытаться понять их", - говорит Крейг о недоброжелателях. "Они считали меня сумасшедшим, думая, что мы должны взять как можно больше образцов, не имея ни малейшего представления о том, что там находится, а затем с помощью секвенирования дробовика выяснить, что мы получили".

У Крейга были свои первые сторонники. Среди них был известный гарвардский биолог и автор бестселлеров Э. О. Уилсон, который входил в состав научно-консультативного совета экспедиции Sorcerer II. "Мы говорим о неизвестном мире огромной важности, - сказал Уилсон журналисту Wired Джеймсу Шриву. "Вентер - один из первых, кто всерьез взялся за изучение этого мира во всей его полноте. Это парень, который мыслит масштабно и действует соответственно".

Другим давним сторонником был Ари Патринос, бывший директор департамента биологических и экологических исследований Министерства энергетики США.

Программа ментальных исследований, один из основных спонсоров проектов Крейга на протяжении многих лет. "Крейг - очень меркантильный и очень жесткий человек, - говорит Патринос, - что, как мне кажется, не является отрицательной чертой. Я думаю, что он всегда отличался огромной силой личности и приверженностью идеям, которые у него были. Я, честно говоря, не думаю, что он был бы и вполовину так успешен, если бы попытался примириться с людьми. Ему бы постоянно мешали".

Все это привело к тому, что днем мы собрались в пабе "Белая лошадь". Потягивая виски и эль, группа обсуждала то, что Тони Кнап назвал "большой идеей Крейга", и то, как воплотить ее в жизнь.

Кнап, уважаемый ученый в микробиологическом сообществе, сам вызвал несколько приподнятых бровей, когда скептически настроенные приверженцы традиций на Бермудах и в других местах отреагировали на его поддержку "большой идеи" Крейга. Однако Кнап был убежден, что проект Sorcerer II станет победой для его программы. "Я был директором биологической станции, поэтому мне хотелось сделать как можно больше научных исследований. У BIOS были исследователи, получившие гранты на сбор и изучение микробов с гидростанции "S" и на проведение микробиологических временных рядов, но в те дни они использовали более архаичные технологии, чем те, которыми располагал Крейг. Так что сотрудничество не представлялось невозможным".

Крейг и Кнап решили начать сотрудничество с того, что в начале 2003 года Крейг направил на Бермудские острова ученого из JCVI для работы с BIOS и сбора океанических проб на гидростанции "S" в качестве прелюдии к прибытию Sorcerer II.

Крейг отправил Джеффа Хоффмана, который только что прибыл из Луи-Сианы, чтобы присоединиться к команде JCVI, собирать образцы на борту судна BIOS под названием Weatherbird II. Это 115-футовое 194-тонное дизельное судно не имело не только парусов, но и каких-либо претензий на роскошь. Но он был оснащен передовыми лабораториями, приборами, стеклянным оборудованием, датчиками, насосами, фильтрами и компьютерами - всем, что необходимо океанологам для изучения организмов и самого моря. Но он был оснащен передовыми лабораториями, приборами, микроскопами, стеклянным оборудованием, датчиками, насосами, фильтрами и компьютерами - всем, что нужно океанографам для изучения морских организмов и самого моря.

"Мы собрали два образца на Weatherbird, - вспоминал Хоффман, - в двух разных поездках. Позже они будут добавлены к первому образцу, взятому "Колдуном II", который будет проанализирован и проквантован в JCVI и включен в основную статью, опубликованную о находках в Саргассо весной 2004 года

В тот погожий день в мае 2003 года Джефф Хоффман и команда закрепили насос на глубине около десяти футов в Саргассовом море и включили его. Медленно морская вода по пластиковой трубке поднималась вверх и поступала в пятидесятилитровые пластиковые контейнеры, установленные на корме. "В ту первую поездку наше оборудование было не самым лучшим", - вспоминал Хоффман. "Оно работало, но это было мучительно". По мере заполнения контейнеров команда начала пропускать воду через фильтры тонкой очистки нескольких размеров, предварительно отсеяв все, что было больше двадцати микрон в диаметре. (Человек может видеть объекты размером до двадцати пяти - пятидесяти микрон, а ширина человеческого волоса составляет около семидесяти - восьмидесяти микрон). Затем образцы были пропущены через три фильтра. Первый, самый большой, отбирал все, что было больше трех микрон в поперечнике. Второй улавливал микробы и другие материалы размером более 0,8 микрона. Третий фильтр улавливал мелкие бактерии и вирусы - все, что больше 0,1 микрона. Ученые также установили манометры и датчики для измерения температуры, pH, солености, насыщенности кислородом и других характеристик этого крошечного участка моря.

Хоффман, будучи парнем из пустыни, которого направили работать на море, позже вспоминал, что был одновременно взволнован и встревожен. "Мы делали что-то, на что мало что было похоже, - сказал он, - всасывали кучу морской воды. В смысле, какая разница? Вот только мы не просто зачерпывали океанскую воду. Мы проверяли идею о том, что, возможно, в океане гораздо больше жизни, чем люди думают".

Карла Хайдельберг вспоминает, что еще до того, как она и Хоффман закончили сбор образцов, Крейг и Тони Кнап отправились в главную каюту Sorcerer II, чтобы начать праздновать взятие пробы № 1. "Это была абсолютно командная работа, - говорит она, - но мне до сих пор смешно, когда мы в задней части лодки пытались достать образцы - было жарко, и мы пытаясь сделать все как надо, перебросить вещи через борт и поднять воду, мы услышали снизу большой тост с вином. Они говорили: "За науку! Наука - это здорово, и наука - это трудно!"". Она рассмеялась. "Они отлично проводили время. Но и мы тоже".

После обеда команда закончила прокачивать морскую воду через фильтры и втянула трубки. Это был сигнал, необходимый Чарли Ховарду, чтобы начать процесс поднятия парусов и разворота Sorcerer II в сторону гавани Святого Георгия. Этой ночью Хоффман упаковал фильтры с микробами и заморозил их в холодильнике "Колдуна" при температуре минус.

В морозильной камере по Цельсию их можно было доставить в JCVI в Роквилле для следующего этапа работы - секвенирования, идентификации и ана-лиза всего, что было выловлено из Саргассова моря.

Вспоминая все это много лет спустя, Джефф Хоффман улыбается. "Когда мы вышли из порта и вернулись в бар, мы понятия не имели, сколько там было микробов, что они собой представляли и что делали".

Но им предстояло это узнать.

Глава 2. Планета Микроб

Частица Бога.

-Леон М. Ледерман

КАК КРЕЙГ И ЕГО КОМАНДА ГОТОВИЛИСЬ доставить замороженные, очищенные от микробов фильтры с Бермудских островов обратно в JCVI в Мэриленде, они думали, что же это за организмы, которые они так скрупулезно собирали и анализировали? И насколько они важны для жизни на Земле, включая жизнь человека? В основном это были бактерии, хотя команда собирала и другие микроорганизмы: вирусы, археи, грибы, водоросли и простейшие (микроскопические животные). Но основное внимание было уделено бактериям - этим скрытым, но жизненно важным организмам, которые связывают и поддерживают все живое на нашей планете. Вместе эти крошечные формы жизни представляют собой последний и окончательный персонаж этой книги, действуя вместе как своего рода планетарный суперорганизм, даже если они живут своими миллионами триллионов триллионов отдельных жизней как очень разнообразные, индивидуальные клетки.

Бактерии и другие невидимые для нас микробы существуют на нашей маленькой планете в количестве, превышающем все звезды во Вселенной. Ученые обнаружили их повсюду: в вулканических жерлах, выживших при температурах, которые могут приближаться к 200 градусам по Фаренгейту, в шахтах и пещерах, проникающих на многие километры вглубь Земли. Они пронизывают почву и все водоемы, от дождевых луж до океанов, покрывающих 70 процентов поверхности Земли. Они живут в каждом человеке, хомячке, червяке и мухе, а также в каждом растении на Земле.

Некоторые бактерии живут в настолько негостеприимной - по крайней мере, для нас - среде, что ученые называют их "экстремофилами". К ним относятся Pyrococcus furiosus, процветающий в гидротермальных источниках в глубинах океана; некоторые виды Synechococcus lividus, обитающие во льду при температуре минус 25 градусов Цельсия; и причудливо выносливый Deinococcus radiodurans, который может выживать в столь суровых условиях, что его называют полиэкстремофилом1. В 2020 году японские ученые сообщили, что D. radiodurans, прикрепленный к внешнему корпусу Международной космической станции, в течение трех лет выживал в вакууме космоса и под воздействием интенсивного ультрафиолетового излучения Солнца. Книга рекордов Гиннесса называет его "самым радиационно-устойчивым микробом в мире".

Бактерии, называемые эндоспорами, которые состоят только из простого генома, небольшого количества цитоплазмы и толстой стенки, устойчивой к нагреванию, радиации и другим экстремальным условиям, могут лежать без движения тысячелетиями и при этом возрождаться. В 1995 году журнал Science сообщил о возрождении бактериальных спор, встроенных в насекомых, сохранившихся в янтаре более двадцати пяти миллионов лет.

Бактерии и другие микробы живут и в атмосфере Земли, где обитает около 1022 микробных клеток.6 По словам химика-атмосферолога Кимберли Пратер, они попадают в воздух, "будучи принесенными с земли и с моря ветром". Большая часть работы Пратер в Океанографическом институте Скриппса и Калифорнийском университете в Сан-Диего посвящена тому, как микробы способствуют образованию ледяных кристаллов в верхних слоях атмосферы, которые вызывают дождь. Солнечным днем в своем кабинете с видом на океан в Ла-Джолле она объяснила, что "в центре каждого кристалла льда находится частица - аэрозольная частица". Это очень важно понимать, потому что "если у вас нет этих частиц для водяного пара в верхних слоях атмосферы, на которых образуется лед, вода остается паром, и у вас нет дождя". Но эти частицы "могут быть пылью и другими материалами, а могут быть ми-кробами". Иными словами, в дождливые дни некоторые капли, попадающие на лица, зонтики, цветы и окна, содержат микробы. По мнению Пратера, "микробы интересны тем, что они, похоже, являются лучшими частицами, которые можно использовать для засева облаков, чтобы вызвать дождь". Подтекст очевиден для таких специалистов по засеиванию облаков, как она, которые пытаются понять, как сделать так, чтобы в местах, страдающих от засухи, выпадало больше осадков. Одно из решений, по ее словам, заключается в том, чтобы наполнить атмосферу бактериями.

Большинство микробов практически не покидают микрониши, которую они называют своим домом. Микробы распространяются ветрами, водными путями и животными на земле, в воздухе, в реках и океанах. Нередко микробы, зародившиеся, скажем, в пустыне Сахара, подхватываются пассатами и уносятся на запад, чтобы поселиться на Карибах, юго-востоке США и даже на севере штата Мэн.8 Этим дальним перемещениям способствуют люди - например, когда корабли переносят балластные воды, возможно, принимая их у берегов Вьетнама, а затем сбрасывая в гавань Сан-Диего. Другие микобактерии зарождаются в одном организме и переходят в другой, как это, вероятно, произошло в 2019 году, когда мутировавший коронавирус, зародившийся у летучих мышей в лесах южного Китая, заразил человека, а затем стал распространяться от человека к человеку, как лесной пожар.

Как уже упоминалось выше, бактерии были обнаружены даже в космосе. Люди принесли их на Международную космическую станцию (МКС) на своих телах, на оборудовании и одежде, в воде и пище, а также на мышах и других животных и растениях, доставленных на орбиту для экспериментов. Бывший сотрудник JCVI по микробиологии Обри О'Рурк недавно изучил образцы бактерий с космической станции, чтобы оценить, как на них повлияло солнечное и космическое излучение в космосе. "Эти крупные частицы радиации просто бомбардируют ДНК, - говорит О'Рурк, - и это происходит как с астронавтами, так и с бактериями на станции. Поэтому мы ставим на космической станции эксперименты, в которых мы можем контролировать радиацию и ее влияние". Его команда также изучает влияние микрогравитации и изменения в видах бактерий, обнаруженных у астронавтов после пребывания на космической станции.

Крейг добавляет, что бактерии, вероятно, существуют и за пределами Земли - на Марсе и, возможно, на других планетах, хотя мы пока не нашли этому подтверждения. "Бактерии настолько древние и эффективные", сказал он, "что вполне вероятно, что они существуют, если те же самые основные ингредиенты жизни существуют на других планетах".

БАКТЕРИИ бывают самых разных размеров, форм и цветов и, как правило, являются одноклеточными организмами, а не состоят, как мы, из ста триллионов клеток, работающих вместе. Тем не менее, в различных уголках природы, где бактерии иногда группируются парами или образуют вытянутые цепочки или маты клеток, называемые биопленками, можно встретить практически все. Их диаметр варьируется от одного до двух микрон, а длина - от пяти до десяти микрон, плюс-минус. (Клетки человека варьируются от этого размера до 150 микрон.) Хотя большинство бактерий имеют сферическую или палочковидную форму, некоторые из них похожи на запятые, спирали, изогнутые стержни и звезды.

Отдельные клетки, содержащие ДНК, которая не находится в протективном ядре, называются прокариотами. Клетки с ядром, как у всех млекопитающих, называются эукариотами. В любом случае бактериальная ДНК обычно располагается в хромосомах линейной или круглой формы, которые плавают в цитоплазме организма внутри клеточной стенки или мембраны.

Различные виды бактерий получают энергию из разных источников. Например, фотосинтезирующие бактерии используют энергию солнца в сочетании с углекислым газом и водой для производства глюкозы и кислорода. Другие бактерии питаются отходами и мертвыми организмами или получают энергию, расщепляя химические соединения в окружающей среде или от организмов, таких как растения или люди, на которых они живут или внутри которых они обитают. Некоторые из них живут во взаимовыгодных отношениях со своими хозяевами, другие являются патогенными и вредят своим хозяевам.

Бактерии впервые появились на Земле миллиарды лет назад. Ученые обнаружили окаменелости этих крошечных организмов в австралийских породах Apex Chert, датируемых 3,5 миллиардами лет, и есть доказательства того, что бактерии могли существовать даже 4,41 миллиарда лет назад, вскоре после появления океанов. Никто не знает, как они появились, хотя мы знаем, что когда все началось, Земля сильно отличалась от того мира, который мы знаем сегодня.

Посетители из другого мира, прибывшие три миллиарда лет назад, обнаружили бы планету, лишенную макрожизни - ни рыб, ни рептилий, ни млекопитающих, ни птиц, ни растений. Они обнаружили бы более тонкую атмосферу, состоящую в основном из углерода и азота, и увидели бы континенты и океаны, которые показались бы им пустыми. Но если бы у них было зрение или приборы для обнаружения микробов, они бы нашли мир, кишащий жизнью.

Если перенестись примерно на миллиард лет назад, гость попал бы в мир, все еще кишащий бактериями и лишенный большинства других форм жизни. Вирусы, вероятно, уже существовали, хотя когда они впервые появились, неизвестно. Согласно одной из теорий, они развились, когда Земля была молодой, от общего предшественника, который также привел к появлению бактерий. Но вместо того чтобы усложниться, протовирусы сбросили гены и упростились, превратившись в настоящие вирусы около 1,5 миллиарда лет назад. Это утверждение находит определенную поддержку в ископаемых. Теория также была проверена с помощью сложного алгоритма, построенного на основе данных об известной эволюции современных белков, критически важных для функционирования вирусов.

Этот второй инопланетный гость также обнаружил бы сильно изменившуюся атмосферу, в основном благодаря бесчисленным фотосинтезирующим бактериям, которые уже более миллиарда лет выделяли кислород в качестве побочного продукта своего метаболизма.

Переход от атмосферы, состоящей в основном из углерода и азота, к насыщенному кислородом воздуху постепенно превратил Землю в планету, на которой могли бы существовать многоклеточные организмы, знакомые нам сейчас. Они начали появляться около шестисот миллионов лет назад и в конце концов включили в себя нас.

"В глубокие геологические времена микробы отвечали за геоинженерию нашей планеты, чтобы в конечном итоге она стала пригодной для жизни, и они продолжают это делать", - говорит Крис Дюпон, занимающийся исследованиями в области микробной и экологической геномики в JCVI. Сегодня бактерии и другие микроорганизмы в океанах производят не менее половины кислорода на Земле, а возможно, и до 80 процентов. Только одно фотосинтезирующее семейство бактерий, Prochlorococcus, производит до 20 процентов всего кислорода в биосфере нашей планеты. Это больше, чем все тропические леса вместе взятые - растения являются другим основным источником кислорода в нашей атмосфере. Этот процесс является частью тщательного баланса, который человеческая деятельность начинает изменять не в лучшую сторону для поддерживающей нас экосистемы - к этой теме мы еще вернемся на следующих страницах.

Бактерии размножаются в основном путем бинарного деления: они делятся на две "дочерние" клетки, которые идентичны родительской клетке. Однако иногда в процессе дупликации происходят ошибки. Большинство этих ошибок нейтральны, но некоторые подрывают выживание конкретной бактерии, приводя к ее гибели или, если вредная мутация достаточно широко распространена в каком-либо виде бактерий, к их вымиранию. Другие мутации выгодны, и организмы живут, чтобы передать их своему потомству. Некоторые бактерии передают гены не путем бинарного слияния, а при тесном контакте с другими бактериями. Хищная бактерия может даже, питаясь другой бактерией, получить часть ДНК ее жертвы.

Бактерии размножаются в совершенно ином временном масштабе, чем макроорганизмы вроде человека. "Большинство бактерий делятся несколько раз в день", - говорит Крис Дюпон. "За человеческую жизнь они проходят десятки тысяч жизней. То, что мы считаем коротким сроком, для них, вероятно, две сотни поколений. Поэтому, когда вы говорите, что они быстро мутируют, это отчасти объясняется нашей антропоморфной точкой зрения на то, как мы определяем время".

Помимо бактерий, как уже отмечалось ранее, на Земле известны еще два типа клеток: археи и эукариоты. Археи были открыты в 1970-х годах микробиологом Карлом Уозом с помощью системы меток генов 16S рРНК для идентификации различных видов микроорганизмов. Археи похожи на бактерии, но у них другая история эволюции, и они производят энергию и выполняют другие функции, более похожие на эукариоты.

Мы, люди, состоим из третьего основного типа клеток - эукариотических, которые содержат ядро и органеллы и окружены плазматической мембраной. Среди других организмов, состоящих из эукариотических клеток, - все растения, животные, грибы и протисты, а также большинство водорослей. Хотя трудно сказать наверняка, когда эукариоты впервые появились в виде крошечных микроскопических организмов, ученые предполагают, что это произошло около 1,5 миллиарда лет назад.

СЕТЕВОЙ ЭФФЕКТ этой длинной истории эволюции микроорганизмов и миллиардов лет взаимосвязи жизни - то, чего не должно было случиться во Вселенной, где один из основных принципов физики гласит, что системы стремятся к возрастанию энтропии, постепенно (или быстро) приходя в беспорядок.

Вопреки всему, жизнь сумела поддерживать некий сверхпорядок на протяжении миллиардов лет, сохраняя планетарное равновесие, которое не только поддерживало жизнь, но и создавало еще большую сложность, а не меньшую. Одно из самых замечательных свойств жизни - способность создавать порядок: выточить сложное и упорядоченное тело из химического хаоса нашего окружения", - пишет Крейг в книге "Жизнь со скоростью света". На первый взгляд, это "чудо, которое бросает вызов мрачному второму закону термодинамики". Как это равновесие и поддержание порядка работает и каким-то образом сохраняется на протяжении миллиардов лет - один из ключевых вопросов, на который Крейг и его команда надеялись получить ответ с помощью проекта "Саргассово море" и глобального отбора проб. "Я проделал всю эту работу с микробами, чтобы понять, как устроена жизнь, - сказал он, - и разобраться в многочисленных способах, которые природа придумала, чтобы справиться с основными задачами поддержания жизни на протяжении миллиардов лет. Поиск пищи, производство и накопление энергии, эволюция и адаптация к новым нишам - в том, как они это делают, и заключается секрет жизни на Земле и, возможно, за ее пределами". "Основная истина заключается в том, что это всего лишь борьба жизни за самовоспроизведение", - говорит Джек Гилберт. "Так что, если хотите, это и есть эволюция". Гилберт считает, что лучше всего это выразил писатель Майкл Крихтон, автор "Парка Юрского периода", написавший, что "жизнь найдет способ".18 "В этом и заключается смысл равновесия", - говорит Гилберт. "Эти странные маленькие кусочки нуклеиновой кислоты отчаянно хотят выжить, чтобы

могут быть воспроизведены".

Гилберт добавил, что сказанное им было антропомор-фическим описанием этой динамики. "Конечно, за этим процессом не стоит никакой человеческой движущей силы", - сказал он. "Это просто химические вещества, стремящиеся к воспроизведению. И суть этой системы в том, что она либо рушится или сохраняется. А если она сохраняется, то должна постоянно стремиться к равновесию, которое позволяет этой системе сохраняться. В противном случае она разрушается и умирает".

Крейг считает, что одним из ключевых моментов может быть то, что основы были заложены миллиарды лет назад, а все последующие изменения - вся генетика, которую ученые пытаются выяснить с помощью секвенирования дробовика, искусственного интеллекта и, надеюсь, когда-нибудь квантовых вычислений - были незначительными вариациями. "Мы изучили и проанализировали сотни видов, включая геном человека, - говорит Крейг, - и теперь можем начать понимать, какие генетические компоненты, какие незначительные изменения, произошедшие за миллиарды лет, буквально привели к тому, что мы смогли взять это интервью, совершить эту экспедицию, получить все, что связано с человеческой жизнью".

13 мая 2003 года, когда Крейг и его команда готовились покинуть Бермудские острова после взятия первых проб, никто еще не думал об универсальных теориях или грандиозных гипотезах. Никто и не предполагал, что спустя двадцать лет наука микробиология, которая в 2003 году занималась в основном мелкомасштабными экспериментами и имела ограниченное представление о разнообразии микробов в море, будет всерьез размышлять над универсальными теориями и пытаться постичь мир микробов в планетарном масштабе. "Идея ученых мыслить масштабно в области ми-кробиологии во многом началась с Крейга и экспедиции в Саргассово море", - говорит Джек Гилберт. "Его идея выйти на глобальный уровень и привнести технологии, чтобы сделать это возможным, изменила ситуацию".

Но это будет позже. В мае 2003 года Крейг и Джефф Хоффман поставили перед собой задачу доставить замороженные, отфильтрованные микробы с Бермудских островов обратно в Роквилл, штат Мэриленд.

Они прибыли в международный аэропорт Бермудских островов через несколько дней после возвращения "Колдуна II" из Саргассова моря, причем Хоффман нес картонную коробку с изоляционным сердечником, заполненным сухим льдом, и тремя 142-миллиметровыми фильтрами, сложенными втрое. Хоффман впервые летел на частном самолете, и его посвятили в ритуал для новичков, в результате которого он занял боковое место в самолете у двери, рядом с баром. "Новичок должен был работать барменом, - сказал он.

Он помнил, что там был Крейг и еще несколько человек, которые пили пиво, когда самолет подрулил и они взлетели, везя с собой сокровища из Саргассова моря. Они направлялись в Мэриленд, где эти миллиарды микробов будут подвергнуты секвенированию и анализу, чтобы заставить их выдать некоторые секреты, скрытые в их ДНК.

Глава 3. Геном океана становится мета-геномом

Данные о последовательности ДНК можно интерпретировать чрезмерно, но если быть осторожным, то их можно использовать как подсказку.

-Крейг Вентер

В пасмурный майский полдень 2003 года, когда грозила гроза, частный самолет, перевозивший Крейга Вентера и Джеффа Хоффмана из Бер-муда, приземлился на аэродроме округа Монтгомери в Гейтерс-бурге, штат Массачусетс. Оттуда Хоффман доставил замороженные фильтры в неприметное лабораторное здание в соседнем Роквилле - временное помещение.

Здесь ученые начнут готовить ДНК микробов Саргассова моря к секвенированию и идентификации. В то время различные институты Крейга располагались в разных местах, но в Роквилле завершалось строительство нового кампуса, который должен был объединить все их работы под одной крышей. Институт геоатомных исследований (TIGR), его флагманская исследовательская организация, пока арендовал эту лабораторию в качестве временного помещения.

Основу деятельности Крейга в Роквилле составляли секвенаторы нового поколения. В основном это были ДНК-анализаторы ABI 3730xl от Applied Biosystems, каждая машина размером с мини-холодильник и стоимостью около 300 000 долларов. Десятки таких приборов были выстроены в ряд на столах в нескольких больших комнатах в Роквилле. "Они могли одновременно обрабатывать девяносто шесть последовательностей вместо одной, - говорит Хоффман, - что по тем временам было очень быстро". Секвенаторы работали, помечая каждую генетическую букву - все A, G, C и T - особым флуоресцентным красителем, который считывался лазером и записывался компьютером в виде кода.

Вся эта масса секвенирования была крайне важна для того, что Крейг собирался сделать с микробами Саргассова моря - то, что еще никогда не пытались сделать в таком масштабе. Речь шла о том, чтобы с помощью дробного секвенирования выйти за рамки секвенирования ДНК одного вида или организма, что было нормой, в том числе для проекта "Геном человека".

Вместо этого Крейг предлагал установить последовательность и собрать воедино тысячи отдельных организмов и видов, содержащихся в разнородных образцах из Саргассова моря, - идея, которую многие ученые считали провальной. Это означало, что нужно было заново изобрести и пересмотреть каждый этап процесса секвенирования, начиная с того, как лаборанты вскрывали и выделяли ДНК из множества образцов отдельных организмов одновременно. Проблема заключалась в том, как создать библиотеки секвенирования, в которые можно было бы одновременно поместить большое количество различных микробов, сохранив при этом случайность последовательностей. "В то время, - говорит Крейг, преуменьшая, - это была нелегкая задача".

Чтобы подготовить необработанные образцы к секвенированию, Хоффман обратился к Синди Пфаннкоч, лаборантке из JCVI, которая ранее работала над подготовкой ДНК к секвенированию в рамках проекта "Геном человека", а теперь была направлена во временную лабораторию в Роквилле. "Именно там мы начали работать над Саргассовым морем, - вспоминал Пфаннкоч, - и там мы разработали, как будем фильтровать. У нас было две или три лаборатории, я думаю, они напоминали NIH в пятидесятые годы. Такой декор. Черные скамейки из формики, мрачные зеленые стены, сбоку пара маленьких скамеечек, похожих на столы".

Получив образование почвенного микробиолога, Хоффман адаптировал методы выделения ДНК, которые он освоил в пустынях Аризоны во время защиты докторской диссертации. "Это были довольно стандартные методы, - говорит он, - хотя я никогда не использовал их для микробов из океана". Хоффман, Пфаннкох и небольшая команда из института начали с того, что взяли замороженные фильтры, содержащие микробы, привезенные с Бермудских островов, и разрезали их на крошечные кусочки. Затем они использовали специальные ферменты, предназначенные для вскрытия клеток и извлечения ДНК. "Оказалось, что океанские микробы вскрываются довольно легко, - говорит Джефф, - по сравнению с микробами пустынной почвы, у которых более толстые мембраны". Полный процесс извлечения занял около трех дней.

"Отчасти мы полагались на опыт Джеффа", - вспоминает Крейг. "Нужно было уметь вскрыть все клетки. Поэтому они попробовали несколько различных экспериментальных протоколов, чтобы извлечь всю ДНК.

У микробиологов команды был опыт вскрытия клеток, а у Джеффа - опыт работы с микробами пустынной почвы. Некоторые клетки из почвы очень трудно вскрыть, потому что они образуют маленькие микрокапсулы. Каждый член команды предлагал различные протоколы, которые позволяли вскрыть все клетки и получить наибольшее количество ДНК".

Следующие шаги заключались в создании нескольких копий ДНК в образцах, а затем в буквальном смысле разбиении ДНК на фрагменты размером от пятисот до двух тысяч пар оснований с помощью аппарата, называемого распылителем. Затем фрагменты пропускались через один из секвенаторов Applied Biosystems, который отмечал и идентифицировал каждую генетическую букву.

После завершения секвенирования и компьютерной обработки файлов команда вычислительных биологов из института взяла цифровые последовательности и принялась за работу, пытаясь собрать эти фрагменты кода в естественные хромосомы организма. Для этого команда искала совпадения в коде разных фрагментов. Подробное описание того, как это делается, представлено Национальным центром биотехнологической информации в его справочнике NCBI.1 Но для простоты предположим, что после того, как распылитель произвел взрыв, в оставленных им фрагментах были следующие три:

Фрагмент 1: -----TCATGCTTGAC-----TACAGC

Фрагмент 2: TGCATCATGC-----GCTATACAGC

Фрагмент 3: -----TTGACGCGGCTATAC---.

Компьютер быстро определяет перекрывающиеся части этих фрагментов и способен собрать всю последовательность, которую они покрывают:

TGCATCATGCTTGACGCGGCTATACAGC

Этот процесс может работать, когда несколько копий генома данного организма собраны и раздроблены, чтобы получить различные фрагменты. Чем больше копий, тем больше шансов, что будут найдены участки с идентичными последовательностями ДНК и что случайные фрагменты могут быть скомпилированы компьютерами в контиги.

Еще проще представить себе, что кто-то распечатал несколько копий, скажем, статьи из New York Times и нарезал их по-разному, получив множество изо-лированных строк символов. Эти фрагменты не имеют смысла, пока вы не начнете находить в разных вырезках последовательности, которые точно совпадают. Возьмем, к примеру, первое предложение статьи о проекте "Геном человека", написанной в 2001 году Николасом Уэйдом.2 Вот несколько возможных фрагментов из нее:

/ е давно устоявшиеся представления о биологии человека. / Публикация первой интерпретации

/ На этой неделе было вынесено решение, опровергающее некоторые давние убеждения относительно интерпретации последовательности генома человека.

И вот эти фрагменты сшиты вместе, чтобы показать исходное предложение:

Опубликованная на этой неделе первая интерпретация последовательности генома человека переворачивает некоторые давно устоявшиеся представления о биологии человека.

Дробное секвенирование ЦЕЛОГО ГЕНОМА было впервые разработано в середине 1990-х годов, когда Крейг и Гамильтон "Хэм" Смит - нобелевский лауреат, близкий друг Крейга и его соратник по TIGR, Celera и JCVI - изобрели процесс секвенирования Haemophilus influenzae.

Другие использовали термин "дробовое секвенирование" для описания того, что они делали, что сбивает с толку", - говорит Крейг. "Например, Фред Сэнгер в 1977 году использовал этот термин для обозначения методов, с помощью которых он впервые секвенировал вирус Phi-X174".3 Так же поступила группа ученых из Калифорнийского университета в Дэвисе в 1981 году, которые использовали тот же подход, что и Сэнгер, когда секвенировали вирус цветной капусты Mo-saic. Но оба вируса были подготовлены к секвенированию не с помощью распылителей, разбивающих ДНК на маленькие случайные фрагменты, а с помощью более традиционного метода, использующего ферменты рестрикции. Они работают как химические ножницы, разрезая ДНК на части в точных местах генетической последовательности. Затем эти фрагменты секвенируются по одному и вручную соединяются в компьютере. Фактически именно Хэм Смит вместе с двумя другими учеными стал пионером в использовании ферментов рестрикции - это открытие принесло им Нобелевскую премию по медицине 1978 года.

"Вместо ферментов рестрикции, - говорит Крейг, - мы случайным образом разрезали ДНК на мелкие фрагменты - двадцать пять тысяч фрагментов в одной пробирке для первого генома. Затем все эти фрагменты были секвенированы, и двадцать пять тысяч фрагментов были точно собраны заново". Крейг писал об этом процессе секвенирования Haemophilus в книге "Жизнь со скоростью света": "В результате 1,8 миллиона пар оснований генома [Haemophilus] были воссозданы в компьютере в правильном порядке. Следующим шагом стала интерпретация генома и определение всех входящих в него генов".

В 1995 году команда изложила результаты се-квенирования Haemophilus и их интерпретацию в статье в журнале Science под названием "Полногеномное случайное секвенирование и сборка Haemophilus influenzae Rd": "Тот факт, что мы смогли собрать Haemophilus с помощью алгоритма так быстро и так точно, бросил вызов всем. "Они использовали тот же аргумент, что и при секвенировании генома человека, - что на секвенирование такого количества ДНК старыми методами уйдут десятилетия. Но потом мы добились успеха с Haemoph-ilus, доказав, что математически это можно сделать гораздо быстрее. Это также доказало, что с помощью этого метода можно секвенировать геном человека. Это было бы невозможно, если бы мы не сделали сначала Haemophilus".

Когда геном Haemophilus был опубликован, он добавил: "Фред Сэнгер даже прислал мне милую записку от руки... в которой сказал, что всегда верил, что мой подход сработает, но у него не было возможности проверить его, потому что его коллеги хотели получить свой собственный кусок ДНК".

После секвенирования Haemophilus influenzae и Mycoplasma genitalium Крейг привлек к себе большое внимание в СМИ и научных кругах. Хэма и Крейга пригласили прочитать президентскую лекцию в Американском обществе микробиологии на его ежегодном собрании в Вашингтоне. "Хэм представил меня, и я прочитал лекцию", - рассказывает Крейг. "В конце произошло редкое для науки событие: двадцать тысяч ученых поднялись на ноги и аплодировали нам стоя за секвенирование первого в истории организма".

"Этот успех позволил нам получить крупное финансирование и продолжить эти ранние эксперименты и проверки секвенирования дробовика с использованием бактерий", - говорит он. Одним из главных спонсоров, сторонников и болельщиков почти всех проектов Крейга после Haemophilus был Ари Патринос, который в 1995 году был назначен ответственным за биологические и экологические исследования в Управлении науки Министерства энергетики США (DOE). Позже Патринос вспоминал, как он упустил шанс профинансировать Haemophilus, потому что о том, что рецензенты из министерства энергетики наплевали на предложенный проект. "Я хотел профинансировать секвенирование первого микробного генома, - говорит он, - но все отзывы о проекте были отрицательными. Все эти эксперты считали, что Крейг не справится. В конце концов я отменил их решение, что мне было разрешено, но мне пришлось пройти через всю бумажную волокиту, чтобы добиться отмены решения, а тем временем Крейг раздобыл немного частных денег и смог профинансировать первую работу без DOE, потому что мне потребовалось слишком много времени, чтобы получить разрешение". Однако после этого его бюро "финансировало практически все". "И это была одна из лучших вещей, которые я сделал", - сказал Па-тринос, потому что работа Крейга "была новаторской и очень сильно изменила мировоззрение научного сообщества в этой области".

Крейг вспомнил об одном откровенном открытии, сделанном в первые дни поддержки МЭ. "После Haemophilus и M. genitalium Министерство энергетики выделило нам двадцать или тридцать ге-номов, - говорит Крейг, - и создало консультативный комитет, чтобы помочь нам сделать выбор: Какие наиболее важные виды микроорганизмов на планете мы должны изучить в первую очередь?" В комитет вошли известный микробиолог Рита Колвелл, которая впоследствии стала директором Национального научного фонда, и Карл Виз, микробиолог, разработавший процесс штрихкодирования видов с помощью 16S рРНК и открывший существование типа клеток архея.

Присутствие Колвелл в комитете позволило установить очевидную дату, поскольку "видом, которым она занималась всю жизнь, была холера". Как вспоминает Крейг, "я подумал, что было бы интересно провести последовательность, потому что в холерном сообществе шли большие дебаты о том, есть ли у холеры одна или две хромосомы". Карл Уиз, был уверен, что нет необходимости использовать метод дробовика на холере, поскольку ее код 16S рРНК полностью совпадает с кодом другой бактерии, E. coli, у которой всего одна хромосома. Но "одна из вещей, которая мне больше всего нравится в дробовом секвенировании, - это то, что оно не требует гипотез", - продолжает Крейг. "Неважно, что вы считали раньше - одну хромосому или две хромосомы, или что ген 16S похож на E. coli. Это как машина правды, потому что если в ней есть независимые элементы, она собирает их независимо, как они есть на самом деле, а не как люди думают, что они могут быть".

Конечно, выяснилось, что у холеры две хромосомы.9"В одной из хромосом была метка 16S рРНК, и эта хромосома очень похожа на кишечную палочку", - говорит Крейг, а это значит, что в лучшем случае "Карл Вуз был прав наполовину, потому что вторая хромосома совсем не похожа на кишечную палочку и, скорее всего, произошла от слияния двух бактерий в древние времена". Размышляя о том, какой организм следует изучать следующим, Крейг хотел

чтобы сосредоточиться на одном из видов, существующем в экстремальных условиях, в надежде понять, как ему удается выживать. Позже он писал: "В 1996 году мы намеренно выбрали необычный вид для нашей третьей работы над геномом: Methanococcus jannaschii. Этот одноклеточный организм живет в необычной среде - гидротермальном жерле, где горячая, богатая минералами жидкость вырывается из глубины морского дна. В этих адских условиях клетки выдерживают давление более 245 атмосфер, что эквивалентно давлению 3 700 фунтов на квадратный дюйм, и температуру около 85 градусов по Цельсию (185 градусов по Фаренгейту). Это само по себе замечательно, поскольку большинство белков денатурируют при температуре от пятидесяти до шестидесяти градусов Цельсия, и именно поэтому яичный белок становится непрозрачным при приготовлении пищи".10 Крейг сотрудничал с Карлом Вузом в работе над Methanococcus, первым типом клеток архей, который когда-либо был секвенирован. "Последовательность не разочаровала", - пишет он. Геном метанококка расширил наше представление о биологии и генофонде нашей планеты". Почти 60 процентов генов Methanococcus были новыми для науки и неизвестными; только 44 процента генов были похожи на ранее охарактеризованные. Некоторые гены метанококка, в том числе связанные с основным энергетическим метаболизмом, действительно напоминали гены бактериальной ветви жизни. Однако, в отличие от них, многие гены, в том числе связанные с обработкой информации, а также с репликацией генов и хромосом, имели наилучшие совпадения с генами эукариот, в том числе с генами человека и дрожжей". Исследование генома Methanococcus появилось на первых страницах крупных газет "и вызвало несколько интересных заголовков", - отметил Крейг.

Этот процесс также вдохновил людей представить, как могла зародиться жизнь на ранней, вулканической Земле, и как жизнь могла существовать на других мирах, где температура и наличие едких химических веществ, как казалось ранее, исключали ее существование.

Следующим геном, секвенированным Крейгом и его командой, был другой экстремофил под названием Archaeoglobus, обитающий в нефтяных месторождениях и горячих источниках. "Этот организм использует сульфат в качестве источника энергии, но может питаться практически всем", - пишет Крейг. "Наш первый анализ более чем двух миллионов букв его генома показал, что четверть его генов имеют неизвестную функцию... а еще четверть кодируют новые белки". Раскрывая новые биологические механизмы получения энергии, Archaeoglobus также может предложить альтернативу использованию человеком ископаемого топлива.

Удивительный результат другого эксперимента, проведенного в это время, доказал, что секвенирование дробовика можно использовать для выделения и идентификации нескольких видов бактерий одновременно из одного и того же образца. Это открытие произошло, когда команду Крейга попросили идентифицировать стрептококковую бактерию, которая вызывала тяжелую пневмонию у пациента в Норвегии. Процесс дробного анализа показал, что на самом деле виновником были две разные бактерии. "Вероятно, именно поэтому инфекция была такой тяжелой", - говорит Крейг. Загадка была решена, когда "сборка выдала два независимых, тесно связанных друг с другом генома там, где люди думали, что был один. Именно это убедило меня в том, что геном каждого вида на этой планете имеет уникальное математическое решение". Вместе с этим убеждением пришло и другое. "Это также дало мне уверенность в том, что мы можем секвенировать смешанные популяции бактерий" - даже такие большие, как, скажем, в двухстах литрах морской воды из Саргассова моря.

Это, конечно, было прелюдией к возмутительной идее Крейга в 2003 году использовать секвенирование дробовика для анализа образцов, содержащих множество видов микробов. И как бы революционна ни была эта работа, Крейг и другие ученые еще в конце 1990-х годов поняли, что секвенирование дробовика может также позволить ученым секвенировать в одном образце все бактерии в Саргассовом море - или в глубоком колодце, вулканическом жерле или кишечнике человека.

Идея секвенировать ДНК всех микробов в определенной экосистеме или местности и изучить полученные результаты положила начало новой области под названием метагеномика. Этот термин используется для описания исследований всего - от отдельных участков океана до конечной цели метагеномики - секвенирования всей микробной ДНК на нашей планете, до последнего А, Г, С и Т в каждом микробе. Это позволило бы выявить базовый код огромной сети микробов, которые лежат в основе жизни на Земле. Однажды Крейг сказал репортеру, что хочет составить последовательность всех микробов на Земле. В основном он шутил, но не совсем.

4 марта 2004 года на пресс-конференции в Вашингтоне Крейг объявил о ключевых результатах, представленных в статье "Саргассово море", за месяц до того, как исследование было опубликовано в журнале Science 2 апреля, а ведущим биоинформатиком стала Карин Ремингтон.

К тому времени кругосветная экспедиция Крейга была уже далеко не в пути, и "Колдун II" достиг Галапагосских островов. Крейг, загорелый и подтянутый, вернулся в Вашингтон, чтобы рассказать. Он сообщил толпе репортеров, собравшихся в Национальном пресс-клубе, что его команда обнаружила почти две тысячи различных видов бактерий, в том числе 148 ранее не встречавшихся, и около 1,2 миллиона новых генов. По самым скромным подсчетам, это удвоило количество генов, ранее известных у всех видов, микро- и макроорганизмов, во всем мире.16 Это была ДНК-сборка, показавшая, что микробное разнообразие и огромное количество бактерий в Саргассовом море намного, намного больше, чем кто-либо мог себе представить. "Теперь, с помощью новых инструментов, - объявил он, - мы можем увидеть то, что все до сих пор упускали, а именно подавляющее большинство жизни".

Тони Кнап позже вспоминал о всеобщей реакции на эту новость: "Я бы сказал, что было немного зависти, потому что все хотели быть первыми, кто сделал это, а потом это сделал Крейг. Люди работали над похожими проектами, но никто не публиковал их. А потом эта статья как бы взорвала людей. Появилось множество слухов о том, что в океане не может быть такого разнообразия, что мы, должно быть, брали пробы сточных вод".

"Эта работа оказалась документом о микробиоме океана", - продолжает Кнап. "Сейчас люди признают ее как пионерскую работу в океанографии. Конечно, сегодня вы можете сделать это во много раз больше, используя более современное оборудование. Но тогда это было невероятно и очень дорого. Мы смогли это сделать, потому что у меня был доступ к морским образцам, а у него - к секвенаторам и науке. Когда я говорю с людьми об этой работе, неважно, в какой области океанографии, все знают об этой работе и о том, какое влияние она оказала на эту область".

"Общее количество найденных генов просто поражает воображение", - сказал Пол Фальковски, океанограф из Университета Ратгерса в Нью-Брансвике, штат Нью-Джерси, корреспонденту Genome News Network. Когда Эндрю Поллак из New York Times сообщил об этом исследовании, он связался со Стивеном Джованнони, профессором Ор-эгонского государственного университета, который изучал микробы в Саргассовом море. Джованнони сказал: "Он впервые позволил нам увидеть это разнообразие". В той же статье цитируется Дэвид М. Карл, профессор океанографии из Гавайского университета: "Это почти гипербола. Как можно представить, что в одном образце есть миллион новых генов и белков, о которых мы ничего не знаем?" Поллак побеседовал с несколькими океанографами, которые сказали, что не узнали ничего нового, хотя результаты исследования "подтвердили разнообразие океанической жизни и предоставили гигантский список деталей, которые будут изучаться еще долгие годы". Другие жаловались, что Крейг не собрал достаточно вспомогательных данных, таких как температура и соленость воды.

Бактерии, которые он обнаружил, могли появиться в результате загрязнения образца, хотя в статье в Science говорится, что исследователи предохранялись от загрязнения".

"Мы демонстрируем, - говорится в заключении исследования, написанного в обычном осторожном, сдержанном стиле научной журнальной статьи, - что секвенирование дробовика дает богатый набор филогенетических [эволюционно-родственных] маркеров, которые могут быть использованы для оценки филогенетического разнообразия образца с большей мощностью, чем позволяют обычные исследования рРНК на основе ПЦР. Мы обнаружили, что, хотя качественная картина, которая возникает, похожа на ту, что основана на анализе только генов рРНК, количественная картина значительно отличается для определенных таксономических групп. Кроме того, так же как дробовое се-квенирование обеспечивает относительно объективный способ изучения видового разнообразия, оно также может позволить относительно объективно определить разнообразие генов в определенных семействах генов".

В исследовании описывается обнаружение большого количества основных видов бактерий, в том числе Burkholderia и Shewanella oneidensis, которые обычно встречаются на суше или в водоемах, богатых питательными веществами. Также были обнаружены бактерии, известные как распространенные в океане, в том числе Prochlorococcus и SAR86. "Команда обнаружила почти 800 новых генов для белков, чувствительных к свету, что говорит о том, что больше бактерий, чем считалось ранее, могут преобразовывать свет в энергию для других видов энергии", - пишет Поллак. "Это в сотни раз больше, чем было найдено ранее, и исследователи IBEA хотят изучить эти гены дальше, чтобы исследовать возможность производства водорода в качестве источника топлива.

Проект "Саргассо" стал одним из ключевых факторов развития современной метагеномики", - сказал Крис Дюпон, выступая в своем офисе в JCVI в 2019 году. "Новые таксономические линии, о существовании которых мы просто не знали. В некоторых случаях это связано с тем, что универсальный маркер 16S рРНК не учитывает различия в некоторых из этих линий, потому что вы получаете виды с одним и тем же маркером 16S рРНК, которые ведут себя принципиально по-разному. С помощью дробового секвенирования вы получаете гораздо более полную картину".

"Крейг был именно тем человеком, который должен был это сделать", - говорит Хуан Энрикес. "Вам нужен ученый, который понимает, что такое выбросы и безмятежность. Все лучшие ученые так и делают. Они могут сказать: "Вот черт, это удивительно. Давайте потянем за это очень сильно". Он никогда не сомневается, когда находит что-то необычное, за что можно потянуть".

ОДНАКО НЕОЖИДАННАЯ РЕАКЦИЯ на проект и газету "Саргассо" исходила от нескольких защитников окружающей среды и активистов, которые заявили, что микробы, собранные на "Колдуне II", были украдены с Бермудских островов. Существуют международные договоры, регулирующие добычу и использование иностранцами ценных природных ресурсов - от драгоценных камней и металлов до ископаемого топлива, растений и животных, а также микробов, - и они заподозрили команду Крейга в их нарушении.

В то время эти договоры были относительно новыми; самый важный из них вступил в силу в конце 1993 года, будучи представленным на Конференции ООН по окружающей среде и развитию 1992 года в Рио-де-Жанейро и согласованным 168 странами. Этот пакт, известный как Конвенция ООН о биологическом разнообразии, стал результатом десятилетий дебатов и переговоров и включал положения, определяющие, кому принадлежат права на "генетические ресурсы" каждой страны - ДНК растений, животных, водорослей, грибов и бактерий, которые в один прекрасный день могут стать объектом изучения, приведет к созданию лекарства-блокбастера или чудесного нового химического вещества или источника энергии.

Отчасти эти договоры стали реакцией на многовековую эксплуатацию европейцами природных ресурсов в своих бывших колониях - добычу природных богатств, которая часто начиналась, когда геологи, ботаники и другие ученые сопровождали или шли по следам исследователей и завоевателей, претендовавших на ту или иную территорию. Это наследие усилило в некоторых странах настороженность по поводу того, что Крейг Вентер - знаменитый белый ученый, недавно возглавивший многомиллиардную компанию по геномике, - действительно делал в таких местах, как Бермудские острова. Действительно ли он искал микробов исключительно для исследований и действительно ли планировал помещать найденные гены в общедоступные базы данных, как он утверждал? Или же он втайне искал организмы для извлечения прибыли?

"Экспедиция Вентера по поиску микробов поднимает серьезные вопросы о суверенитете над генетическими ресурсами и приватизации ресурсов путем патентования", - заявил региональный директор ETC Group, канадской организации экологических активистов, которая летом 2004 года выступила с публичной критикой проекта Sorcerer II. ETC также назвала Крейга "Биопиратом года".25 Если эта награда и давала ему право на какую-то табличку, то, по словам Крейга, он ее так и не получил. "Если бы получил, - говорит он, - она бы висела у меня на стене в офисе".

Более серьезной была статья в журнале Nature под заголовком "Бермудские острова жестко относятся к сбору ресурсов". В ней научный журналист Рекс Далтон сообщал:

Когда в начале прошлого года Крейг Вентер направил судно Sorcerer II в бермудские воды, он искал океанские микробы.

Но его путешествие в Саргассово море привело пионера ге-номики в неизведанные воды. Правила биоразведки в этом небольшом британском протекторате еще только разрабатываются. Опыт экспедиций, подобных экспедиции Вентера, заставил Бермудские острова временно закрыть некоторые исследовательские проекты до тех пор, пока они не укрепят свои правила.

"Мы обнаружили в бермудской воде более миллиона генов, - вспоминал Крейг, - и на Бермудах посчитали, что мы запатентовали миллион генов". Но команда ничего не патентовала. Все стало общественным достоянием".

По словам Тони Кнапа, директора Бермудской био-логической станции исследований, для некоторых недоброжелателей обнародование данных тоже было неприемлемо. "Эти люди говорили, что мы обманули Бермуды, лишив их возможности получать прибыль, хотя, как вы понимаете, если бы мы держали все в тайне, на нас бы тоже обрушились". Кнап, который также столкнулся с критикой за свое сотрудничество с JCVI, ответил на статью Далтона письмом в редакцию Nature:

Бермудские острова приветствуют осторожных изыскателей

Сэр:

Несмотря на утверждение, содержащееся в вашем новостном материале "Бермуды ужесточают меры по сбору ресурсов" (Nature 429, 600; 2004), Министерство охраны окружающей среды Бермудских островов не закрыло ни одного исследовательского проекта, связанного с доступом к биоразнообразию, даже на временной основе. В настоящее время разрабатываются новые законы и правила, призванные расширить биоразведки, а не для того, чтобы предотвратить или воспрепятствовать такой исследовательской деятельности. Вопреки вашему сообщению, Министерство охраны окружающей среды ... . .

высоко оценивает ответственность станции за обеспечение активного и консультативного подхода к вопросам доступа к окружающей среде.

Бермудские неприятности были не последним случаем, когда проект Sorcerer II столкнулся с чувствительностью и проблемами, связанными с биоразнообразием и истинными мотивами Крейга. Во время кругосветного путешествия получение прав на взятие проб в территориальных водах стран, расположенных вдоль маршрута Sorcerer II, стало постоянной работой для небольшой команды JCVI, возглавляемой Робертом Фридманом, доктором философии в области анализа эколого-логических систем и биодипломатом. Обычно все шло гладко, хотя бывали моменты, когда экспедиция сталкивалась с неприятными ситуациями, связанными с нежелающими сотрудничать правительствами и официальными лицами. Несколько раз попытки официальных лиц задержать или отменить разрешение приводили к тому, что на борт высаживалась вооруженная полиция. Судну Sorcerer II было приказано не покидать порт, пока власти разбирались с тем, разрешат ли команде Крейга собрать образцы и отправить их обратно в JCVI в Мэриленде. "Обычно все обходилось благополучно, - говорит Крейг, - но бывали и неприятности".

Крейг завершил пресс-конференцию в Вашингтоне, объявив, что он и его команда уже находятся в глубоком глобальном путешествии, стартовав из Галифакса (Канада) около шести месяцев назад, и в данный момент команда корабля собирает образцы в Тихом океане. Улыбаясь, он рассказал журналистам, что только что прилетел с Галапагосских островов, где команда корабля взяла самые интересные образцы - микробы из мангровых болот, пресноводных прудов, серных жерл и многого другого.

Упоминание о Галапагосах также дало Крейгу возможность рассказать об одном из своих главных вдохновителей на организацию кругосветной экспедиции: Путешествие Чарльза Дарвина на корабле HMS Beagle, который остановился на Галапагосах за 168 лет до прибытия Sorcerer II. Крейг часто рассказывал о том, как он и его команда, как Дарвин начал эпический поиск новых форм жизни - но микро, а не макро.

Подобные разговоры уже приводили к тому, что некоторые закатывали глаза, поскольку Крейг, казалось, сравнивал себя с величайшим биологом в истории. Это привело бы к появлению заголовков, подобных обложке журнала Wired 2004 года, которая гласила: "Он разгадал геном. Теперь он преследует Дарвина".28 Однако даже летом 2004 года становилось ясно, что Крейг превзойдет Дарвина по крайней мере в одном отношении: в огромном количестве новой жизни, которую его команда извлекала из моря.

"Я очень скоро присоединюсь к судну, чтобы отправиться во Французскую Полинезию", - сказал Крейг журналистам, завершая пресс-конференцию. "Это тяжелая работа".

Часть 2. Путешествия

Глава 4. От Галифакса до Галапагосских островов

В довершение всего Вентер рассказал, что путешествие по Саргассову морю было лишь пилотным проектом для гораздо более амбициозной затеи: его яхта Sorcerer II в этот момент находилась на Галапагосских островах и отправлялась в двухлетнюю кругосветную экспедицию, которая должна была перелопатить огромное количество данных, полученных в Саргассовом море.

-Джеймс Шрив, Wired

Кругосветное путешествие SORCERER II по планете началось в пасмурное воскресенье августа 2003 года, когда корабль вошел под серыми клубящимися облаками в канадскую гавань Галифакс. Экипаж прибыл туда из Нантакета, где судно стояло на якоре после прибытия с Бермудских островов и Саргассова моря в течение трех месяцев. Крейг выбрал Галифакс для начала экспедиции отчасти потому, что воды дальнего севера, несомненно, будут содержать иные микробные сообщества, чем более теплые моря, которые они будут исследовать на протяжении большей части пути. Но была и еще одна причина, связанная не столько с наукой, сколько с историей, и даже имеющая оттенок романтики. Крейг вспоминал более раннее путешествие, вдохновившее его на научные открытия, - кругосветное путешествие вокруг Земли в 1870-х годах на двухсотфутовом трехмачтовом корабле HMS Challenger, который посетил Галифакс в 1873 году.

Как и Дарвин с "Биглем" в XIX веке, "Челленджер" выполнял миссию по поиску и взятию образцов новой жизни, но в данном случае не с суши. Ученые, находившиеся на борту этого военного корабля, превращенного в исследовательское судно, впервые в своей истории искали жизнь глубоко под поверхностью океана. Отчасти это было сделано для того, чтобы проверить распространенную в то время теорию о том, что жизнь не может существовать глубже трехсот саженей (восемнадцати сотен футов) - другими словами, что вся вода и морское дно за пределами этой глубины представляют собой "азоидную зону".

Для Крейга эта теория, впервые выдвинутая в 1844 году и принятая в течение десятилетий после этого, звучала очень похоже на предположения ученых начала 2000-х годов о том, что в океанах меньше микрожизни и разнообразия, чем в наземной почве и животных. Как и ведущий ученый "Челленджера" Чарльз Уайвилл Томсон, историк природы из Эдинбургского университета, Крейг стремился проверить и, как он полагал, опровергнуть то, что считал ложной догадкой. Его также привлекло то, как Томсон использовал новейшие высокотехнологичные изобретения своего времени, чтобы проникнуть в ранее скрытый и недоступный мир - например, дноуглубительную систему с паровым двигателем и пеньковыми канатами длиной 181 миля, которая могла наскребать с океанского дна, даже на глубине нескольких миль. Другие приборы, такие как термометры, барометры и зондирующие провода для определения глубины, также представляли собой современное оборудование, как и приборы "Колдуна II" 130 лет спустя. На "Челленджере" были установлены новейшие микроскопы, с помощью которых ученые впервые систематически изучали микробы в глубинах океана, хотя приборы 1870-х годов позволяли обнаружить лишь самые крупные микроорганизмы.

Ученым "Челленджера" не потребовалось много времени, чтобы развенчать теорию азоидной зоны, поскольку огромная драга корабля подняла на поверхность удивительное разнообразие растений, животных и микробов.1 За четыре года экспедиции Томсон и его команда провели 492 глубоководных зондирования, 133 донных драгирования и 151 траление в открытой воде, а также 263 серийных наблюдения за температурой воды. Они обнаружили и увезли домой около сорока семисот новых видов.

Изображения этих образцов и собранные данные в итоге были опубликованы в пятидесятитомном отчете. Джон Мюррей, один из первых настоящих океанографов, руководил его публикацией и написал большую часть текста. В заключительном, итоговом томе он назвал работу ученых "Челленджера" "исследованиями и изысканиями, которые знаменуют собой величайший прогресс в познании нашей планеты со времен знаменитых географических открытий пятнадцатого и шестнадцатого веков".

К Галифаксу команда Крейга уже имела хотя бы частичный ответ на вопрос о том, сколько микрожизни может существовать в море, благодаря находкам в Саргассовом море. Но чтобы доказать, что господствовавшие в 2003 году теории ошибочны, им требовалось гораздо больше данных с мест по всему миру, которые ученые собирали с помощью новейших технологий, позволяющих также измерять соленость, кислорода в воде, глубину и температуру, а затем анализировались в Роквилле с помощью новейших секвенаторов ДНК, распылителей, рестрикционных ферментов, передовых компьютеров и алгоритмов и многого другого. Проворный высокотехнологичный корабль команды также позволял преодолевать огромные расстояния со скоростью и легкостью, о которых Томсон и капитан "Челленджера" Джордж Нарес могли только мечтать.

Вскоре после прибытия в Халифакс Джефф Хоффман и его команда собрали пробы в бурлящих водах переполненной городской гавани. Когда солнце зашло за скопление современных высотных зданий, они подготовили насосную систему и установили фильтры и приборы, которые ученые опустят за борт, чтобы провести измерения температуры, солености и других параметров, необходимых для понимания среды, в которой обитают найденные ими микробы. Это было уже четвертое место отбора проб: первое - в море Сар-Гассо, второе и третье - в заливе Мэн на пути в Канаду.

Со времен Саргассо Хоффман и его команда внесли несколько изменений в процесс отбора проб. "В Галифаксе мы впервые использовали маленькие фильтры, предназначенные для улавливания вирусов и других очень мелких микробов, - пояснил Хоффман. "В итоге это оказалось непросто, потому что маленький размер привел к медленной скорости потока. Кроме того, вода была неспокойной, поэтому оборудование постоянно подпрыгивало, что мы позже исправили". В итоге команда закончила взятие пробы только в 4:30 утра - "гораздо позже, чем я ложился спать".

В течение следующих двух дней, пока Хоффман брал новые образцы, Крейг встречался с местными учеными и правительственными чиновниками, что становилось привычным при каждой остановке "Колдуна II" в крупных городах. Команда также исследовала этот город с населением около четырехсот тысяч человек, где стальные и стеклянные высотки накладываются на британский ко-колониальный город, основанный в 1749 году.

Sorcerer II провел в Галифаксе третий день, а команда - нет. Рано утром 23 августа Крейг, Джефф Хоффман и еще несколько человек покинули судно и отправились в залив Фанди, чтобы взять пробы на противоположной стороне Новой Шотландии. Взять воду в заливе было непросто. Приливы и отливы здесь поднимаются и опускаются на пятьдесят футов в день, что является самым большим градиентом в мире. "Взять пробу в условиях такого быстрого прилива - все равно что взять пробу в быстротекущей реке", - говорит Крейг. "Хотя многие нам отказали, мы нашли отважного рыбака с маленькой лодкой, у которой был большой мотор, способный обогнать приливные течения".

Во время однодневной экскурсии по заливу Фанди Крейг посетил знаменитого медицинского генетика Виктора Маккусика, у которого там был летний дом. Маккьюсика, которого иногда называют отцом медицинской генетики, в то время было восемьдесят один год, и он все еще был профессором медицины и медицинским генетиком в Университете Джона Хопкинса. Он также продолжал курировать онлайновую систему "Менделевское наследование у человека" - всеобъемлющую бесплатную базу данных генов и фенотипов человека, которую он начал собирать еще в 1960-х годах. Они были знакомы с начала 1990-х годов, когда Крейг занимался анализом тегов экспрессированных последовательностей (EST) в NIH. Помимо поддержки этой работы, МакКьюсик поддерживал проект по созданию генома человека в компании Celera. В обоих случаях он "верил, что таким образом можно быстрее завершить работу над геномом", как говорится в его некрологе, опубликованном в 2008 году в журнале Nature.

Хуан Энрикес, который был с Крейгом во время его визита в Мак-Кьюсик, знал, что эта встреча много значила для Крейга. Он был на подъеме после интенсивной работы над проектом "Геном человека", - сказал Энрикес. "Все его критиковали. Люди считали его сумасшедшим, раз он на своем паруснике рассуждает о микробах в море. А тут отец генетики человека дал ему свое благословение".

Маккусик присоединился к Крейгу и его команде, чтобы помочь взять шестую пробу из залива Фанди, а затем пригласил группу заглянуть к нему в коттедж. "Там нас ждал приятнейший сюрприз", - вспоминает Крейг. "Жена Виктора, Энн, испекла свежий пирог с черникой из ягод, которые она собрала в тот день. Он был очень вкусным и привнес в начало нашей экспедиции трогательный человеческий элемент. Мы вернулись на корабль в Галифакс очень довольные".

24 августа туманным утром судно отплыло из Галифакса и взяло курс на юг, возвращаясь в Хайаннис, штат Массачусетс, примерно в четырехстах милях к югу. Прибыв в гавань, Sorcerer II величественно смотрелся среди парусников и моторных лодок на причальном поле, большинство из которых были меньше (за исключением нескольких суперяхт). Джефф Хоффман и его команда взяли семнадцатую пробу в гавани Хайанниса. Хоффман также сообщил о драматической сцене в воде неподалеку: "Я видел, как кит был съеден акулой".

"Никто мне не верил, - сказал он, - но это случилось".

"А мы до сих пор тебе не верим", - рассмеялась Хизер Ковальски, когда Хоффман спустя годы пересказал эту историю. В то время Ковальски возглавляла отдел коммуникаций в институте Крейга; они поженились в 2008 году. Она то погружалась в глобальную поездку, то выходила из нее, планируя и координируя график переговоров и встреч Крейга с местными учеными и СМИ.

Из Хианниса Sorcerer II отправился в Ньюпорт, штат Род-Айленд, где Чарли Ховард всерьез занялся снаряжением судна для кругосветного путешествия. "Задача состояла в том, чтобы оснастить Sorcerer таким образом, чтобы он не зависел от береговой поддержки в течение нескольких месяцев на всем протяжении Тихого океана", - вспоминает Говард. "У него должно быть хорошее навигационное оборудование и средства связи для любой точки мира, а также достаточно резервов и запасных частей, чтобы судно могло продолжать работу при любых возможных поломках. Мы добавили спутниковую, голосовую и интернет-связь с помощью новой стабилизированной антенны".

"Мы также добавили всевозможные запасные инструменты, включая швейную машинку и сварочный аппарат MIG, на всякий случай", - добавил он. Среди прочих товаров были запасные лески и паруса, а также большие запасы еды. В то же время Говард установил камеры слежения и записывающие устройства и, добавив к уже имеющимся на борту компрессорам для акваланга, закрепил достаточное количество водолазного снаряжения для шести человек, чтобы они могли погружаться одновременно.

Затем возникла проблема поиска команды, обладающей необходимыми навыками и готовой выдержать длительное плавание, в котором могут возникнуть трудности. Обратившись к друзьям и знакомым, Говард почти случайно нашел двух ключевых членов команды в Ньюпорте: Сайруса Фута (Cyrus Foote), который пришел на судно в качестве рубщика, но впоследствии стал первым помощником; и его подругу Брук Дилл (Brooke Dill), которая стала членом экипажа и мастером по погружениям. Дилл также увлекалась морской биологией и имела некоторую подготовку в этой области. "Однажды мы услышали об ученом, который искал членов экипажа", - вспоминает она. "Я была в восторге, потому что хотела поплавать в голубых водах, но с определенной целью. Я не хотела просто работать на роскошной яхте. У меня зоологическое образование, и до Ньюпорта я занималась исследованиями горбатых китов на Гавайях".

Другой работой Дилл на "Колдуне II" была помощь Хоффману и другим ученым на борту в сборе образцов. Мы называли себя "свитой Джеффа", - говорит она. Дилл также вела некоторые записи в журнале во время экспедиции и помогала планировать и отслеживать маршрут.

"Лодка простояла в Ньюпорте три месяца", - говорит Хоффман. "Я вернулся в Роквилл, загрузил кучу оборудования, например, новые фильтрующие установки, и отвез их в Ньюпорт, где мы и собрали новую систему фильтрации. Мы сделали "руку" для погружения в воду вместе с насосом, чтобы доставлять образец в фильтр с поверхности, и внесли некоторые другие изменения".

Отплыв из Ньюпорта 17 ноября, Sorcerer II направился в Аннаполис, штат Мэриленд, где завершил подготовительные работы и модификации. Он прибыл на следующий день в густом тумане, окруженный, по словам судового журнала, "интенсивным движением" других судов. Расположенная примерно в сорока пяти милях от института JCVI в Роквилле, стоянка обеспечила легкий доступ к потоку ученых и технологов, которые приходили и уходили, устанавливая все новое оборудование, включая компьютеры, сонары, приборы, средства связи и микроскопы.

В Аннаполисе Хоффман работал с Синди Пфаннкоч и другими учеными института над усовершенствованием протокола отбора проб. В частности, они закрепили на болтах ранее неустойчивые держатели фильтров и выяснили, сколько воды нужно прокачивать через фильтры. Они также отточили процесс вскрытия, распыления и подготовки образцов микроорганизмов для секвенирования после того, как они были доставлены на самолете обратно в Роквилл, а Пфаннкоч возглавила операцию секвенирования Sorcerer II в JCVI.

В Аннаполисе Крейг, Чарли Ховард и другие ключевые организаторы также окончательно определились с маршрутом. "Крейг решил, куда мы отправимся в общих чертах, - вспоминает Чарли Ховард, - скажем, на Кокосовые острова и на Галапагосы, что было обязательным условием. Французская Полинезия тоже была обязательным пунктом, а также острова Кука и Фиджи. Существует обычный маршрут плавания, по которому люди отправляются на запад вокруг света, где ветра и течения благоприятны, - обычный миграционный маршрут для парусников и более ранних парусных судов, которому мы обычно следовали".

Изначально Крейг хотел сделать петлю вокруг Южной Америки, обогнуть мыс Горн и войти в Тихий океан. "Но море и течения не были идеальными, - говорит Говард. План Б - маршрут, который они в итоге выбрали - заключался в том, чтобы пройти через Панамский канал и затем продолжить путь на запад в Тихий океан.

Другой проблемой южноамериканского плана была почти полная уверенность в том, что правительство Бразилии отклонит любой запрос на взятие проб в своих территориальных водах. Подозрения относительно мотивов экспедиции и опасения по поводу того, кто может получить прибыль от обнаруженных ценных микробов, продолжали возникать во время путешествия, пока команда Боба Фридмана из JCVI согласовывала разрешения на взятие проб в территориальных водах стран, расположенных вдоль запланированного маршрута.

Одной из проблем на этих переговорах была интерпретация условий договоров о биоразнообразии, принятых в 1990-х и начале 2000-х годов, которые местами были несколько расплывчатыми. В частности, для любой стороны, желающей взять природные ресурсы страны для проведения исследований, правила получения разрешения были неясны. Это привело к дискуссиям о том, как определить потенциальную ценность невидимых организмов, которые в большинстве случаев никогда не были охарактеризованы и может иметь или не иметь потенциальное коммерческое применение или ценность. Также трудно сказать, действительно ли многие из наиболее распространенных микробов, встречающихся в океанах, принадлежат какой-то одной стране.

"Одна из ироний всей этой ситуации, - говорит Роберт Фридман, - заключалась в том, что микробы, о которых мы говорим, постоянно перемещались в океане". Ведро микробов в территориальных водах одной страны во вторник могло к среде "принадлежать" другой стране - или вообще не принадлежать никакой стране, если морская вода попадала в международные воды.

Во время этого заключительного подготовительного периода Крейг заканчивал финансирование проекта. Во многих отношениях это было так же амбициозно и примечательно, как и само путешествие. К основным статьям расходов относились такие технологии, как секвенирование, которое в начале 2000-х годов стоило поразительно дорого, и бюджет на техническое обслуживание, необходимое для поддержания на плаву стофутового исследовательского судна. Основные расходы также связаны с необходимостью обеспечивать питание, провизию и безопасность команды в открытом море и в отдаленных портах. JCVI смогла профинансировать часть этих расходов, покрыв расходы на экипаж и эксплуатацию судна. Кроме того, ключевым спонсором и помощником стала программа биологических и экологических исследований Министерства энергетики США, которая финансировала проекты Крейга с середины 1990-х годов. Ключевую роль в этой поддержке сыграл директор программы Ари Патринос, который предоставил первые средства на реализацию проекта "Геном человека", а позже запустил программу Министерства энергетики по системной биологии под названием Genome to Life Program и Объединенный институт генома. Патринос также помог инициировать проект Международной группы экспертов по изменению климата и Программа исследований глобальных изменений США.

Ари Патринос обеспечил Крейгу не только деньги, но и моральную и политическую поддержку, поскольку Министерство энергетики выплачивало значительные гранты, несмотря на враждебное отношение к нему со стороны некоторых представителей традиционного научного сообщества. "Крейг может вызывать отторжение у некоторых людей, - говорит Патринос, - и все отзывы были в основном негативными в отношении проектов по отбору проб океана". Это имело значение, поскольку большая часть процесса предоставления грантов в DOE и других правительственных агентствах осуществляется на основе научной экспертной оценки.

Они сказали мне: "Этот Вентер пытается заставить вас финансировать его кругосветное путешествие", - вспоминает Патринос. "Но я знал, что он делает, совмещая плавание и исследования, и не вижу ничего плохого в том, чтобы развлекаться, занимаясь наукой. Поэтому я пошел против своих рецензентов, что можно делать, когда ты работаешь в Министерстве энергетики - они дают тебе достаточно веревки, чтобы повеситься. Вы не можете делать это постоянно, но я подумал, что здесь есть несколько самородков, которые могут оказаться очень, очень полезными".

По его словам, Патринос также имеет опыт работы, который позволил ему понять идеи Крейга о том, что биология должна быть большой. "Я начинал как инженер, - сказал он, - и получил докторскую степень по инженерным наукам, которые применяются в таких областях, как атмосферная турбулентность, циркуляция океана и атмосферы и так далее. Поэтому я видел ценность различных инструментов, которые разрабатывались для развития бионаук. Инженерное образование также позволило мне не уклоняться от большой науки, как предлагал Крейг".

"В Управлении по науке Министерства энергетики доминировали физики-ядерщики, физики высоких энергий и химики, - говорит Па-тринос, - которые использовали большие инструменты для развития своей науки. Биологи в то время были очень, очень робкими. И очень медленно, но упорно мы продвигали все это вместе с ними. Так что для меня Крейг был одним из тех людей, которые пели мою песню. Я считал, что нет никаких причин для того, чтобы ученые-физики доминировали в большой науке. Пришло время биологии стать большой, и он понял это раньше многих других".

Еще одним важным спонсором стал Фонд Гордона и Бетти Мур. Он предоставил несколько грантов, в том числе 24,5 миллиона долларов на закупку инструментов для анализа данных Sorcerer II и обеспечение доступа к ним ученых по всему миру. Ответственным лицом в Фонде Мура был Дэвид Кингсбери, бывший помощник директора Национального научного фонда. "По образованию я молекулярный биолог и микробиолог", - говорит Кингсбери. "Кажется, я впервые встретил Крейга, когда он был аспирантом в Калифорнийском университете в Сан-Диего. Я сам только что закончил учебу. Он был колоритной фигурой, по-своему уникальной, даже в то время".

"Поддержка фонда началась в 2003 году, ближе к концу года", - вспоминает Кингсбери. "Мы искали область для поддержки, которая имела большой потенциал, была готова к развитию с научной точки зрения, но не получала должной поддержки. В фонде было принято решение поддержать инициативу в области морской микробиологии, и тогда они позвонили мне".

"У нас была идея, что метагеномика даст нам возможность начать понимать широкий спектр микробов, о которых люди не знали", - продолжает он. "Микробиология была поставлена в тупик, потому что в то время они были ограничены изучением только тех микробов, которые они могли выращивать, так что вы даже не знали, что там есть. Мы заинтересовались Крейгом, потому что он смог клонировать очень большие фрагменты микробных геномов. Затем стало ясно, что можно секвенировать смеси микробов и собирать их по отдельности из этой смеси".

"Учитывая споры вокруг Крейга, риск был, и мы это понимали", - говорит Кингсбери. Но риск стоил того, чтобы помочь нам лучше понять глобальную экосистему и роль ми-кробов, их количество и разнообразие по всему земному шару". Позже мы столкнулись с гораздо меньшим противодействием со стороны сообщества. На самом деле, к нам приходили люди и говорили: "Послушайте, нам нужно иметь более широкое географическое представительство. Почему бы нам не сделать так, чтобы Крейг отправился куда угодно и занимался там пробами". Так что люди начали заново осознавать, что это очень важный подход. И теперь люди регулярно используют его данные".

18 ДЕКАБРЯ 2003 ГОДА великое судно, полностью снаряженное для обхвата земного шара, вышло из Аннаполиса. Это была не самая лучшая дата для выхода в северную Атлантику. Даже когда судно отчалило от Аннаполиса, старый город с купольным зданием штата и другими постройками XVIII века был покрыт легкой снежной пылью. Согласно судовому журналу, воздух был хрустящим, а небо - ясным. Sorcerer II проплыл под разросшимся мостом Чеса-пик-Бэй, мимо голых деревьев, покрывающих невысокие холмы на берегу, при температуре, близкой к нулю, на серых волнах.

На второй день плавания, 19 декабря, море начало подниматься, и около пятнадцати-двадцати дельфинов-бутылочников присоединились к "Колдуну II", выходя из воды, поднимаясь в воздух и опускаясь обратно.

"У нас были очень крутые волны, и всех швыряло по сторонам", - вспоминает Брук Дилл. Экипаж облачился в тяжелое погодное снаряжение, а Крейг и Джефф Хоффман надели ярко-желтые куртки и штаны, когда корабль попал в шторм и море стало бурным. "Честно говоря, это была самая плохая погода за все время нашего кругосветного путешествия", - вспоминает Хоффман.

Шторм бушевал, пока судно шло на юг вдоль береговой линии у Вирджинии и Каролины, и немного утих на третью ночь, когда Sorcerer II подошел к Чарльстону, Южная Каролина. Ветер по-прежнему выл и бушевал в море, но к заходу солнца стало достаточно спокойно, чтобы Хоффман и его команда смогли взять пробы - "хотя, как сказал Хоффман, "было чертовски холодно"". Утихший шторм также позволил съемочной группе, прибывшей на борт из Аннаполиса для съемок документального фильма для канала Discovery, разместить свое оборудование на корме.

Команду документалистов возглавил продюсер и режиссер Дэвид Коновер. В течение следующих нескольких месяцев он вместе с оператором то погружался в экспедицию, то покидал ее в таких местах, как Атлантическое побережье, Панама, Кокос и Галапагосы. В 2006 году фильм Коновера "Взламывая код океана" вышел в эфир на канале Discovery Channel. К счастью, Коновер также поделился с Крейгом более чем сотней часов видео- и аудиозаписей, которые не вошли в шестидесятиминутный фильм - источник многих цитат в этой книге.

"Мы отправились вниз по побережью при сильном ветре, который начался, а закончился штормом", - рассказал Крейг. Он был одет в тяжелый желтый дождевик, а вокруг него свистел ветер. На заднем плане были отчетливо слышны предупреждения береговой охраны по радио. "Ваши руки могут быстро замерзнуть. Здесь холодно. Джеффу и команде за моей спиной предстоит часами работать над фильтрацией этих образцов в условиях, которые, по сути, могут поддерживать снег, поэтому все они с нетерпением ждут возможности отправиться на юг и заняться отбором образцов в более теплом климате".

Крейг объяснил, что они оказались в водах между побережьем и Гольфстримом - мощным течением, которое берет начало в теплых водах Мексиканского залива и движется вокруг Флориды, затем на север вдоль Атлантического побережья Северной Америки, а затем поворачивает на восток в Северную Атлантику. "Это наша остановка в холодных водах у побережья", - сказал Крейг. "Завтра мы возьмем пробы из Гольфстрима, который будет на несколько градусов теплее".

"Гольфстрим - это как гигантский поток жизни", - продолжает он. Каждый раз, когда мы проходим через Гольфстрим, у нас танцуют дельфины и выпрыгивают из воды рыбы, и мы узнаем, каково количество бактерий". Саргассово море, омываемое океанскими течениями, включая Гольфстрим, почти лишено жизни по сравнению с Гольфстримом. Именно поэтому мы выбрали его [Саргассово море], изначально полагая, что обнаружим там низкое разнообразие в качестве базового образца. И если это низкое разнообразие, то весь мир будет огромным сюрпризом с точки зрения того, что мы найдем в этом невидимом мире".

Коновер, высокий и худой, одетый в оранжевые брюки и плотный оливково-зеленый дождевик с капюшоном, плотно прилегающим к лицу, спросил Крейга: "Так зачем вы отправляетесь в кругосветную экспедицию?"

"Мы хотим охватить как можно больше разнообразия в океанах Земли", - ответил Крейг. "Знаете, организмы у берегов Австралии совершенно другие, чем в Саргассовом море.

Море, или здесь, у Чарльстона. Мы хотели бы обследовать весь мир и, возможно, получить от десяти до двадцати миллиардов различных генов".

"Это поможет нам понять углеродный цикл, эволюцию жизни на нашей планете и, возможно, даст нам совершенно новые инструменты для работы с фармацевтическими препаратами и раком, изменит подход к химии". Экспедиция может даже дать подсказки о жизни на других планетах, добавил он: "Мы находимся на той стадии, когда задумываемся о пилотируемых полетах на Марс и в другие места, чтобы узнать, есть ли там жизнь. Людям покажется странным, если мы что-то найдем, но если найдем, то вдруг выяснится, что она зародилась именно там?"

В то время как последний бледный свет угасал в темноте у побережья Северной Каролины, Хоффман и его команда усердно работали в одиннадцати милях от Нагс-Хед, отбирая образец номер 13. К этому моменту методы отбора проб были уже практически отработаны и оставались неизменными до конца экспедиции. Команда начала отбор проб с подготовки и развертывания голубого насоса, который пристегивался липучкой к длинному шесту и опускался в море. Обычно насос опускался на глубину около восьми футов, но глубина немного варьировалась. Длинным шестом служил спинакерный шест, модифицированный Сайрусом Футом, который, по воспоминаниям Брук Дилл, был "как стрела, которую мы могли опускать на нужную глубину, снимать все показания и фильтровать от сорока до ста литров воды". (Разница в объеме обычно связана с мутностью, или уровнем грязи, растений и других твердых частиц в воде). К шесту также был прикреплен "многопараметрический" прибор YSI 6600 для одновременного измерения температуры, pH, растворенный кислород и глубина. Все это оборудование было простерилизовано, чтобы избежать загрязнения от людей, работающих с образцами.

Затем образцы были отфильтрованы через три все более тонких фильтра, которые ученые использовали еще в Галифаксе: каждый круглый лист размером со средний диск виниловой пластинки. После того как вода была прокачана через них, фильтры были запечатаны буферами и хранились в бортовом холодильнике при температуре минус 80 градусов Цельсия, готовые к отправке обратно в JCVI на сухом льду в ближайшем порту с аэропортом.

Брук Дилл так отозвалась о сборе образцов: "Мне понравилось то, что это было очень просто и в какой-то степени душевно. Мы брали воду и прогоняли ее через фильтры с помощью компрессоров". Компрессоры находились в машинном отделении. "Нужно было следить за тем, что поступает, чтобы в воде не было слишком много всякой дряни, чтобы мы ничего не взорвали и трюмы не засорились. На стреле был установлен датчик, который определял, что насос всасывает воду. В то же время мы записывали температуру, pH и другие показатели, а также широту и долготу, чтобы убедиться, что мы точно определили место, где находимся. А потом, после того как фильтры были готовы, их упаковывали в вакуум".

"Чаще всего мы слушали музыку во время работы", - добавила она. "Джеффу нравился хэви-метал, но я играла классический рок, когда была там".

Позже ученые из института Крейга проанализировали образцы, взятые от Галифакса до Флориды и далее. Они обнаружили большое разнообразие микробных популяций в отдельных образцах, в зависимости от того, где они были взяты из моря. Глубина сыграла большую роль в возникновении этих различий. Вариации температуры и солености также имели значение. В 2007 году в статье PLoS Bi-ology ученые JCVI сообщили, что образцы, взятые в первые дни экспедиции у восточных берегов США, в итоге оказались разделены на "два четко определенных кластера" . Пять образцов, взятых по маршруту от Новой Шотландии через залив Мэн, содержали схожие сообщества бактерий в глубоководной части моря и в более низких, холодных водах. Далее на юг образцы, взятые в эстуариях Чесапикского и Делавэрского заливов, были очень похожи друг на друга и заметно отличались от северных образцов. "Эстуарии - сложные гидродинамические среды, в которых наблюдаются сильные градиенты кислорода, питательных веществ, органического вещества и солености, и на которые сильно влияют антропогенные питательные вещества", - отмечается в статье 2007 года в журнале PLoS Biology, первый автор Дуглас Раш, специалист по вычислительной биологии из JCVI, и группа соавторов9. Однако "образец из эстуария залива Фанди... явно не сгруппировался с двумя другими эстуариями, а скорее с северной подгруппой, что, возможно, отражает различия в скорости или степени смешивания [соленой и пресной воды] в месте отбора проб". Геномика собранных бактерий также показала различия в том, как организмы реагируют и живут в этих разных местах.

На следующий день, 21 декабря 2003 года, после еще одного долгого дня съемок и отбора проб, "Колдун II" вышел в море у Чарльстона, Южная Каролина. Когда погода снова стала бурной, завывающие ветры и проливной дождь заставили измученных ученых, кинооператоров и членов экипажа спуститься на воду, не понимая, что им грозит катастрофа и одна из самых серьезных проблем за все время плавания.

Снаружи дул ветер, и дождь, смешанный с градом, непрерывно стучал по главной каюте. Чарли Ховард приказал первому помощнику проверить и убедиться, что якорь, поднятый на носу, надежно закреплен. При почти штормовом ветре Говард опасался, что якорь может сорваться и упасть на корпус судна, что легко может пробить дыру в его борту. В обычной ситуации Чарли сделал бы это сам, но ему только что сделали операцию на колене. Поэтому он отрядил Брук Дилл и еще одного члена команды, которую мы назовем Ким - ее в итоге уволили, так что мы изменим ее имя, - чтобы они проверили это.

Позднее Дилл вспоминал об этой бурной сцене: "Мы поднялись на нос, и волны обрушились на нас с такой силой, что спасательный жилет Ким надулся". Но "солнце садилось, и нам пришлось спускать якорь". Когда Ким начала завязывать узлы, "я наблюдал за ней и не был уверен, что у нее все получается - ну, знаете, узлы, - и я спросил, уверена ли она, что у нее все есть. Она ответила "да" и приказала мне вернуться в хижину. Я переспросил ее еще дважды, и она накричала на меня, сказав, что все в порядке".

Вскоре, когда оба вернулись в каюту, команда начала слышать странные звуки, доносящиеся с носа корабля, - стук и хруст, которые возвышались даже над какофонией звуков, издаваемых бушующим штормом. "Мы все повторяли, - вспоминает Хизер Ковальски, - вы слышите этот шум? Мне кажется, я слышу шум". Чарли Ховард спросил Ким, уверена ли она, что якорь закреплен. Ким была уверена, что так и есть.

Шум не прекращался, пока большинство членов экипажа укладывались на койки и пытались заснуть под накатывающими волнами. "Стало так плохо, что посреди ночи я проснулся, услышав все эти звуки, потому что я спал на носу, - вспомнил Хоффман. Встав, он обнаружил, что Чарли и Ким, а также большинство членов экипажа и прохожих тоже не спят в главной каюте. "Чарли снова спросил у первой помощницы, убрала ли она якорь, - сказал Хоффман, - а она ответила: "Да, да, да". Она вела себя вызывающе. Тогда Чарли послал туда меня и Сайруса - и вы должны себе представить, что в то время я ничего не знал о судне. Мы видели, что нас бьют волны, было холодно и дождливо. И да, ан-кор не работал. Под лодкой было около двадцати футов цепи, которая билась о корпус".

"Якорь, оторвавшись, впился в стеклопластиковый корпус лодки", - вспоминал Ковальски. "Я имею в виду, что он мог легко проделать дыру в борту и затопить лодку".

"Очевидно, цепь перекрутилась, - сказал Чарли Говард, - и помощник, не имевший особого опыта работы с якорем, не закрепил его полностью. И на цепи не было никакой защиты, если бы замок соскочил, а в такую сильную погоду он соскочил. Когда нос судна опустился между накатывающими волнами, под носом лодки раздался хлопок и треск. Очень страшно! К счастью, обошлось без серьезных повреждений, но они могли бы быть".

К следующему дню шторм значительно ослаб, а когда Sorcerer II достиг Форт-Лодердейла, погода чудесным образом прояснилась, и небо стало сияюще-голубым. С облегчением они увидели сверкающие белые высотки, выстроившиеся в свете позднего вечера вдоль таких же белых пляжей. Следующие две недели они проведут в этом городе, ремонтируя судно и готовясь к следующему этапу - вокруг полуострова Флорида, а затем через Мексиканский залив и Карибский бассейн в Панаму. И именно здесь впервые за время плавания Крейг появился с бородой.

В течение многих лет он предпочитал тщательно стричься, но усы немного смягчили его лицо. С тех пор он редко обходится без них.

После холодных испытаний у берегов Каролинас команда наслаждалась теплом и уютом Форт-Лодердейла. Они отпраздновали Рождество и устроили новогоднюю вечеринку, все были одеты в шляпы и футболки Sorcerer II. Наконец, 7 января, покинув Соединенные Штаты, корабль снова сопровождали дельфины, прыгающие так грациозно, что казалось, будто они танцуют, Sorcerer II отправился в плавание, рассекая нежные, фосфоресцирующие голубые волны, направляясь на юг. Час спустя они миновали башни Майами. Sor-cerer II продолжал идти, набирая скорость.

Экипаж теперь состоял из Крейга, Чарли Ховарда, Джеффа Хоффмана, Сайруса Фута, Брука Дилла, Кэти Урпани в качестве повара и Тайлера Осгуда, одного из экспертов института по информационным технологиям. Среди гостей на борту были попечитель Института Вентера Дэйв Кирнан и парусник и друг Чарли Ховарда по имени Скотт Гиббс. (Съемочная группа Коновера высадилась в Форт-Лодердейле и должна была присоединиться к плаванию в Панаме). Во второй половине дня "Колдун II" достиг верхней части Флорида-Кис - жемчужной гряды островков, протянувшейся от юго-восточного угла полуострова Флорида на запад в Персидский залив. Первый в этом архипелаге - Литтл-Торч-Ки, расположенный к югу от Майами, за ним следуют десятки пышных зеленых островов с белым песком на фоне бирюзового моря, которые тянутся до Ки-Уэста и заканчиваются у оконечности Драй-Тортугас.

Как бы ни была потрясающа эта череда похожих на драгоценные камни островов, путь был мучительным. Чарли Говард с трудом пробирался по узкому каналу между расположенными к западу стенами разноцветных, но зазубренные коралловые рифы прямо под поверхностью и стена воды на востоке, где Гольфстрим мчится мимо островов со скоростью три узла, направляясь на север - в противоположную сторону, куда они направлялись. "Между ними не так много места", - говорит Говард. "Мы оказались зажаты в узком коридоре между рифами и Гольфстримом".

К тому же, вспоминал Говард, ветер усилился до штормового и дул со скоростью двадцать пять - тридцать узлов со стороны побережья залива Миссисипи, Луизианы и Техаса. Островки между кораблем и Мексиканским заливом несколько ослабляли этот ветер, но волны все равно были высотой в восемь футов. "Я стоял на вахте в третью ночь, - рассказывает Хоффман, - и ветер приносил нам большие волны, идущие с востока. Это создавало очень запутанное и неуютное море". После его вахты "спать было практически невозможно, так как нас бросало с волны на волну".

В течение следующих пяти дней, пока Sorcerer II шел через Мексиканский залив и западную часть Карибского бассейна к Панамскому перешейку, океан оставался в основном бурным, с высокими, неистовыми волнами. Бушующее море и сильные ветры по-разному сказывались на состоянии судна. В один из моментов, когда огромная волна швырнула судно набок, из шкафа вылетел и разбился запасной компьютер. Повару Кэти Урпани пришлось разбираться с неработающей духовкой. Однако экипаж сумел войти в постоянный ритм вахт, приема пищи и технического обслуживания, подгоняя и заглушая двигатели, поднимая и опуская паруса. В свободное от вахты время они дремали, читали, писали или просто ничего не делали. По вечерам Урпани развлекала всех своей гитарой.

Проплывая мимо Кубы, команда, бодрствовавшая в утренние часы, видела, как на суше разгораются пожары, когда Sorcerer II поворачивал на юг вокруг западной части острова и Юкатанский канал, соединяющий Кубу и Мексику. В то утро над Кубой взошло солнце в виде обширных золотистых лучей, пробивающихся из серых облаков. Мы чувствуем запах Кубы, теплый юго-восточный бриз дует через всю землю и на "Колдун II", - написал Крейг в блоге экспедиции. "Он пахнет органически, как Мексика или Индия, смесью человечества, сухой земли, дизельных выхлопов и сельского хозяйства".

10 января Крейг записал в судовом журнале, что заступил на вахту в 5:00 утра. "Как только я вышел на палубу, я впервые за время экспедиции увидел Южный Крест", - написал он. "Он находился низко на южном горизонте. Почти полная луна была позади и над головой".

На этом этапе экспедиция взяла лишь несколько образцов, поскольку некоторые страны по пути следования отказали в разрешении. В Карибском море практически нет международных вод, поэтому команде пришлось получать разрешения от каждого государства по маршруту. Никарагуа отказала в разрешении, но Гондурас согласился. Когда им все же удалось взять пробы воды из Персидского залива и Карибского моря, они обнаружили, что разница в температуре между ними составляет целых 10 градусов по Фаренгейту: от 81 градуса в Гольфстриме до 71 градуса за его пределами. По словам Хоффмана, более теплая вода быстрее фильтруется благодаря своей прозрачности. Более холодная вода была менее прозрачной, в ней было больше микроорганизмов, которые, подобно отбросам, оседали на бумажных фильтрах в виде пятен зеленого, желтого и оранжевого цветов.

12 ЯНВАРЯ побережье Панамы вырисовывалось из моря в виде темной гряды невысоких холмов, покрытых пышными оливково-зелеными джунглями. Сор-серер II вошел в полулунную бухту у небольшого города Кристобаль в районе Колона и ждал своей очереди войти в Панамский канал. Чтобы отпраздновать пересечение канала, экипаж разлил пиво Corona, Jack Daniels и текилу.

"Нам пришлось ждать день или два на восточной стороне, пока подошла наша очередь пройти через канал", - говорит Хоффман. "Мы пошли в город. Там было очень неспокойно. Мы пошли на этот рынок. Он был огорожен забором с вооруженной охраной". Команду предупредили, что в городе, известном своим беззаконием, нужно быть начеку. "На пристани нас все предупреждали, чтобы мы были осторожны".

Канал, в который входил "Колдун II", проходит через Панамский перешеек от берега до берега, то есть на расстоянии около сорока миль. Он был закончен в 1914 году, только после того, как тысячи рабочих, в основном цветные жители Карибского бассейна, умерли во время его строительства от болезней и жары. От входа с атлантической стороны в бухте Лимон, к западу от Колона, этот участок американской суши сначала идет на юг к шлюзам Гатун - трем длинным тонким полостям, вырезанным в земле, которые используют силу тяжести для перекачки воды в озеро Гатун, расположенное внутри страны. Еще два шлюза на западной стороне перешейка делают то же самое, используя воду из озер Алахуэла и Мира-Флорес. Все шлюзы, одинаковые по размеру, были построены попарно, чтобы обеспечить одновременный проход судов в обоих направлениях.

На восточной стороне, когда корабли один за другим проходят в шлюзы, полости заполняются водой, поднимая их в итоге на восемьдесят пять футов над уровнем моря. Это высота озера Гатун, искусственного водоема, построенного во время создания канала и питаемого водами ручьев тропического леса. Длинное, узкое озеро раскинулось по центру перешейка в направлении с юго-запада на северо-восток и является открытым водоемом, по которому плавают корабли, чтобы попасть из восточных шлюзов в западные. На тихоокеанской стороне шлюзы опускают суда обратно на уровень моря в Панамском заливе. И наоборот, для тех, кто плывет на восток.

Рано утром следующего дня, в 5:30, прибыл Хавьер, лоцман, которому было поручено провести Sorcerer II по каналу, и объявил, что судно должно немедленно отправиться к шлюзам. Пришла его очередь. "Мы подняли якорь и направились к первому шлюзу, - говорит Крейг, - который выведет нас из Карибского моря в Тихий океан".

Примерно на трети пути через перешеек "Колдун II" остановился у острова Барро-Колорадо в озере Гатун, где расположен Смитсо-нианский институт тропических исследований. По мере приближения "Колдуна II" из воды показался комплекс: скопление невысоких зданий, поднимающихся на холм на этом покрытом джунглями острове, где около четырехсот исследователей-резидентов в любой момент времени изучают тропический лес в центральной Панаме, и более четырнадцатисот исследователей, приезжающих сюда повторно каждый год. 16 января Крейг выступил там с лекцией. Одетый в зеленую гавайскую рубашку и хаки, он показал слайды PowerPoint, рассказывал о данных, опубликованных в статье "Саргассово море", и поделился своими ожиданиями относительно того, что в конечном итоге может получиться из глобального путешествия.

На острове Барро-Колорадо команда также встретилась с Элдреджем "Биффом" Бермингемом, генетиком, который в то время был главным научным сотрудником, а затем был назначен директором института. Бермингем и его команда работали с Крейгом и другими сотрудниками JCVI, чтобы организовать этот визит. Во второй половине дня он поднялся на борт "Колдуна II", чтобы дать интервью съемочной группе документального фильма, и выразил энтузиазм по поводу этой затеи: "Я не думаю, что кто-то, увидев то, что сделал Крейг. В обнаруженном в очень небольшом количестве воды у острова Бермуды, можно задаться вопросом, найдут ли применение открытому им генетическому разнообразию".

Бермингем также присоединился к Крейгу и Джеффу Хоффману, чтобы взять пробу из озера Гатун. Съемочная группа снимала момент, когда Бермингем и Крейг проверяли показания приборов, измеряющих состояние воды.

"Соленость - 0,06, довольно пресная, мы не получим из нее много соли", - отмечает Крейг на видео, читая с портативного дисплея. "Температура - 28,5 градусов [по Цельсию]. Это тепло. pH немного стабилизируется, но все еще составляет 7,8, 7,79, так что все выглядит не так уж плохо".

Бермингема интересует сам процесс: "Сколько времени занимает калибровка?".

Теперь Хоффман вступает в разговор, наклонившись к насосу. "Около минуты. Я даю ему промыть воду около двух минут, чтобы дать время прочистить шланги".

Большинство посетителей Барро Колорадо пользуются возможностью пройтись по обширным тропам через джунгли. Для команды Sorcerer II это был шанс взять первую пробу почвы за всю экспедицию - процедуру, которую они повторят в других экзотических местах, чтобы сравнить с микробами, которые они находят в океанах, озерах и ручьях. Под руководством Биффа Бермингема группа прошла под густым пологом тропического леса, встретив обезьян-ревунов и орхидеи, процветающие на фоне огромных деревьев, похожих на покрытые мхом ракетные плавники. Позже Брук Дилл рассказала об одном моменте из этого похода: "Я помню, как Крейг подошел к обезьянам, и они стали трясти его за ветку. И я сказала Крейгу: "Не ходи под ними, они будут бросать в тебя свое дерьмо". А он посмеялся надо мной. И они бросили".

Покинув Барро Колорадо, "Колдун II" продолжил путь через озеро Гатун к шлюзам Педро Мигель. Через них судно спустилось на высоту пятьдесят два фута над уровнем моря в озере Мирафлорес и, наконец, через последний ряд шлюзов спустилось на уровень моря. Оставалось пройти всего семь миль по водному пути, прорытому в перешейке, и "Колдун II" вошел в воды Тихого океана, вплыв в широкий, размашистый Панамский залив. Офисные башни и отели Панама-Сити сверкали вдоль извилистых белых пляжей, пока корабль шел к оконечности ряда островов, вдающихся в залив. Выбрав место рядом с курортным комплексом Fuerte Amador Resort and Marina, команда бросила якорь.

На острове Барро-Колорадо Бермингем рассказывал на камеру, как тощий Панамский перешеек разделяет две огромные океанические экосистемы, каждая из которых имеет свои уникальные сообщества микробов. В частности, по его словам, "на тихоокеанской стороне перепады температур гораздо более разительны, чем в Карибском бассейне. В летние месяцы, то есть в сезон дождей, температура может подниматься до двадцати шести - двадцати семи градусов по Цельсию. В сухой сезон, когда дует ветер и меняется режим течения, вода становится намного холоднее, примерно до двенадцати, тринадцати, четырнадцати градусов. В Панамском заливе возникает огромный прилив питательных веществ. Продвигаясь немного дальше на запад, вы теряете часть этого апвеллинга вблизи берега. Но по мере удаления от берега вы вновь обретаете его. И это окажет огромное влияние на микробное сообщество".

"Итак, у вас есть морское разнообразие, которое вы найдете в Карибском море, и морское разнообразие, которое вы найдете в восточной части Тихого океана, - продолжает Бермингем, - а также внеморское разнообразие, которое вы найдете между ними, на Панамском перешейке, в озерах и каналах. Это разнообразие объясняется изменением высоты над уровнем моря и градиентом осадков, что приводит к различиям в видовом богатстве, о котором мы до сих пор мало что знаем".

"Я думаю, что в эволюционной биологии, которой многие из нас интересуются, есть надежда, что мы сможем использовать некоторые из подходов, применяемых Крейгом, чтобы лучше понять, как размножаются виды в пространстве и во времени", - сказал он. "Но мы еще не дошли до этого. Каждый раз, когда мы применяем генетические подходы к изучению флоры или фауны в тропиках, мы всегда обнаруживаем, что под поверхностью находится большее разнообразие, чем предполагалось. Поэтому мы постоянно открываем новые виды. Конечно, когда мы добираемся до микробов, мы ничего о них не знаем. Ноль".

19 ЯНВАРЯ "Колдун II" покинул Панама-Сити и Америку. Был яркий день с высокими белыми облаками, когда судно повернуло нос на запад и, покинув пределы видимости суши, вышло в открытое море, направляясь к острову Кокос, расположенному на расстоянии около 580 миль. Команда остановилась в тридцати пяти милях от острова в спокойном море, чтобы взять образец 21. Снова подняв паруса, они были рады, что успели набрать отличный ход, но были потрясены, увидев нечто, о чем слышали, но не подозревали, что оно есть везде.

Пластик. Много-много пластика.

Они приближались к району в восточной части Тихого океана, где многочисленные течения сходятся в огромный гирл, который задерживает бесконечный поток пластика - от игрушек, тарелок, шлепанцев и солнцезащитных очков до кусков корпуса и палубы лодок и так далее и тому подобное. "Однажды, - вспоминает Хоффман, - мимо проплыл холодильник".

"Пенопласт всегда был главным ингредиентом в супе из чего угодно - от нефтяных бочек до пластиковых бутылок, - писала Кэти Урпани в судовом журнале, - шведский стол из пластика, который мы ежедневно вылавливали из океана, освобождая маленьких триггерфишей и крабов, когда наполняли макси-мешки подрядчиков мусором".

За годы, прошедшие после глобальной экспедиции, ученые из JCVI собирали подобный мусор в океане, чтобы изучить микробные сообщества, живущие на пластике и в нем. По словам океанографа JCVI Криса Дюпона, возглавляющего эти исследования, некоторые из видов, обнаруженных на мусоре, содержат генетические варианты наземных бактерий, которые обычно не встречаются в океане. "Они происходят от людей, обрабатывающих пластик на суше, и от других наземных микробов, которые цепляются за пластик, когда он спускается по пресноводным потокам в море", - сказал он.

По пути к Кокосу экипаж взял еще две пробы - одну на расстоянии двухсот пятидесяти миль, а другую - на расстоянии тридцати миль от острова. "Большую часть пути ветер был слабым, - говорит Крейг, - и нам приходилось много двигаться. Однако часто случались шквалы с драматическими эффектами - усилением ветра и эффектным небом, а иногда и радугой. Луна была новой, поэтому ночное небо было потрясающим. Справа по правому борту находилась Большая Медведица, указывающая на Северную звезду, а по левому - Южный Крест. Млечный Путь был самым ярким из всех, что я когда-либо видел, а луны Юпитера были видны невооруженным глазом".

21 января они впервые увидели Кокос - волшебный остров у побережья Коста-Рики, где снимались некоторые сцены фильмов "Парк Ю-расик". Кокос в основном необитаем и круглый год заливается дождями. На протяжении веков это место было излюбленной остановкой для кораблей, желающих пополнить запасы пресной воды, прежде чем отправиться в открытые части Пацифики. "Когда вы читаете о Дарвине и "Бигле", - объяснил Крейг съемочной группе, - что было самой большой проблемой при пересечении Тихого океана? Это было отсутствие пресной воды. Здесь постоянно идут дожди.

Вы просто заходите на эту якорную стоянку, а там три или четыре водопада, падающие прямо в океан. Лодки проплывали прямо под ними, чтобы наполнить бочки на палубе".

Гигантские валуны и скалы возле водопада испещрены именами моряков и кораблей, побывавших здесь сотни лет назад. "Здесь есть большой камень с лодки Жака Кусто в 1997 году", - говорит Хоффман. "Это гравировка на камне".

На второй день стоянки на острове Крейг и Хизер Ковальски отправились в поход в глубь острова, наслаждаясь пышными, густыми джунглями, питаемыми водой. Менее приятным открытием стала колония огненных муравьев, которые напали на них во время остановки на отдых, ужалив их и покрыв рубцами.

31 января судно Sorcerer II отплыло с острова Кокос на Гала-Пагосы. Экипаж увидел вдалеке стаю касаток и место, где вода как будто "кипела" от густого скопления мечущихся рыб. Брук Дилл, пишущий в журнале, назвал это и другие подобные явления "рыбьими шарами" - "кишащий клубок рыб, напуганных вместе какими-то невидимыми хищниками". Временами мы можем увидеть, как чудовищные тунцы, акулы и другие зубастые рыбы выталкивают свой обед на поверхность, загоняя его в беспомощную ловушку".

Однажды в полночь команда отпраздновала пересечение экватора. "Нам сказали написать стихи, подготовить подарок и одеться в костюм морского существа на следующий вечер", - сообщается в блоге корабля. "В назначенное время организмы морских глубин появляются на палубе под белыми огнями вечеринки, а на стол высыпаются яства, чтобы начать пиршество. . . . Обычно те, кто пересек экватор на лодке, возглавляют этот праздник и передают его остальным, кто никогда не пересекал экватор. . .

После девятидневного путешествия, самого долгого за все время экспедиции, "Колдун II" прибыл на Галапагосские острова 2 февраля - день, который все потом вспоминали как очень жаркий. Экспедиция проведет на этих островах почти шесть недель, отбирая пробы не только в океане, но и в соленых прудах, озерах, серных источниках и мангровых болотах.

"Мы проснулись от суровой красоты Галапагосских островов", - написала Брук Дилл в день их приезда. С моря низкие волканические острова выглядели как темные панцири гигантских черепах, обитающих на Галапагосах. "Мы перенеслись в прошлое, в первобытную страну", - продолжала она. "Это место, где в воздухе витает инстинкт выживания и царит жестокая конкуренция. Нашими первыми галапагонцами были очень темные и крупные бутылконосые дельфины, которые бросались к нам на нос. Над нами парят олуши и фрегаты, а также стаи темноголовых буревестников вместе в пятнах, похожих на крошечные ватные шарики с темными верхушками, проносящиеся по линии течения. Когда мы приближаемся, они взлетают в порыве энергии".

Официальное название Галапагосских островов, входящих в состав Эквадора, - Архипелаг Колон. На испанском языке они также известны как Галапагосские острова, которые были случайно открыты в 1535 году испанским священником, жившим в Панаме, по имени Фрай Томас де Берланга. Священник был первым, кто описал странные криатуры, которые он там увидел. Фламандский картограф Абрахам Ортелиус на карте мира, опубликованной им в 1570 году, назвал цепь островов Insulae de los Galopegos - островами черепах.

В 1684 году сюда прибыл английский пират по имени Амброз Коули и дал некоторым островам англизированные названия, как и другие англичане. Поэтому многие острова имеют несколько названий. Эспаньола также называется островом Худ, в честь британского лорда; Сантьяго - островом Джеймса, в честь члена команды пирата Коули; Санта-Крус также называется островом Индефатигейбл, в честь британского военного корабля. Острова оставались практически нетронутыми на протяжении веков, в том числе когда Дарвин посетил их в 1830-х годах. В двадцатом веке на острова стало приезжать все больше людей, в том числе туристов и исследователей. Они охотились на многих диковинных животных, в том числе на гигантских черепах, сокращая их популяцию.

С годами посетители завезли сюда и посторонние виды, такие как козы, чтобы обеспечить готовый источник мяса, и ежевику, чтобы выращивать ее как урожай. Эти и другие захватчики быстро размножились, потеснив местную фауну и флору. В последние годы правительство Гала-Пагоса ввело строгий контроль за ввозом любых неместных макровидов. А вот с микровидами дело обстоит иначе. Микробы по-прежнему привозят на лодках и самолетах, в багаже и на людях. Новые виды микроорганизмов также появляются естественным путем. Миллионы лет, переносимые ветрами, птицами и океанскими течениями. Влияние этих микроинвадеров в значительной степени неизвестно.

Судно Sorcerer II бросило якорь у острова Санта-Крус в Пуэрто-Айоре, крупнейшем городе на Галапагосах с двенадцатью тысячами жителей. Этот город стал базой экспедиции на следующие несколько недель, пока команда исследовала острова этого архипелага, расположенного в семистах милях от побережья Южной Америки. Крейг снял дом на холме над главной улицей, Авенидой Чарльза Дарвина, которая начинается у главного городского причала. Эта улица заканчивается на другом конце города у Исследовательской станции имени Чарльза Дарвина - комплекса лабораторий и офисов, библиотеки и выставочного зала, открытого в 1959 году по инициативе Организации Объединенных Наций. Эквадорские и международные сотрудники станции помогли Бобу Фридману и Карле Хайдельберг организовать и получить разрешение на визит команды, хотя позже выяснилось, что некоторые сотрудники станции были не слишком рады приезду "Колдуна II".

"Я помню, что гавань в Пуэрто-Айоре была довольно тесной", - говорит Хоффман. "Обычно туда не заходят огромные стофутовые яхты, там много рыболовецких судов и лодок для дайвинга. Так что заходить туда, где мы собирались бросить якорь, было очень нервно". Сам город был наполнен прибрежными лавками ремесленников, ресторанами, интернет-пабами и отелями. "На острове пахнет вулканической пылью и ветром, - пишет Брук Дилл, - сухим деревом и иногда рыбой. Мы можем легко пройти расстояние до этой деревни по ее мощеным улочкам за 10 минут. Морские львы греются на набережной, бурые олуши и пеликаны ныряют в воду, морские игуаны лениво лежат на камнях, стаи золотых скатов скользят по заливу, а водные такси деловито переправляют людей в деревню и обратно".

Научный писатель Джеймс Шрив приехал в экспедицию несколько недель спустя, чтобы собрать информацию для статьи для Wired. В статье, которую он в итоге опубликовал, рассказывается о целях и планировании галапагосского путешествия, а также о некоторых ожиданиях команды относительно того, что они найдут. В ней также отмечается, что Крейг черпал вдохновение у Чарльза Дарвина:

Вентер считал, что его экспедиция идет по стопам Дарвина, и теперь он заходил в те же бухты и пробирался по тем же скалистым тропам, что и сам великий человек. Он заранее договорился с учеными Исследовательской станции имени Чарльза Дарвина на острове Санта-Крус, чтобы взять пробы в наиболее продуктивных местах. Среди них было несколько необычных сред, каждая из которых могла содержать уникальный спектр микробной жизни, с различными путями метаболизма и, следовательно, различными наборами генов.

Первая экскурсия экспедиции на Галапагосы была наземной: они отправились в глубь острова Санта-Крус, где историк и местный гид Грег Эстес провел их к участку, изрытому "туманными, первобытными кратерами", как опишет их Дилл в своем журнале. Оттуда они отправились в лес, полный гигантских маргариток. Дарвин собирал их в 1830-х годах, обнаружив, что эти растения встречаются на нескольких островах и при этом отличаются друг от друга. "Это было его самое большое представление о видовой радиации", - пишет Дилл. Группа также видела птиц-фрегатов, которые взлетали после купания в небольших внутренних озерах. Их семифутовые взмахи крыльев в этом странном ландшафте придавали им вид птеродактилей, живших миллионы лет назад.

Во время исследования Галапагосских островов экипаж дополняли смотрительница парка по имени Симона и океанограф и микробиолог Виктор Гальярдо, профессор кафедры океанографии в Университете Консепсьона на юге Чили. Крейг познакомился с Гальярдо во время визита в Чили и узнал о его знаниях в области океана между Южной Америкой и Гала-Пагосами. В то время Гальярдо занимался десятилетним исследованием питательных веществ, которыми питается океанская жизнь в юго-восточной части Тихого океана у берегов Чили, включая микроскопические организмы, находящиеся в нижней части пищевой цепи и питающие фитопланктон и другие микроорганизмы. Позже Галлардо назовет свое пребывание на судне Sorcerer II на Галапагосах одним из самых захватывающих проектов в его жизни и источником постоянного обучения: "Я до сих пор работаю над пониманием некоторых открытий, которые мы сделали на Галапагосах".

Одним из нежелательных событий на Галапагосах стало возобновление утверждений некоторых критиков о том, что Крейг тайно пытается украсть микроприроду островов. Биодипломаты JCVI в течение нескольких недель работали над соглашением с эквадорским правительством в его посольстве в Вашингтоне и с официальными лицами в столице Эквадора Кито. Несмотря на эти усилия, 10 марта 2004 года ETC Group - та же организация, которая назвала Крейга "биопиратом" на Бермудских островах, - опубликовала на своем сайте "ком-муник" под заголовком: "Играя в Бога на Галапагосах: Дж. Крейг Вентер, мастер и командир геномики, в глобальной экспедиции по сбору микробного разнообразия для инженерии жизни. Снова обвиняя Крейга в эксплуатации, группа отметила, что один из его институтов финансируется Министерством энергетики "для создания в лаборатории новых форм жизни, которые можно было бы использовать для производства энергии или очистки парниковых газов". Экзотические микробы - такие, как найденные на Галапагосах, - являются сырьем для создания новых источников энергии и новых форм жизни".

Негативная огласка привела к своеобразной ситуации, когда экспедиции, получившей разрешение на взятие образцов, было запрещено вывозить их с островов. "Они сказали, что нас арестуют, если мы попытаемся это сделать", - вспоминает Крейг. "Они боялись, что мы украдем эти материалы и заработаем миллионы". Боб Фридман вспоминает, что официальные лица в Эквадоре и на Галапагосах получили разрешения и отправили электронные письма с разрешением на вывоз образцов обратно в Штаты. "Затем произошло нечто странное", - говорит он. "По-видимому, какой-то ученый-юрист в Швеции - да, в Швеции - "услышал об экспедиции и начал говорить с эквадорским послом в Стокгольме. Потом этот посол связался с кем-то в Министерстве парков Эквадора или в Министерстве охраны окружающей среды - неясно, с кем именно, - и сказал им, что микробы в образцах - это "бриллианты моря", и убедил их в том, что Крейг что-то замышляет".

"Потом кто-то отнес это на станцию Чарльза Дарвина, - продолжил Фридман, - и сказал: "Ну, вы же биологи. Не могли бы вы разобраться с этим? И это поручили главе Группы по сохранению морской среды, немецкому морскому биологу на станции, который вмешался, чтобы распутать ситуацию". Любопытно, говорит Фридман, что местные галапагоанские власти на островах были в основном безразличны к тому, что делали гринго на "Колдуне II". "Жаловались только неэквадорцы из Дарвиновского института". Все стало еще более странным, когда шведский юрист из Стокгольма - друг первого академика - присоединился к переговорам с эквадорскими властями в Кито и на Галапагосах. "Он настаивал на том, что нам нужен меморандум о взаимопонимании, дополнительные разрешения", - говорит Фридман. "Это исходило от академика из Швеции, который был полон решимости защитить генетическое достояние Эквадора", независимо от того, хотели этого эквадорцы или нет.

В то время как политика бурлила, а переговоры продолжались, Крейгу и его команде все же разрешили взять образцы, к сбору которых они приступили 4 февраля. Они отплыли на юг из Пуэрто-Айоры к острову Флореана, где взяли на борт образцы 27 и 28, а затем направились к острову Сантьяго, чтобы взять образец 29. 9 февраля экипаж проснулся в 3:00 утра, чтобы отправиться на, возможно, самое необычное место во всем путешествии - подводное термальное жерло рядом с небольшим островом с остатками вулкана под названием Рока Редонда. На глубине пятидесяти семи футов под поверхностью жерло источало горячую пену из нагретой воды и сероводорода, вырывавшуюся из подземного слоя лавы под дном океана. Это было сумасшедшее место для существования жизни, даже микроскопической.

По словам Брук Дилл, команда планировала взять пробу прямо из жерла, а не использовать насос на судне. "Условия в этом месте очень тяжелые", - записала она, когда группа направилась к Рока-Редонде на корабельном швертботе. Течения от двух до трех узлов, волны на гребне у места стоянки". На предполагаемом месте погружения существуют и худшие условия, но это возможность совершить погружение в столь необычном месте, поскольку из жерл поднимаются пузырьки серы, а вода имеет температуру 82 градуса по Фаренгейту".

"Моя личная работа - это профессиональный дайв-боди для Крейга", - продолжил Дилл на самом месте погружения. "Приготовившись к погружению, я наблюдаю за тем, как Крейг вместе с гидом по погружениям на Галапагосских островах перевернулся на спину, и они, преодолевая бушующее течение и разбивающиеся волны, направляются к линии, которая приведет нас к жерлам. Я следую прямо за ними и опускаюсь на глубину около 40 футов, когда в поле зрения появляется морское дно. Я говорю Крейгу, что спущу зонд YSI [датчик для измерения состояния океана] и трубки, а затем наблюдать, как они рука за рукой тащат себя против течения и вниз". Сразу за Диллом приехала съемочная группа документального фильма, у которой возникли свои проблемы с доставкой камеры и оборудования в этот бурлящий котел течений.

"После очередной борьбы с поверхностными условиями, с приборами в руках, - пишет Дилл, - я спускаюсь обратно к съемочной группе и Крейгу, которые выбрали место для отбора проб. Я передаю его и наблюдаю, как Крейг пробирается к вентиляционному отверстию, изо всех сил натягивая трубку против течения. Он стоит на руках и коленях с решительным выражением лица. Я могу сказать, что он больше не замечает камеру на своем лице и освещение, но видит именно то, что хочет, и, похоже, полон решимости получить это. В то время как течения меняются, а морские львы проносятся над нашими головами, он не поднимает глаз, а борется за то, чтобы удержать инструменты на месте".

"Это было довольно сложное погружение, - сказал Крейг съемочной группе, - но ощутить эту биологию, опустить руку в теплое жерло и взять образцы напрямую - это была настоящая связь с биологией. Не могу дождаться, когда верну эти образцы в лабораторию".

Крейг выбрал этот источник в надежде найти микробы, которые могли бы подсказать, как они производят водород. Как кислород и другие химические вещества, водород является побочным продуктом естественных процессов некоторых видов бактерий. "Один из способов взглянуть на бактерии, - говорит Виктор Галлардо, - заключается в том, что они похожи на маленькие фабрики, которые используют свои клеточные механизмы для функционирования, обработки входов и производства выходов, таких как водород".

Пока команда с Рока Редонды находилась в воде, Галлардо едва не столкнулся со смертью. Он остался на борту Sorcerer II, попросив одного из дайверов-гидов собрать образец растения со дна в стеклянной бутылке. "Я хотел проверить его на наличие микробов", - вспоминал он много лет спустя, планируя использовать мощный ми-кроскоп в корабельной лаборатории. "Это растение было собрано в том месте, где просачивался газ, хотя мы еще не знали, что это за газ", - сказал Галлардо. "Этот дайвер подошел и оставил мне бутылку, а потом ушел, чтобы заняться другими погружениями. Я был на яхте практически один. Может быть, кто-то был на палубе".

Галлардо вспомнил, как подумал: "Сейчас я открою эту штуку и узнаю, что это за трава". Но когда он открыл ее, то, видимо, держал бутылку слишком близко к носу: "Это был сульфидный газ, который очень смертоносен. Меня это очень поразило, поэтому я отложил его и сделал несколько вдохов. Я не знал, что делать, просто ждал, что будет дальше, потому что люди ныряют, а там только один палубник, и я подумал, не умру ли я". Галлардо решил, что он, должно быть, потерял сознание. "Примерно через пять часов люди вернулись на лодку и увидели, что я очнулся. Они сказали: "Ничего себе, какая у тебя была сиеста, пять часов сиесты"".

Позже, после того как Галлардо пришел в себя, а водолазы и оборудование вернулись на борт, он взял из вентиляции другую бутылку с водой - на этот раз он снял крышку более осторожно - и посмотрел на капли в микроскоп в исследовательской зоне главной каюты.

В тот вечер Крейг, Карла Хайдельберг и другие собрались вокруг чилийского ученого, чтобы рассмотреть крошечных микробов. На мониторе, где в режиме реального времени транслировались изображения, которые Гальярдо видел в микроскоп, они наблюдали за развитием причудливо выглядящих микробов с шипами и стержнями, похожими на крылья. Описывая сцену, которую позже покажут по каналу Discovery, Дилл писал о "диатомовых водорослях, бактериях и ресничках" на мониторе. "Они указывают на экран и взволнованно восклицают: "О!" и "Смотрите сюда!".

"Посмотрите на этого парня", - сказал Крейг, указывая на огромного микроба, похожего на цилиндр с пугающим париком на одном из концов. По сцене дрейфовали и перемещались другие организмы - шарообразные, пушистые, длиннотелые и другие.

"Некоторые из них запутались, - говорит Галлардо.

Крейг взглянул на другой организм. "А как насчет этого парня?"

"Это может быть цианобактерия, очень стройная, - сказал Галлардо, указывая на длинное цилиндрическое существо, - но для этого потребуется более тонкий анализ". Цианобактерии - это важнейшее сообщество фотосинтезирующих бактерий, которые обитают в поверхностных водах всех океанов и морей мира и производят значительный процент кислорода в атмосфере Земли. "Это остатки листьев", - сказал он о некоторых плавающих частицах. "Растительный материал".

"А вот и слон вернулся", - сказал Крейг, когда огромный цилиндрический жук снова появился в поле зрения.

"При гниении этого материала образуются сульфиды, которые и являются пищей для этих бактерий", - говорит Галлардо. "Эти бактерии постоянно очищают всю систему, которая позволяет этой экосистеме жить. От бактерий до пингвинов и всех птиц, которых мы видели сегодня, и черепах - все это связано в очень тонко работающую систему".

"Посмотрите на этого парня, который просто кружится по кругу", - добавила Карла Хей-Дельберг. "Это похоже на микробный цирк".

Спустя годы Галлардо вспомнил, что в тот день увидел нечто, поразившее его: "нитевидную бактерию". Он никогда раньше не видел таких бактерий, хотя изучал бактерии из серы.

Вентиляционные отверстия в течение многих лет. "Это бактерии без пигментации, - объяснил он, - потому что иначе они были бы цианобактериями". Хлорофилл в цианобактериях придает им зеленый цвет. "Но они не были цианобактериями, они были многоклеточными. И они были подвижными. Некоторые из них были очень живыми".

"Я искал очень крупную бактерию под названием Thioploca", - вспоминает он, имея в виду род, известный тем, что имеет вакуоль (камеру), содержащую сульфид и нитрат. Она производит энергию, окисляя сульфид с помощью нитрата. "Это было открытие, которое я сделал в 1963 году, кажется. Но эти парни были совершенно другими. И когда я впервые посмотрел на них в микроскоп, их было очень много. Многие из этих бактерий были стройнее, чем предыдущие, которые мы знали. Позже я вместе с женой опубликовал в Испании статью, в которой разделил этот тип бактерий на две группы: те, которые мы назвали мегабактериями, - те, что я нашел ранее у северного побережья Чили, - и другие, которые мы назвали микробактериями, гораздо меньшими по размеру и гораздо более разнообразными".

"Это было так необычно, - говорит Гальярдо, - что я не мог поверить, что кто-то не изучал их или не нашел раньше. Поэтому я искал литературу повсюду, но в ней были лишь некоторые намеки. Люди находили что-то, что они называли слизистой травой, потому что именно так оно выглядело, на глубине в пределах континентального шельфа, не глубже. А потом - ничего. Тогда я сказал: "Ну, может быть, это было найдено в окаменелостях". И тогда я начал просматривать палеонтологическую литературу и нашел массу информации об окаменелостях. А мой хороший друг Билл Шопф, геобиолог из Калифорнийского университета, получил мои фотографии и описание и сказал: "Ух ты, Виктор!". Он был очень, очень впечатлен. И очень счастлив, поскольку многие эти формы он видел в виде окаменелостей в породах возрастом 3,4 миллиарда лет".

"Они всегда считали, что это были ранние цианобактерии", - говорит Галлардо. "И если это были цианобактерии, то, возможно, кислород появился на Земле очень рано. Но потом я сказал ему: "Этим ребятам не нужен кислород. Они живут в сульфиде". Так мы начали общаться и публиковаться вместе. А потом дело приняло другой оборот, потому что Билл Шопф был подключен к программе NA-SA по поиску окаменелостей в породах, которые собирают на Марсе. Теперь они ищут такие окаменелости на Марсе, что стало неожиданным результатом простой находки, сделанной в тот день на Галапагосах на корабле Sorcerer II".

Через два дня после работы на месторождении Рока-Редонда команда отплыла на остров Изабелла, где взяла еще одну необычную пробу - на этот раз в мангровом болоте, где скопления высоких деревьев и их спутанных корней были разбиты лужами солоноватой воды, окрашенной грязью в коричнево-оранжевый цвет. "Рыбы-юве-нилы безопасно лавируют среди корней деревьев", - пишет Брук Дилл. Морские черепахи скользят под стеклянную поверхность воды и зарываются в грязь, чтобы отдохнуть, а некоторые из них выходят из своих укрытий в огромных облаках грязи, когда мимо проплывал "Зодиак" с учеными".

В документальном фильме, который в итоге был показан на канале Discovery Channel, "Зодиак" останавливается, и Крейг без рубашки и босиком прыгает через борт в красную воду глубиной по пояс. "Я по колено в грязи", - говорит он. "Количество маленьких ребят, живущих здесь, должно быть доисторическим миллиардом. Не знаю, чувствуете ли вы запах: просто сера вытекает наружу. Сера [образуется в результате] примитивного ме-таболизма, поэтому здесь должно быть много целлюлаз, которые расщепляют растительные остатки. Это первобытный ил".

"Невероятная смесь пресной и соленой воды, она смешивается прямо в этом маленьком бассейне у входа", - продолжил Крейг, оказавшись рядом с дюжиной гигантских черепах, которые плавали и, кажется, играли, - еще одна сцена, в которой кажется, что Земля была миллионы лет назад. Что касается микробов, то Крейг сказал на видео, что ожидал найти виды, которые процветают в смеси соленой и пресной воды, а также в сере. Пока он говорил, он собрал образец грязно-красной воды в пластиковую канистру, а команда проводила измерения с помощью приборов. Когда он передал образец Чарли Ховарду на "Зодиаке", капитан понюхал его: "Мммммм", - сказал он, скорчив гримасу.

В течение следующих нескольких дней команда продолжала погружаться и брать пробы на Галапагосах. "Некоторые из погружений были просто волшебными", - сказал Хуан Энрикес, который присоединился к экспедиции. "Просто чудесные вещи". В их число входит погружение на следующий день после взятия пробы мангровых зарослей среди скопления игуан (да, "скопление" - это научный термин). Команда увидела, как они загорают на скалах возле Sorcerer II, а затем уходят под воду. "Эти игуаны выглядят очень медлительными на суше, когда мы их находим", - говорит Крейг, который только что вынырнул из воды после погружения. "Они как бы разбегаются. Но это самые грациозные животные".

Команда продолжала собирать образцы. "Образец с мелководного рифа был взят в "Короне дьявола", - сообщает Дилл в журнале путешествия, - частично затопленном кратере, где обитают множество рыб, морских львов и скатов. Мы наслаждались тем, что морские львы отвлекали нас, пока мы пытались собрать образец. Люди говорили, что это было похоже на приплод озорных щенков в гидрокостюмах, которые все время пытались привлечь наше внимание".

17 февраля "Колдун II" вернулся на Флореану. Команда отправилась в глубь острова, чтобы взять пробы из пресноводного пруда, наполненного водой с розовыми фламинго. Как пишет Джейми Шрив в журнале Wired: "Чтобы взять образец из... пруда на острове Флориан [Флореана], Вентер, Хоффман и другие таскали тринадцатигаллонные кувшины по холму, чтобы погрузить их на лодку. Это того стоило. Стоградусная вода была настолько полна жизни, что фильтры засорились после того, как через них прошло всего три галлона воды".

На следующий день "Колдун II" отплыл на Дафни-Майор, к северу от Пуэрто-Айоры, чтобы нанести визит единственным обитателям этой большой, по большей части бесплодной скалы - знаменитым биологам-эволюционистам Питеру и Розмари Грант из Принстонского университета. С 1973 года эта британская пара проводила на Дафни-Майор по шесть месяцев в году, отлавливая, помечая и беря образцы крови у зябликов, обитающих на острове, - птиц, которых собирал и изучал еще Чарльз Дарвин. Эти крошечные птички стали важнейшим компонентом дарвиновской теории естественного отбора, поскольку на разных островах они различаются по видам едва заметными, но важными признаками, приспособившись к гиперлокальным условиям.

Сначала Дарвин думал, что это разные птицы. Лишь позже, вернувшись в Англию, он понял, что они тесно связаны между собой, что способствовало его осознанию того, что виды не являются неизменными, как долгое время полагали ученые. Гранты внесли свои собственные дополнения в теорию Дарвина, тщательно наблюдая за адаптацией вьюрков на своем крошечном острове, когда птицы реагировали на изменения условий окружающей среды, такие как осадки и наличие пищи. Пара показала, что изменения в размере клюва, например, могут происходить гораздо быстрее, чем того требует традиционная эволюционная теория. Их работа была описана в цитате, когда они получили престижную премию Бальзана в 2005 году: "Питер и Розмари Грант ... продемонстрировали, как очень быстрые изменения размеров тела и клюва в ответ на изменения в предложении пищи обусловлены естественным отбором. . . . Работа Грантов оказала огромное влияние на биологию популяций, эволюцию и экологию".

Тринадцать видов вьюрков, обитающих на Дафни Мейджор, включают в себя древесных вьюрков, земляных вьюрков, пеночек и вегетарианских вьюрков. Адаптации включают в себя различия в размере, форме и окраске, и, конечно же, в клювах, которые специально приспособлены к тем видам пищи, которыми они питаются. Невероятно, но всего за четыре десятилетия, проведенных Грантами на острове, они наблюдали изменения средних размеров клюва и тела.

В 1994 году научный писатель Джонатан Вайнер опубликовал книгу "Клюв зяблика: A Story of Evolution In Our Time", книгу о Грантах и их работе на Галапагосах, которая была удостоена Пулитцеровской премии.16 В ней Вайнер, основываясь на наблюдениях Грантов, доказывает, что эволюция порой происходит быстро и что линии изменяются, причем не всегда линейно. Хотя некоторые виды сохраняются в течение многих миллионов лет примерно в одном и том же виде, другие, как вьюрки на Дафни-Майор, могут колебаться в своем развитии, не приходя к стабильности в течение длительных периодов времени. Поздно утром во время посещения Дафни-Майор, бросив якорь, Крейг и небольшая команда с "Колдуна II" отправились на остров и пешком добрались до лагеря Грантов. Они встретили супругов возле небольшой хижины, где брезент был натянут над входом в небольшую пещеру, приютившуюся в скалах. Здесь они и жили на пустынном острове, спали на холщовых кроватях в примитивном жилище, где также хранились консервы, запасы воды и оборудование для исследований. В 2004 году Грантам было около семидесяти лет - оба родились в 1936 году - они носили обветренные шляпы, прикрывавшие их белые волосы. Их кожа была коричневой и морщинистой от многих лет.

"Мы добрались до их лаборатории-лагеря, - сказал Крейг съемочной группе, - и все оказалось очень просто, самая элементарная наука".

"Гранты жили на консервах из тунца", - вспоминал Крейг, рассказывая, как команда привезла им неожиданное угощение - ведро льда с очень красивой бутылкой холодного шампанского, которое они использовали, чтобы поднять тост за работу супругов. На фотографиях, сделанных во время визита, видно, как пара потягивает шипучку и улыбается. "Они были самыми теплыми людьми, - говорит Крейг, - чего не ожидаешь, отправляясь на эту маленькую скалу".

После шампанского Гранты показали команде Sorcerer II пример того, как эволюция работает на острове, указав на очень твердый фрукт, который там растет. "Остров находится в засухе, - сказал Крейг, - поэтому вы можете видеть, что вьюрки с очень большими клювами могут разломать этот очень твердый фрукт, добраться до семян и съесть их, чтобы выжить". Он добавил, что идея "естественного отбора на стероидах" хорошо известна на примере бактерий. "Эволюция происходит ежечасно в наших легких и в наших кишках с помощью бактерий, - сказал он, - и постоянно в каждом образце морской воды, которую мы привозим. Это совершенно иной масштаб, чем у птиц и других крупных живых существ, которых изучал Дарвин и гранты".

"Самое удивительное, что Питер готовился лететь в Бостон на операцию по замене тазобедренного сустава, - говорит Крейг, - а мы не могли угнаться за ним, поднимаясь и спускаясь с гор. Он был похож на бодливого козла".

1 марта, после нескольких дней пребывания в Пуэрто-Айоре, команда Sorcerer II взяла еще одну пробу грунта в глубине острова Вольф.

В очередной жаркий день они взобрались на крутой вулкан, чтобы взять пробы грунта. "В это время года на острове наблюдаются сильные штормовые волны, из-за которых высадка на берег в большинстве случаев затруднена или невозможна", - написал Хуан Энрикес в судовом журнале. "Мы прибываем на Вольф на рассвете и замечаем, как морские волны разбиваются о скалы, величественно возвышающиеся над морем. Мы огибаем остров в поисках места для высадки, наблюдая, как семифутовый шквал разбивается о скалистый берег. Это было нелегко".

"Остров выглядит диким и непривлекательным, а волны вздымают шлейфы брызг", - продолжает Энрикес. "Я видел страх в глазах Джеффа, когда он слушал разговоры о том, как нам придется провести время.

Здесь 120-футовый утес, и единственный путь наверх лежит по узкому уступу, а затем по расщелине в вулканической породе. Взяв тузик и подплыв к скале, мы смогли идеально подобрать время и спрыгнуть с носа тузика на уступ у кромки воды".

"Все взволнованы и встревожены", - пишет Энрикес. "Джефф постоянно говорит о смерти и сумасшедших людях. Мы поддерживаем его, обсуждая звук, который он издаст при падении, отскакивая от камней и падая в воду. Пока мы не понимаем, что ему действительно некомфортно, и решаем оставить это на потом. Наступает момент, когда Джеффу нужно прыгать. Под наши наставления и подбадривания Джефф стартует с передней части лодки вслед за Грегом, Симоной и Сайрусом. Я фотографировал и подбадривал их, пока они, цепляясь за рыхлые камни, начинали подъем. Благодаря нескольким опасностям, падающим камням и командной работе, они все добрались до вершины".

"Они искали грунт и нашли достаточно для пробы, прежде чем отправиться в обратный путь. Чтобы вернуться к шлюпке, они решили выбрать более прямой путь. После жары острова погрузиться в прохладное Галапагосское море казалось лучшей идеей, чем снова спускаться по горячим сухим скалам, и они один за другим преодолели последние двадцать футов в море".

В течение следующих нескольких дней экипаж вернулся в Пуэрто-Айору, чтобы отдохнуть и подготовиться к следующему этапу кругосветного плавания. Они планировали отплыть 16 марта, чтобы пересечь южную часть Тихого океана и добраться до Французской Полинезии на расстоянии около тридцати пятисот морских миль. В последний день отдыха в Пуэрто-Айоре Крейг собрался вместе со съемочной группой и в последний раз перед отплытием обдумал увиденное.

"Мы ежедневно бываем здесь, живем с настоящей биологией и историей", - говорит Крейг. "Мы также видим те же самые вещи, которые практически не изменились с тех пор, как здесь побывал Дарвин. Это помогает рассматривать биологию в контексте". Биология в некоторых случаях стала чрезвычайно сложной со времен Дарвина; в других случаях мы делаем то же самое, что и Дарвин. Мы выходим на улицу и наблюдаем за тем, что там есть. Мы выходим и делаем эти наблюдения с помощью новых инструментов. Мы можем смотреть более тонко; мы можем видеть генетический код. Но [как и он] мы в значительной степени перегружены информацией, и даже больше. Мне не ясно, есть ли у людей реальные интеллектуальные возможности, вся сила мозга, чтобы усвоить все это.

Мы пытаемся понять факторы, эволюцию генов, которые привели к тому, что мы, или тот морской лев, или моя собака живы, активны и реагируют на окружающую среду". Это настолько далеко выходит за рамки нашего нынешнего состояния биологии, медицины, интеллектуальных поисков, что все, что мы можем делать на данном этапе, - это вести наблюдения, записывать их и пытаться рассмотреть закономерности новых фактов, которые мы получаем и которые мы связываем между собой, - и, возможно, мы получим какие-то дополнительные принципы биологии".

Дэвид Коновер, продюсер и режиссер документального фильма, попросил Крейга подвести итоги путешествия.

"Это были одни из самых замечательных месяцев в моей жизни", - говорит Крейг. "И это еще не конец! Завтра мы отправляемся во Французскую Полинезию и продолжим брать пробы через каждые двести миль. Мне не терпится увидеть, что мы найдем".

Глава 5. Французская Полинезия – Форт-Лодердейл

Только Крейг мог додуматься до такого грандиозного поступка.

-Синди Пфаннкоч, бывший лаборант JCVI

НАХОДЯСЬ В ПУЭРТО-АЙОРА, команда в начале марта готовилась к тринадцатидневному плаванию во Французскую Полинезию. Крейг, Джефф Хоффман и Боб Фридман также работали над подготовкой шестнадцати образцов, взятых после отъезда из Панамы, к отправке в Роквилл для анализа.

Первоначально команда планировала отправить образцы коммерческим рейсом. Этому плану помешала еще одна официальная загвоздка, когда команда привезла образцы в аэропорт. "После того как мы решили, что наконец-то уладили все вопросы с нашим Меморандумом о взаимопонимании и разрешением на отбор проб на Галапагосах, - вспоминает Фридман, - в аэропорту возникла еще одна проблема". Они перевозили образцы в "сухом контейнере", который представляет собой изолированный криогенный контейнер, содержащий жидкий азот, абсорбированный в пористой подкладке. FAA разрешает перевозить такие контейнеры на коммерческих самолетах, если в них нет свободного жидкого азота, и жидкий азот не должен вытекать из контейнера. Однако когда служащие аэропорта открыли крышку сухогруза, чтобы проверить содержимое, сильный холод ударил в теплый окружающий воздух, и они увидели облака конденсирующегося водяного пара. "Служащие аэропорта в Пуэрто-Айоре не знали о сухих контейнерах, - вспоминает Крейг, - и были напуганы испарениями, выходящими из контейнера".

Вопрос был решен, когда Крейг решил сам отвезти образцы - все еще в сухогрузе, замороженные при температуре минус 196 градусов Цельсия - в Роквилл на зафрахтованном самолете Cessna CJ5. Он летел обратно, чтобы присутствовать на пресс-конференции, объявляющей о предстоящей публикации статьи о Саргассовом море в журнале Science. После стычки со шведами и некоторыми иностранными учеными, работавшими на Дарвинской станции, и их попыток помешать отбору проб Крейг почувствовал облегчение, когда самолет взмыл ввысь от островов с контейнерами микроорганизмов восточной части Тихого океана. "Думаю, я выпил мартини на борту самолета, чтобы отпраздновать это событие", - вспоминал он позже.

Через несколько часов после того, как образцы покинули Галапагосы, они были доставлены в Мэриленд, расположенный почти в трех тысячах миль к северо-востоку от островов, где команды секвенирования и биоинформатики были готовы приступить к работе. Холодным ранним весенним днем Крейг сам перевез их во временную лабораторию, которую его институт все еще использовал в Роквилле.

Образцы принимала Синди Пфаннкоч, лаборант и ученый, возглавлявший работу по секвенированию образцов Саргассова моря. Пфаннкоч пришла в институт в 2003 году после работы в компании Celera. До этого она описывала себя как "постдока без докторской степени", работавшего на Гамильтона Смита, когда у него была лаборатория в Джонсе Хопкинсе. "Мое обучение в лаборатории, - говорит Пфаннкоч, имеющая степень бакалавра биохимии, - сводилось к следующему: "Вот, сделай это для меня". Так вы учитесь тому, как добиваться результата".

"Хэм считал ее одной из лучших, если не лучшей, помощницей в его лаборатории", - говорит Крейг о Пфаннкоч. Именно они вдвоем создали все библиотеки для проекта "Геном человека" компании Celera. Создание библиотек - это искусство, и манипуляции с ДНК - это искусство. У Хэма были лучшие руки в этом бизнесе для бережного обращения с ДНК. ДНК становится очень хрупкой, когда образуются большие хромосомы. Например, в первой синтетической клетке", которую Крейг и Хэм Смит создали в 2010 году, "мы не могли пипетировать ДНК, потому что сам процесс введения и выведения веществ из пипетки повреждал ее. Именно так можно разрезать ДНК на мелкие кусочки, так что быть опытным специалистом в этом деле - дело не простое".

Репортер Wired Джейми Шрив встретил Синди Пфаннкоч в стране Мэри вскоре после того, как вернулся с работы над Sorcerer II в 2004 году. Он описал процесс, который наблюдал в лаборатории в Роквилле. "Сначала фильтровальные бумаги разрезают на мелкие кусочки и помещают в буфер, который вскрывает клеточные стенки организмов, - писал он, - выливая их содержимое. Добавляются химические вещества, чтобы разжевать про-теины и оставить только ДНК, которая вытекает из раствора". Пфаннкох взял со стеллажа пробирку и поднес ее к свету.

Видите вон тот белый сгусток?" - сказала она. Это ДНК из пруда с фламинго", - говорится в сообщении, которое Крейг, Хоффман и их команда посетили в глубине острова Флореана на Галапагосах. "По сравнению с обычным образцом это огромный образец. Не могу дождаться, когда увижу, что в нем".1 Как и в случае с протоколом, который Пфаннкоч, Хоффман и другие разработали для проб Саргассова моря, общая цель не была скромной. Она заключалась в том, чтобы попытаться секвенировать бактерии планетарного масштаба, чтобы лучше понять взаимосвязь жизни на Земле - или, по крайней мере, узнать как можно больше о том, какая жизнь обитает в водном мире.

"Я и группа из пяти или шести человек занимались экстракцией", - говорит Пфаннкоч. "Обычно мы запускали пару фильтров утром, доводили их до определенной точки, а затем запускали еще пару фильтров после обеда. Образцы обычно привозили на сухом льду. Мы вскрывали контейнер и доставали манифест - документы и юридические документы, необходимые для прохождения таможни. Там было написано: "Вот наши образцы, они не являются людьми".

"Мы вынимали фильтры, которые были заморожены и завернуты в алюминиевую фольгу", - продолжает она. "Мы записывали, какой образец мы получили, заносили его в электронную таблицу, а затем записывали всю информацию, которая прилагалась к образцу - долготу и широту, соленость, глубину и все остальное, - которую мы вносили в электронную таблицу, чтобы знать, что мы получили. Затем мы отправлялись в одну из наших морозильных камер, которые были пронумерованы, потому что, как вы понимаете, при таком количестве образцов нам нужно было знать, в какой коробке они находятся и в какой морозильной камере".

Позже один из ученых JCVI или сотрудник попросит Пфаннкоча достать конкретный образец или образцы из определенной местности, например, с Галапагосских островов, и указать, какого размера должны быть фильтры, которые нужно было подготовить и секвенировать (при этом размер фильтров варьировался от большего к меньшему). "Мы отправлялись за нужными образцами, - говорит она, - надеясь, что морозильная камера не вышла из строя и что образец не переместили в другую морозильную камеру, чтобы нам не пришлось нырять в морозилку, что случалось пару раз. Затем мы доставали фильтры, разворачивали пакеты из фольги, доставали нужный фильтр, переносили его в шкаф биобезопасности и давали ему оттаять".

Разморозив фильтр и разрезав его на мелкие кусочки, ученые приступили к процессу выделения. Они инкубировали все при температуре 55 градусов Цельсия, а затем раскрутили пробирки в центрифуге, чтобы отделить ДНК от жидкости в образце.

Следующим шагом было удаление примесей с помощью растворителей. "Некоторые образцы могли быть очень липкими, - говорит Пфаннкоч, - с водорослями, похожими на слизь, как, например, из Мангрового пруда. Это было очень неприятно". Мы также пытались получить описание того, как выглядел фильтр. Был ли он светло-зеленым? Был ли он прозрачным? Коричневато-зеленый? Некоторые из них имели довольно резкий запах, поэтому мы открывали образцы в шкафах биобезопасности. Один из них, как мне помнится, пах серой. Как спичка, только без пламени".

Далее последовал процесс секвенирования дробовика, а затем сборка фрагментов ДНК в гены, хромосомы и геномы, как описано в главе 3. Полученные результаты были отправлены в публичные базы данных, такие как Национальный центр биотехнологической информации (NCBI) и Киберинфраструктура сообщества для передовых исследований и анализа морской микробной экологии (CAMERA). Последняя представляет собой цифровое хранилище и веб-сайт, созданный в рамках совместного проекта JCVI и Калифорнийского института телекоммуникаций и информационных технологий (Calit2), центра при Калифорнийском университете в Сан-Диего, финансируемого Фондом Гордона и Фонд Бетти Мур.2 CAMERA включала в себя подробные записи не только о ДНК организмов, но и о том, где были собраны образцы, их солености, насыщенности кислородом и многом другом.

Позже, когда Даг Раш и другие исследователи JCVI проанализировали первые сорок один образец глобальной экспедиции, все эти данные легли в основу их статьи 2007 года в PLoS Biology, описывающей то, что было обнаружено.3 В других публикациях будет подробно описано то, что ученые обнаружили, вскрывая, секвенируя и анализируя эту партию образцов - последний из которых, образец 41, был взят 2 марта 2004 года на острове Изабелла, когда экспедиция завершала свой визит на Галапагосы.

В двадцати семи сотнях миль от всех этих небулайзеров, центрифуг, суперкомпьютеров и рядов секвенсоров 17 марта в маленькой гавани Пуэрто-Айоры команда "Колдуна II" подняла грот корабля около 6:00 утра и направила нос корабля на запад.

Отдаляясь от последних проблесков суши, команда любовалась впечатляющим восходом солнца в Тихом океане: высокие пухлые облака разделяли восходящее солнце на желтые, красные и пурпурные лучи. Набитый припасами корабль отправлялся в самый длинный за всю кругосветку переход через открытое море - примерно три тысячи морских миль до Фату-Хива на Маркизских островах, самой восточной цепи из двенадцатисотмильных островов, составляющих Французскую Полинезию. Вместе с Крейгом, который только что вернулся из Роквилла, и основной командой Хуан Энрикес остался на время перехода. Венди Дакер также присоединилась к команде, пополнив состав судна на десять человек.

В тот вечер, как записано в судовом журнале, на закате, как обычно, появились дельфины, и экипаж мог отчетливо видеть Марс, светящийся глубоким красным светом на небе, усыпанном звездами. Позже те, кто был на поздней вахте, наблюдали метеоритный дождь, когда судно преодолело расстояние в 214 миль всего за двадцать четыре часа - очень быстрый выход из Галапагосских островов. На второй день Хоффман поймал трехсотфунтового марлина около 18:00, но нет никаких записей о том, что он его поймал. ("Я даже не приблизился к тому, чтобы затащить его в лодку", - вспоминал он позже. "Он оборвал леску".)

"Мы плыли через Тихий океан по маршруту от Галапагосских островов до Фату-Хива, который очень мало посещаем", - вспоминал Энрикес много лет спустя. "Большинство судов ходят по другому маршруту. Большинство самолетов летают по другому маршруту".

"Мы были там совершенно одни", - сказал он. "На радарах ничего не было видно", не было огней городов и поселков. Как будто находишься в одной из тех камер сенсорной депривации, куда заходишь и плывешь, или как во время медитации". Когда плывешь по длинным океанским просторам, если нет сильных штормов, это почти дзенское чувство, когда ты просто очищаешь свой разум".

"Но по какой-то глупой причине я никогда не испытывал страха", - сказал Энрикез. "Ты думаешь, что все будут делать свою работу. У тебя нет выбора. Ты дежуришь четыре часа, а отдыхаешь восемь часов. Можно читать, можно найти единомышленников, можно смотреть фильмы, можно помогать повару готовить". Во время этого транзита Энрикес написал часть своей книги "Как будущее настигает тебя". Книга, опубликованная в 2005 году, предсказывала, куда инновации, особенно в области биотехнологий, могут привести нас в ближайшем будущем. Между Галапагосами и Фату-Хива Крейг написал несколько глав своей автобиографии. Книга "Жизнь, расшифрованная: Мой геном, моя жизнь" - его рассказ о секвенировании первого человеческого генома - был опубликован в 2007 году.

Для Чарли Ховарда плавание по открытой воде на таких участках могло бы стать изолирующим опытом, "но все было не так уж плохо", - говорит он. "У нас была электронная почта, мы могли проверять ее два-три раза в день и поддерживать связь с людьми. У нас была спутниковая связь". Навигация на открытой воде на самом деле довольно проста. Следить за погодой - это то, на чем приходится концентрироваться несколько раз в день. Ты постоянно думаешь о том, как подготовиться к изменению погоды, сменить паруса, убедиться, что такелаж в порядке".

"Мы пытались загрузить спутниковые снимки и предсказать, какая погода нас ожидает, - говорит Крейг, - потому что большие океанские шквалы могут быть ужасающими". Когда вы находитесь в море, вы постоянно обрабатываете новые данные и информацию. Вода другого цвета? Есть ли другое течение? Меняется ли ветер?"

По пути к Маркизским островам Хоффман - теперь он стал "научным мальчиком" - отбирал пробы через каждые двести миль - такое же расстояние между пробами выдерживали ученые с корабля HMS Challenger, когда в 1870-х годах они углубляли дно океана. Первая порция морской воды, насыщенной микробами, поступила на борт Sorcerer II 17 марта из пробы, взятой в двухстах милях от Галапагосских островов.

Тем временем Крейг, Чарли Говард и остальные занимались навигацией, управляли парусами и вообще старались доставить всех в целости и сохранности через этот огромный участок голубой воды. В среднем Sorcerer II делала от восьми до двенадцати узлов, в зависимости от условий. "Мы можем двигаться по ровной воде со скоростью восемь узлов", - говорит Говард. "Когда у вас есть попутный ветер, вы двигаетесь со скоростью 1500 оборотов в минуту, тогда вы делаете десять узлов. Если у вас хороший ветер на луче, вы можете разогнаться до двенадцати узлов".

Иногда во время сильных волн Говард увеличивал скорость, делая небольшой серфинг в стиле Sorcerer. "Мы получали волны, которые были, наверное, от двадцати до двадцати пяти футов", - говорит он. "В них было много энергии, исходящей от ветра, и, если они были правильного направления, можно было забраться на волну и плыть вместе с ней. Но когда на волну обрушивается сотня тонн, становится не по себе. Я имею в виду, что риск велик, если рулевое управление сломается, и вы что-нибудь сломаете или кто-то пострадает. Если порвется обтекатель, если порвется фал, то уровень повреждений возрастет намного, намного. Но Sorcerer - отличная лодка, она справится с этим".

Они прошли под парусами почти три тысячи морских миль за тринадцать дней, преодолевая штиль и наветренные ветра, в основном приходящие на юго-востоке. "По большей части океан оправдывал свое название - Тихий", - сообщалось в журнале. "Была пара дней, когда у всех на борту слегка кружилась голова, но к концу путешествия морские ноги выросли настолько, что большинство могло без проблем пользоваться портативной лестницей StairMaster на палубе".

"Временами, в спокойных водах, мы прыгали в океан после взятия проб", - продолжает журнал. "Это несколько жутковатое и прекрасное ощущение - плыть в бездонном голубом океане, буквально в тысячах миль от суши. В каком-то смысле это почти как полет. Море абсолютно прозрачно, обрывается в бездну внизу, и человек легко теряет ощущение перспективы или глубины. Но это гораздо более сложная экосистема, чем кажется на первый взгляд. Постепенно вы начинаете видеть, как мимо проплывают большие полупрозрачные плоские медузы. Это лишь малая часть того, что здесь обитает".

Через пять дней плавная, иногда похожая на дзен рутина плавания, сбора проб, написания книг и рыбалки была прервана звонком сигнализации и дымом, валившим из машинного отделения. Двигатель перегрелся, даже начало появляться пламя. "Ремень начал визжать и дымиться", - вспоминал Говард много лет спустя. "Я побежал в машинное отделение в дыму, чтобы оценить ситуацию, выключил главный двигатель и ударил огнетушителем по пламени. Затем я поднялся на палубу, зная, как нервничает Джефф, и прокричал: "Мы все умрем", хотя я был уверен, что все будет хорошо".

Через час после катастрофы "Колдун II" снова отправился в путь, но на следующий день произошло то же самое. Что-то было не так с одной из основных механических систем корабля. "Мы обнаружили, что ведомый шкив в главном двигателе замерзли подшипники, - вспоминает Говард, - что было нехорошо".

Обнаружение того, что шарикоподшипники на ведомом шкиве разбиты, означало, что Говарду, первому помощнику Сайрусу и остальным предстоят долгие часы работы. "Итак, наша творческая команда приступила к работе", - говорится в журнале, - "и спустя некоторое время, после того, как команда начала стучать и ругаться, ей удалось достать шарикоподшипники из рычага 10-ступенчатого механизма, установить их в ведомый шкив, приспособить новый способ натяжения ремня, и мы отправились в путь".

29 марта в 6:08 утра экипаж заметил землю: остров Фату-Хива, вершина потухшего вулкана площадью тридцать три квадратных мили, представляющая собой смесь пышного тропического леса и травянистого плоскогорья. Его горные хребты возвышаются почти на четыре тысячи футов, а проживает на нем всего около шестисот человек.

"Наша первая якорная стоянка - одна из самых красивых в южной части Тихого океана", - написал Энрикес в журнале. Огромные скальные шпили доминируют над "Заливом девственниц". Путеводитель Lonely Planet описывает этот остров, Фату-Хива, "как остров сверхважных слов: самый отдаленный, самый южный, самый влажный, самый пышный и самый аутентичный".

Команда достигла Фату-Хива в 10:00 утра и, не теряя времени, сошла с корабля на берег. Помогая местным жителям вытаскивать каноэ на берег, команда решила пробраться через джунгли и подняться по бурному потоку к двухсотфутовому водопаду. В награду они получили бассейн из прозрачного мун-тайн, в котором можно было поплавать у подножия грохочущей воды.

На следующее утро в девять часов "Колдун II" отправился на остров Хива-Оа, расположенный в шестидесяти милях к северу. Это более крупный и населенный остров, где корабль возьмет припасы, а паспорта и разрешения будут оформлены - или не оформлены, как оказалось. Но не получилось, поскольку в дело снова грубо вмешалась политика. Как и на Галапагосах, команда Фридмана в течение нескольких месяцев работала с властями Французской Полинезии и Парижа, поскольку эти острова официально все еще принадлежали Франции, чтобы получить разрешение на исследования для взятия проб. "Мы согласовали свои действия с океанографической станцией на острове Муреа, который находится дальше к востоку, недалеко от Таити, - пишет Энрикес в журнале, - и они были очень рады возможности провести исследования и написать в соавторстве с командой различные работы". Однако этого не случилось - по крайней мере, на данный момент, - поскольку официальные лица в Париже решили вмешаться в процесс выдачи разрешений, несмотря на благосклонность местного правительства. Власти приказали "Колдуну II" оставаться в порту Хива-Оа, чтобы предотвратить взятие проб на время рассмотрения ситуации.

Крейг и Боб Фридман связались с друзьями в Госдепартаменте США и французским послом в Вашингтоне, а также с известными учеными Франции и попросили их о помощи. "В последующие дни мы бешено переписывались, пытаясь прояснить этот вопрос", - сообщается в судовом журнале. Госдепартамент призвал французов передумать. Они снова отказались, и команда, теперь уже на Хива Оа, убрала все оборудование для взятия проб. Они пытались представить себе, как можно проплыть через двенадцать сотен миль островов Французской Полинезии, не имея возможности собрать микробы.

"Франция утверждала, что это их генетическое достояние, - добавил Фридман, - и их ученые собираются этим заниматься. Таким образом, речь шла не столько о биоразведке, сколько о том, что они хотели оставить любые научные открытия в своих водах для своих ученых".

Эта сага продолжалась несколько дней, пересекая множество островов, по мере того как росло разочарование экипажа. "По прибытии на Хиву Оа, главный жандарм попросил нас подождать 45 минут, - сообщал журнал, - пока он закончит другие дела, а потом вышел и сказал: "Извините, закрыто. Приходите завтра. Ровно в 8 утра". На следующее утро нам сообщили, что Верховный комиссар Французской Полинезии просит нас не перемещать судно до повторного рассмотрения нашей заявки на отбор проб. Нам сказали, что это была неофициальная, а не письменная просьба, и они, конечно, не смогут нас задержать, если мы уйдем".

Но они также заявили, что правительство не может гарантировать безопасность, если судно покинет гавань. Крейг передал эту не слишком завуалированную угрозу друзьям в Вашингтоне, что послужило поводом для официального сообщения ВМС США французскому флоту, в котором объяснялось, что Sorcerer II является американским исследовательским судном и находится под защитой правительства США. По мере нарастания напряженности местный ген-дарм на Хива-Оа почувствовал, что влип по уши, и предложил, чтобы судно отправилось на соседний остров Нука-Хива, где находится столица группы Маркизских островов, а также взлетно-посадочная полоса, с которой Крейг мог бы долететь до столицы Французской Полинезии Папеэте на Таити. Около трех тысяч человек жили в маленьких деревнях и городках, расположенных среди пышных долин и крутых вулканических гор.

Судно Sorcerer II бросило якорь внутри разрушенного вулкана, который образует залив, где расположен главный город Нука-Хива - Тайохаэ. Остров знаменит тем, что его посещали различные европейские авторы и художники XIX века, в эпоху, когда западники правили большей частью мира, а белые люди вникали в тайны и экзотику подобных мест с сильным любопытством, высокомерием и развязностью, а иногда и с мрачным очарованием дихотомии между индустриализированным Западом и этими якобы более дикими и нетронутыми местами и народами.

Действие романа Германа Мелвилла "Тайпи" происходит в долине в восточной части острова.6 В 1888 году здесь побывал Роберт Луис Стивенсон на роскошной шхуне "Каско", что описано в первой главе его автобиографической книги "В Южных морях".7 По совпадению, "Каско", имевший размер девяносто пять футов, был почти такого же размера, как и "Колдун II", хотя у судна Стивенсона было две мачты и паруса, а не одна. 8 мая 1903 года здесь умер художник-постимпрессионист Поль Гоген, который провел годы, рисуя пышные картины, изображающие остров как своего рода Эдемский сад, и включая себя, жителя Запада, на некоторых картинах в качестве дьяволоподобной фигуры.

"Мы исследовали место последнего упокоения Гогена, - говорится в журнале, - посетили несколько красивых долин и пополнили запасы еды и топлива на лодке. Горы здесь огромные и драматичные. Послеполуденные муссоны намочили нескольких человек из нашей неосторожной команды".

Тем временем проблема с разрешением обострялась. Противостояние продолжалось, пока Крейг направлялся на Таити для встречи с властями, а "Колдун II" оставался "неофициально" конфискованным в Нука-Хива. В Папеэте Крейг встретился с чиновницей из Французской Полинезии по имени Присцилла Теа Фрожье, которая впоследствии стала министром образования, чтобы взять образцы. После некоторых переговоров между правительствами Крейг согласился подписать еще один меморандум о взаимопонимании, в котором вновь подчеркивалось, что все полученные данные будут помещены в публичную базу данных. Но даже это не привело к фактическому соглашению, поскольку Крейг день за днем ждал в Папеэте обещанного разрешения.

Пока "Офисиалдом" скрипел, команда исследовала Нука-Хиву, и наконец 4 апреля получила разрешение на плавание к острову Рангироа, расположенному примерно в шестистах милях к юго-западу. "На это небольшое путешествие ушло около трех дней", - сообщалось в журнале. "Мы остановились у первого атолла, 15 миль пальм и кораллового рифа, Тамароа. Когда мы бросили якорь, то заметили небольшое заедание в рулевом управлении, которое оказалось тем, что 5 из 7 стоек рулевого троса сломались. После многих лет в море стальной трос рулевого управления толщиной в полдюйма держался на паре маленьких ниточек". Шкипер и инженер Чарли Ховард произвел ремонт.

12 апреля Крейг устал ждать в Папеэте, пока ему дадут разрешение, и сел в самолет, чтобы встретиться с командой на Рангироа. К нему присоединились Хизер Ковальски, прилетевшая из Штатов, и Шрив, который проведет с командой следующие несколько дней. Вылетая с Таити, Крейг получил ответ, что разрешения будут готовы в ближайшее время. "Не хватало только подписи из Парижа, которая должна быть поставлена завтра", - сообщалось в журнале. Но Крейг слышал это уже несколько дней, а разрешения все не было, даже после того, как группа местных ученых в Папеэте присоединилась к его просьбе о заключении меморандума о взаимопонимании. Они предложили предоставить причал для Sorcerer II и жилье для группы на близлежащей биологической станции на острове Муреа.

Когда Крейг вернулся на лодку, команда, не имея возможности взять пробы, занялась дайвингом в живописном месте под названием Голубая лагуна. Здесь они увидели "огромную рыбу-наполеона, размером в половину компактного автомобиля, большого тунца, множество черепах, косяки ваху и улыбающихся барракуд". После этого Крейг заманил Шрива в игру в сердца и убедил новичка, что он пьян и не очень хороший игрок, прежде чем отправиться на убой. Не занимаясь наукой, погружения и порочные игры в сердца продолжились, а в пасхальное воскресенье в Голубой лагуне был произнесен тост, в котором участвовало "прекрасное шампанское Крейга" и еда из "свежего кокосового севиче".

"Мы уехали, с тоской глядя на Голубую лагуну", - продолжал журнал на следующий день. "Какое это было бы замечательное место для образца воды, который мы приняли за красивую радугу, освещающую ла-гуну. Увы, вряд ли полинезийцы скоро получат доступ к этим данным или знаниям. Представьте, что кто-то приходит в ваш город и предлагает построить бесплатную библиотеку, наполнить ее данными, а вы говорите, что придете позже, снова и снова. У Франции и Полинезии не будет доступа к данным и результатам из их собственных вод".

Из Голубой лагуны судно направилось в Папеэте, где "завтра" для получения разрешений все еще не наступило. Разочарованный в очередной раз, Крейг решил воспользоваться предложением остановиться в соседнем Муреа, и 15 апреля Sorcerer II отправился туда. Днем они зашли в небольшую бухту, где расположена Южно-Тихоокеанская исследовательская станция имени Ричарда Б. Гампа. Затерянная в зарослях пальм, она имеет характерные для полинезийской архитектуры покатые крыши. Станция Гампа - это совместная работа правительства Французской Полинезии и Калифорнийского университета в Беркли, и в то время она проводила широкий спектр исследований, в том числе проекты по изучению здоровья близлежащих коралловых рифов и генетики местных островитян.9 На станции был организован "научный день" по проекту Sorcerer II, включая доклад Крейга, на котором присутствовали в основном ученые и студенты.

В середине мая, после долгого перерыва в Муреа, наконец наступило "завтра", и разрешение было получено. 16 мая судно отчалило от Муреа и взяло первую пробу во Французской Полинезии, пробу 48, во внутренней лагуне залива Кука, и еще одну, пробу 49, за пределами рифа залива. Затем команда отправилась на два соседних атолла, Такароа и Рангироа, чтобы исследовать их лагуны.

8 июня, после очередной остановки в Папеэте и пополнения запасов топлива, Sorcerer II отправился на Бора-Бора - последнюю остановку во Французской Полинезии перед тем, как снова выйти в открытое море.

К сожалению, разрешение пришло так поздно, что удалось взять только четыре образца из территориальных вод этой разросшейся цепи островов.

9 июня "Колдун II" покинул Французскую Полинезию и три дня плыл до Раротонги на островах Кука - независимой страны, связанной с Новой Зеландией. Географически остров находился "недалеко, но он совсем другой, поскольку является колонией Новой Зеландии, а не Франции", - сообщается в судовом журнале. "Внезапно все заговорило по-английски (к этому пришлось привыкать, поскольку мы слишком привыкли к тому, что никто нас не понимает). Нашу остановку пришлось немного продлить из-за лопнувшего уплотнения в главном насосе эн-гина. После двухдневного ожидания мы получили новую деталь из Новой Зеландии и снова начали работать!"

К этому времени, спустя семь месяцев после отплытия из Аннаполиса, ежедневный ритм экспедиции Sorcerer II состоял из вахт, взятия проб, простоев, сна, страшных фильмов и бесконечных игр в сердца, когда судно проходило через острова Кука и далее в Тонга, куда оно прибыло 22 июня. Власти Тонга разрешили экипажу брать пробы, но настояли на том, чтобы с ними всегда находился представитель правительства. Назначенный чиновник по имени Апай "был мягким и добрым человеком, - говорится в журнале, - который специализировался на качестве воды для всей группы островов".

4 июля они достигли Фиджи - государства, состоящего из 330 островов, которое получило независимость от британского владычества в 1970 году. Навигация здесь была сложной: повсюду под поверхностью скрывались рифы. "Когда мы были еще в десяти милях от суши, мы заметили два рыболовных траулера, которые, казалось, стояли на якоре", - сообщается в журнале. "Подойдя ближе, мы поняли, что это недавние затонувшие корабли.

После прохождения таможенного и иммиграционного контроля в небольшом городке Левука команда начала брать пробы, переплывая с острова на остров архипелага Фиджи. Крейг, который быстро вернулся в Роквилл, вернулся вместе с вирусологом Эрлингом Норрби, бывшим генеральным секретарем Шведской королевской академии наук.

4 августа экипаж прибыл в Вануату - страну, некогда находившуюся под совместным управлением Франции и Великобритании и получившую независимость в 1980 году. Ее острова входят в архипелаг Новые Гебриды в тихоокеанском регионе Меланезии. "Вануату - очень сельская страна, состоящая из 10 островков среднего размера и 70 маленьких островов, разбросанных на 300 миль", - сообщает журнал Sorcerer II. "Кажется, она совершенно не подвержена западному влиянию.

Столица - Порт-Вила с населением 36 000 человек. Экономика в основном сельскохозяйственная с первоклассным рынком, который работает в центре города 6 дней в неделю. Культуры и языки близлежащих островов очень разнообразны, в них смешано около 80-90 различных языков".

Первым островом, которого они достигли 4 августа в Вануату, был Эспириту-Санто. В 2004 году это был сонный остров. Во время Второй мировой войны остров использовался ВМС США в качестве основной базы снабжения в войне против японцев. Джеймс Миченер, будучи лейтенантом, написал книгу "Рассказы о южной части Тихого океана", по мотивам которой был поставлен мюзикл Роджерса и Хаммерстайна "Южная часть Тихого океана". Дайверы до сих пор любят этот остров, потому что после войны американские военные сбросили большую часть оставшегося оборудования и мусора в море в месте, которое теперь называется "Миллион долларов Пойнт".

Крейг объяснил, как эта точка получила свое название: "Американцы уходили из Вануату в конце войны. Он возвращался под управление Франции. США хотели, чтобы французы заплатили немного денег за все оборудование, грузовики, джипы и прочее, что они оставляли. А французы сказали: "Вы все равно их оставляете. Почему мы должны платить вам за них? Тогда американцы устроили драку и построили этот длинный цементный пирс. Он называется Million Dollar Point, потому что они загнали все танки, грузовики и джипы в океан".

Здесь же находится самое большое затонувшее судно в южной части Тихого океана - SS President Coolidge, 654-футовый роскошный пассажирский лайнер, который во время Второй мировой войны был переоборудован Морской комиссией США для перевозки войск и грузов. "26 октября 1942 года, войдя в гавань Луганвилля, он налетел на американскую мину в середине левого борта", - сообщается в журнале Sorcerer II, рассказывая об этой истории. "Вскоре после этого раздался второй взрыв, и, как полагают, взорвался котел. Капитан Генри Нельсон вытащил корабль на риф, пытаясь спасти 5 150 солдат, 290 человек команды и груз. Удивительно, но погибли только два человека, но это прекрасное судно медленно погрузилось на дно, и сейчас оно покоится на левом борту на глубине 65 футов, а на корме - 240 футов. Ее груз не был извлечен, и большая его часть все еще находится там, чтобы мы могли ее исследовать".

"После целого дня знакомства с этими историческими местами и очень сонным городком Луганвиль, - продолжал журнал, - мы были готовы к ночному переходу в Порт-Вилу на главном острове Эфате. Мы остановились, чтобы взять пробу воды в ста метрах от затонувшего судна "Кулидж". Когда мы уходили, любопытные дети приплыли к нам в гости на своем самодельном плоту, сделанном из обрезков пенопласта".

По словам Крейга, эта местность также известна своими колдунами и магией, что придало особый настрой местным жителям, когда они узнали, что команда плывет на лодке под названием Sorcerer. "Церемонии и обычаи мало изменились с течением времени, и ритуалы строго соблюдаются", - говорится в журнале. "Мы осторожно передвигались по деревням, уважая их образ жизни, а женщины Колдуна старались носить одежду, закрывающую ноги и плечи". Брук Дилл также написала в судовом журнале о своем личном опыте посещения этого острова:

Как американка, я обнаружила, что образ жизни в Вануату отличается от всего, с чем я когда-либо сталкивалась. Когда я впервые ступила на берег, первым жителем, поприветствовавшим меня, была дикая свинья, привязанная к дереву. Мы удивили друг друга, и я старательно обходил поросенка, чтобы не слишком его напрягать. Вскоре я обнаружил, что у этой свиньи действительно есть право голоса. Свиньи выше женщин в иерархии (мужчины, потом свиньи, потом женщины). Да... у этого поросенка было что-то на меня. Я также обнаружил, что меня можно купить за несколько свиней.

Визит в Луганвиль имел для Крейга особое значение: его отец служил здесь во время Второй мировой войны. По словам Крейга, Джон Вентер был штаб-сержантом морской пехоты, хотя он не знает, чем занимался его отец во время войны. "Он никогда не говорил об этом", - сказал он. "Моя мать поступила в морскую пехоту в то же время, что и он, чтобы посмотреть мир, и была расквартирована в Сан-Диего. Они познакомились в Оушенсайде на базе Кэмп-Пендлтон".

"Изучение берегов и вод - постоянное напоминание о тысячах американских солдат, размещенных здесь", - сообщается в судовом журнале. "При исследовании пляжей в джунглях встречаются бутылки из-под кока-колы времен Второй мировой войны, а в песке - бутылки из-под лекарств как напоминание о перенесенных ими тяжелых болезнях, таких как малярия. Военная техника тихо покоится под поверхностью океана, где она была брошена, создавая дом для осьминогов и рыб всех форм и размеров. Это был краткий взгляд на жизнь, которую вел отец Крейга во время службы в южной части Тихого океана".

Когда 20 августа "Колдун II" покинул Вануату, его экипаж состоял всего из пяти человек. Крейг вернулся в Штаты со своим сыном Кристофером и Эрлингом Норрби. Хуан Энрикес вернулся домой в Бостон со своим десятилетним сыном Нико, который участвовал в этой части путешествия. Теперь на корабле остались Чарли Ховард, Джефф Хоффман, Сайрус Фут, Брук Дилл и повар Тесс Сапиа, которые отправились в Новую Каледонию, а затем в Брисбен. План состоял в том, чтобы дождаться в течение следующих нескольких месяцев в Австралии не будет сезона циклонов, и Sorcerer II будет поставлен в сухой док для ремонта.

Пока команда находилась в Вануату, в журнале Wired была опубликована статья Шрива о Крейге. Статья называлась "Эпическое путешествие Крейга Вентера с целью переосмысления происхождения видов" и была "в основном о Крейге и экспедиции", - отмечалось в журнале, - "с небольшими отрывочными сведениями о команде, лодке и т. д. ... В целом, это хорошее чтение и неплохое дополнение к нашим журналам". Статья начинается так:

Представьте себе это: Вы стоите на краю лагуны на одном из островов южной части Тихого океана. Ближайшая деревня находится в 20 милях, и добраться до нее можно только на лодке. Вода прозрачна как воздух. Над головой среди кокосовых пальм парят и переглядываются белые сказочные крачки. Примерно в 100 ярдах от вас вы видите мужчину, прогуливающегося по мелководью. Он лысый, бородатый и абсолютно голый. Время от времени он наклоняется, чтобы поднять ракушку или рассмотреть что-то на песке...

Это, конечно, Крейг, который делает свое дело, хотя Шрив отметил, что мужчина был там не только для того, чтобы повеселиться.

От обычного 58-летнего любителя поваляться на пляже его отличает то, что он затеял научное предприятие, столь же амбициозное, как и все, что он когда-либо делал. Оставив коллег и конкурентов прочесывать готовый человеческий код в поисках отдельных генов, он решил сэквенировать геном Матери-Земли.

20 августа экипаж поднялся рано утром и отправился на запад, чтобы совершить короткий переход длиной 262 морские мили к французской территории Новая Каледония.

Все прошло гладко, сообщается в журнале, за исключением того, что теплая тропическая погода, к которой они привыкли, резко сменилась более холодной температурой: "Бодрый ветер заставил нас бежать за теплой одеждой и искать солнечного тепла, к которому мы так привыкли". Как позже вспоминал Хоффман, "это было похоже на внезапно наступившую зиму".

21 августа судно Sorcerer II подошло к барьерному рифу, окружающему главный новокаледонский остров Гранд-Терре. В 10:00 утра судно прошло через вход в риф, а остаток дня провело, пробираясь через сложную сеть рифов и островов. Когда экипаж наконец прибыл в столицу Нумеа, докмейстер приветствовал его сердечным "бонжур!". Как сообщается в журнале, "сойдя на берег, мы оказались в оживленном французском городе с французской кухней, рынками и карнавальными аттракционами, ярко освещенными прямо рядом с пристанью. Это разительно отличалось от тихих, уединенных мест, которые мы исследовали в течение предыдущих месяцев".

После нескольких дней уборки и переоборудования "Колдуна II" они отправились на юго-восток, чтобы взять образец, надеясь, что температура повысится.

Это не так. На самом деле, это больше походило на фьорд на Аляске, чем на южную часть Тихого океана. Они сообщили, что, подплывая к острову Байе-де-Прони, увидели "впечатляющие красные горы и сосны рядом с пальмами".

Объезжая острова Новой Каледонии, Хоффман взял в общей сложности три образца. Затем, 11 сентября, они вернулись в столицу, где Крейг присоединился к экспедиции вместе с Дэйвом Кирнаном и Оливией Джадсон, эволюционным биологом из Лондона и автором бестселлера "Секс-привет всему творению доктора Татьяны". Вернувшись в Нумеа, команда встретилась с местными жителями. Ученые из Национального исследовательского института устойчивого развития Франции, которые пригласили Крейга выступить с докладом о геномике и проекте Sorcerer II.

17 сентября Sorcerer II покинул Новую Каледонию и направился в Австралию. "Судно шло со скоростью 11 узлов при выключенном двигателе", - говорится в судовом журнале. На ужин мы наслаждались тем, что считали свежей ваху, но теперь, оглядываясь назад, думаем, что это была "испанская макрель". К следующему утру ветер утих до легкого бриза, и все члены экипажа, за исключением Джеффа, стали испытывать странные ощущения: покалывание в конечностях, боль в костях и суставах, усталость, расстройство желудка, переключение горячего на холодное и бульканье на языке при питье воды. Мы пришли к выводу, что съели рыбу, содержащую токсин сигуатера, и можем ожидать, что симптомы будут проявляться от нескольких дней до многих лет". К счастью, к моменту прибытия в Австралию большинство членов экипажа почувствовали себя лучше.

В 7:00 утра 21 сентября экипаж увидел Брисбен, город высоких небоскребов с населением около двух миллионов человек. Это был самый большой город, который они видели с тех пор, как девять месяцев назад покинули Панама-Сити. "Мы были поражены, увидев этот современный город", - вспоминал Хоффман, когда экспедиция готовилась провести следующие восемь месяцев под водой, плавая и проводя обширный ремонт и экипировку для последних этапов кругосветного плавания, которые приведут их через Индийский океан в Кейптаун, Южная Африка, а затем через Атлантику обратно в Соединенные Штаты.

Однако сначала "Колдуну II" нужно было пройти по реке Брисбен, где корабль будет стоять в доке в течение следующего месяца. Город располагался по обе стороны этого извилистого водного пути, перемежаемого мостами. "После четырех часов плавания по песчаным отмелям и меняющимся каналам вверх по реке мы прибыли в карантинный док, - сообщалось в журнале, - где инспектор конфисковал все наши растения, овощи, фрукты, молочные продукты и птицу, а также половину замороженного мяса. Затем нас встретили таможенники и иммиграционная служба и официально приветствовали нас в Австралии. Мы почувствовали себя особенными, когда поняли, что являемся самой большой парусной яхтой во всем городе, и жители были поражены, узнав, что наша мачта слишком высока, чтобы поместиться под любым мостом, кроме первого, и нам остается только одно место для причала. К счастью для нас, это очень милое, уединенное место в центре города" - внутренний пригород под названием Kangaroo Point - "и впервые с тех пор, как мы покинули Флориду 9 месяцев назад, мы можем подключиться к надежной береговой электросети, и у всех снова есть сотовые телефоны и интернет".

Австралия была рассчитана на длительную стоянку, чтобы переждать непогоду в южной части Индийского океана, а также отремонтировать и привести в порядок Sorcerer II. Хизер Ковальски, прибывшая в Сидней из Штатов, также работала с Крейгом над организацией оживленных лекций и медиа-тура в стране, которая радушно приняла его, увидев в его диковатой натуре почти австралийский характер.

Торстен Томас, микробиолог, который помогал команде выбирать места в Австралии, также увидел в нем индивидуальность: "Думаю, в Австралии его оценили по достоинству, потому что мы довольно легкомысленны и любим повеселиться, и я думаю, ему это понравилось". Сейчас Торстен является профессором Школы биологических наук, наук о Земле и окружающей среде Университета Нового Южного Уэльса и руководителем его Центра морских биоинноваций. "Мне кажется, Крейгу очень нравится Австралия", - продолжает он. "Однажды он сказал мне, что чувствует себя в Австралии как дома, а не как во многих других местах. Я имею в виду, что он немного экоцентрист и занимается своими делами. У него есть чувство юмора, и он любит хорошо проводить время". Команда также организовала сотрудничество с Университетом Квинсленда, Университетом Нового Южного Уэльса, Университетом Мельбурна, Австралийским институтом морских наук, Организацией научных и промышленных исследований Содружества и Управлением морского парка Большого Барьерного рифа.

Находясь в доке в Брисбене, экипажу также пришлось столкнуться с подозрениями Морского пограничного управления (Maritime Border Command) - по сути, береговой охраны Австралии - в том, что на борту Sorcerer II происходят незаконные действия. "Я только что вернулся на яхту из США и сидел на палубе, попивая пиво, - вспоминает Крейг, - когда заметил, что рядом с нами на стоянку заходит полицейский катер с полным отрядом спецназа. Стало ясно, что они приехали к нам, когда их капитан, женщина ростом около шести футов, подошла ко мне и сказала, что им нужно подняться на борт, так как у них есть сообщение, что на борту находится лаборатория по производству метамфетамина".

Крейг сохранял спокойствие. "Я сказал, что мы - американское исследовательское судно и они не имеют права подниматься на борт, но если они согласятся снять ботинки и попросить члена экипажа открыть все отсеки, которые они хотят увидеть, то они могут подняться на борт. Капитан согласилась, и я вместе с ней и несколькими членами ее команды прошел во внутренние помещения корабля, где сразу стало ясно, что у нас нет лаборатории по производству метамфетамина. Один из офицеров сказал: "Кто-то очень зол на вас, ребята".

Как выяснилось, виноват в случившемся был отвергнутый любовник. Как позже объяснил Крейг, Джефф Хоффман встречался с женщиной по имени Долли, которая впоследствии стала его женой, но у нее был ревнивый бывший бойфренд. "И, видимо, парень послал полицию, чтобы поквитаться. Спецназовцы согласились сфотографироваться с нами после того, как отвергли мое предложение арестовать Джеффа".

27 октября Sorcerer II отправился из Брисбена в Сидней. По прибытии команда отправилась в Австралийский национальный морской музей, где встретилась с Крейгом, Хизер Ковальски и племянницей Крейга Мелани Вентер, которая помогала в организации PR-тура. Оттуда Крейг отправился в десятидневное турне по Австралии с пресс-брифингами, лекциями и встречами. "В общем, Крейг был там рок-звездой", - вспоминает Хоффман.

В Сиднее Торстен Томас показал команде окрестности и помог выбрать места отбора проб во время их пребывания в Австралии. Родом из Германии, Томас приехал в Австралию, чтобы получить докторскую степень в конце девяностых, и с тех пор живет здесь. "Проект Крейга показался мне очень интересным", - сказал он. "В то время все были в восторге от секвенирования ДНК и разрабатываемых технологий. Идея применить их к большим образцам ми-кробов была в то время весьма примечательной и революционной. Я много лет работал со своими коллегами, пытаясь понять, как происходит секвенирование хромосом в морской среде, и применение этой технологии к образцам было весьма поучительным - и тогда, и сейчас".

Томас помнит, как Крейг читал несколько лекций в его университете. "Он был весьма занимателен в своих презентациях, - говорит Томас, - и он действительно хотел донести до слушателей, как использовать геномику в океане и за его пределами. Он был очень увлечен этим".

"С тех пор мы опубликовали ряд работ, - добавил он, - первые из которых вышли в рамках проекта Global Ocean Sampling.

Мы смогли показать, что в морских образцах есть много неожиданного и неизведанного разнообразия".

Начав работать в Австралии, Крейг стал для Томаса чем-то вроде наставника. В то время молодой исследователь пытался решить, будет ли он работать в частном секторе или продолжит академическую жизнь, и выражал опасения по поводу конкуренции в университетах. "Академия - это всегда немного рискованно, строить карьеру, быть профессором", - сказал Томас. Но Крейг успокоил его, сказав: "Слушай, мы вместе сделаем этот большой проект, а потом у тебя все будет хорошо".

Крейг - человек, который просто говорит: "Следуй своему видению, и все получится". И он был абсолютно прав, потому что мое участие в проекте Sorcerer очень помогло моей карьере. Многое из тех данных, которые мы генерировали, действительно помогло мне ускорить развитие моей темы и карьеры".

Находясь в Австралии, Крейг также встречался с представителями правительства Нового Южного Уэльса, чтобы попросить финансовой поддержки для экспедиции и научных исследований. "Это было непросто", - говорит Томас. "Крейг прямолинеен и непосредственен, а правительство Нового Южного Уэльса было немного запутанным в своем подходе. Я думаю, у Крейга нет времени на политические игры. Он просто хочет, чтобы все было сделано - идеально, вчера. Люди, которые могут с этим смириться, хорошо с ним работают. Они добиваются многого. Но это, конечно, среда с высоким давлением".

"Политики устроили много волокиты, - продолжает Томас, - но в итоге поддержали проект, даже если им было трудно понять его видение". В конце концов было выделено финансирование на проведение совместных исследований между JCVI и Университетом Нового Юга.

Уэльс получил средства от Австралийского исследовательского совета, эквивалентного Национальному научному фонду США.

"До прихода Крейга мы изучали микроразнообразие морских организмов, - говорит Томас, - например, какие микробы и какое разнообразие микробов было обнаружено в симбиозе с губками, морскими водорослями и другими важными организмами. И я думаю, что Крейг не задумывался о том, что это является огромным препятствием для понимания микробов. Потому что все живое в океане живет в симбиозе с микроорганизмами, и вам нужно понять, что делают эти микроорганизмы: разнообразие, стабильность, функции и так далее, чтобы понять, как эти высшие организмы функционируют в своей среде".

"Мы указали ему на то, что в области симбиоза можно провести много интересных научных исследований", - говорит Томас. И он сказал: "Давайте посмотрим, сможем ли мы получить на это совместное финансирование". Это финансирование включало не только ARC, но и деньги, которые Крейг помог получить от Фонда Мура в рамках Инициативы по микробиологии ма-рин, что позволило Томасу и его коллегам провести множество исследований. "Это область, над которой я все еще работаю почти пятнадцать лет".

ДЖЕФФ "SCIENCE BOY" ХОФМАН и его команда взяли тридцать четыре пробы за десять месяцев пребывания в Австралии. Первые шесть были взяты в районе Сиднея, в местах, выбранных Томасом и его коллегами. Среди них были Хоумбуш под портовым мостом, проба в середине залива, Бэр-Айленд и временная серия в Ботани-Бей. На основе этих образцов впоследствии был проведен ряд исследований по разнообразию микробов, микробные сообщества в различных экосистемах и некоторые их функции.

Не все пробы были взяты с помощью Sorcerer II, который оставался в сухом доке на несколько недель для ремонта и модернизации. В это время Хоффман и его команда брали пробы в соленых прудах, Мельбурне и других местах на юго-востоке Австралии. Команда использовала стокилограммовый портативный фильтр, который они прозвали "Зверь I", и передвигалась на полноприводном дизельном автомобиле Toyota Land Cruiser, который они назвали "Зверь II". Land Cruiser был переоборудован в кемпер с двумя полноценными кроватями, холодильником, раковиной с проточной водой и газовой плитой. Команда добавила два двухсотлитровых бочонка, воздушный компрессор, насосы, охладитель для образцов, трубки и, конечно же, "Зверя I".

Дорожный тур" Sorcerer покинул базу команды в Брисбене 18 февраля 2005 года, "с танцующим Элвисом на приборной панели, 20 гигами музыки на iPod и магнитными знаками экспедиции Sorcerer II по бокам", - написал Хоффман в журнале дорожного тура. "Первой остановкой для пробы стало озеро Тиррелл в маленьком городке под названием Морское озеро. Чтобы добраться до этого маленького сонного городка, нужно проехать 12 часов до Сиднея. Затем проснитесь на следующий день и проедьте 13 часов на запад, в самую глушь. По дороге вы едва не столкнетесь с гигантскими кенгуру и будете вынуждены останавливаться из-за бурь, похожих на саранчу, о которых вы читали в Библии".

"Город Морское озеро находится в 10 милях к югу от озера Тиррелл и в 4 часах езды к северу от Мельбурна в штате Виктория", - говорится в журнале. "Это самое большое озеро в штате Виктория площадью 20 860 гектаров, служащее конечной точкой для реки Авока и системы ручьев Тиррелл. Мелководное озеро высыхает в летние месяцы, оставляя на дне соль из грунтовых вод. Эта соль собирается, очищается и продается для промышленного использования компанией Cheetham Salt Limited".

"Въезжая в озеро рядом с фабрикой Читхэма, вы видите груду соли высотой в четыре этажа и длиной в 200 ярдов рядом с несколькими небольшими зданиями. Если посмотреть на массивное дно озера, то все, что можно увидеть, - это соль. Это похоже на гигантское поле снега". Сайруса Фута и Джеффа Хоффмана встретил Терри Эллиот, начальник участка. Он сообщил им, что из-за стоградусной жары, которая испарила большую часть озера, найти участок для отбора проб будет непросто. "Проехав по дорогам, усыпанным солью, был найден небольшой розовый/фиолетовый водоем для отбора проб", - говорится в журнале. "Соленость воды в пруду была примерно в 5 раз выше, чем в море, и она кишела микроорганизмами всех размеров. Обычный объем в 200 литров для этого образца не понадобился. 20 литров и 3 смены фильтров на каждую фракцию было вполне достаточно для работы. Каждый размер фильтра имел уникальный красновато-розовый цвет".

Следующей остановкой в поездке за образцами стал Мельбурн, где мы встретились с коллегами по Мельбурнскому университету Майком Дайалл-Смитом и Питером Янссеном. "Питер изучает филогенетическую диверсификацию почв, - говорится в журнале, - и отправил почвенную ДНК из одного из своих мест отбора проб в Институт Вентера для секвенирования экологического дробовика". В течение следующих шести дней команда взяла пять образцов, в том числе один, который ученые обработали в Королевском яхт-клубе Мельбурна. Когда они поняли, что своим громким воздушным компрессором помешали свадьбе в клубе, они постарались выключить его на время церемонии произнесения клятв, а затем присоединились к вечеринке.

Следующее путешествие Хоффмана и Фута на "Звере II" было в Тасманию, в 230 милях от Мельбурна. На пароме "Дух Тасмании" они добрались до Давенпорта на севере Тасмании. Прибыв на место, команда отправилась на юг, в столицу штата Хобарт, чтобы встретиться в одном из офисов Содружества по науке и Организация промышленных исследований, где местные ученые помогли им выбрать лучшие места для отбора проб. "Два места были выбраны в Тасмании", - пишет Хоффман. "Это были самые южные места, взятые за все время путешествия, и неудивительно, что там была самая холодная вода с момента отплытия от восточного побережья Америки". В итоге Хоффман и Фут преодолели четыре тысячи миль на "Звере II", плюс тысячу миль в обе стороны на судне "Дух Тасмании".

Когда Хоффман и Фут вернулись из далекого плавания, судно Sorcerer II было снова на воде и готово отправиться на север к Большому Барьерному рифу. Отремонтировав судно и снабдив его провизией, 22 апреля они отплыли из Брисбена. "Первой остановкой стал остров Херон, где они встретились с исследователями Квинслендского университета, которые располагаются на острове, и взяли пробы с окружающего рифа". Затем они взяли пробы на рифе Бритомарт, рифе Герон-Айленд, острове Данк, острове Хай и в зоне ограниченных исследований Австралийского института морских наук. После острова Герона экспедиция остановилась на островах Уитсандей, расположенных в 560 милях к северу от Брисбена, для общения с прессой и встреч с другими учеными, сотрудничающими с ними. Команда закончила работу в Австралии, взяв пробы в районе Дарвина и Большого Барьерного рифа, а затем снова направила огромное судно на запад, к просторам Индийского океана и Африки, находящейся на расстоянии почти семи тысяч миль.

Когда 21 июля 2005 года "Колдун II" отчалил из Дарвина, его несло по неровным серо-зеленым волнам, бодрый ветер гнал команду к маршруту, который должен был привести их чуть южнее одного из старых маршрутов пряностей из Джакарты на Сейшельские острова, а позже, во время плавания, - к неприятностям с вооруженными коммандос.

Первой остановкой стал остров Рождества, расположенный примерно в пятнадцатистах морских милях от Дарвина. Сразу после прибытия все на борту заболели. "Мы все заболели на суше", - вспоминал Хоффман. "Не знаю почему, но мы все сошли с корабля, шли и начали раскачиваться, как пьяные. К счастью, это быстро прошло". Следующим пунктом был Кокос-Килинг, расположенный примерно в 540 милях от острова Рождества. На один из немногих обитаемых островов в этом скоплении атоллов Крейг и его сын Крис прилетели вместе с Хуаном Эн-рикесом, чтобы присоединиться к команде. "Больше всего мне запомнился Кокос Килинг тем, что здесь самая чистая вода, которую я когда-либо видел", - говорит Хоффман. "Я помню, как мы бросали якорь, и я кричал Чарли, чтобы он остановился, потому что думал, что мы во что-нибудь врежемся. А под нами было еще пятьдесят футов воды".

От Кокос-Килинг "Колдун II" продолжил путь, проплыв почти пятнадцать сотен миль до острова Чагос в архипелаге Чагос, примерно в двенадцати сотнях миль к юго-западу от Индии. Чагос находится недалеко от острова Диего-Гарсия, где расположена база ВВС США, поддерживающая эскадрилью бомбардировщиков B-52, на территории, которая контролируется британцами. Известно, что британцы и американцы нередко ссорятся и время от времени преследуют лодки, если те подходят слишком близко. Острова были необитаемы, пока в 1793 году французы не основали здесь плантации копры, используя рабский труд. Копра - это мякоть кокосового ореха, из которой добывают кокосовое масло. Чагос, Диего-Гарсия и другие острова архипелага стали британскими после Наполеоновских войн в 1814 году. Со временем британцы, а затем и американцы построили на этих крошечных островках военные базы. И те, и другие до сих пор считают острова стратегически важными с геополитической точки зрения. В 1965 году острова были переименованы в Британскую территорию в Индийском океане, и британское правительство пообещало, что они будут переданы соседнему Маврикию, когда отпадет необходимость в их использовании в военных целях.

Полвека спустя острова так и не были уступлены. Вместо этого в конце шестидесятых годов Лондон приказал вывезти население островов. Этот приказ был плохо воспринят местными жителями, которые в начале семидесятых были собраны американскими войсками с базы на Диего-Гарсия и отправлены на Маврикий. Жители Чагоса оспорили это решение в британских судах и до сих пор борются с правительством США за право вернуться на свои острова. У Sorcerer II были свои проблемы с британскими властями во время посещения Чагоса.

"В то время мы, конечно, знали о базе B-52 на острове Диего-Гарсия, - вспоминает Крейг, - а также о том, что путеводители настоятельно рекомендовали сделать остановку на Чагосе, поскольку там есть отличная стоянка и один из самых красивых атоллов. Находясь примерно на полпути через Индийский океан, я подумал, что будет неплохо сделать короткую остановку там. Я уведомил Государственный департамент, что мы планируем сделать короткую остановку на Чагосе и что никаких проб браться не будет. Итак, мы прибыли и бросили якорь в месте, где также стояло несколько лодок. Мы спросили у одного из них, не взимается ли плата за пребывание здесь. Нам ответили, что каждый вечер будет приходить британский риб и взимать небольшую плату, а срок пребывания ограничен одной неделей".

"После прибытия мы отдыхали в кокпите, наслаждаясь, в кои-то веки, спокойным морем, - продолжил Крейг, - когда увидели, что черный риб ненадолго останавливается у каждой лодки, пока они не доберутся до "Колдуна". Тогда все быстро изменилось. В рибе было шестеро, и, когда они приблизились, мы увидели, что все они держат оружие наготове. У них не было ни флага, ни униформы, ни знаков отличия, указывающих на принадлежность к какой-либо стране, армии или полиции. Женщина, которая, судя по всему, была главной, объявила, что они собираются взять нас на абордаж, что они и сделали, не снимая оружия. Она сказала, что они искали нас и надеялись, что мы не остановимся здесь. Я сказал, что уведомил Госдепартамент США о том, что мы делаем короткую остановку и не берем никаких образцов. Она потребовала предъявить наши паспорта, которые взяла и отказалась вернуть. Она сказала, что мы находимся там незаконно и что они могут конфисковать лодку и арестовать нас. Они оставили на борту вооруженную охрану и сказали, что вернутся на следующий день, когда у них будут инструкции".

"Колдун" был оснащен современной высокоскоростной спутниковой телефонной связью и системой передачи данных, - рассказывает Крейг, - поэтому я сразу же отправился в свою каюту и позвонил другу, который оказался амбассадором США в Соединенном Королевстве. Он немедленно ответил на мой звонок, и я рассказал, как нас под дулом пистолета захватили шестеро предположительно британских военных, забрали наши паспорта и оставили на борту вооруженную охрану. Он сказал, что немедленно займется этим вопросом и что нужно позвонить ему, если что-то еще случится. Через некоторое время он перезвонил мне и спросил, есть ли у нас на борту оборудование для подводного плавания. Я ответил, что у нас есть множество баллонов для подводного плавания и снаряжение для дайвинга. Он сказал, что у них есть закон 1800-х годов, требующий разрешения правительства на владение парусным судном оборудованием для подводного плавания. Очевидно, это был единственный закон, который они смогли найти, чтобы мы нарушили. Посол сказал, что они вернутся с документом, который я должен подписать, заявив, что я нарушил их закон. И если я его подпишу, мы сможем уехать".

"Когда абордажная партия вернулась, она была в рибе британского флота с большим официальным британским флагом на спине. Все были одеты в парадную военную форму с оружием в руках. Женщина, отвечавшая за это, и еще один человек проводили меня в мою каюту, где я позвонил амбассадору. Женщина-офицер сказала, что я могу подписать документ, и она вернет паспорта, и мы сможем уехать, или же она оставит его у меня и вернется через неделю, чтобы узнать, подпишу ли я его тогда. Документ также обязывал меня хранить тайну обо всем событии. По-видимому, это был их главный страх - что из-за моей известности это привлечет внимание к спору за острова".

"Я объяснил послу, что подпишу документ, но что подпишу его под принуждением, так как двое вооруженных солдат с оружием наготове стояли в моей каюте и угрожали взять нас в заложники, если я не подпишу документ. Поэтому я подписал документ, мне вернули наши паспорта и велели немедленно уезжать. Я поблагодарил посла, абордажники покинули "Колдуна", а мы немедленно снялись с якоря и покинули атолл".

"Мы находились примерно в двух милях от острова, когда зазвонил мой спутниковый телефон", - сказал Крейг. "Это был посол. Он приказал мне немедленно остановить лодку, иначе по нам откроют огонь. Мы были под напряжением и быстро остановили лодку. Посол сообщил, что британское правительство не примет документ, подписанный под формальным принуждением. Посол сказал: "Я не могу сказать вам, что делать, но я хочу, чтобы вы очень, очень хорошо подумали, прежде чем отвечать на следующий вопрос, потому что последствия могут быть очень серьезными: были ли вы под принуждением, когда подписывали документ? Теперь я действительно был под принуждением, потому что, если бы я ответил неправильно, нас могли бы арестовать, а лодку конфисковать. Я выдержал целую минуту, а затем сказал: "Господин посол, я не был под принуждением, когда подписывал документ". Он сказал: "Хорошо, это правильный ответ, теперь вы свободны. Счастливого вам плавания".

Из Чагоса Sorcerer II направился к Сейшельским островам, расположенным в 978 милях к западу. "Путешествие через остальную часть Индийского океана к Сейшельским островам были довольно бурными", - вспоминал Энрикес. "По мере того как мы пересекали Аравийский полуостров и приближались к береговой линии Африки, напряжение на судне возрастало с каждым днем, поскольку мы вошли в беззаконный район моря. Ночью любой всплеск, появляющийся на радаре, мог оказаться пиратским судном. В то время большие грузовые суда систематически брали на абордаж, а экипажи удерживали для получения выкупа. Мы внимательно читали ежедневные сообщения о пиратском риске. Любой, кто приближался слишком близко, особенно ночью, заставлял весь экипаж дежурить на палубе. Часть судна была немного защищена от пуль, но в целом мы были сидячей уткой: большое, богатое судно в очень сложных водах".

"Поэтому мы испытали огромное облегчение, когда прибыли на Сейшельские острова", - продолжает Энрикес. "Внезапно нетронутые пляжи с белым песком и потусторонние валуны позволили устраивать пикники, смеяться и, после долгого засушливого периода переходов через открытый океан, выпить немного текилы".

"Биология Сейшельских островов - это нечто потустороннее", - говорит Энрикес. Начиная с телефонных проводов, покрытых пауками размером с обе ладони - по словам местных жителей, они безвредны". После нескольких блаженных дней пеших прогулок и серфинга большинство из нас отправились в США, а "Колдун" взял курс на юг, к самым опасным водам на Земле - не из-за людей, а из-за большой популяции больших белух и стофутовых штормовых волн, способных перевернуть целые нефтяные танкеры".

Во время погружения с местной исследовательской группой, изучающей китовых акул, Крейг оказался прямо перед большой китовой акулой с широко раскрытой пастью. "Я быстро оттолкнулся плавниками, чтобы не попасть в ее пасть", - говорит Крейг, отмечая при этом, что китовые акулы - отличная связь для экспедиции, поскольку эта огромная рыба питается одними из самых маленьких организмов в океане, включая микроскопический планктон, крошечных креветок и рыб.

4 ОКТЯБРЯ, после семидневного плавания с острова Реюньон, судно Sorcerer II достигло африканского континента в Порт-Элизабет, Южная Африка. Забежав на день в порт, чтобы избежать непогоды, экспедиция обогнула мыс Доброй Надежды - мрачную, скалистую оконечность Африки, которую португальский первооткрыватель Бартолемеу Диаш первоначально назвал "мысом бурь". Здесь океан разбивается о скалы, вздымая пену, а низкие коричневые утесы увенчаны редкой зеленой листвой.

Как обычно, Sorcerer II сопровождали дельфины, когда он подплывал к Кейптауну - городу сверкающих белых башен и зданий в стиле кейп-голландцев, примостившемуся на шельфе земли под коричневой скалистой горой, метко названной Столовой горой, - хребтом, возвышающимся над городом. Экспедиция приплыла в порт и причалила к пристани V&A Waterfront, которая стала базой для Крейга, где он читал лекции, а команда осматривала город и совершала сафари. Крейг также арендовал мотоцикл Harley-Davidson и проехал от города до мыса, а команда взяла пробу воды из мыса, после чего 16 ноября Sorcerer II отчалил.

С 16 ноября по 15 декабря 2005 года яхта Sorcerer II пересекла южную часть Атлантического океана, преодолев за двадцать девять дней удивительные 5 682 научные мили от Кейптауна до Антигуа в Карибском море. "Мы отправились вдоль западного побережья Африки, используя благоприятные пассаты, чтобы набрать хорошую скорость", - вспоминал Эрлинг Норрби, который присоединился к экспедиции в Кейптауне. "Это было прекрасно видеть, как птицы скользят по мощным волнам, используя создаваемый ими встречный ветер". Норрби добавил, что Джефф наконец-то поймал большую рыбу недалеко от Кейптауна, когда одна из удочек, установленных на корме с леской, подала сигнал о том, что рыба попалась на крючок. "После тяжелой работы в течение получаса Джеффу и Чарли удалось поймать шестидесятифунтового желтоперого тунца", - сказал Норрби. "Его мясо было очень вкусным, и мы с удовольствием съели его в большом количестве, приготовив разными способами".

Предчувствуя возвращение домой и конец путешествия, усталая команда не стала медлить, хотя и собрала девятнадцать образцов и нашла время для остановки на острове Святой Елены. Экипаж посетил последний дом Наполеона, который провел здесь в плену у англичан последние шесть лет своей жизни. Также "Колдун II" ненадолго остановился на крошечном острове Вознесения, который во время Второй мировой войны использовался в качестве ретрансляционной станции связи для союзников.

На обратном пути через Атлантику снова возникла проблема с оборудованием: в гроте по одному из швов образовалась дыра. Это означало, что Говард должен был быть очень осторожен с этим парусом и больше, чем обычно, полагаться на мотор. Устранение неполадки придется ждать до прибытия судна на Антигуа.

15 декабря экспедиция Sorcerer II вернулась в Америку и прибыла на Антигуа, где стало ясно, что починить порванный парус местным жителям не под силу. "Когда мы прибыли в Антигуа, спустили парус и отнесли его к ремонтникам, - рассказывает Говард, - они посмотрели на него, закатили глаза и сказали, что ничего не могут сделать. Поэтому мы погрузили парус обратно на лодку - а это огромная работа: снять парус с гика и доставить его на берег, а затем вернуть на лодку. Крейг прилетел на Антигуа, чтобы встретиться с Sorcerer II, и поплыл - вернее, поехал на моторке - вместе с судном на свою виллу в соседнем Сен-Барте. "Мы приплыли в Сен-Барт на следующий день после приезда Крейга, - говорит Говард, - и парус, по сути, был сброшен на палубу. И мы провели Рождество и Новый год в Сен-Барте с Крейгом, его друзьями и семьей. Когда мы приехали во Флориду, мы отремонтировали парус. Мы использовали его еще четыре года".

12 января 2006 года Sorcerer II вернулся в Соединенные Штаты в Палм-Бич, штат Флорида, через 875 дней после прибытия в Галифакс в августе 2003 года.

В итоге кругосветное путешествие оказалось даже более плодотворным, чем предполагал Крейг, практически во всех отношениях: как "большое научное" предприятие, как экспедиция, столкнувшаяся с серьезными препятствиями в области логистики, погоды, политики и финансирования, а также как философское и даже поэтическое начинание. По своей природе она задавала и пыталась ответить на самые главные вопросы о жизни и о том, кто мы такие, люди, а также о том, как причудливо связана жизнь на нашей крошечной сине-зеленой планете. Научные результаты существенно дополнили и без того удивительные выводы, сделанные в Саргассовом море, об истинном разнообразии жизни в наших океанах. Они также доказали, что эпические исследования жизни на Земле, подобные путешествиям "Бигля" и "Челленджера", по-прежнему не только возможны, но и жизненно важны для понимания секретов океанского микробиома.

Экспедиция "Глобальный отбор проб океана" помогла вдохновить другие океанские путешествия "большой науки" и способствовала возрождению грандиозной идеи о том, что можно сделать то, что Крейг сказал Джейми Шриву в 2004 году, когда была опубликована работа "Саргассово море": мыслить глобальными категориями, чтобы секвенировать ДНК планеты. Не буквально - по крайней мере, пока, - а концептуально, с точки зрения использования науки, чтобы хотя бы начать понимать, как микробы работают в огромных, глобальных системах, связывающих и формирующих жизнь на Земле. Экспедиции на этом не закончились, так как летом 2006 года "Сор-Серер II" вернулся в Ньюпорт, чтобы снова пройти ремонт и модернизацию. Его миссия будет продолжаться в течение еще десяти с лишним лет, до лета 2018 года.

Тем временем в Роквилле полным ходом шла масштабная научная работа по изучению собранного командой материала. Там Крейг, Хэм Смит, Синди Пфаннкох, Даг Раш и другие обрабатывали, секвенировали и анализировали удивительный кладезь образцов и данных, а группы ученых размышляли над тем, что это значит. Следующий год с лишним - и даже больше, вплоть до сегодняшнего дня - они потратят на анализ размазанной грязи на фильтрах. Бесконечный поток статей начнется со специального сборника, который журнал PLoS Biology решил опубликовать весной 2007 года, даже когда "Колдун II" снова вышел в море, чтобы взять новые образцы. В последующие годы огромное судно будет бороздить воды у тихоокеанского побережья Центральной Америки, США и Канады, а затем отправится в такие далекие моря, как Кортес, Балтийское, Черное и Средиземное. Все это время оно будет забирать океанскую воду, наполненную мельчайшими организмами Земли, а приключения и научные исследования будут продолжаться.

Глава 6. Поиски в далеких морях (дальнейшие исследования)

Странно, что... большая часть мистического возмущения, которое является одной из самых ценных, используемых и желанных реакций нашего вида, на самом деле представляет собой понимание... что все вещи - это одно, и это одно - это все.

планктон, мерцающая фосфоресценция на море, вращающиеся планеты и расширяющаяся вселенная.

-Джон Стейнбек, "Бревно из моря Кортеса".

В середине марта 2007 года "Колдун II" стоял на якоре в кристально чистых водах мексиканской деревни Лорето в Кортесовом море. Прошло чуть больше года после того, как судно вернулось в Соединенные Штаты по окончании кругосветного путешествия. Теперь команда отправлялась в очередной этап экспедиции, на другой берег Северной Америки, собирая образцы вдоль западного побережья этого океанского пальца, который проходит между западным побережьем Мексиканского материка и полуостровом Баха.

Во время плавания по этому узкому светящемуся морю Крейг читал книгу Джона Стейнбека "Журнал из моря Кортеса", в которой описывается путешествие писателя в 1940 году вместе с морским биологом Эдом Рикеттсом для изучения морской жизни вдоль побережья Баха-Калифорния. Стейнбек пишет об удивительной жизни здесь", - сказал Крейг, который часто брал с собой книги, написанные исследователями и писателями, которые путешествовали и писали о тех местах, которые посещал "Колдун II". "Было интересно следовать за Стейнбеком, когда мы видели места, которые он видел за шестьдесят лет до нашей поездки, когда мы наблюдали за жизнью, отличной от той, которую видели они".

"Вокруг нас жизнь была более изобильной, чем где-либо в мире", - говорит Крейг о плавании на Кортесе. "Голубые киты, самые крупные из китов, всплывали на поверхность и проплывали мимо нас, а скаты выпрыгивали из воды и, казалось, летали по воздуху".

Пробы были взяты 19 марта из небольшой реки Лорето, протекающей через деревню, и 21 марта из небольшого соленого пруда на соседнем острове Кармен.

С тех пор как в январе 2006 года закончилось кругосветное путешествие, Sorcerer II недолго оставался на месте. "Как только мы вернулись, Крейг говорил, что "мы уже думали о том, как сделать более тщательную выборку океанов Земли, потому что казалось неполным оставить без внимания другие крупные моря". Корабль останавливался на шестимесячный ремонт в Палм-Бич, а затем в Ньюпорте. В августе 2006 года Крейг отправился на Sorcerer II к мысу Код и в Рокпорт, штат Мэн. Позже он и его команда вернулись на Бермудские острова, чтобы собрать еще два образца, а затем отправились дальше через Карибский бассейн и Панамский канал к тихоокеанской части Мексики. В этот жаркий мартовский день они оказались в сонном городке Лорето. Они планировали плыть дальше, пока не вернутся на юг, обогнут оконечность полуострова Баха, а затем по тихоокеанскому побережью доберутся до Сан-Диего.

В остальном, в середине марта 2007 года, для экспедиции Sorcerer II все было обыденно и привычно. Но только не для ученых из JCVI и десятков сотрудничающих с ними лабораторий, институтов и университетов по всему миру. От Роквилла до Ла-Джоллы, от Галифакса до острова Барро-Колорадо в Панаме, Галапагосских островов и Брисбена (Австралия) - множество ученых, средств массовой информации и всего мира узнали о публикации специального выпуска журнала PLoS Biology "Глобальная коллекция проб океана".В номере содержалось множество информации о первой половине плавания "Колдуна II" из Галифакса на Галапагосы и в Сар-гассово море - научные статьи, эссе, отчеты и редакционные статьи о первых сорока одной пробе, взятой примерно через каждые двести миль, как это делал "Челленджер" в 1870-х годах, в том числе в нескольких экзотических местах, таких как серное болото и мангровое болото на Галапагосах.

Это был первый тайник с научными результатами кругосветного плавания, богатая коллекция данных и анализов, которые помогут запустить тысячи дополнительных исследований и работ, докторские диссертации, а также вдохновляют другие экспедиции и проекты, направленные на изучение микробов в глобальном масштабе.

Два главных вывода, сделанных на конференции PLoS Biology, подтвердили несколько идей Крейга Вентера о микробном мире: во-первых, что в науке имеет смысл мыслить глобально, а не локально; во-вторых, что дробовое секвенирование - это новый мощный инструмент, позволяющий идентифицировать практически любой микроб или вирус, а также расширить понимание различных генов и организмов, их характеристик и функций.

Статья PLoS Biology и другие выводы, сделанные в ходе кругосветки, подробно рассматриваются в главе 7.

Это означает, что проект создал прилив новых данных о микробах земного океана, которые ученые в 2007 году только начали использовать, хотя "Колдун II" продолжал собирать все новые и новые данные.

Если появление Sorcerer II в Лорето (Мексика) и выход сборника PLoS Biology показались научной концовкой кругосветного путешествия, то это было не так. Это было только начало того, что будет продолжаться еще одиннадцать лет и десятки тысяч миль, пройденных Sorcerer II - и на других судах, и на суше, и даже в небе, пока Крейг и его команда прочесывали Землю в поисках миллионов и миллионов новых организмов.

После ЛОРЕТО "Sorcerer II" собрал еще несколько образцов из моря Кортеса - одни из тридцати, которые ему предстояло взять за три месяца после отплытия из Аннаполиса. Во время плавания по этому спокойному, сапфирово-синему морю, окруженному пустыней, команда развлекала гостей, среди которых были основатели Google Ларри Пейдж и Сергей Брин, присоединившиеся к Sorcerer II во время плавания из Ла-Паса на полуострове Баха на остров Эспириту-Сантос. После Лорето судно продолжило свой путь в Сан-Диего, новый дом JCVI-West в кампусе Калифорнийского университета в Сан-Диего и Океанографического института Скриппса. Затем Sorcerer II взял передышку почти на три месяца, чтобы пройти техническое обслуживание и подготовиться к дальнейшим исследованиям.

25 июня судно Sorcerer II снова было готово к отплытию, на этот раз в пяти с половиноймесячное плавание, чтобы исследовать и взять пробы воды вдоль тихоокеанского побережья до Пьюджет-Саунд в штате Вашингтон и далее на Аляску. Команда часто останавливалась для взятия проб в таких местах, как Грин-Харбор и Кетчикан в Канаде, а также в заливе Глейшер.

Национальный парк, примерно в пятистах милях от Анкориджа. Приблизившись к тающим ледникам в парке, они взяли две пробы воды, бьющей из тающего льда. Затем "Колдун II" развернулся и направился обратно на юг, в Сан-Диего. Он прибыл туда 6 сентября 2007 года, взяв с собой еще восемнадцать образцов.

В течение следующих восемнадцати месяцев команда Джеффа Хоффмана и другие ученые продолжали собирать образцы в водах у Сан-Диего и вдоль побережья Калифорнии, Орегона и Вашингтона. Исследователи JCVI также собирали образцы совместно с Океанографическим институтом Скриппса и Университетом Вашингтона, а также сотрудничали с Океанографическим институтом Вудс-Хоул и другими партнерами для сбора глубинных образцов на борту исследовательского судна "Атлантис" и его глубоководного аппарата "Элвин".

19 марта 2009 года Крейг собрал группу ученых и помощников на причале в гавани Сан-Диего, чтобы объявить, что все готово к отправлению в очередную длительную, на первый взгляд, циклопическую экспедицию, которую он окрестил "Экспедиция Колдуна II". Официальное название экспедиции - "Исследовательское путешествие Колдуна II", организованное компаниями Beyster и Life Technologies в честь основных спонсоров: ученого, бизнесмена и филантропа из Сан-Диего Дж. Это двухлетнее путешествие было направлено в первую очередь на исследование трех морей Европы: Средиземного, Балтийского и Черного. Для этого команда должна была проплыть вдоль тихоокеанского побережья Центральной Америки до Панамского канала, а затем на восток через Карибский бассейн и Атлантический океан.

Как всегда, экспедиция была частью усилий Крейга по изучению "генов мира", на этот раз в основном в морях Евразии, в значительной степени изолированных от больших просторов мирового океана. Крейг и другие ученые ожидали, что обнаружат огромные вариации в популяциях микроорганизмов, живущих в различных экосистемах, где вода значительно различается по солености, температуре и содержанию питательных веществ, а также из-за деятельности человека.

Особой целью экспедиции был сбор и составление карты популяций фитопланктона - микроорганизмов, обитающих в океане, в том числе цианобактерий и некоторых видов водорослей, таких как диатомовые, фотосинтезирующие динофлагелляты и сине-зеленые водоросли. Фитопланктон живет у поверхности океана, поглощает углекислый газ и солнечный свет и превращает их в более чем сорок процентов кислорода на Земле. Некоторые исследователи называют океан настоящими "легкими планеты".2 Такое прозвище обычно дают тропическим дождевым лесам, которые также поглощают углерод и "выдыхают" кислород. Фитопланктон, находящийся в самом низу пищевой цепи, также обеспечивает питанием всех - от креветок и рыб до китов и, в конечном счете, людей.

В последние годы ученые предупреждают, что сброс углерода, образующегося при сжигании ископаемого топлива, и других загрязняющих веществ в атмосферу и океаны негативно сказывается на фитопланктоне. Таким образом, создается нагрузка на глобальную морскую микробную экосистему, которая поддерживает производство кислорода, поглощает и улавливает около сорока процентов углерода, попадающего в атмосферу3.

Чтобы лучше отслеживать фитопланктон и другие микробы, ученые JCVI оснастили экспедицию II модернизированными приборами для измерения таких параметров океана, как хлорофилл, соленость, рН и кислород на глубине до ста метров. Кроме того, ученые "Колдуна II" получили доступ к спутниковым снимкам, которые отслеживали цветение фитопланктона из космоса, предоставляя цветную дорожную карту, где искать. Другие спутники следили за изменениями в океанических течениях и колебаниями температуры в планетарном масштабе.

"Вчера днем неудержимый Вентер был босиком, - сообщает технологический сайт Xconomy о мероприятии по запуску Sorcerer II в Сан-Диего 19 марта, - когда он проводил док, в то время как огромный белый флаг, украшенный синей эмблемой открытия, лениво развевался на такелаже судна над головой".4 Провожали команду мэр Сан-Диего Джерри Сандерс, Хэм Смит из JCVI и представители организаций и компаний из Сан-Диего, оплативших поездку. Среди них были частный спонсор Боб Байстер и генеральный директор компании Life Technologies Грег Люсье. В то утро Люсье объявил, что его компания разрабатывает новую сверхбыструю технологию под названием "секвенирование одной молекулы", которая, как надеется компания, позволит снизить стоимость секвенирования, скажем, генома человека примерно до 10 000 долларов. Это было очень выгодно в 2009 году, когда стоимость секвенирования генома Homo sapiens исчислялась десятками тысяч долларов. Компания JCVI согласилась опробовать новую технологию, но, судя по всему, ничего не вышло.

Тем не менее, стоит отметить, что на фоне экспедиций Sorcerer II такие компании, как Life Technologies и другая компания из Сан-Диего, Illumina, стремительно снижали стоимость секвенирования и создавали более компактные и быстрые технологии, которые на сегодняшний день позволили снизить стоимость одного генома человека примерно до 200 долларов, при этом сократив время, необходимое для секвенирования генома человека, с нескольких лет до недель, затем до дней, а теперь и до часов.

В течение нескольких месяцев Крейг и команда из JCVI готовились к экспедиции II, как обычно, занимаясь организацией поставок, ремонтом и получением разрешений на отбор проб из более чем пятнадцати стран. Они также наладили сотрудничество с десятками ученых и тринадцатью исследовательскими институтами, включая Национальный автономный университет Мехико, Смитсоновский институт тропических исследований в Панаме, Университет Азорских островов, Плимутскую морскую лабораторию в Великобритании, Институт морской микробиологии имени Планка, Стокгольмский университет и другие.

"Команда отправилась в плавание при ясном солнечном небе и прохладном бризе, несмотря на сообщения о возможном шторме в море", - сообщается в блоге JCVI, который теперь опубликован в Интернете. Записи об этой части плавания были написаны микробиологом JCVI Джеффом Маккуэйдом. Он временно взял на себя роль Хоффмана, который руководил отбором проб с заднего борта Sorcerer II, пока Хоффман работал над другими проектами.

"Уже через несколько часов после отправления мы брали пробы воды у островов Коронадо вблизи границы США и Мексики и составляли график отбора проб на следующие несколько дней", - пишет Маккуэйд. Это был первый участок воды, где ученые собирали морскую воду, богатую фитопланктоном, ориентируясь на спутниковые снимки, на которых были видны характерные признаки цветения фитопланктона в океане, особенно у рек и городов, где воды богаты питательными веществами, такими как азот, образующийся в результате загрязнения и стоков.

В основном спутниковые изображения, мелькавшие на мониторах в лаборатории и главном салоне корабля в тот день, были получены со спутника Sea-WiFS, глобального орбитального аппарата НАСА, отслеживающего содержание хлорофилла в океане. Хлорофилл - это пигмент, содержащийся в фитопланктоне (а также в растениях) и необходимый для фотосинтеза. Именно его зеленый, чернильный цвет вы видите с борта судна, когда богатый хлорофиллом фитопланктон собирается в густые заросли. Из космоса датчики SeaWiFS могут обнаружить цветение фитопланктона в мельчайших деталях и передать данные на компьютеры НАСА, которые, в свою очередь, преобразуют их в изображения цветения разных цветов, указывающие на различную плотность хлорофилла и, следовательно, всего фитопланктона в той или иной области.

Затем эти цветные карты были наложены на карты территории, в данном случае Бахи и западного побережья Мексики, где фиолетовым и светло-голубым цветом были отмечены места минимального цветения водорослей в открытом море, а зеленым, желтым и красным - места более густого цветения водорослей вблизи прибрежных городов и мест активной деятельности человека. Некоторые из этих цветений были настолько значительными и устойчивыми, что ученые дали им названия.

"Цветение Ильзы Седрос находится на полпути вниз по полуострову Баха с западной стороны", - сообщал журнал Sorcerer II, указывая на остров на карте монитора, который был окружен красными пятнами, свидетельствующими о густом цветении водорослей. Другие мега-цветы были видны на спутниковых снимках в районе Кабо Корриентес и к югу от Пуэрто-Вальярты. "Наши спутниковые данные указывают на большое цветение, простирающееся на 25 миль от побережья", - говорилось в сообщении, где речь шла об участке моря у центральной и южной Мексики, куда Sorcerer II отправится в течение следующих нескольких дней. "Когда мы входим в зону цветения, вода становится насыщенно-зеленой, и в этом районе кормится множество рыб".

Через несколько часов после отплытия из Сан-Диего "Sorcerer II" попал в сильный ветер и бурное море, что в итоге вызвало слишком сильное волнение для взятия дальнейших проб. "Ветер значительно усилился за последние 36 часов, - сообщал Маккуэйд в бортовом журнале, - и сегодня он дует в диапазоне от 25 до 30 узлов, что меньше штормового, но все же слишком сильно, чтобы безопасно разместить наши приборы. Мы проплываем мимо цветения планктона у острова Седрос, не останавливаясь, но вы можете видеть блеск биолюминесцентного планктона, когда "Колдун" пробирается сквозь ночь".

К 26 марта ветер утих. "Отбор проб сегодня начнется еще до восхода солнца, когда мы прибудем в Пуэрто-Вальярта", - написал Маккуэйд. "Совместно с нашими мексиканскими коллегами мы изучаем влияние развития прибрежных районов, в частности интенсивного туризма, на морскую микробиоту, поэтому берем пробы поверхностных вод в заливе Бандерас и покидаем гавань с восходом солнца".

Позже в тот же день команда взяла пробу к югу от Пуэрто-Валь-Ларта, в центре цветения длиной двадцать пять миль. "Когда мы входим в зону цветения, вода снова становится насыщенно-зеленой, - написал Маккуэйд в блоге JCVI, - и в этом районе кормится множество рыб. Условия для отбора проб идеальны: яркое солнце, легкий ветер, умеренное волнение. Мы устанавливаем большую планктонную сеть, которая быстро заполняется водорослями и зоопланктоном". Последний термин относится к микробам, которые являются эукариотами, с теми же основными типами клеток, что и у человека.

"Из кормовой кабины мы развернули CTD, оснащенный шлангом для забора проб", - продолжил Маккуэйд, пояснив, что "стандартный CTD измеряет электропроводность, температуру и глубину: наш прибор также содержал зонд pH и флуорометр для измерения концентрации хлорофилла". Это устройство было новым дополнением со времен глобальной экспедиции. "По мере того как мы опускаем CTD через толщу воды, мы создаем профиль океана в Кабо Кор-риентес на глубине до 40 метров".

Приборы выявили слой воды на глубине около восьми метров, где фитопланктон был наиболее густым, а уровень кислорода - самым высоким. Ученые надеются, что отбор проб в этих слоях позволит им обнаружить еще не описанные микроорганизмы, которые помогут объяснить взаимосвязь между фотосинтезом и дыханием в океане, а также то, как именно работают "легкие" нашей планеты.

Путешествие продолжилось по перешейку до Акапулько, а затем до Техуантепекского залива на юге Мексики.

Достигнув Гватемалы, Сальвадора, Гондураса и, наконец, Нике-Рагуа. Там судно столкнулось с мощными ветрами, которые дуют в это время года через Центральноамериканский перешеек и способствуют подъему питательных веществ в прибрежных водах Тихого океана. "Эти питательные вещества позволяют расти фитопланктону, - пишет Маккуэйд, - и по мере приближения к южной оконечности Никарагуа вода снова приобретает зеленоватый оттенок, а на поверхности воды мы замечаем большое количество морских черепах". Когда судно подошло к Панаме, хлорофилл был настолько густым, что покрыл линии и шланги зеленым слоем водорослей.

Sorcerer II продолжил путь на юг к Панаме, войдя в Панамский канал 6 апреля и вернувшись в Смитсоновский институт тропических исследований на озере Гатун во второй половине дня. Команда остановилась, чтобы взять повторные пробы для сравнения с теми, что были собраны во время глобальной экспедиции, несмотря на то, что недавние дноуглубительные работы и расширение канала и озера привели к образованию огромного количества ила в воде. Фильтры мгновенно засорились, и то, что они отобрали, больше походило на образец почвы, чем на образец воды.

Через три дня Sorcerer II вышел из канала. "Сейчас мы находимся в теплом и соленом Карибском море, - говорит Маккуэйд, - и воды здесь голубые, потому что в них очень мало водорослей. Мы опустили прибор CTD и едва получили 0,25 микрограмма хлорофилла на литр на всем пути до 50-метровой отметки", что не так уж и много. Через несколько дней судно прибыло в Форт-Лодердейл, откуда команда отправила домой замороженные образцы. "На этой неделе мы готовимся к отплытию на Бермудские и Азорские острова и продолжим путь в Плимутскую морскую лабораторию в Англии", - написал Маккуэйд.

Пока "Колдун II" находился во Флориде, Хоффман, отдохнув от жизни на борту, вернулся и снова принял командование над судном почти на два года. Недавно он отправился на сбор образцов в Антарктиду - одну из шести поездок с 2006 по 2015 год на дно планеты, предпринятых командами JCVI без участия Sorcerer II. (Хоффман также возобновил ведение журнала, который в этом путешествии стал более формальным и менее "внутренним бейсбольным" (и, возможно, менее увлекательным), чем во время кругосветки. Так как журналы теперь размещались на публичном сайте JCVI, Хоффман, например, больше не обращался к "Крейгу", а называл его "доктор Вентер".

Во Флориде к экспедиции присоединилась Каролина Инин-бергс, научный сотрудник Стокгольмского университета и эксперт по морским цианобактериям и фиксации азота. Инин-бергс входила в состав исследовательской группы Стокгольмского университета под руководством Биргитты Бергман, профессора кафедры ботаники. Два шведских фонда, Baltic Sea 2020 и Stiftelsen Olle Engkvist Byggmästare, также помогли поддержать экспедицию в сотрудничестве с лабораторией Бермана.

"Самые ранние формы жизни на нашей планете считаются ранними предками цианобактерий", - написал Ининбергс в бортовом журнале, имея в виду крошечный бактериальный фитопланктон, который распространен по всей планете и играет важнейшую роль в поглощении углерода из атмосферы и производстве кислорода. "Они были первыми организмами, способными к фотосинтезу". В ходе своего исследования она пыталась лучше понять, что такое цианобактерии в Балтийском море, как они влияют на океаны и планету и как они эволюционировали за последние два-три миллиарда лет.

В вторник, 21 апреля, "Колдун II" покинул Форт-Лодердейл. На протяжении всего пути до Бермудских островов его преследовали штормовые ветра и море, но через четыре дня в 17:00 он прибыл на этот остров, расположенный в тысяче миль от них. Там были взяты две пробы, в том числе в Саргассовом море, и данные CTD подтвердили ожидания научной группы JCVI по наличию хлорофилла в воде - в этом глубоком, бедном питательными веществами участке открытой воды не так уж много зеленого вещества.

На Бермудских островах команда с удивлением обнаружила, что разрешения на отбор проб еще не утверждены правительством, несмотря на тесные связи Крейга и JCVI с Бермудским институтом наук об океане и его директором Тони Кнапом. Разочарованные, они безрезультатно прождали три дня, прежде чем отправиться в Европу. Быстро поймав попутный ветер, они оказались в двадцати милях от побережья, недалеко от гидростанции "S", где "Колдун II" принял в 2003 году, когда капитан порта Сент-Джорджес позвонил по радио VHS и сообщил, что разрешение получено. Корабль был еще достаточно близко к гавани, чтобы развернуться, и они смогли взять на борт один образец в территориальных водах Бермудских островов.

Вновь отправившись в открытое море, команда собрала одиннадцать образцов на двухтысячемильном пути к Азорским островам - первой остановке перед тем, как достичь европейского материка. "Во время североатлантического транзита погода сыграла ключевую роль в том, когда и где мы смогли взять пробы", - пишет Хоффман. "За несколько дней до Бермудских островов нам сообщили, что с севера надвигается погодная система, и мы должны были двигаться на юг, чтобы избежать ее удара". На протяжении большей части перехода море представляло собой сочетание колышущихся вод и слабого ветра, поэтому парус был не слишком полезен для стабилизации судна. "Мы просто перекатывались с боку на бок", - сообщил Хоффман, добавив, что "трудно ходить, работать, есть или спать".

Остановившись в Орта, небольшом городке на азорском острове Фаял, экипаж собрал образцы в сотрудничестве с микробиоло-гом Серджио Стефанни с факультета океанографии и рыболовства Азорского университета. Этот исследовательский центр, расположенный в центре глубоководных районов Атлантики, занимается изучением глубоководной экологии, рыболовства и охраны природы, уделяя особое внимание подводным горам и гидротермальным источникам. "Сте-фанни помог выбрать места, которые включали необычно теплые воды и гидротермальные серные источники", - сообщается в журнале. Отплыв от Азорских островов на северо-восток, Sorcerer II попал в сильный шторм и был вынужден сместиться с курса почти до Испании, чтобы избежать его последствий. "В это время мы испытывали ветер до 50 узлов и море 15-20 футов", - пишет Каролина Инин-бергс. "Как вы можете себе представить, погода помешала нам с командой сосредоточились на погоде и на том, чтобы добраться до Англии в целости и сохранности".

Они прибыли в Плимут в понедельник, 18 мая, на два дня позже, чем ожидалось, из-за штормовой погоды, но все же целыми и невредимыми. "Плимут - важное место для нас, поскольку Чарльз Дарвин поднялся на борт HMSBeagle именно отсюда 178 лет назад", - написал Ининбергс. На причале их ждали два ми-кробиолога, упомянутые в предыдущих главах: Крис Дюпон из JCVI и Джек Гилберт, в то время старший научный сотрудник Плимутской лаборатории ма-рины, а позже профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Вместе с Гилбертом и Дюпоном команда взяла первую британскую пробу у берегов Плимута 22 мая. "До нас дошли слухи о цветении фаэоцистиса (Phaeocystis), заметного в Северном море и Ла-Манше", - пишет Ининбергс. "Когда он цветет, вода приобретает красновато-коричневый оттенок". (С момента появления Ининбергса в журнале стали появляться британские написания). Пена также может взбиваться волнами и ветром, когда студенистые шарики Phaeocystis отмирают и разрушаются, создавая на поверхности мутное варево, которое многие люди принимают за загрязнение.

Sorcerer II следовал за исследовательским судном Plymouth Quest до станций непрерывного отбора проб Плимутской морской лаборатории, где команда регистрировала изменения температуры, кислорода и рН на глубине от поверхности до тридцати пяти метров. Приборы также показали постепенное увеличение содержания хлорофилла по мере увеличения глубины, что, по словам Ининбергса, объясняется фотоадаптацией - эволюцией глубоководного планктона, который производит больше светопоглощающих пигментов, поскольку света там меньше.

"Отфильтровав 200 л морской воды с двух глубин, мы с радостью обнаружили, что наши фильтры полны микроорганизмов", - сообщается в журнале. "Открыв корпуса фильтров, мы были поражены очень терпким сернистым ароматом, вызванный диметилсульфидом (сокращенно ДМС). Этот газ, который буквально является "запахом моря", образуется в результате разложения морским планктоном диметилсульфониопропионата (сокращенно ДМСП). Большинство фитопланктона производит много ДМСП, поэтому у вас, по сути, есть постоянный запас ДМСП для бак-терий. Некоторым бактериям нужна сера, поэтому они метаболизируют ДМСП. Другие разлагают его до DMS, который и дает этот специфический запах. Любопытный побочный эффект DMS заключается в том, что, находясь в атмосфере, он действует как ядра конденсации облаков. Проще говоря, большое количество DMS означает большое количество облаков, которые отражают солнечную энергию от Земли. Поэтому, в отличие от углекислого газа, DMS является "газом глобального охлаждения".

Еще неделю Sorcerer II провел в Великобритании, посещая лаборатории и исследовательские центры, а 3 июня отплыл по Ла-Маншу и через Северное море в Германию. "6 июня мы прибыли на Гельголанд, - пишет Ининбергс, - остров, расположенный примерно в 70 километрах от материка". Команда собрала образец с места долгосрочных экологических исследований - буя, расположенного недалеко от главной гавани Гельголанда в юго-восточной части Северного моря. Вместе с ними приехала группа немецких ученых под руководством Франка Оливера Глокнера, руководителя группы микробной геномики в Институте морской микробиологии Макса Планка. В немецком отчете об их визите описывается, что местные ученые поднялись на борт Sorcerer II "как рой кузнечиков". По крайней мере, именно так немецкий язык был переведен на английский (немцами).

"В прежние времена на этом месте стоял буй, удерживающий кабель, соединяющий главный остров с Дюной, песчаным островком поменьше, населенным в основном тюленями и туристами в летние месяцы", - продолжает рассказ немецкая команда. Он давал образцы в течение почти пятидесяти лет, позволяя отслеживать "пищевые взаимодействия паутины и влияние изменения климата на разнообразие микробных сообществ в Северном море". Германцы планировали использовать образцы и данные, полученные в ходе пробоотбора Sorcerer II, в проекте под названием MIMAS (Microbial Interactions in Marine Systems), который "генерирует и интегрирует данные о разнообразии, метагеномные, метатранскриптомные и метапротеомические данные с контекстуальными данными, такими как температура и концентрация питательных веществ". Последний день сотрудничества завершился англо-американо-немецким барбекю.

На следующий день "Колдун II" прошел Кильский канал. Этот узкий шестидесятиодномильный водный путь, строительство которого было завершено в 1895 году, проходит по дну полуострова, разделенного на юге Германией и на севере Данией. Пересекая немецкую землю Шлезвиг-Гольштейн, канал значительно ускоряет то, что в противном случае заняло бы несколько дней плавания на север в Балтийское море и вокруг северной оконечности полуострова.

Оттуда Sorcerer II забрал Крейга в Копен-Хагене, куда он прилетел, чтобы присоединиться к экспедиции, направлявшейся через Балтику в Швецию - "мой дом, - написала Каролина Инин-Бергс в своем блоге, - и один из главных пунктов назначения нашей экспедиции 2009 года. Для меня это был гордый и особенный момент, когда первый помощник Джон [Хенке] поднял флаг шведского суда".

"К сожалению, погода не располагала к сотрудничеству и сдерживала волнение", - продолжает Ининбергс. "Мои друзья и семья в Стокгольме говорят мне, что это была худшая июньская погода за последние 50 лет! Когда мы собирались собрать первую пробу на Балтике при ветре до 30 узлов, дожде и холоде, Джефф Хоффман почувствовал необходимость достать свое термобелье, которое он использует в Антарктиде. По какой-то причине он не выглядел обрадованным, когда я крикнул сквозь ветер: "Добро пожаловать на Балтику!"".

"С доктором Вентером за штурвалом и несмотря на непогоду, мы двинулись на север вдоль шведского побережья, - пишет Ининбергс, - и после короткой ночной остановки на острове Эланд достигли нашего первого шведского места отбора проб. Из-за холодной погоды я не ожидал найти много моих любимых цианобак-терий, но CTD-съемка показала максимум хлорофилла на глубине около 15 метров, а просто посмотрев на фильтры 3,0 мкм, мы увидели шипастые колонии Aphanizomenon, одного из распространенных видов цветения, цианобактерий, образующих цианобактерии в Балтийском море. Мы также видели некоторые токсичные динофлагелляты Dinophysis, и, конечно, будет интересно посмотреть, какие более мелкие бактерии и вирусы связаны с этими фитопланктонными сообществами".

Переночевав на одном из близлежащих островов, 15 июня команда отправилась в канал, проходящий через острова Стокгольмского архипелага и ведущий в столицу. Так получилось, что они прибыли в тот момент, когда здесь проходила знаменитая гонка Volvo Ocean Race - ранее известная как "Кругосветная гонка Уитбреда". Гонка началась в Аликанте (Испания) 11 октября 2008 года и закончится через несколько дней, 27 июня, в Санкт-Петербурге. Крейг вместе с Эрлингом Норрби, живущим в Стокгольме, отправился на одной из яхт, участвовавших в гонке. Спонсором яхты, получившей название Il Mostro, выступила компания PUMA, производящая обувь и одежду. "Мы с Крейгом имели честь присоединиться к одной из лодок, чтобы понаблюдать за слаженной работой команды при управлении быстрыми лодками, например, во время галсов", - сказал Норрби. "На последнем этапе в Стокгольме они передали штурвал Крейгу".

"Sorcerer II, наряду с сотнями других судов, наблюдал за стартом гонки, а затем в течение следующих трех часов следовал за яхтами в Стокгольм", - вспоминал Хоффман. Sorcerer II пришвартовалась в Volvo Race Village вместе с яхтами-участницами, и команда посетила прием для гонщиков в Королевском дворце. В течение следующей недели Крейг читал лекции в Стокгольме и принимал на борту Sorcerer II короля Карла XVI Густава. По словам Крейга, они вдвоем выпили полбутылки виски Jameson, "только мы вдвоем". Он должен был остаться на десять минут, но вместо этого остался на пару часов". Крейг также побеседовал с репортером Xconomy об экспедиции в Балтийском море. Крейг считает, что Балтийское море - это солоноватый водоем, в котором разнообразие микроорганизмов ниже, чем в соленых океанах. "Это общепринятая точка зрения", - говорит Крейг. "Но отличительной чертой моей карьеры было то, что я не принимал общепринятую мудрость как должное. Балтика - это водоем, не похожий ни на один другой, с огромными градиентами солености и температуры и очень подверженный влиянию человеческой деятельности "7.

"Утром 25 июня мы покинули Стокгольм и последовали за гоночными лодками Volvo в Балтику, чтобы посмотреть старт последнего этапа гонки до Санкт-Петербурга, - написал Хоффман в судовом журнале. Оттуда Крейг и Чарли Ховард провели судно через непростые воды вдоль Стокгольмского архипелага при помощи заядлого моряка Эрлинга Норрби, который хорошо знал этот маршрут. Корабль направлялся на север к Ботническому заливу, который проходит между Швецией и Финляндией.

"В последние дни фантастической летней погоды вода в маленьком заливе прогрелась примерно до 20º C, - пишет Ининбергс, - и мы нашли первый экземпляр Nodularia spumigena, самой заметной цианобактерии, производящей токсины и образующей цветение в Балтийском море. Как и Aphanizomenon, эта цианобактерия имеет гетероцисты - клетки, специализированные для фиксации азота из атмосферы". Судно продолжало движение всю ночь, которая никогда не была полностью темной в это почти арктическое лето. Солнце взошло в 3:30 утра. "Следующим днем мы достигли следующего места отбора проб", - писал Ининбергс, - "одной из станций мониторинга Хельсинкской комиссии в Балтийском море". На протяжении тридцати пяти лет эти станции следили за последствиями загрязнения и человеческой деятельности в Балтийском море.

4 июля команда прибыла в Лулео, крупный город на северном побережье Ботнического залива в Швеции, порт которого используется для перевозки железа для горнодобывающей промышленности. Здесь команда зафиксировала самый низкий уровень солености за все время плавания. В стандартном измерении практических единиц солености (psu) она составила всего 2,9 psu на поверхности при температуре 10 градусов Цельсия.

Sorcerer II на несколько дней пришвартовался в Лулео, пока Хоффман и Каролина Ининбергс готовились к путешествию за арктический круг на расстояние 130 миль, чтобы взять пробы в Торнетраском озере, крупном источнике пресной воды в Балтийском море. Они выехали из Лулео 6 июля на арендованном автомобиле, до отказа набитом оборудованием, и вскоре уже мчались по отдаленному краю заснеженных гор, густых зеленых лесов и дорожных знаков, предупреждающих о лосиных переправах. На следующий день они добрались до озера и прошли к концу шестидесятифутового пирса, чтобы наполнить водой пятидесятилитровый баллон. "Озеро Торнетраск не оттаивает до июня, - сообщил Хоффман, - поэтому вода, которую мы набирали вручную, была 7° по Цельсию, 44° по Фаренгейту. Вода была кристально чистой, поэтому команда думала, что им придется всасывать огромное количество воды, чтобы получить достаточно биомассы для секвенирования ДНК. Но уже через 200 литров фильтры всех трех размеров были полны микроорганизмов и имели четкие цвета". На фильтрах было гораздо больше жизни, чем обычно в образцах из открытого океана, когда было отфильтровано в общей сложности четыреста литров.

9 июля Хоффман и Ининбергс вернулись на "Колдун II", который в следующий раз отправился на юг вдоль восточного побережья Швеции. После еще одной короткой остановки в Стокгольме корабль продолжил движение на юг. Они взяли пробы и ненадолго остановились над Ландсортской впадиной, самой глубокой частью Балтийского моря, расположенной на глубине 459 метров. Прибыв поздно вечером, ученые опускали свои приборы вниз, вниз, вниз, проверяя уровень кислорода, и в конце концов достигли нулевого уровня кислорода на глубине чуть ниже семидесяти метров - на той глубине, где они брали пробы.

В течение всей экспедиции на Балтике Каролина Ининбергс безуспешно искала цианобактериальное цветение - обычное летнее явление. Даже спутниковые снимки не помогали, потому что их датчики в космосе были заблокированы облачным небом. Затем, 18 июля, они приплыли прямо к цветению. "Ну... почти цветение", - написал Ининбергс. "Мы заметили светлую полоску в воде, а когда присмотрелись, то увидели, что вода наполнена маленькими беловатыми агрегатами какого-то вида. В микроскоп мы смогли убедиться, что эти агрегаты действительно являются цианобактериями, причем Nodularia spumigena, похоже, доминировала в образце. Из-за беловатого цвета мы подозреваем, что нити отмирают, поскольку обычно такие виды цветения имеют более желтый цвет".

31 июля экспедиция начала медленное путешествие вокруг южной оконечности Скандинавского полуострова, из Швеции в Норвегию, где Ининбергс высадился, планируя присоединиться к экспедиции следующим летом в Средиземноморье. Из Осло "Колдун II" направился на юг, пройдя через Северное море, вдоль атлантического побережья материковой Европы, повернув на восток в южной Испании и пройдя через Ги-бралтарский пролив в Средиземное море. 21 сентября он прибыл в Валенсию, Испания. Здесь "Колдуну II" предстояло провести следующие семь месяцев, пока корабль ремонтировался в течение зимы для средиземноморского круиза, стартующего весной 2010 года. В это время ученые и экипаж сделают перерыв и отправятся домой.

Все, кроме Джеффа Хоффмана. После того как он помог закрепить "Сор-Серер II" в сухом доке в Валенсии, он не стал садиться на самолет и возвращаться в свой дом в Роквилле, штат Мэриленд. Вместо этого 9 ноября Хоффман отправился в очередную экзотическую экспедицию, которая находилась почти в десяти тысячах миль от Валенсии и гораздо южнее.

Его цель: Антарктида.

Хоффман уже четыре раза бывал на этом ледяном континенте, собирая образцы, поэтому кое-что знал об экстремальных условиях. Однако предыдущий визит не подготовил его к тому, что обрушилось на него и его команду ученых вскоре после того, как они прибыли на место и отправились брать пробы на шельфовом леднике Росса. Через несколько часов после того, как они покинули станцию Мак-Мердо - огромный город, где летом ученые собираются для проведения исследований, - разразился антарктический шторм. В мгновение ока скорость ветра достигла 63 миль в час, а температура воздуха стала похожа на минус 100 градусов по Фаренгейту. Видимость составляла менее четверти мили.8

Группа, в которую входили сотрудники JCVI, Университета Южной Калифорнии и Океанографического института Вудс-Хоула, прибыла в Антарктиду с трехнедельной миссией по изучению фитопланктона в море Росса. Как и в других экспедициях JCVI в Антарктику в эту эпоху, цель была в основном посмотреть, что там есть, и использовать инструменты метагеномики, отточенные во время экспедиции Sorcerer II, для характеристики найденного фитопланктона.

Эндрю Аллен, микробиолог и океанограф из JCVI и Института океанографии Скриппса, взял на себя ведущую роль.

В ходе полевых экспедиций, проходивших под землей, нам удалось выполнить эту работу. "Мы смогли воспользоваться импульсом и энергией GOS", - сказал он, имея в виду экспедиции Global Ocean Sampling на судне Sorcerer II. "В те дни мы в основном изучали метагеномные темы и основные виды фитопланктона и таксонов в Антарктике". В более поздних экспедициях Аллен и другие ученые занялись изучением влияния повышения температуры в Южном океане и того, как изменение климата влияет на популяции фитопланктона и на пути питательных веществ, которые зарождаются в Южном океане и попадают в южную часть Тихого океана, чтобы помочь планктону и рыбе там прокормиться. Эта экспедиция была подробно описана в блогах, размещенных на сайте JCVI.9 Эти записи дают представление о некоторых пробах, взятых JCVI на судне Sorcerer II, в данном случае,

не так.

Ученые начали работу со спутниковых снимков, на которых были видны участки фитопланктона, появляющиеся в открытых участках воды на шельфе, где повышение температуры в результате глобального потепления впервые, в некоторых случаях за миллионы лет, открыло части моря для солнечного света.

Утром 15 ноября, когда экспедиция покидала станцию Мак-Мердо, небо было голубым. По прогнозу шел снег, но ничто не предвещало шторма "Условие один", когда команда отправилась на шельф, покрытый интенсивно белым снегом. Два больших снегохода - красный и желтый - везли сотни фунтов снаряжения, включая насосы, фильтры, буры, химические реактивы и другое оборудование, необходимое для взятия проб подо льдом, а также два снегохода, несколько бочек с дизельным топливом, палатки, походное снаряжение и генератор.

Другие ученые JCVI посещали Антарктиду во время экспедиций в 2006, в конце 2007, в начале 2008 и ранее в 2009 году.

После нынешней поездки мы еще дважды побывали под землей - в 2013 и в 2015 годах. Задача всех этих поездок заключалась в сборе микробов внутри ледников, в замерзших озерах, под слоями льда и снега, а также в отверстиях, которые образуются в ледяных шельфах при их таянии (или открываются под воздействием сильных ветров). Называемые "полиньями", эти водные участки действуют как окна, впускающие солнечный свет и зажигающие жизнь в море под открытой поверхностью - растения, рыбу, водоросли и другие микробы. Термин "полинья" заимствован из русского языка и означает "маленькое поле "10.

"Антарктида и Южный океан - это ключ к тому, что происходит в глобальном масштабе в связи с изменением климата", - сказал Крейг спустя годы. "Мы хотели проверить, как изменяется доступность микроэлементов, температура и кислород, и как это влияет на фитопланктон, на скорость роста, питательные вещества и состав сообщества. Постоянное изменение климата влияет на полярные регионы быстрее, чем на любое другое место на планете, поэтому необходимо было срочно составить каталог того, что там находится и как это меняется, чтобы создать основу для фундаментальных научных знаний".

"Изначально мы шли по ледовому маршруту мыса Эванс, выходя из города", - пишет Джефф Маккуэйд, микробиолог, возглавлявший отбор проб на судне Sorcerer II ранее в том же году, во время первого этапа экспедиции II из Сан-Диего во Флориду. Теперь он сопровождал эту антарктическую миссию и руководил написанием статьи в Журнал экспедиции. Этот маршрут представляет собой отмеченную и разведанную морскую ледовую "трассу", поэтому мы могли двигаться на максимальной скорости, не останавливаясь и не проверяя толщину льда. (Заметим, что "максимальная скорость" на Sno-Cat составляет около 3 миль в час.) После двух с половиной часов езды по ледовому шоссе мы свернули с траверса и пробили свежие следы на снегу в направлении острова Недоступный. Остров представляет собой большую глыбу базальта, поднимающуюся прямо из моря Росса, и, обогнув его оконечность, мы увидели вереницу тюленей Уэд-делла, тянущуюся вдаль, - свидетельство больших трещин во льду. Мы проверили несколько возможных маршрутов, но все трещины были слишком широкими и тонкими, чтобы их можно было безопасно пересечь".

В этот момент команда получила сообщение, что приближается сильный шторм. Через несколько минут она разразилась, завывая белым чудовищем, которое заставило их поспешить в удобно расположенное неподалеку убежище. Это была "Хижина первооткрывателя", построенная Робертом Скоттом, исследователем, который отправился сюда в 1912 году и, возможно, нашел Южный полюс - точно никто не знает, поскольку он погиб на обратном пути, после того как группа помощи с припасами не смогла с ним встретиться.

Хижина также использовалась британским исследователем Эрнестом Шеклтоном в 1915-1917 годах, когда его ледокольное судно попало в ловушку и было разрушено зимними льдами неподалеку. Это сооружение позволило его людям выжить, пока возглавляемая им команда не смогла вернуться в цивилизацию и привести помощь. С годами хижина была заброшена, использовалась повторно и, наконец, была обновлена и переименована в "Хижину 12" в конце двадцатого века. "У нас была хорошая радиосвязь со станцией Мак-Мердо, - писал Маккуэйд, когда за окном завывал ветер, - так что мы никогда не были в опасности, но мы точно не собирались никуда уезжать в ближайшее время. Хижина 12 стала нашим новым домом".

Прошло несколько часов, пока бушевала буря, и наступило "утро", хотя понятие "утро" было относительным в том месте, где в это время года солнце светит двадцать четыре часа в сутки - и в данном случае, когда небо было закрыто снегом, который не собирался ослабевать. Команда осталась запертой в хижине № 12: "Ветер был настолько сильным, что снег начал заноситься через отверстие в утепленной хижине, а окна полностью залеплялись снегом. Нет необходимости говорить о том, что выходы наружу были сведены к минимуму, и мы обязательно держали под рукой горячий шоколад и кофе".

Команде было неприятно торчать в помещении, но предстояло еще много научной работы. "Мы считали невероятной удачей то, что застряли в хижине с удобным выходом в море Росса", - пишет Маккуэйд, имея в виду отверстие, вырубленное во льду, которое составляло часть пола хижины. "Используя это отверстие и не выходя из убежища, команда смогла собрать планктон с морского льда и опустить под лед ловушку для отложений, чтобы собрать мертвый или умирающий планктон, который опускается на дно моря и может помочь ученым понять причины его гибели. Команда также была поражена, когда через прорубь выскочил тюлень Уэдделла. В течение дня тюлени Уэдделла используют отверстие во льду для доступа воздуха".

"В конце концов буря замедлилась настолько, что мы смогли начать откапываться", - продолжил он. "Снег все еще валил с ледников Эребуса, но к третьему дню пребывания в хижине видимость стала улучшаться настолько, что мы смогли проложить тропу и освободить некоторые машины, чтобы вернуться в Мак-Мердо". Pistenbully, их самый большой автомобиль, "пришлось прогревать в течение двух часов, прежде чем мы смогли его завести, но как только он заработал, мы решили вернуться в Мак-Мердо".

Потребовался еще один день, чтобы буря утихла, но к 18 ноября "ветер и снег стихли, и мы на Pistenbully вернулись к нашему временному убежищу [хижина 12]. Потребовалось несколько часов копания, чтобы очистить от снега другие наши машины, которые они оставили, "но как только мы начали отъезжать от хижины, мы быстро столкнулись с другой проблемой: снег был настолько глубоким, что наши сани и машины застревали в сугробах. Часто мы вытаскивали Pistenbully, а Sno-Cat застревал и его приходилось откапывать". Целый день ушел на то, чтобы выкапывать машины из снега, и в процессе команда сломала сцепку и лебедку саней. В конце концов они смогли дотащить свои исследовательские сани до места, подходящего для взятия проб планктона, и разбили лагерь.

Весь следующий день команда провела, обустраивая лед, сверля в нем отверстия и собирая образцы. "Морской лед удивительно однороден, пока вы не приблизитесь к придонному слою, - пишет Маккуэйд, - где диатомовые водоросли и другой фитопланктон закрепились во льду". Держась на нижней стороне льда, микроскопический планктон первым перехватывает свет, попадающий в океан, но при этом планктон находится достаточно близко к незамерзшей морской воде, чтобы получать растворенные питательные вещества и минералы. Жизнь во льду также защищает фитопланктон от пастбищного зоопланктона, такого как антарктический криль". Затем команда пропустила собранную воду через обычную систему фильтров трех размеров, "что может занять у нас почти весь день".

Они работали всю ночь, и к полуночи были готовы свернуться и отправиться обратно на станцию Мак-Мердо. "Однако у матери-природы были другие планы", - сообщил Маккуэйд. "Когда мы уходили, ветер усилился и стал превышать 50 узлов, а из-за снега ухудшилась видимость. Оперативный отдел Мак-Мердо сообщил нам, что погода только что ухудшилась. На этот раз, не имея хижины, в которой можно было бы укрыться, команда спала на полу своих исследовательских саней и в кузове Pisten-bully. Ветер тряс и трепал машину всю ночь, и временами "Пистенбулли" издавал такой вибрирующий звук, будто мы вот-вот взлетим". К 6:00 вечера следующего дня ветер утих настолько, что они смогли вернуться в Мак-Мердо, оставив свое оборудование для раскопок на следующий день.

Следующим местом для отбора проб стала полинья, о которой команда узнала из спутниковых снимков и с самолетов, пролетающих низко над шельфовым ледником Росса. 25 ноября они установили оборудование на полине и начали отбор проб. Им было интересно посмотреть, чем планктон в открытой полинье отличается от фитопланктона, который они выделили из районов, закрытых морским льдом.

"Мы установили станцию фильтрации планктона, и по мере работы наша аудитория нелетающих птиц росла", - пишет Маккуэйд. "Императорские пингвины - чрезвычайно любопытные животные, и они бесстрашно дали нам понять, что мы находимся в их владениях. Временами они порхали вокруг наших фильтров и насосов, молча разглядывая нашу установку и, казалось, не обращая внимания на шумный бензиновый воздушный компрессор. В другое время они просто стояли вокруг и любовались". Команда собрала три отдельных образца планктона. Первый образец предназначался для секвенирования ДНК, с помощью которого ученые JCVI определяли общее количество генов, присутствующих в морской воде. Другая проба предназначалась для анализа мРНК - "общего транскриптома планктона", который позволит определить, какие гены активно использовались микробами на момент сбора. Третий образец предназначался для анализа протеома микробов.

"Нам требуется около семи часов, чтобы отфильтровать достаточный объем воды и собрать достаточно планктона для анализа, - объяснил Мак-Куэйд, - а пока мы сидели на пляжных шезлонгах, следили за тем, чтобы шланги и насосы не замерзли, и наблюдали за парадом пингвинов".

Парад закончился, когда команда заканчивала отбор проб, и пингвины почувствовали, что им пора уходить. Выстроившись на льду в стройную очередь, "они на санях отправились обратно в океан", - пишет Маккуэйд. Вскоре после этого ученые отправились обратно в Мак-Мердо. "Мы все устали и с нетерпением ждали свежей еды и отапливаемых помещений на станции Мак-Мердо".

За годы, прошедшие после этой и других антарктических экспедиций, ученые написали и опубликовали десятки исследований. Среди примеров - статья 2010 года в журнале ISME, написанная в соавторстве учеными JCVI и немецко-австралийским микробиологом Тор-стеном Томасом, а также другими сотрудниками из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии. Они впервые проанализировали зеленые серные бактерии под названием Chlorobiaceae, которые важны в Антарктиде и других местах для глобального круговорота углерода и серы в природных средах. Еще одна работа была опубликована в журнале Molecular Phylogenetic Evolution в 2014 году, в ней сообщалось об исследовании механики мутаций в красных водорослях, которые появились в одной из полиний. В 2019 году в журнале Nature Communications было опубликовано исследование, в котором анализировалась роль железа и марганца в выживании фитопланктона в Южном океане.

Когда мы в последний раз слышали о Sorcerer II, судно находилось в Валенсии на ремонте, перекраске и дооборудовании. В начале мая 2010 года команда вернулась в Испанию, включая Джеффа Хоффмана, который, наконец, после Антарктиды смогли провести некоторое время дома, в Сан-Диего. Остановившись в этом древнем иберийском городе на полпути от Гибралтара вверх по средиземноморскому побережью Испании, Чарли Ховард и его команда провели последние приготовления к следующему этапу Экспедиции II, который должен был пройти на восток через Средиземное море в Грецию и Турцию, затем через Босфор в Черное море и, наконец, вернуться в Соединенные Штаты.

Тем временем в Сан-Диего Крейг собирался сделать еще одно важное заявление, связанное с миром очень маленьких: его выдающееся достижение - синтезировать в лаборатории бактериальный геном, собранный из As, Cs, Gs и Ts, а затем вставить его в клетку и запустить ее. Дэвид написал об этом достижении в выпуске журнала Fortune от 27 мая 2010 года.

На прошлой неделе Вентер и его команда из Института Дж. Крейга Вентера в Сан-Диего представили миру микроба, ожившего благодаря ДНК, которую они кропотливо собирали в своей лаборатории. На пресс-конференции на прошлой неделе Вентер назвал его "первым самовоспроизводящимся видом на нашей планете, чьим родителем является компьютер".

Бактерии... ...не могли делать ничего, кроме выживания и размножения. Но доказательство концепции было сделано для синтетического жука, который, по словам Вентера, однажды будет запрограммирован на производство новых лекарств, биоинженерного топлива, вакцин и прочего.

Это заявление было встречено с изумлением перед научными достижениями и тревогой по поводу этических последствий разработки и создания жизни людьми в лаборатории. Крейг подчеркнул, что эта технология будет использована на благо людей и планеты. Однако многие по-прежнему настаивали на том, что он играет в Бога.

Администрация Обамы была обеспокоена настолько, что в некоторой степени поспешно объявила о приказе президента, согласно которому его Комиссия по изучению биоэтических проблем должна подготовить отчет об этике синтетической жизни.

Новый организм был адаптирован на основе природной бактерии Mycoplasma mycoides, вызывающей мастит у коз, хотя геном был полностью создан в лаборатории. "Одноклеточный организм имеет четыре "водяных знака" в ДНК, чтобы идентифицировать его как синтетический и помочь отследить его потомков до их создателя, если они сбились с пути", - сообщает Guardian. "Мы были в экстазе, когда клетки загрузились со всеми водяными знаками на месте", - сказал Крейг британской газете. "Теперь это живой экземпляр, часть инвентаря жизни на нашей планете".

Этот проект был частью целого ряда экспериментов, которые начались с секвенирования Крейгом Haemophilus в 1995 году, а затем привели к секвенированию бактерий, собранных на Sorcerer II, в Антарктиде и за ее пределами. "Создание синтетического генома бак-терии в лаборатории помогает нам понять, что мы находим на "Колдуне" в природе, - говорит Крейг, - включая множество неожиданных и экзотических вещей".

17 мая 2010 года, когда в связи с этим объявлением разгорелись споры и восторги, "Sorcerer II" отчалил из Валенсии и отправился в неспешное плавание, собрав четырнадцать образцов вдоль берегов Испании, Франции и Италии. По пути судно делало остановки в Барселоне, на Майорке, Иль-Мари, Капри, Риме и других городах Италии, и наконец 1 августа достигло северо-западной Греции на острове Атокос. 1 августа Sorcerer II обогнул полуостров Пелопоннес, а затем совершил путешествие по островам Эгейского моря, пока команда и Боб Фридман в Штатах работали над получением разрешений и заключением соглашений, среди которых было условие Афин о том, что греческий монитор должен был находиться на борту каждый раз, когда они брали пробы. Задержки, возникшие в связи с этим, добавились к задержкам, уже вызванным серией сумасшедших, иногда сильных штормов, которые весь месяц метались по Эгейскому морю. Еще больше разрешений требовалось для прибытия и отбытия в некоторых районах из-за большого количества туристов и лодок в конце лета.

29 августа судно прибыло в Турцию, в древний город Чанаккале, расположенный к юго-западу от Стамбула. "Это была бы ничем не примечательная остановка на одну ночь, если бы не Байронский заплыв через Геллеспонт", - написал Хоффман в судовом журнале. "Эта ежегодная гонка позволяет проплыть 3 мили из Европы в Азию через Дарданеллы. Я хотел бы сказать, что это был отличный день для плавания, но это было бы ложью", - добавил он, отметив, что участвовал в заплыве, будучи в школе пловцом. "Ветер дул со скоростью 20-30 узлов, - сообщил он, - море было очень неспокойным, а течение - 4 узла. Четырехузловое течение было самой большой проблемой, оно отбросило большинство участников далеко от финиша, включая меня. Мы добрались до Азии, но примерно на четверть мили ниже по течению от финиша".

Через два дня "Колдун II" прибыл в Стамбул и вошел в древнюю гавань среди всевозможных судов, которые только можно себе представить. С воды экипаж мог видеть огромный купол Святой Софии, византийского собора шестого века, ставшего мечетью, купола и минареты других мечетей в городе, переполненном зданиями, рынками, банями и дворцами, некоторые из которых лежат в руинах, а также бесконечными, извилистыми оживленными улицами и переулками, восходящими к трем великим империям: Римской, Византийской и Османской. После недолгого пребывания и встреч с турецкими учеными-сотрудниками Колдун II отправился в Босфор - узкий пролив, разделяющий Европу и Азию и являющийся входом в Черное море.

"Этот разрез очень важен, потому что огромное количество воды движется туда и обратно из Черного и Эгейского морей", - пишет Хоффман. "Здесь также наблюдаются большие градиенты солености, причем не только в поверхностных водах каждого водоема, но и в толще воды из-за движения воды из каждого района. Соленость Мраморного моря [к югу от Бос-Поруса] немного выше, чем Черного моря, но составляет лишь около двух третей от солености большинства океанов".

Оказавшись в Черном море, экспедиция отправилась на северо-запад к Несебру, расположенному на западном побережье Болгарии, - древнему городу, который на протяжении трех тысячелетий входил в состав империй и царств. Он разделен на две части узким рукотворным перешейком: древняя часть города находится на полуострове, а более современная - на материке. Корабль "Колдун II" направлялся туда по приглашению известного астронома Димитара Сасселова, директора Инициативы "Происхождение жизни" в Гарварде, известной своей работой по выявлению планет, похожих на Землю. Крейг познакомился с Сас-селовым, когда тот был приглашенным профессором в Гарварде. Планировалось, что "Колдун II" останется в гавани на день и ночь, пока Крейг, Хизер, сын Крейга и Сас-Селов по делам лекции отправятся по суше в столицу Болгарии Софию.

Во время пребывания в Несебре над командой "поработала булгарская мафия", - говорит Крейг. "Мы прибыли ночью, и кто-то расставил рыболовные сети, чтобы опутать лодки при входе в порт. Нам пришлось их перерезать. И вот, когда мы причалили, рядом с нашей лодкой остановился новенький "Мерседес", из которого вышли два человека и стали нам угрожать. Они сказали, что мы испортили их рыболовные сети. Они потребовали 10 000 долларов наличными, иначе, мол, будут проблемы. Капитаны других судов в гавани убеждали меня отказать им, потому что все они были жертвами вымогательства.

Эти парни вернулись на следующий день, и я сказал "нет" деньгам. Они угрожали, и это казалось потенциально серьезным".

На следующий день Крейг сообщил профессору Сасселову о попытке вымогательства, и Сасселов позвонил генеральному прокурору Болгарии, которого он знал. "Болгария в то время пыталась стать частью ЕС, - вспоминает Крейг, - но им сказали, что они должны решить проблему с мафией. Поэтому последнее, чего хотело правительство, были новости о том, что американское исследовательское судно удерживается мафией". Когда правительство послало вооруженных солдат для охраны судна, бандиты оставили их в покое, пока Крейг читал свою лекцию и пока они не отплыли из Несебра на следующий день.

Из Болгарии "Колдун II" направился обратно на юг через южную часть Черного моря, Босфор и Эгейское море. В течение двух недель команда плавала и брала пробы в греческих и турецких водах, медленно продвигаясь к Криту и останавливаясь у нескольких островов. Среди них был Санторини - остров, на котором произошло крупнейшее в истории извержение вулкана, зафиксированное в 1646 году до нашей эры. "Кальдера заполнена водой из Эгейского моря", - пишет Хоффман. "Когда вы подплываете к ней, вы видите 1000-футовые скалы".

Они взяли пробы в центре кальдеры и в районе Железного залива, названного так потому, что его воды наполнены железом, вырывающимся из термального жерла. "Вы можете почувствовать запах серы, а температура воды колеблется от 24 до 32 градусов Цельсия [75-90 градусов по Фаренгейту]", - говорит Хоффман. После остановки и взятия пробы у острова Крит 20 сентября Sorcerer II направился обратно в Испанию, прибыв 27 сентября в Барселону после семи тяжелых дней в море. "Много-много качки, очень мало сна, открытое море и сильный ветер", - написал Хоффман. После выхода из Валенсии 17 мая 2010 года команда преодолела более семидесяти двухсот миль и собрала пятьдесят образцов из шести стран.

"22 ноября мы отправились в США, США, США!" - писал Хоффман, направляясь с Канарских островов в Карибское море. "Однако возникла одна проблема: сильный шторм в Северной Атлантике. Чтобы избежать шторма, нам пришлось идти гораздо южнее, чем планировалось изначально. Кроме того, этот шторм забрал весь ветер на севере, так что у нас было очень мало ветра для плавания. Без ветра и под гораздо более длинным парусом, чем планировалось, мы не смогли попасть прямо во Флориду. Точнее, смогли бы, но у нас закончились бы топливо и еда".

11 декабря Sorcerer II наконец прибыл в Сент-Томас на Виргинских островах США, а шесть дней спустя - во Флориду. Общий улов экспедиции II: 213 образцов, взятых из вод тринадцати стран, двух океанов и пяти крупных морей (плюс восемь махи-махи, три ваху и два желтоперых).

После Европы экспедиции по отбору проб продолжились, некоторые из них - с борта Sorcerer II. В начале 2014 года команда под руководством Джеффа Хоффмана отправилась в бассейн реки Амазонки в Бразилии. Это было продолжение путешествия, которое Крейг первоначально хотел совершить в 2004 году в рамках кругосветного плавания. Эта попытка была сорвана, когда Фридману сообщили, что Бразилия не очень-то жалует иностранцев, собирающих микробы в ее водах. К 2014 году биополитическая напряженность ослабла, хотя JCVI по-прежнему не разрешалось вывозить из Бразилии образцы, включая ДНК. JCVI будет разрешено использовать коды ДНК в цифровой форме после того, как они будут секвенированы в Бразилии.

В середине февраля 2014 года Хоффман прилетел в Бразилию и встретился с двумя бразильскими коллегами: биологом Гильерме Оливейрой и биоинформатиком Сарой Куадрос, обе из Центра биоинформатики (CPqRR/Fiocruz) в Белу-Ори-Зонте, расположенном примерно в 272 милях к северу от Рио-де-Жанейро. Совместными усилиями было решено собрать пробы на протяжении семисот миль великой реки, начиная от города Манаус вверх по течению и заканчивая городом Макапа в устье реки. По пути они должны были взять воду из всех пяти крупных рек бассейна Амазонки: Негро, Солимойнс, Мадейра, Тапажос и Ксингу.

18 февраля 2014 года ученые прибыли в Манаус, город с двухмиллионным населением и столицу бразильского штата Ама-зонас. Основанный в 1669 году, он находится посреди самого большого на Земле тропического леса, в том месте, где черные воды реки Негро и грязно-коричневые воды реки Со-лимойнс сливаются в Амазонку. Странно, но эти две реки, черная и коричневая, текут бок о бок на протяжении почти четырех миль, прежде чем окончательно смешиваются. Город в основном выглядит современно: высокие здания, мосты, пляжи, а по краям - трущобы. Есть здесь и исторические здания, в основном построенные в XIX веке, когда здесь находился процветающий центр каучуковой промышленности.

По словам Хоффмана, написанным в неопубликованном журнале, который он вел, все пошло наперекосяк почти сразу после прибытия в Манаус, и путешествие превратилось в комедию (и трагедию) ошибок, препятствий, хороших и плохих актеров и просто дрянной удачи, которую он окрестил "Шоу дерьма Амазонки".

Для начала пятидневная поездка за образцами заняла в итоге семнадцать дней, причем задержки начались уже по прибытии ученых в Манаусе, но их снаряжение так и не появилось. Оно появилось через три дня, но только после постоянных звонков Гильерме Оливейры и Сары Куадрос в компанию, которая должна была предоставить все необходимое для их экспедиции. Наконец, - пишет Хоффман, - юрист из их института позвонил кому-то высокопоставленному и сказал: "Мы - государственный институт, и у нас с вами контракт. Если это оборудование не будет доставлено как можно скорее, вы будете исключены из правительства и не будете использоваться". Удивительно, но оборудование было доставлено на следующую ночь!"

Получив оборудование, ученые с ужасом обнаружили, что нанятое ими судно под названием Special K было продано во время трехдневной задержки оборудования. Новый владелец быстро выгнал команду и ученых с корабля, хотя Хоффмана в этот момент не было рядом. Когда позже он прибыл на место, где была пришвартована лодка, ее уже не было, как и его паспорта, компьютера и прочего оборудования. "Мы с Гильерме быстро сели на катер (ну не очень быстро), - пишет Джефф, - и через час обнаружили, что катер заправляется. Владелец сказал, что мы сможем забрать свои вещи, когда они причалят к причалу. Мы последовали за ними. Я зашел в свою комнату, но все мои вещи были в порядке, поэтому я собрал вещи и отправился обратно на маленькую лодку".

В те выходные бесстрашные ученые взяли новую, гораздо большую лодку с командой из десяти человек, семеро из которых, по словам Хоффмана, были просто в качестве пассажиров, поскольку на самом деле ничего не делали. В то воскресенье, 23 февраля, они взяли пробы в реках Негро и Солимойнс и отправились обратно в Манаус на ночлег.

Команда планировала покинуть Манаус и отправиться вниз по течению на следующее утро с первыми лучами солнца, однако отплытие заняло у команды до 16:00. "Затем на лодке отказала электрическая система", - пишет Хоффман. "Лампочки взрывались". Среди пострадавших был смартфон Джеффа, который он заряжал от корабельной электросети. Электрический компрессор для взятия проб микроорганизмов тоже "сгорел", и команде пришлось на следующий день искать новый с аккумулятором в городке Паринтинс, расположенном ниже по реке в двухстах милях от Манауса, - компрессор, который, конечно, не работал.

Эта поездка, напоминающая сценарий "Сердца тьмы" в комедийном ключе, продолжалась, когда практически все, что только можно было себе представить, шло не так - проблемы с электричеством, попытки исправить ситуацию, попытки получить новые лодки, которые наталкивались на препятствия, и так далее, и тому подобное.

Когда через пять дней команда наконец покинула Паринтинс, они свернули с реки Амазонки на реку Тапахос, еще один приток Амазонки. "Это была одна из лучших частей путешествия, и мы действительно чувствовали себя как в тропическом лесу, - рассказывает Хоффман, - с множеством диких животных, включая обезьян, прыгающих с дерева на дерево". Но катастрофы продолжались, поскольку ученые опасались, что электрическая система может вызвать пожар. В речном городе Сантарем они начали искать новую лодку. Это привело в ярость партнера капитана, так как он не хотел терять деньги, обещанные ему за путешествие. Он начал кричать на Куадроса, в результате чего Хоффман - крупный парень - поднялся и сказал ему, чтобы тот успокоился и отвел их к причалу, где они собирались сойти с лодки.

Новая лодка принадлежала человеку по имени Филиппи, которого Хоффман считал "хорошим парнем". "Они мгновенно перенесли все наше снаряжение, припасы и личные вещи на одну из своих лодок", - пишет Хоффман. Затем команда подготовилась к оставшейся части путешествия вниз по реке, в то время как Куадрос отправила первые замороженные образцы в свой институт для секвенирования".

Ученые продолжали брать пробы, несмотря на то, что двое мужчин были вынуждены спать на матрасах на палубе, потому что их кондиционированная комната была заполнена парами топлива. Их атаковали насекомые, а жара и влажность означали жалкие ночи со скудным сном. Когда комната Куадроса, где был кондиционер, оказалась кишащей тараканами, пауками и другими насекомыми, они нашли другую лодку - более новую, с кондиционером, но без горячей воды для душа. Тем не менее, они продержались и закончили сбор образцов в реке и в устье Амазонки.

Во время последней пробы, в многокилометровом устье, где река впадает в море, их ждал еще один сюрприз: новое судно, на котором они плыли, было поднято на борт бразильскими военно-морскими силами. К сожалению, капитан оставил свои права в одном из городов вверх по реке. Бразильские моряки заставили судно причалить к военно-морской станции в Манаусе и приказали Хоффману и ученым покинуть судно со всем их снаряжением. Это создало дилемму: у них не было сухого льда, чтобы охладить образцы, а компания, которая должна была это организовать, не появилась. Когда Хоффман связался с ними, они заявили, что ничего не знают о льде. Куадрос попросил менеджера отеля в Макапе, городе недалеко от устья Амазонки, хранить образцы в холодильнике отеля, пока не будет найден альтернативный источник льда. Сухой лед был доставлен через два дня, поскольку в городе начался праздник Карнавала. "Все это ради науки, - сказал Хоффман.

Ученые покинули Макапу 25 февраля. Гильерме Оливьера и Сара Куадрос вернулись в свой институт в Белу-Оризонти, взяв с собой замороженные образцы, как и было оговорено в разрешении, выданном бразильским правительством.

Хоффман отправился обратно в Сан-Диего. В Белу-Оризонти он уже провел время, обучая Оливеру, управляющего секвенирующим комплексом института, точному процессу, который JCVI использовал для извлечения и дробного секвенирования ДНК, чтобы методы совпадали с другими образцами, взятыми в Саргассовом море в 2003 году. После того как в Бразилии все пошло не так, бразильские ученые проделали потрясающую работу и отправили цифровые последовательности в JCVI, а две команды работали над анализом вместе.

ДО и ПОСЛЕ "Амазонки" экспедиции JCVI по изучению микробиома планеты продолжались, в основном на борту Sorcerer II, но не всегда. В их число вошли две дополнительные экспедиции в Антарктиду в 2012 и 2015 годах.18 Еще одна экспедиция JCVI в 2016 году исследовала горячие глубоководные источники в Тихом океане, а также ученые совершили множество небольших путешествий у западного побережья Северной Америки, в Карибском бассейне, а также вверх и вниз к восточному побережью Северной Америки.

Проект Sorcerer II прочесывал планету в поисках микробов вплоть до 2018 года, когда корабль был окончательно выведен из состава экспедиций по сбору образцов. В общей сложности с 2003 по 2018 год великое судно преодолело более 65 тысяч морских миль в поисках новой жизни, исследуя Тихий, Индийский и Атлантический океаны, Балтийское, Средиземное, Эгейское и Черное моря, добывая образцы из морей и водных путей примерно тридцати трех стран и территорий. Ученые собрали в общей сложности 477 образцов с борта корабля, включая 147, взятых во время кругосветного путешествия, и еще 218 образцов с борта судна - сокровищницу мельчайших живых организмов Земли, которые до сих пор лишь частично вскрыты, секвенированы и вновь собраны. Миллионы микробов остаются замороженными в огромных металлических морозильных камерах в JCVI в Ла-Джолле, ожидая секвенирования, ана-лиза и раскрытия своих секретов.

Сбор и секвенирование образцов были лишь началом процесса. Далее предстояло проанализировать, чем на самом деле занимаются эти микробы - как они живут и умирают, как вписываются в экониши и микробные сообщества и какова их роль в планетарных циклах жизни и смерти.

Мы уже рассказывали о результатах экспедиции 2003 года в море Сар-Гассо, с которой все началось. А теперь давайте вернемся в тот знойный день в море Кортеса в марте 2007 года, когда "Сор-Серер II" проплывал вблизи крошечной рыбацкой деревушки Лорето, Мексика. Именно тогда экипаж получил известие о том, что первый пакет документов о глобальной экспедиции выходит в свет в виде специальной коллекции PLoS Biology. Над этим трудилась большая команда ученых в JCVI и за ее пределами с тех пор, как первые сорок один образец был выловлен из океанов от Галифакса и Саргассо до Галапагосских островов.

И что же они обнаружили?

Часть 3. Итоги

Глава 7. Взгляд в бесконечность

Известное ограничено, неизвестное - бесконечно.

-Томас Генри Хаксли, о прочтении книги «Происхождение видов»

В ЯНВАРЕ 2007 года на побережье Панамы Даг Раш почувствовал тошноту. Задиристый ученый-вычислитель с худым лицом и короткими каштановыми волосами, Раш был первым автором главного исследования о глобальной экспедиции, которое должно было быть опубликовано в журнале PLoS Biology. Крейг пригласил его присоединиться к экипажу "Колдуна II" на несколько дней.

В течение нескольких дней он хотел увидеть, каково это - быть в открытом море, собирая образцы, которые он помогал анализировать на компьютере в JCVI на протяжении почти двух последних лет.

В эту пасмурную ночь по пути в Сан-Диего рядом с Рашем стоял Аарон Халперн, другой специалист по вычислительной биоло-гии в JCVI и соавтор статьи в PLoS Biology. Халперн возился с фильтрами, пытаясь прочесть инструкции о том, как проводить отбор проб, а также испытывая легкую тошноту, когда лодка кренилась и покачивалась. Как и Раш, Халперн не занимался сбором образцов океанического микробиома, да еще и на лодках. Оба ученых только что прошли краткий курс обучения тому, как доставлять и фильтровать морскую воду, и с азартом взялись за дело в тот вечер, когда Джеффа Хоффмана и других опытных ученых, занимающихся отбором проб, не было на борту.

В носовой части Sorcerer II капитан Чарли Ховард работал дроссельной заслонкой двигателей, чтобы удержать судно на месте, пока Раш и Халперн с некоторым трудом продолжали разворачивать насос и приборы внутри судна. "Мы находились в неспокойной воде со всеми этими дизельными парами", - вспоминал Раш. "Мы как бы висели вверх ногами, пытаясь маневрировать оборудованием. Мы собирали воду с левого борта лодки, а с правого нас тошнило. В конце концов мы закончили фильтрацию где-то около 4:00 утра".

"Я подумал, что эти ребята должны сами увидеть и понять, откуда взялись образцы, с которыми они работали на своих компьютерах", - с усмешкой говорил Крейг позже.

Когда 13 марта была выпущена "Коллекция метагеномики океана", Раш и Халперн благополучно вернулись домой в Мэриленд. Их статья "Глобальная экспедиция по отбору проб океана Sorcerer II: Северо-западная Атлантика - восточная часть тропической зоны Тихого океана".2 На обложке номера, где крупным планом была изображена палуба "Колдуна II" среди набегающих сине-серых волн, были опубликованы еще девять статей, исследований, комментариев и эссе (одно добавилось в 2008 году), в которых оценивался первый сорок один образец, взятый от Саргассова моря и Галифакса до Галапагосских островов. В общей сложности из этих образцов было получено 7,7 миллиона генетических последовательностей, содержащих 6,3 миллиарда пар оснований, а также 6,12 миллиона белков и около семнадцати сотен совершенно уникальных семейств крупных белков. В ходе уникального метапоиска ви-русов ученые JCVI также выявили 154 662 вирусные пептидные последовательности и вирусные подмостки.

Специальный выпуск начался с нескольких вводных статей, в которых рассказывается о том, как и почему была организована экспедиция, и немного о проблемах - научных, логистических и политических. Среди них - статья научного писателя Генри Николса под названием "Сор-серер II: Поиск микробного разнообразия будоражит воды", в котором описывается видение Крейгом этого путешествия, а также противоречия и политика, окружающие экспедицию, такие как биоразнообразие и разрешения. Николс упомянул, например, о проблемах в таких странах, как Бермудские острова и Эквадор на Галапагосах, где критики с подозрением отнеслись к мотивам Крейга, взявшего образцы микробов в пределах их границ. "Подобные исследования заходят на неизвестную биологическую, юридическую и этическую территорию", - пишет он. И в этой обстановке обвинения в биопиратстве практически неизбежны". Однако это вряд ли остановит такого человека, как Вентер. Если это биопиратство в дарвиновской школе, то прекрасно", - говорит он".

Еще одна вступительная статья, "Экологическое дробовое се-квенирование.

Бывший научный сотрудник JCVI, а ныне профессор эволюции и экологии Калифорнийского университета в Дэвисе, Айзен написал статью, в которой описал и одобрил се-квенирование дробовика как технологию, которая сделала возможным глобальное исследование океана. Айзен сравнил ее с изобретением Интернета - "глобальным порталом, позволяющим наблюдать за тем, что происходит в ранее скрытом мире". Как и в случае с Интернетом, пишет он, "с ESS [Environmental Shotgun Sequencing], безусловно, связана некоторая шумиха, которая придает относительно тривиальным результатам больше внимания, чем они того заслуживают". Однако для Айзена это перевешивается "революционным потенциалом" технологии.

После этих коротких материалов вышла статья Дага Раша, Аарона Халперна и тридцати шести соавторов, включая Крейга в качестве второго автора, - большой обзор того, что экспедиция обнаружила в первых сорока одном образце. Это было непросто, в том числе потому, что объем собранных данных был беспрецедентным. "Мы начали с тонны информации", - говорит Халперн. "Но что все это значило? Никто толком не знал. Когда мы начинали, мы даже не были уверены, какие вопросы хотим задать".

"Это было чудовище, которое нужно было собрать воедино", - говорит Раш, отчасти потому, что длинные строки генетического кода, созданные в процессе селекции и сборки дробовика, не были собраны для проверки определенной гипотезы или ответа на конкретные вопросы. "Все, что у нас было, - это весь этот код, который был в природе, и который нам нужно было попытаться осмыслить, чтобы попытаться задать вопросы об экологии и эволюции из разных мест".

С этой проблемой они столкнулись и при работе с данными по Саргассо, но теперь она стала еще более серьезной: "поразительное разнообразие видов, содержащихся в образцах". Действительно, это было разнообразие, разнообразие, разнообразие. Это главное, что всегда всплывало при работе с этими данными".

Все это разнообразие затрудняло сборку полных генов и геномов, а также сборку всех мелких случайных фрагментов, которые получались в результате "взрыва" геномов и последующего использования известных последовательностей из библиотек ДНК и других алгоритмических инструментов для их повторной сборки. Эта задача усложняется тем, что микробы изменяют гены не в процессе размножения, а путем горизонтального переноса генов. "В природе микробы ведут борьбу за ресурсы в различных и меняющихся условиях, - говорит Йосеф, - а это значит, что они постоянно мутируют и вносят тонкие изменения в свой код, чтобы лучше приспособиться, поэтому еще сложнее понять, как их собрать".

Некоторые подсказки для сборки ДНК из дробовика были получены из мест, которые Крейг и сотрудничающие с ним ученые выбрали для взятия образцов. "Различные популяции микробов были связаны с различными параметрами окружающей среды, - говорит Раш, - будь то температура, соленость или расстояние от побережья. Уровень питательных веществ в воде также был важным фактором".

"Один из важных выводов, - добавил Халперн, - состоял в том, что, хотя многие образцы содержали одинаковые или похожие организмы, они различались между собой по тонким признакам: подтипы внутри подтипов специй указывали на функциональные различия даже ниже уровня подтипов". Это позволило предположить наличие почти бесконечного числа крошечных эволюционных флуктуаций. "Мы смогли использовать метагеномику для поиска намеков на субразнообразие, разработав множество способов взглянуть на почти совершенно новый тип данных, большая часть которых была не тривиальна и не очевидна. Но мы только поцарапали поверхность, и раздел обсуждения статьи полон предположений, а не окончательных выводов".

Ученые увидели такое разнообразие в исследованных ими мирах микроорганизмов, что стандартная таксономия царств, филумов и видов не смогла отразить этого богатства. "Разговор о подтипах был попыткой объяснить, что существует разнообразие ниже видового уровня", - говорит Халперн. "Оно было структурировано, но правила, управляющие этой структурой, было трудно определить".

"Подтипы показывают, что существует стабильное разнообразие, которое находится ниже уровня слияния и расщепления, которое обычно происходит, - говорит Раш, - но мы не знали, насколько разнообразны большинство этих подтипов, или же каждая отдельная клетка представляет собой буквально мо-заику Франкенштейна из разных частей, или что-то среднее между ними".

Мы обсуждали, являются ли виды "облаком" организмов, но это, вероятно, не лучшая аналогия", - добавил Халперн. "Например, у дерева жизни есть большие ветви, которые видны издалека, и они разветвляются на множество веточек. А на концах веток - большие пушистые хохолки, как на иве весной, каждый хохолок пушистый, с множеством волосков". Множество "волосков" в образе Хэлп-Эрна означало все разнообразие внутри подтипов.

"В этой аналогии подтип - это хохолок", - продолжил он. "Мы показали, что даже внутри подтипа существует огромное разнообразие в плане различий между последовательностями любого гена. С другой стороны, мы обнаружили, что, несмотря на это разнообразие, подтипы относительно стабильны в плане содержания генов. Возможно, от 80 до 90 процентов генов были общими для всех подтипов. А для тех генов, которые они разделяли, количество, на которое они различались на уровне последовательности, коррелировало".

"Это означает, что по большей части подтипы эволюционно различались, - говорит Халперн, - и они не обменивались кусочками друг с другом. Но те десять-двенадцать процентов генов, которые не были общими для всех подтипов, как правило, были гипервариабельны и демонстрировали признаки горизонтального переноса генов", в результате чего Раш назвал ветви эволюционного древа "бесконечной широтой мелких вариаций".

В качестве примера Раш и Халперн привели фотосинтезирующий вид бактерий Prochlorococcus marinus. "У нас его было очень много, и в каждом конкретном ведре было почти бесконечное разнообразие микроорганизмов", - говорит Халперн. "Мы смогли показать, что это справедливо для каждого гена в геноме Prochlorococcus. До этого были намеки на такое микроразнообразие, но я думаю, что мы действительно установили его". Раш сравнил различные виды Prochlorococcus с различиями между разными приматами - апельсинами, шимпанзе, людьми - за исключением того, что вы должны представить себе приматов с почти бесконечным разнообразием мелких различий между подвидами. "Мы практически никогда не встречали одно и то же дважды, - говорит Раш.

"Для нас это вызвало вопросы: почему так много различий?" - вспоминает Халперн. "Потому ли, что у каждого из них есть свой момент под солнцем? Их маленькая эволюционная ниша, которая защищает их от других? Или это просто большой суп, в котором так много отдельных бактерий любого вида или подтипа, с кажущимся бесконечным разнообразием, которые могут эволюционировать и сосуществовать?"

Эволюционная теория предполагает, что все особи в популяции, принадлежащие к одному "виду", могут быть отнесены к общему предку", - говорит он, - "и независимо от того, обусловлено ли это выживанием. В результате того, что генетический дрейф называется генетическим дрейфом, любое генетическое разнообразие в популяции должно было возникнуть после общего предка. Чем больше популяция, тем дольше жил самый последний общий предок, и тем больше генетического разнообразия можно ожидать". Другими словами, за более длительный период времени возникает больше мутаций.

Учитывая эту классическую теорию, - продолжает Халперн, - один из способов объяснить наши наблюдения - сказать, что размеры популяций многочисленных морских микробов настолько велики, что их общий предок жил очень давно. Однако есть и другие возможности. Одна из них - географическая изоляция: если вид разделен между двумя физически изолированными друг от друга местами, то отдельные популяции могут сохраняться как генетически различные линии, что приводит к более высокому разнообразию между популяциями, чем если бы популяции были полностью смешанными". В этот момент Крейг добавил: "Это то, что описал Дарвин с уникальными видами, которые он нашел на Галапагосах". Но, подчеркнул он, "есть и другая возможность - что на самом деле существовало несколько "общих предков", имевших уникальное происхождение".

"Примечательно, что мы наблюдали высокую степень разнообразия в пределах одной и той же выборки, - говорит Халперн, - что указывает на то, что это разнообразие не может быть обусловлено исключительно географическим разделением". Другая возможность заключается в том, что то, что выглядит как одна популяция, на самом деле представляет собой две или более популяций схожих, но функционально различных особей. Поскольку они функционально различны, они не конкурируют друг с другом, по крайней мере напрямую, и могут сосуществовать, что позволяет возникнуть большему количеству генетических различий, чем можно было бы ожидать в одной гомогенной популяции. Например, две бактерии могут отличаться по температуре, при которой они растут оптимально, из-за небольших различий в их белках".

Как и ожидалось, самое поразительное разнообразие было продемонстрировано находками в экстремальных условиях, например в гиперсоленом водоеме на острове Флореана на Галапагосах. Это был образец 33, взятый в начале февраля 2004 года в жаркий день, когда Хоффман и его команда перетащили оборудование вглубь острова к этому небольшому водоему, расположенному в вулканическом кратере. Раш отметил, что между образцом, взятым на Флореане, и образцом, взятым, скажем, в пресноводном озере Гатун в Панаме, существует глубокая разница в солености, поддерживающая совершенно разные наборы видов с различными "волосками" на хохолкоподобных профилях подтипов.

Другой экстремальный образец, 32, был взят в прибрежной манной роще 11 февраля 2004 года на Галапагосах, когда Крейг выпрыгнул из "Зодиака" и погрузился в грязь по колено. "Толстый слой органических отложений на глубине менее метра - вот вероятная причина того, что найденные нами гены и организмы не похожи ни на один другой образец, который мы изучали", - говорит Раш, - "разнообразие практически зашкаливает".

Для следующей статьи в PLoS Biology Крейг хотел выйти за рамки ДНК и изучить белки в первых сорока одном образце. В результате появилась статья "Глобальная экспедиция по отбору проб океана Sorcerer II: Expanding the Universe of Protein Families" ("Расширяя вселенную семейств белков").4 Вычислительный биолог Шибу Йоосеф был первым автором, а Крейг - старшим. Среди соавторов были Раш и Халперн, а также Шеннон Уильямсон, Джонатан Айзен, Карла Хайдельберг и другие. В то время, да и сейчас, это было новаторское исследование с точки зрения объема белков, обнаруженных в океане, и географической широты выборки, охватившей полмира.

"Даг Раш возглавил работу по изучению выборки с точки зрения генетики, начиная с Северной Атлантики и заканчивая Гала-Пагосами", - говорит Йоозеф. "Мы использовали тот же набор данных в нашем исследовании, чтобы взглянуть на вещи с точки зрения белков" - белки представляют собой молекулы, которые создаются в соответствии с инструкциями генов и выполняют важнейшие функции в организме. "У нас были все эти данные о последовательностях, что позволило нам определить гены, кодирующие белки, а затем задать несколько фундаментальных вопросов о том, сколько семейств белков существует и какие новые семейства появляются".

"Мы обнаружили порядка двадцати пяти сотен новых белковых семейств", - говорит Йоозеф, - семейств, которые демонстрируют значительные различия в разных местах в зависимости от местоположения, солености и так далее. Исследователи также обнаружили 3 995 кластеров белков, которые могли бы быть семействами, из которых 1 700 не имели обнаруживаемой гомологии, связывающей их с семействами в существующих базах данных. Это опровергло мнение многих ученых о том, что все белковые семейства уже открыты.

Когда Йозеф и его команда столкнулись с миллионами неизвестных белков, одной из главных задач было попытаться определить, как они вписываются в то, что было известно и не известно ранее об океанических белках и их действиях. Им удалось идентифицировать лишь около 25 процентов всех белковых последовательностей, с которыми они работали, а остальные так и остались загадками. "Что, я думаю, довольно неплохо, - сказал он, - учитывая все то, чего мы не знали, когда начинали".

Любопытно, что бактерии на поверхности океана, как правило, имеют меньшие геномы, чем те, что живут глубже в море. "Эти ребята на поверхности были действительно успешно приспосабливаются к условиям открытого океана", - говорит Йоозеф. "Они просто занимаются своими делами. У них нет с собой большого багажа". Эти бактерии также занимаются фотосинтезом и производят кислород; они находятся в самом низу пищевой цепи, которая поддерживает эко-систему, поддерживающую нас. Поэтому, если вы уничтожите некоторых из них, это может привести к самым разным непредвиденным последствиям".

По его словам, это контрастирует с организмами, которые встречаются в малом количестве: "такие, как ваши вибрионы", то есть различные бактерии из рода, включающего возбудителя холеры в форме запятой. У них, как правило, гораздо больше дополнительных генов, которые помогают им выжить, когда условия не являются оптимальными". Эта разница в количестве генов потенциально может иметь последствия для пищевой цепи, изменения климата и всего остального, потому что, хотя бактерии хорошо приспособились к жизни в океанах, они не обладают большой метаболической гибкостью. Они делают то, что делают, очень хорошо, но если условия изменятся, если океаны внезапно станут кислыми, это потенциально может оказать негативное влияние на эти микробы".

Среди различных микробов, населяющих невидимое царство земных океанов, часто больше всего внимания привлекают бациллы. На другом конце спектра внимания находится класс микробов, которых в основном игнорируют или очерняют. Они также являются наиболее распространенными генетическими элементами на Земле. Это вирусы, крошечные пучки ДНК или РНК, которые могут быть живыми, а могут и не быть. Им была посвящена еще одна крупная статья в специальном сборнике PLoS Biology, в которой сообщалось об исследовании, которое на тот момент было практически уникальным, поскольку представляло собой крупномасштабное изучение вирусов, существующих в океанах. Их количество исчисляется квадриллионами (1015), в более широком контексте, когда на Земле существует около десяти немиллионов вирусов (1031).

Большинство людей думают: "Фу, вирусы, они плохие", - говорит бывший вирусолог JCVI и морской биолог Шеннон Уильямсон, первый автор книги "The Sorcerer II Global Ocean Sampling Expedi-tion: Metagenomic Characterization of Viruses within Aquatic Microbial Samples". "Но на самом деле они очень полезны во многих отношениях".

Пожалуй, наиболее важны те вирусы, которые играют решающую роль в контроле популяций видов-хозяев. К таким хозяевам относятся бактерии, которые размножаются так быстро, что без специальных вирусов, называемых бактериофагами, их численность быстро нарушила бы равновесие, позволяющее существовать экосистеме, которая нас поддерживает. Бактериофаги также играют важнейшую роль в рециклинге углерода и круговороте питательных веществ в океане: заражая и убивая бактерии, они запускают процесс распада, в ходе которого из тел клеток бактерий-хозяев выделяются химические вещества. Они становятся питательными веществами, которые служат пищей для живых бактерий, водорослей и других организмов. Для нас, людей, и почти всех других ор-ганизмов вирусы стали важным элементом эволюции, поскольку ДНК древних вирусов за долгие века слилась с нашей клеточной ДНК. ДНК, изначально полученная от вирусов, составляет около восьми процентов ДНК Homo sapiens.7

"Когда вышла наша статья в PLoS, прошло не так много времени с тех пор, как мы узнали, что вирусы являются важными компонентами морской экосистемы", - говорит Уильямсон. "Это была одна из тех вещей, которые привлекли меня к изучению вирусов еще в аспирантуре. Но проект Sorcererproject, безусловно, стал моим первым опытом использования геномики и метагеномики для изучения популяций вирусов со всего мира".

"Метагеномика то и дело использовалась в других исследованиях в небольших сообществах или в небольших океанических сообществах, - говорит она, - но не в таком объеме, как в рамках проекта Sorcerer II. Одним из интересных открытий, но в то же время и разочаровывающим, стало то, что мы обнаружили 99-процентную полную генетическую новизну. То есть, когда мы сравнивали данные, полученные из воды, с известными вирусами, которые были секвенированы и помещены в генетическую базу данных, а именно так проводился анализ, мы искали сходства и практически не находили". Почти все, что обнаружили Уильямсон и ее команда, было новым для науки.

Вирусы - исключительно эффективные машины для убийства в океанах, уничтожающие до сорока процентов всей микробной биомассы в морях каждый день.8 Вирусы также атакуют и убивают водоросли, бушующие в неконтролируемых цветениях. Вирусы поражают все живые существа во всех известных экосистемах.

С тех пор как в 1892 году российский ботаник Дмитрий Ивановский впервые обнаружил вирус, поражающий растения табака, было описано около девяти тысяч видов вирусов, и это число стремительно растет. Технически вирусы становятся вирусами только тогда, когда попадают в клетку. До этого они представляют собой вирионы - органические частицы, которые описываются как почти живые, но не совсем, поскольку в них отсутствуют определенные клеточные структуры и способность к самостоятельной репликации, которую биологи связывают с жизнью.

Вирусы гораздо меньше бактерий: их диаметр составляет от двадцати до трехсот нанометров. Они также различаются по форме. (Недавно один из вирусов стал печально известен своей сферической формой и поверхностными шипами: это вирус под названием SARS-CoV-2). Вирусы быстро производят тысячи копий самих себя, что является очень простым и разрушительно эффективным процессом. Многие вирусы заставляют клетки разрываться и выпускать новые копии для заражения других клеток.

Ученые не знают, когда вирусы впервые появились на Земле, но некоторые предполагают, что они могли развиться из бактерий или из плазмид - фрагментов ДНК, которые могут перемещаться между клетками, - или могли развиться из сложных молекул и нуклеиновых кислот, существовавших примерно в то время, когда клетки впервые появились на свет, около четырех миллиардов лет назад. Слово происходит от латинского virul-entus, означающего "ядовитый". Прилагательное "вирусный" впервые было использовано в 1948 году (а "вирусное распространение" на TikTok или Twitter появилось несколько позже). Бактерии вряд ли сидят сложа руки в ответ на эту свирепую бактерицидную атаку. За миллиарды лет эти вечно ресурсные ор-ганизмы разработали сложные "иммуноподобные" системы, которые агрессивно пытаются отбиться от своих крошечных обидчиков. Часть бактериальной защитной сети привела к открытию CRISPR, инструмента редактирования генов, основанного на способности бактерий использовать специальные ферменты для разрезания ДНК, чтобы редактировать потенциально опасные вирусы. "У вас постоянно идет небольшая битва, - говорит Уильямсон, - когда хозяин вносит изменения, чтобы избежать заражения, а вирусы пытаются найти способ обойти его. Потому что они очень быстро мутируют, и все это происходит методом проб и ошибок. Некоторые вещи делают их более эффективными, а некоторые - менее эффективными".

Уильямсон рассказал, как команда на "Колдуне II" собирала и готовила образцы вирусов. Все началось с того, что вирусы в основном улавливались самым маленьким размером фильтра - 0,1 микрона. "Но собирать вирусные данные было гораздо сложнее, чем бактерии, - сказала она, - потому что все они были настолько разнообразны.

Вирусы являются самым распространенным компонентом морской воды - на каждую бактериальную клетку в океане приходится десять вирусов. Они настолько генетически разнообразны, что у нас никогда не было достаточного количества какого-либо конкретного вида вирусов, чтобы создать из него полный геном. Из-за этого сопоставление с известными геномами в базе данных было очень сложным. Мы собирали все, что могли, чтобы получить контекст для некоторых функций, а также для того, чтобы немного упростить формирование филогении - определить, кто с кем связан и насколько они далеки друг от друга".

"С тех пор мы прошли долгий путь, - продолжила она, рассказывая о прогрессе в этой области с 2008 года, - все больше и больше се-квенирования вириопланктона из океанов. Кроме того, появилось больше данных, с которыми можно сравнивать".

Новизна того, чем занимались Уильямсон и ее команда в 2008 году, побудила ученых из JCVI создать новый инструмент, который они назвали геномикой одиночных вирусов. "Этот инструмент позволил нам вычленять отдельные вирусы из образцов окружающей среды, - говорит Вил-лиамсон, - чтобы мы могли проследить весь их геном с помощью ам-плификации и затем увеличить библиотеку эталонных геномов. Именно исследование Sorcerer вдохновило нас на эту разработку, потому что анализ был настолько сложным и порой разочаровывающим".

Первым и самым очевидным открытием команды Уильямсон стало огромное количество вирусов в образцах. "Уже в самом начале стало ясно, что вирусы - это действительно самые разнообразные и самые распространенные биологические существа на планете", - сказала она, подтвердив "то, на что намекали другие исследования".9 Подавляющее большинство вирусов были бактериофагами. "Мы увидели гораздо меньше вирусов, которые могли бы заразить более крупные макроорганизмы, такие как рыбы и люди".

Неожиданное открытие произошло после того, как генетический анализ вирусов позволил предположить, что образцы могли быть случайно загрязнены бактериями или другими организмами - в этом случае некоторые последовательности, помеченные как вирусные геномы, могли на самом деле включать гены бактерий, не связанных с вирусами. "Но это было не так", - говорит Уильямсон. "На самом деле эта ДНК была частью вирусов, которые они захватили у бак-терий". Это была ДНК, которую бактерии использовали для производства энергии и выполнения других важных функций, а вирусы взяли на себя.

"В то время традиционное представление о вирусах в окружающей среде, в частности в морской, заключалось в том, что они несут в себе гены, необходимые для репликации инфекции, - продолжает Уильямсон, - и не несут в себе много дополнительной ДНК или другого генетического материала. Но мы начали видеть гены, которые обычно встречаются у более крупных организмов, участвующих в различных видах метаболизма, таких как азотный метаболизм и фотосинтез. Мы поняли, что вирусы заселяют бактерии и передают бактериоподобные гены своему хозяину. Они использовали эти гены для поддержания жизнедеятельности хозяина в течение длительного периода времени, повышая уровень поглощения энергии и эффективность репликации". Другими словами, этот коварный захват генов помогал вирусам дольше поддерживать жизнь своих жертв, давая им больше времени для репликации.

"Оказывается, вирусы прекрасно умеют переносить гены", - добавила она. "Они могут заразить хозяина, взять несколько его генов - например, для метаболизма азота - и затем реплицироваться, вырваться из клетки, заразить другого хозяина, и у них есть возможность сбросить эти гены. Таким образом, они похожи на маленьких водителей UPS в поисках гена азота, который, в конечном счете, мог бы сделать эти бактерии более успешными". Очевидно, что если вирус уничтожит клетку-хозяина, он больше не сможет существовать. Это постоянное балансирование между сохранением жизни хозяев, чтобы вирусы могли реплицироваться и контролировать популяции бактерий.

Для вирусов, как оказалось, время - это все, то есть точный момент, когда они сталкиваются с хозяином, и какие условия складываются в этот волшебный момент. "Это не минута спустя или две минуты, - говорит Уильямсон, - но бактерии, на которые нападают вирусы, постоянно меняются, поэтому то, какие вирусы где появляются, зависит от жизненного цикла хозяина. Такие факторы, как время, необходимое конкретному хозяину, чтобы удвоить свою популяцию, скорость его роста". Очень тонкие изменения температуры, солености и прочего также приводят в движение сложный, обширный и потенциально смертельно опасный танец между вирусами и хозяевами, который может меняться каждую секунду, что делает безумно сложным для ученых отслеживание или понимание широких закономерностей, как эти крошечные кластеры ДНК и РНК заражают клетки, мутируют и повторно заражают другие клетки.

Некоторые критиковали усилия "Колдуна" за то, что он брал случайные образцы по всему миру, а не повторял пробы на одном и том же участке в течение определенного периода времени. Последний подход облегчает выявление закономерностей, позволяя с большей вероятностью предсказать, какие бактерии и какие вирусы когда появятся. "Но эти случайные пробы дали нам представление о том, сколько всего существует в мире, о чем мы не знали", - говорит Уильямсон. "Это была отправная точка". Она считает, что работа Sorcerer вдохновила людей на проведение более масштабных исследований с использованием метагеномики, которыми стало легче управлять по мере совершенствования технологии и удешевления se-квантования. Помогает и то, что сейчас "так много сегодня существует больше метагеномных наборов данных по вирусам", поэтому "сравнение с другими исследованиями сейчас очень полезно".

Едва PLoS Biology выпустил сборник "Метагеномика океана 2007", Крейг и его команда в JCVI занялись очередной колоссальной загрузкой необработанных геномных данных, использованных для анализа, в общедоступные базы данных. Это включало передачу в цифровом виде 7,7 миллиона генов, которые команды JCVI обнаружили в бактериальных образцах, а также тысячи вирусных пептидных se-последовательностей и вирусных скаффолдов и почти шесть миллионов белков, охарактеризованных группой Шибу Йоосефа.

Но Крейг и компания выложили в открытый доступ не только все эти молекулярные данные. Они также загрузили атомные данные (включая измерения температуры и солености, место, где был собран каждый образец, и многое другое) в совершенно новую базу данных и аналитический инструмент под названием Cyberinfra-structure for Advanced Marine Microbial Research and Analysis (CAMERA). Эта уникальная база данных была разработана JCVI в сотрудничестве с новым компьютерным и IT-центром UCSD под названием Calit2, который получил грант на эти цели от Фонда Мура.

CAMERA стала темой заключительной статьи в специальном сборнике PLoS Bi-ology, автором которой является специалист по вычислительной биологии из JCVI Реха Сешадри. В ней она описывается как "современный вычислительный ресурс с программными инструментами для расшифровки генетического кода сообществ микроорганизмов в мировом океане". Сешадри и ее соавторы рассказали, как этот новый ресурс "поможет ученым понять, как микробы функционируют в своих естественных экосистемах, позволит изучать влияние человек оказывает влияние на окружающую среду, а также позволяет заглянуть в эволюцию жизни на Земле".

"Метагеномика способна пролить свет на генетический контроль этих процессов, изучая ключевых игроков, их роли и состав сообществ, который может меняться в зависимости от времени, климата, питательных веществ, углекислого газа и антропогенных факторов", - говорится в статье. "Можно представить себе будущее, в котором метаданные со спутников и метеостанций, а также другие физико-химические данные будут использоваться для интерпретации и информирования ученых о том, как эти факторы влияют на микробные процессы и состав сообществ".

Технология CAMERA была построена с использованием новой вычислительной технологии, разработанной в Calit2 и нескольких других университетах и институтах, под названием "OptiPuter". В то время в рамках этого проекта создавался прототип глобальной версии сквозной киберинфраструктуры, способной генерировать "кластер визуализации высокого разрешения" из изображений и данных, полученных в лаборатории исследователя, и передавать их по выделенному оптическому волокну со скоростью 1 или 10 гигабит в секунду на удаленные серверы данных и компьютеров в любом месте. В начале 2000-х годов это была новая и радикальная концепция.

Руководителем проекта CAMERA был основатель и первый директор центра UCSD Ларри Смарр.2 Будучи астрофизиком, который помог разработать технологию OptiPuter, Смарр несколькими годами ранее переключился с физики на компьютеры и помог создать сеть суперкомпьютеров в 1980-х годах, которая стала ранней предшественницей Интернета.

Смарр начал сотрудничать с CAMERA в 2005 году, когда ему неожиданно позвонили. "Я шел по кампусу Калифорнийского университета в Сан-Диего, когда мне позвонил Крейг", - вспоминал он позже. "Я не был с ним знаком, но он сказал мне, что нужно было где-то хранить и предоставлять подробную информацию обо всех данных, поступающих из экспедиции "Колдуна". Он решил, что Calit2 - самое подходящее место для этого. Он оказался прав".

Ларри Смарр - высокий, похожий на медведя мужчина, который с детским восторгом относится к проектам и идеям, которыми увлечен. У него нет формального образования в области микробиологии. Но он выбрал эту область благодаря Крейгу - и благодаря озарению, которое пришло к нему, когда он поставил астрофизику рядом с микробиологией. На первый взгляд, эти две дисциплины настолько далеки друг от друга, насколько можно себе представить: непостижимая грандиозность изучения Вселенной и непостижимая малость изучения микробиома. Но, по словам Смарра, когда он вник в проект CAMERA и узнал, чем занимаются Крейг и другие, он сделал следующее наблюдение: "Во Вселенной, возможно, 1012 галактик и сто миллиардов или около того звезд, то есть 1022 звезды. А потом я узнал, что на Земле, этой маленькой мухобойке посреди пустыни, в глуши Вселенной, существует 1030 бактерий. То есть бактерий в сто миллионов раз больше, чем звезд во Вселенной. И это просто умопомрачительно, верно? И тогда я понял, что конечными данными, которые изменят все в науке, будет биология микробов. Поэтому с тех пор я работаю в этой области".

Вскоре после звонка Крейга Ларри Смарр буквально вложил в дело свое нутро, начав многолетний проект по измерению и отслеживанию изменений в своем собственном микробиоме. Для этого он собирал образец кала каждый день и поручил JCVI и другим специалистам провести последовательность микробов. Он отслеживал данные и изменения, используя огромные вычислительные мощности, к которым он имеет доступ в Calit2. В какой-то момент самодиагностика Смарра выявила тревожные изменения в его микробиоме - раннее начало болезни Крона.

Болезнь, от которой он избавился, тщательно скорректировав свой рацион и образ жизни, и при этом использовал всю мощь имеющихся в его распоряжении передовых технологий для отслеживания своего прогресса. В каком-то смысле это был космический парень, обративший свой телескоп вовнутрь, чтобы не только изучить собственное созвездие триллионов бактерий, но и изменить его в свою пользу.

"В итоге у нас было более шести тысяч пользователей инфраструктуры из семидесяти с лишним стран", - говорит Смарр о проекте CAMERA. Он стал общей "водопойной ямой", доступной для всех желающих". К сожалению, в 2014 году финансирование CAMERA закончилось, и он был закрыт. "Отчасти это произошло потому, что проект был слишком успешным", - говорит Дэвид Кингсбери из Фонда Мура. "Спрос оказался больше, чем мы предполагали, - сказал он, - и мы не смогли удовлетворить его так, как этого хотели люди. У нас просто не было ресурсов для этого. Когда вы получаете грант, вы всегда беспокоитесь о том, что вы будете делать, если он провалится. А вот что мы редко делаем, так это планируем, что мы будем делать, если это действительно сработает?" К счастью, как отметил Смарр, другие создали базы данных и инструменты, подобные CAMERA: "Теперь это делают все".

Когда в 2007 году вышел сборник PLoS Biology, Крейг и Кен-Нет Нилсон написали обобщающую статью о нем в журнале ISME, в которой подчеркнули, как много еще не учтено. Глобальный обзор океана, отметили они, сосредоточен на "приповерхностной морской планктонной нише" и едва ли отражает огромную микробную жизнь во всем остальном море, не говоря уже о почве и воздухе. В него также не вошли очень мелкие животные и более крупные фитопланктон (эукариоты) и другие крупные микробы, а также многоклеточные бактерии. "Во многих случаях, - пишут они, - эти бактерии имеют четко определенные ниши... и нет никаких сомнений в том, что они играют определенную роль в морских экосистемах".

"Каждый из нас должен сесть за стол с данными и привнести в их анализ свои собственные интересы и знания", - заключили они. "Сейчас главное - воспользоваться моментом и двигаться вперед".

Именно это и произошло с 2007 года, когда микробиоло-ги и океанографы по всему миру стали использовать миллионы микробов, собранных и секвенированных учеными JCVI, что намного больше, чем те первые сорок один образец, взятый от Саргассовых до Галапагосских островов. В главе 8 мы расскажем о том, как много данных и анализов было собрано с момента начала проекта Sorcerer II в 2003 году, что привело к появлению тысяч статей и экспериментов, которые, безусловно, продвинули вперед науку об экологической микробиологии. В ней также будут высказаны некоторые мысли о том, как этот взрыв открытий помог нам лучше понять, как человек вписывается в планету, на которой доминируют микробы.

Это включает в себя растущее осознание того, что исторически и биологически мы не настолько контролируем нашу планету, как нам казалось, и что люди - всего лишь еще один организм, глубоко связанный и зависимый от планеты микробов, которым нет дела до нашего вида, кроме как в качестве одной из многих ниш, где мы можем обитать и работать с ресурсами - иногда симбиотически, а иногда нет. Это вновь обретенное смирение приходит даже тогда, когда мы узнаем о значительном влиянии человеческой деятельности на окружающую среду в глобальном масштабе. Оба осознания заставляют нас перестать притворяться, что микробиом не имеет значения.

Глава 8. Микробов больше, чем звезд

Он тянется бесконечно - и, о Боже! Он весь усеян звездами!

-Артур К. Кларк, 2001 год: космическая одиссея

ПОСЛЕДНИМ осенним днем 2018 года недалеко от Ла-Джоллы, штат Калифорния, микробиолог JCVI Крис Дюпон стоял на пляже у Океанографического института Скриппса, готовясь войти в холодные воды Тихого океана. Шагая в волны, разбивающиеся о песок, он нес длинную доску для серфинга и сумку с предварительно очищенной двухлитровой бутылкой с образцом. Вскочив на доску, тридцатилетний Дюпон, компактный мужчина с легкой улыбкой, отправился на веслах в заданное место на берегу, чтобы взять пробу океанской воды, наполненной микробами. Этим он занимается на этом пляже уже много лет, сочетая, как и Крейг, два своих увлечения: серфинг и изучение океанских микробов.

Дюпон проводил один из десятков тысяч тщательно продуманных и детально проработанных экспериментов, которые исследователи проводят со времен кругосветного плавания Sorcerer II, делая открытия и выводы, которые помогли осветить научный смысл того, что мы узнаем об океанском микробиоме. "Это было небольшое исследование", - сказал Дюпон, как и десятки других, в которых он принимал участие с момента присоединения к JCVI в 2009 году и ранее в своей карьере. "Но мы надеемся, что оно хоть немного помогло более широкой работе".

Дюпон собирал морскую воду для проекта, над которым он работал вместе с Полом Карини, микробиологом из Университета Ари-зоны. Оба ученых собирали образцы из океана здесь, в Южной Калифорнии, чтобы добавить их к образцам почвы, взятым недалеко от Тусона в горах Санта-Каталина в Аризоне. Их целью было попытаться лучше понять, почему некоторые микробы в этих двух средах - почве и океане - легче культивировать в лабораторных условиях, чем другие, что включало в себя секвенирование дробовика для проверки ДНК изучаемых микробов.

"Я вышел на хороший глисс, - вспоминал Дюпон, - открыл бутылку, ополоснул ее морской водой, затем наполнил. Я укупорил ее и положил обратно в сумку". Затем он подплыл к месту, где плескались волны, и, поймав одну особенно сладкую, вернулся на пляж, где положил образец в кулер и поехал обратно в свою лабораторию. "Я отфильтровал половину для секвенирования в JCVI, а остальное отправил в лабораторию моего сотрудника в Аризоне", - говорит Дюпон.

"Они делали то же самое с образцами почвы, которые собирали, отправляя половину мне, а половину оставляя себе". В начале 2020 года команда опубликовала исследование, посвященное почвенной части проекта. "Мы все еще работаем над публикацией океанической части", - говорит Дюпон.

Работа Дюпона, как и многих других микробиологов за последние полтора десятилетия, была направлена на извлечение информации из образцов, взятых на Sorcerer II и учеными, работающими над другими большими и малыми проектами по сбору микробов, включая несколько проектов на досках для серфинга. Среди небольших работ Дюпона, часто выполненных в сотрудничестве с Крейгом и другими учеными JCVI, - опубликованная в 2011 году статья о колебаниях фитопланктона в море у побережья Сан-Диего. В другой статье, опубликованной в 2015 году, исследуется, как геномы и экспрессия генов различались в зависимости от уровня солнечного света и доступности питательных веществ на разных глубинах в восточной субтропической части Тихого океана. В 2017 году компания Du-pont опубликовала анализ разнообразия вирусов, обнаруженных в Балтийском море, - исследование, соавтором которого выступила Каролина Ининбергс, шведский микробиолог, сопровождавшая экспедицию Sorcerer II в 2009-2010 годах в Балтийском и Средиземном морях.

Отдельные работы, подобные этой, стали исчисляться сотнями в год. В настоящее время исследователи пополняют анализ того, что формирует разнообразие микробов в различных средах. Они выясняют, как конкретные микробы взаимодействуют друг с другом и с другими видами, включая человека. Они определяют функции различных генов и белков. Они отслеживают влияние изменений окружающей среды на крупные глобальные системы, такие как морская микробная экосистема, которая питает и поддерживает фитопланктон, производящий более сорока процентов кислорода в атмосфере.

Многие из этих исследований были бы невозможны, если бы с 2003 года не произошло еще одно важное научное событие - Крейг понял, что с помощью метагеномных методов можно обнаружить значительное большинство микробов, которые ранее не поддавались идентификации и классификации, и что эти микробы можно собирать и секвенировать в больших, глобальных масштабах. Такой подход помог вдохновить другие многолетние глобальные экспедиции по сбору проб.

Мыслить масштабно также побудили масштабные общественные усилия по систематическому изучению микробиома Земли. Одним из них стал консорциум Earth Microbiome Project, созданный в 2010 году под руководством микробиологов Роба Найта и Джека Гилберта из Калифорнийского университета в Сан-Диего. В 2017 году этот консорциум опубликовал в журнале Nature масштабное исследование, целью которого была стандартизация критериев классификации таксонов микробиома и решение других насущных проблем, связанных с определением характеристик микробов, а также наведение порядка в развивающейся области экологической микробиологии. В исследовании приняли участие более пятисот ученых, а 27 751 образец был получен из сорока трех стран. "Эти образцы представляют собой множество типов образцов и охватывают широкий спектр биотических и абиотических факторов, географических мест и физико-химических свойств", - пишут Найт и Гилберт в редакционной статье, опубликованной в 2018 году в журнале mSystems.

Исследование, по словам Найта и Гилберта, дало ученым возможность "проверить фундаментальные гипотезы биогеографии, в том числе выявить закономерности, которые ранее были возможны только для "макробиологической" экологии. Кроме того, экологические тенденции продемонстрировали ключевые принципы организации, согласно которым экосистемы с меньшим разнообразием сохраняют таксоны, которые встречаются в образцах с большим разнообразием". Полученные данные также позволили исследователям "изучить факторы, лежащие в основе глобальных тенденций разнообразия", и, используя информатику.

Благодаря этому они смогли "выявить местную адаптацию и, следовательно, экологическую специфику подвидов". Это стало продолжением анализа генетического и протеомного разнообразия первых сорока одного образца, взятого из Sorcerer II, о чем сообщалось в работах JCVI в специальном выпуске PLoS Biology 2007 года.

В рамках проекта "Микробиом Земли", добавляют Найт и Гилберт, не удалось изучить функции генов или пролить свет на другие молекулярные процессы, например, на то, какие белки экспрессируются этими генами и какова роль метаболитов в этих организмах. Изучение таких явлений известно как мультиомика, поскольку она объединяет несколько "омических" методов, таких как геномика, протеомика, микробиомика и метаболомика. В последние годы мультиомика стала модным направлением в молекулярной биологии, хотя одновременный учет стольких динамических процессов остается фантастически сложной задачей.

"Чтобы оценить, как микробы распределены по средам в глобальном масштабе - и следует ли динамика микробных сообществ фундаментальным экологическим "законам" в планетарном масштабе, - требуется либо масштабное монолитное исследование всех сред, либо практическая методология координации многих независимых исследований", - пишут Найт и Гилберт. Они также отметили, что, даже когда образцы и исследования накапливаются, вопрос о том, что все это значит, остается нерешенным. Ученые просто переполнены данными - любопытное дополнение к скудости данных, которая преобладала до 2003 года.

ОДИН из способов представить себе микробные экосистемы на Земле и их влияние на человека - это вообразить нечто сродни русской матрешке. Это матрешка внутри матрешки, а внешний слой - это экосистема, которую мы видим из космоса, сферическая, окрашенная в синий, зеленый и белый цвета. Эта огромная экосистема, поддерживающая жизнь, какой мы ее знаем, содержит все остальные экосистемы внутри экосистем, вплоть до микроэкосистем в море, в глубинах Земли, на пестике розы или внутри вас.

Микробная экосистема человека - всего лишь одна из почти бесконечного числа субматрешек на Земле. Но поскольку человеческий микробиом довольно важен для большинства организмов, читающих эту книгу, мы будем использовать его в качестве примера. В книге о микробиоме моря и Земли мы уделим немного времени описанию того, как проект Sorcerer II и экологическая микробиология за последние двадцать лет способствовали нашему пониманию триллионов крошечных организмов - эукариот, архей, бактерий, вирусов и грибков, - которые живут внутри и на теле Homo sapiens.

По последним оценкам, средняя популяция микроорганизмов внутри нас составляет около тридцати девяти триллионов. Количество бактериальных клеток примерно равно количеству гораздо более крупных человеческих клеток. Микробы несут в себе в пятьсот - тысячу раз больше генов, чем человеческие клетки, но на их долю приходится менее одного фунта от общего веса среднего человека.

Микробы поддерживают жизнедеятельность нашего организма, выполняя свои обычные задачи: выделяют химические вещества, разрушают отмирающие клетки, перерабатывают основные химические вещества, такие как углерод, азот и кислород, и многое другое. Сотни миллионов микробов в кишечнике помогают нам переваривать и перерабатывать пищу. При правильном балансе они защищают нас от болезней и выполняют множество функций, которые поддерживают наше здоровье. Микробы, доставшиеся нам от матери, частично приобретенные из потребляемой пищи и из других внешних экосистем, влияют на наше развитие еще до рождения. Они расщепляют нашу пищу, извлекая из нее питательные вещества, необходимые нам для выживания. Они учат нашу иммунную систему распознавать опасных захватчиков и вырабатывают противовоспалительные соединения, которые борются с микробами, вызывающими заболевания.

Все больше исследований показывают, что изменения в составе наших микробиомов коррелируют с многочисленными заболеваниями, что дает возможность использовать манипуляции с этими сообществами для лечения болезней, над чем работают несколько фармацевтических и биотехнологических компаний, разрабатывая новые лекарства и другие методы лечения.

Частью этих исследований является изучение того, что происходит, когда мы балуемся диетами с высоким содержанием сахара и жиров, плохо спим или пьем слишком много джин-тоника. Все это может привести к размножению "плохих" бактерий в нашем кишечнике за счет "хороших", что делает нас больными и даже влияет на наше настроение. Например, в исследовании 2018 года, опубликованном в European Journal of Nutrition, изучался тонкий баланс между потреблением углеводов и уровнем бактерий в кишечнике, которые расщепляют углеводы до метаболитов. Исследователи обнаружили, что когда человек слишком сильно сокращает потребление углеводов, бактерии, которые их потребляют, переходят на другие источники пищи в кишечнике. Это заставляет бактерии, любящие углеводы, выделять менее полезные метаболиты. Еще одно исследование, опубликованное в журнале Nature Microbiology в 2019 году, показало, что распространенность определенных микробов в кишечнике коррелирует с депрессией.

Однако до недавнего времени выявление и изучение больших систем микробов, хороших и плохих, в организме человека было ограничено досадным упрямством большинства бактерий, которые не поддавались культивированию в лаборатории. Именно здесь экосистема микробиома человека входит в нашу историю, историю о том, как методы, разработанные для секвенирования микробов в окружающей среде в конце 1990-х и начале 2000-х годов, были использованы позже для лучшего понимания микробиома человека.

"Я думаю, что изучение микробиомов окружающей среды заложило основу для работы над человеком", - говорит микробиолог Карен Нельсон, бывший президент JCVI и один из первых сторонников использования метагеномики для изучения микробиома человека. "Первая серия исследований, в которых использовалась метагеномика, определенно проводилась с образцами окружающей среды, водой и почвой, отчасти потому, что так было проще проникнуть внутрь и посмотреть, что там находится. Затем мы использовали те же методы на людях".

Истоки работы Нельсона с человеческими микроорганизмами восходят к последним двум годам работы Крейга в Celera, с 2000 по 2002 год. "Вы должны понимать, что у Крейга в Celera и TIGR была, возможно, самая высокопроизводительная операция по секвенированию на планете", - говорит Нельсон. "И пока все были сосредоточены на секвенировании человеческой ДНК, мы и другие начали задавать вопросы о других животных, таких как куры и коровы, а также о том, что происходит в их желудочно-кишечном тракте с точки зрения микробов, задаваясь вопросом, что мы найдем, если попробуем секвенировать дробовик". В то время большинство генетических работ в микробиологии, человеческой или иной, были связаны с 16S рРНК. "Моя лаборатория была занята фундаментальными исследованиями 16S рРНК в образцах бактерий из полости рта людей вместе с мик-робиологом Дэвидом Релманом из Стэнфорда", - говорит Нельсон. "А до этого мы получили финансирование на изучение бактерий, в том числе гингивита, в полости рта".

По словам Нельсона, идея использовать секвенирование дробовика в кишечнике человека впервые возникла в рамках проекта, который Крейг и Хэм Смит подумал, что они могли бы продолжить работу в Celera. "Они хотели составить последовательность микробов в человеческих какашках", - говорит Нельсон, и назвали проект "HuPoo". Однако материнская компания Celera решила, что ее коммерческий бизнес - не место для фундаментальных исследований. Поэтому Крейг перевел проект в TIGR. Однажды я пришел к Крейгу и спросил: "Могу ли я взять это на себя?" Я хотел провести полногеномное дробное секвенирование микробиома кишечника, которое он проводил в океанах. Он согласился, и мы так и поступили".

В 2006 году Нельсон возглавил группу, опубликовавшую в журнале Science первую крупную работу, в которой использовалась метагеномика для анализа эн-тиретичности микробов, обнаруженных в фекалиях человека, - отличного источника сырья (так сказать) для изучения микробиома кишечника. "В этой работе мы быстро смогли сделать для человека леверидж того, что происходит в мире окружающей среды, - говорит Нельсон. Для начала они опробовали свою идею на фекалиях всего двух человек - N=2, что сегодня не прокатило бы, поскольку для того, чтобы результаты оказались интересными для ученых и врачей, необходимо было бы протестировать тысячи людей. Но в то время идея уничтожения кишечных бактерий была в новинку.

"Мы были очень удивлены разнообразием флоры в фекалиях этих двух людей, - говорит Нельсон, - сообщество было ошеломлено. Никто не ожидал этого, так же как никто не ожидал разнообразия, которое Крейг обнаружил в Саргассовом море. Мы не знали, что с этим делать, - так много всего было. Ведь вы должны понимать, что тогда все культивировали по одному или по два организма за раз. А теперь у нас были тысячи, и большинство из них - организмы, которых вы никогда раньше не видели".

"Затем, со временем, мы начали рассматривать разных людей, - добавила она, - с разными профилями: "здоровые против больных, принимающих антибиотики и все остальное. Мы также увидели так называемый "дисбиоз" - дисбаланс в микробиоме, который может вызвать заболевание. Сначала мы просто не понимали, что происходит. Что стало причиной этого? Диета? Что-то еще? И по сей день трудно установить причину и следствие, но во многих случаях вы четко видите корреляцию между дисбалансом определенных бактерий и болезнями".

Нельсон приводит современный пример того, как микробиологи копаются в фекалиях и вскрывают геномы микроорганизмов, чтобы выяснить влияние специфического дисбактериоза в кишечнике человека - в данном случае того, который, как оказалось, связан с неалкогольной жировой болезнью печени. Это заболевание, являющееся наиболее распространенной формой хронического заболевания печени в США, поражает от восьмидесяти до ста миллионов американцев и убивает двадцать тысяч человек в год. До семи тысяч пациентов в результате этого заболевания получают трансплантацию печени. В 2017 году гастроэнтеролог Рохит Лумба из Калифорнийского университета в Сан-Диего в соавторстве с Карен Нельсон провел клиническое исследование, в котором приняли участие восемьдесят шесть пациентов с заболеваниями печени. Они взяли образцы кала и обнаружили несколько вероятных индикаторов прогрессирующего заболевания печени, в первую очередь кишечную палочку и другую бактерию под названием Bacteroides vulgatus.

Обе эти бактерии в изобилии присутствуют в кишечнике человека, и обе они могут быть полезными или вредными в зависимости от их количества и от других факторов, таких как рацион питания. Bacte-roides vulgatus относится к семейству бактерий, называемых бактериодами, которые составляют самую многочисленную часть микробиоты человека: в нашем кишечнике насчитывается до 1011 маленьких бактерий Bacteroides. Они играют важнейшую роль в расщеплении сложных молекул в пище, которую мы едим, и особенно активно размножаются, когда человек потребляет много белка и животных жиров и не употребляет углеводов.

Авторы исследования обнаружили, что избыток обеих этих бактерий связан с прогрессирующим заболеванием печени, и предложили теорию о том, как избыток бактерий мог стимулировать выработку токсичных для печени метаболитов. Летом 2021 года Лумба планировал расширить свое исследование до пятисот диабетиков, поскольку диабет - это заболевание, которое подвергает пациентов высокому риску развития неалкогольной жировой болезни печени.

"Мы работаем над созданием панели бактерий, которые можно было бы использовать для тестирования и диагностики заболеваний печени, - говорит Лумба. Это позволит избежать необходимости проведения диагностической биопсии. "Эта идея может быть использована для диагностики других заболеваний, когда определенные бактерии ведут себя определенным образом, что способствует развитию болезни. Мы также можем использовать эти тесты, чтобы узнать, помогло ли лечение, проверив, как оно повлияло на микрофлору".

Подобные небольшие, но значимые открытия о ми-кробиоме человека за последние пятнадцать лет распространились почти так же стремительно, как и исследования микробиома окружающей среды, а возможно, и больше. NIH запустил и профинансировал крупный научный проект - проект "Микробиом человека" стоимостью 170 миллионов долларов, который осуществлялся с 2007 по 2016 год, а JCVI был его соавтором. Эта инициатива имела отголоски проекта "Геном человека", хотя и с гораздо меньшим финансированием.

В первую очередь проект "Микробиом человека" был нацелен на выявление микробов в организме человека и понимание того, как они влияют на здоровье и болезни. В рамках проекта были предприняты большие усилия по созданию инфраструктуры и стандартизации, что также происходило в экологической микробиологии в рамках проекта "Микробиом Земли". Когда проект "Микробиом человека" завершился, в числе его достижений значилась идентификация около десяти тысяч видов микроорганизмов, населяющих экосистему человека. Все они были включены в каталог эталонных метагеномов, полученных из различных участков организма - в основном с помощью 16S рРНК, но в некоторых случаях и с помощью секвенирования всего генома. Также была проведена соответствующая работа по юридическим и этическим вопросам, связанным с конфиденциальностью, тем, что следует сообщать пациентам, и коммерциализацией.

В рамках конкретных проектов ученые изучали такие вопросы, как микробиом влагалища перед родами, вирусная нагрузка в микробиоме детей с необъяснимой лихорадкой и роль микробиома в заболеваниях кожи, пищеварительной системы и репродуктивных органов. Одно исследование установило связь между определенными микробами и атеросклерозом. Было проведено еще много других. В 2012 году в журналах Nature, PLoS Biology и других было опубликовано несколько исследований, проведенных в рамках проекта "Микробиом человека". Ученых ждало несколько сюрпризов, в том числе и то, что микробы вносят свой вклад в гены, помогающие человеку выжить. Было также замечено, что микрофлора человека меняется со временем в ответ на болезни и изменения в окружающей среде, что вполне логично, учитывая, что микробиом человека - это всего лишь одна из бесчисленных экосистем, вложенных в большую и хитроумно связанную экосистему "матрешка" планеты Микроб. Однако большинство изученных микробиомов кишечника, как правило, возвращались к состоянию гомеостатического равновесия после борьбы с болезнью или нарушения баланса микрофлоры, иногда устанавливая иной баланс микробов, чем до нарушения.

Учитывая недавнюю тотальную борьбу с глобальной пандемией, следует также упомянуть, что исследование SARS-CoV-2 продвинуло науку о микробиоме человека для коронавирусов и других патогенных вирусов - и в некоторой степени для вирусов в целом.

Мы приложили все усилия, чтобы понять новый коронавирус (который теперь уже не такой уж и новый) и то, как он взаимодействует со своими носителями-людьми. В результате мы теперь знаем больше о роли генетики человека в том, почему одни люди испытывают тяжелые симптомы и умирают, а другие не испытывают никаких симптомов. И мы лучше оснащены для создания новых и лучших вакцин, чтобы остановить не только SARS-CoV-2, но и действительно новые вирусы, которые, несомненно, появятся в будущем.

Глава 9.

Микробная «неудобная правда»

Лишь в течение момента времени, представленного нынешним веком, один вид - человек - приобрел значительную власть над природой мира.

-Рашель Карсон, «Безмолвная весна»

МИКРОБИОЛОГ КРИС ДЮПОНТ ПОМНИТ, как впервые увидел, как морской лев впал в зомби-безумие недалеко от Ла-Джоллы, штат Калифорния. "Его глаза закатились, и он яростно нападал на все, что находилось в пределах досягаемости", - говорит Дюпон. Он объяснил поведение животного мощным нейротоксином под названием "домоевая кислота", который вырабатывается микробом псевдо-ницшея, водоросль, которая может превращаться из доброкачественной в ядовитую. "Она очень ядовита для морских львов, которые ее едят, - сказал он, - и для людей".

Вероятным фактором, способствующим тому, что псевдоницшия стала домоевой, является потепление океана у берегов Калифорнии, поскольку парниковые газы повышают температуру нашей планеты. Вблизи Ла-Джоллы температура воды с 1970-х годов повышалась на 0,6 градуса в десятилетие. В последние годы это повышение коррелирует со скачками сезонных концентраций домоевой кислоты в океане, которые "сопоставимы с некоторыми из самых высоких значений, зафиксированных в литературе", согласно данным Калифорнийского управления по оценке опасностей для здоровья окружающей среды. "Зоопланктон и мелкая рыба поедают псевдоницшию, - говорит Дюпон, - и она перемещается по пищевой цепочке к морским львам".

Океанограф JCVI Эндрю Аллен потратил годы на изучение псевдоницшии, которая относится к роду водорослей, известных как диатомовые, - одного из крупнейших фитопланктонов в океанах. Он объясняет, что потепление - не единственный фактор, из-за которого псевдоницшия становится токсичной. Процесс еще не до конца изучен, но, похоже, превращение происходит, когда эти микоробы наедаются большим количеством питательных веществ в более прохладной воде у побережья Калифорнии, а затем, как он говорит, "попадают в более теплую воду у побережья" - воду, температура которой повышается в результате изменения климата.

Если это звучит сложно, то так оно и есть. Огромные глобальные системы течений, ветров, солености, питательных веществ и температуры находятся в работе, и они объединяются в постоянно меняющуюся хореографию взаимодействий, оказывающих влияние, среди прочего, на отдельные ми-кробы, такие как Pseudo-nitzschia. Изменение климата дополняет этот танец и влияет на то, что в конечном итоге происходит с этими длинными, цилиндрическими, ми-кроскопическими водорослями, а также с морскими львами и другими бесчисленными организмами, восемь миллиардов человек оказывают свое влияние на огромное и невидимое множество бактерий, вирусов, грибков и водорослей в море. По оценкам, в океанах обитает 1029 микроорганизмов, которые помогают сделать хрупкую планетарную экосистему такой, в которой мы, люди, можем существовать, а не такой, в которой нас нет.

Люди гораздо лучше осведомлены о том, как изменение климата и загрязнение окружающей среды влияют на макрожизнь. Они слышат о резком сокращении численности всех видов - от белых медведей до бабочек-монархов. Они узнают об ущербе, наносимом природе, - от редких орхидей в бассейне Амазонки до трехцветных дроздов в Северной Америке. Однако влияние на невидимые микробы, такие как Pseudo-nitzschia, также может быть очень глубоким. Правда, следует сделать оговорку: в отличие от бабочек, птиц и людей, которые исчезают навсегда, если вымирают, недолговечные микробы вроде Pseudo-nitzschia постоянно мутируют и эволюционируют. В ответ на колебания окружающей среды они с гораздо большей вероятностью будут реагировать, адаптироваться и меняться, чем полностью исчезнут.

"Человеческая деятельность вызывает огромный дисбаланс в глобальном микробиоме", - говорит Крейг. "Проедьте пятнадцать миль к югу отсюда после дождя, и все человеческие отходы из Тихуаны стекают по реке Тихуана в океан. Это влияет на все пляжи не только в Мексике, но и в Южной Калифорнии, загрязняя воду кишечной палочкой и другими инфекциями, и люди заболевают. Мы также наблюдаем повышение уровня кислотности океана примерно на 0,1 pH с доиндустриальных времен. Так что да, мы влияем на окружающую среду".

"С таянием всех льдов уровень воды будет выше, и океаны потеплеют", - добавил он. "При потеплении океана всего на один градус вы получаете реакции, подобные той, что происходит с коралловыми рифами, где ключевая бактерия, которая отвечает за поддержание здоровья рифов, в некоторых местах умирает, а вместе с ним и сами кораллы".

В 1962 году морской биолог и писательница Рэйчел Карсон в своем бестселлере "Безмолвная весна" выступила с аналогичным посланием об угрозах, которые несет человеческая деятельность для макрожизни. Эта красноречивая ода красоте и хрупкости естественной жизни стала одним из первых широко читаемых предупреждений о вреде загрязнения Земли человеком. Книга Карсон в значительной степени способствовала популяризации экологического движения, которое стало основным в 1960-х годах и привело, в частности, к созданию Агентства по охране окружающей среды США в 1970 году и национальному запрету на использование ДДТ в 1972 году.

"Для каждого из нас, как и для малиновки в Мичигане или лосося в Мирамичи, это проблема экологии, - писал Карсон, - взаимосвязи, взаимозависимости. Мы травим мух-каддисов в ручье, и лосось сокращается и умирает. Мы травим мошек в озере, и яд переходит из звена в звено пищевой цепи, и вскоре его жертвами становятся птицы, обитающие на озерных окраинах. . . . Все это фиксируемые, наблюдаемые факты, часть видимого мира вокруг нас. Они отражают паутину жизни или смерти, которую ученые называют экологией ".

"Будучи таким же грубым оружием, как дубинка пещерного человека, химический шквал был направлен против ткани жизни, - пишет она, - ткани, с одной стороны, нежной и разрушительной, с другой - чудесным образом прочной и устойчивой, способной нанести неожиданный ответный удар. Эти необыкновенные способности жизни были проигнорированы специалистами по химическому контролю, которые не привнесли в свою задачу ни "возвышенной ориентации", ни смирения перед огромными силами, с которыми они взаимодействуют".

Карсон мог бы рассказать и о воздействии человека на микромир - о том, как он существует в виде сложной ткани жизни, которая одновременно хрупка и устойчива перед лицом натиска одних и тех же загрязнителей, как вызванные человеком стрессовые факторы меняют то, какие микробы где живут, и как они взаимодействуют с окружающей средой, что может быть нездоровым для планетарной экосистемы, поддерживающей человека и макроорганизмы, которые поддерживают нас.

Учитывая эту медленную, но ускоряющуюся резню макрожизни, легко прочитать описание Карсон о том, что происходит на суше и в реках, с птицами и рыбами, когда "яд переходит из звена в звено пищевой цепи", и экстраполировать его на то, что происходит, когда деятельность человека вызывает сдвиги в популяциях микроорганизмов. Последствия могут быть одинаково опасны для малиновки в Мичигане и лосося в Мирамичи, а также для наших детей.

Еще одна аналогия с "Безмолвной весной", которую мы должны рассмотреть в 2020-х годах, заключается в том, что, хотя некоторые ученые во времена Карсон прекрасно понимали опасность, которую представляет собой неконтролируемое использование химических веществ, большинство людей не понимали этого - до тех пор, пока "Безмолвная весна" и другие призывы не привлекли их внимание. Точно так же и современные угрозы, создаваемые человеком для микробиома океана, остаются малоизвестными за пределами кругов микробиологов и океанографов. "Трудно привлечь внимание людей к этому вопросу", - говорит микробиолог из Скриппса Джек Гилберт. "Не похоже, чтобы люди много думали о микробиоме Земли".

Гилберт упомянул фильм Netflix 2021 года "Не смотри вверх" как иллюстрацию того, как человеческое общество может быть настолько поглощено собой, что не предпринимает никаких действий, даже когда опасность находится прямо в небе - ас-тероид, готовый врезаться в Землю.

В главной роли Леонардо Ди Каприо и Дженнифер Лоуренс - ученые, пытающиеся объяснить миру, одержимому мемами, лайками, сплетнями и тем, что Стивен Колберт однажды назвал "правдивостью", что они не воспринимают всерьез событие уровня вымирания, которое каждый мог бы предвидеть, если бы... ну, просто посмотрел вверх. И неважно, что невидимая угроза - надвигающаяся катастрофа, которая может убить всех нас, - исходит из мира, о существовании которого большинство людей лишь смутно догадывается.

"Трудно привлечь внимание политиков и других людей к происходящему, - говорит Дюпон. Но ученые пытаются. К примеру, в 2019 году группа из тридцати четырех микробиологов опубликовала в журнале Nature Reviews Microbiology работу под названием "Предупреждение ученых человечеству: Микроорганизмы и изменение климата". Авторы написали:

В антропоцене*, в котором мы сейчас живем, изменение климата влияет на большинство видов жизни на Земле. Микроорганизмы поддерживают существование всех высших трофических форм жизни. Чтобы понять, как люди и другие формы жизни на Земле (включая те, которые нам еще предстоит открыть) могут противостоять антропогенному изменению климата, крайне важно использовать знания о микробном "невидимом большинстве".

Мы должны узнать не только о том, как микроорганизмы влияют на изменение климата (включая производство и потребление парниковых газов), но и о том, как на них повлияет изменение климата и другая деятельность человека.

* Библиотека онлайн-ресурсов National Geographic дает следующее определение этому термину: "Эпоха антропоцена - это неофициальная единица геологического времени, используемая для описания самого последнего периода в истории Земли, когда деятельность человека начала оказывать значительное влияние на климат и экосистемы планеты". Данное Заявление о консенсусе документально подтверждает центральную роль и глобальное значение микроорганизмов в биологии изменения климата. Оно также ставит человечество в известность о том, что последствия изменения климата будут в значительной степени зависеть от реакции микроорганизмов, которая необходима для достижения экологически устойчивого будущего.

Еще один способ задуматься об этом - добавить влияние человеческой деятельности на микробиом планеты к концепции бывшего вице-президента США Эла Гора "Неудобная правда" - название документального фильма 2006 года об опасностях глобального потепления, снятого режиссером Дэвидом Гуггенхаймом, и книги Гора 2007 года (которую можно рассматривать как версию "Безмолвной весны" для XXI века). В фильме и книге рассказывается о повышении содержания углекислого газа в атмосфере и "неудобной правде" о том, что сжигание ископаемого топлива для питания нашей цивилизации и образа жизни приводит к изменению климата, которые будут ухудшаться, если люди не примут меры по сокращению выбросов CO2 . Как и Карсон, Гор обращается в основном к макрожизни и изменениям в погодные условия и другие свидетельства, которые мы можем увидеть своими глазами. Микромир мало обсуждается, хотя после выхода этого фильма и книги такие ученые, как Крейг, Крис Дюпон, Эндрю Аллен и Джек Гилберт (среди многих других), упорно работают над тем, чтобы работают над выявлением влияния накопления CO2 и загрязнения окружающей среды на мельчайшие организмы Земли. Они развивают усилия, начатые десятилетия назад, что ускорилось с внедрением таких технологий, как секвенирование дробовика и метагеномика на рубеже XXI века, а также с призывами таких людей, как Крейг, думать о микробах в глобальном масштабе.

Другие проекты планетарного масштаба, последовавшие за Sorcerer II, такие как Earth Microbiome Project, продолжили усилия, которые теперь мы начинаем понимать не только то, как микробиом океана естественным образом взаимодействует с ветром, температурой и другими огромными планетарными системами, но и то, как деятельность человека влияет на эти природные процессы. Тем не менее, задача постичь нечто столь большое и сложное остается огромной проблемой, и многое остается неизвестным, о чем заявили тридцать четыре ученых, ставших авторами "предупреждения человечеству" 2019 года в своем консенсусном заявлении:

Для надежного прогнозирования того, как микробные функции и механизмы обратной связи отреагируют на изменение климата, необходимы долгосрочные данные, однако таких наборов существует очень мало (например, Гавайские временные серии океана и Бермудское исследование атлантических временных серий). В этом контексте Глобальная экспедиция по отбору проб океана, трансекты Южного океана и Консорциум океанов Тары предоставляют метагеномные данные, которые являются ценной базовой информацией о морских микроорганизмах.

"Большинство из нас смотрят на мир с точки зрения человека, - говорит Крейг, - как будто Земля создана для нас, и она будет поддерживать нас, что бы мы ни бросали в окружающую среду. Это не очень умно с нашей стороны. Мы не можем жить при pH 11, мы не можем жить при pH 1, мы не можем жить в метановой атмосфере, мы не можем жить при слишком

много CO2 . Но большинство людей и политиков не задумываются об этом. Даже некоторые биологи склонны фокусироваться на окружающую среду, которая поддерживает человека, как будто она застыла в камне или является золотым стандартом жизни, что катастрофически неверно".

"На все более обширных территориях Соединенных Штатов, - писала Рейчел Карсон в 1962 году, - весна теперь наступает без предвестников.

Возвращение птиц, и ранние утра странно молчаливы там, где когда-то они были наполнены красотой птичьих песен". Печально, что теперь мы можем добавить к этому страшному, хотя и поэтическому прогнозу, что деятельность человека также заставляет планету Микроб меняться странным образом - увеличивая вероятность того, что твиты, жужжание, рев, мурлыканье, кваканье, ойканье и лай, которые мы любим и которые питают нас, затихнут навсегда.

Одна из важнейших систем планеты, от которой в конечном итоге зависит, будут ли петь птицы и бегать лососи - или нет, - это так называемый океанический углеродный биологический насос, или просто биологический насос. Это система в океанах, которая отвечает за поглощение и удаление двадцати пяти - тридцати процентов CO2 , выбрасываемого в атмосферу, и секвестрирует его на дне моря. Насос также поддерживает роль океана и производит около пятидесяти процентов кислорода в атмосфере. Биологический насос работает благодаря фитопланктону.

Это крошечные организмы, которые ученые Sorcerer II собирали по всему миру, - микробы, обитающие на кусочке океана у его поверхности, где они преобразуют солнечный свет в энергию посредством фотосинтеза и, подобно растениям, поглощают углекислый газ и выделяют кислород. "Биологический насос работает, потому что фитопланктон занимается фотосинтезом, - говорит Аллен, - а когда они умирают, некоторые из них тонут и забирают с собой углерод, который они содержат, где он оседает в иле и остается там, возможно, на миллионы лет". "Нам повезло, что у нас есть океаны.

в атмосферу так много CO2 , - говорит Дюпон. "Если бы насос, приводящий это в действие, когда-нибудь перестал работать, у нас были бы большие проблемы".

Не менее важную роль в поддержании работы биологического насоса играют поднимающиеся со дна океана волны, которые доставляют фитопланктону важнейшие питательные вещества. Это нитраты, фосфаты, сера, кальций, железо и магний, которые поступают из разлагающихся тел мертвого фитопланктона и других источников и под действием ветра, течений и изменений температуры поднимаются к поверхности, где живет фитопланктон.

Один из способов понять, как человеческая деятельность может повлиять на биологический насос, - наблюдать за океанами из космоса с помощью спутников, что и сделал экипаж корабля Sorcerer II в 2009 году в таких местах, как западное побережье Мексики. Они использовали изображения цветения фитопланктона, полученные со спутника OrbView-2, который в то время находился на орбите Земли с прибором под названием SeaWIFS - сокращение от Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor. SeaWIFS улавливал хлорофилл в фитопланктоне и следил за тем, как он разрастается вокруг таких городов, как Пуэрто-Вальярта и Акапулько, питаясь и перекармливаясь человеческими отходами, азотом и фосфором из удобрений и другими загрязняющими веществами.

Однако в 2009 году было известно еще меньше подробностей о том, как именно загрязняющие вещества влияют на фитопланктон, какие силы действуют при изменении температуры, потоков питательных веществ, солености и так далее. В те дни основной задачей было собрать образцы и использовать метагеномику и другие инструменты, чтобы увидеть, что там есть и какие популяции микробов живут в той или иной среде. Это было продолжением работы, проделанной в Саргассовом море и во время экспедиции по сбору проб глобального океана (GOS). "Многие из наших настоящих вех и прорывов произошли после GOS и действительно функциональных исследований.

Геномика, которая выросла из этого", - говорит Аллен. "Я бы не сказал, что это обязательно проекты GOS, но я думаю, что геномика, метаге-номика и метатранскриптомика" - последняя представляет собой изучение экспрессии генов микробов в естественной среде - "дали нам инструменты, обладающие необходимой чувствительностью, чтобы начать проводить наблюдения, которые важны для более детального понимания этих процессов".

Одним из примеров является исследование Аллена, направленное на изучение хитросплетений домоевой кислоты. Он и другие исследователи пытаются понять, почему этот нейротоксин распространяется у западного побережья США. Этот вопрос стал актуальным для индустрии моллюсков, потому что домоевая кислота не только сводит с ума морских львов-зомби, но и попадает в крабов и других моллюсков, которых едят люди. Попадание большой дозы домоевой кислоты в организм человека может вызвать судороги и кратковременную потерю памяти.

"В 2015 году на западном побережье наблюдалось массовое цветение домоевой кислоты", - говорит Аллен. "Оно нанесло ущерб в сотни миллионов долларов коммерческому рыболовству, если объединить Вашингтон, Орегон и Калифорнию. Пострадали крабы Дангенес, другие виды моллюсков и морские млекопитающие. Теперь вспышки, похоже, происходят все чаще, и нам нужно лучше это понять". В данном случае воздействие на промышленность и здоровье людей привело к финансированию со стороны Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), которое помогает ускорить работу таких ученых, как Аллен, пытающихся лучше понять клеточные и океанографические механизмы, которые приводят к выработке домоевой кислоты.

"Потепление, похоже, является одним из факторов, - говорит Аллен о том, что им удалось узнать на данный момент, - хотя это гораздо сложнее, чем это. Мы обнаружили, что если диатомовые водоросли [такие как Pseudo-nitzschia] благополучно растут и цветут в море, а затем внезапно попадают в теплые воды у берега, где существует некое ограничение нутриентов - например, слишком мало кремния, - то они начинают вырабатывать домоевую кислоту". Он считает, что такие условия могут активировать генетическую реакцию или, в некоторых случаях, вызвать увеличение численности определенных видов Pseudo-nitzschia, склонных к производству домоевой кислоты. "Не все Pseudo-nitzschia делают это, - сказал он, - но мы начинаем понимать некоторые механизмы, которые вызывают это явление, и можем надежно стимулировать его в лаборатории".

Аллен добавляет, что существует голливудский угол зрения на домоевую кислоту, которая имеет дьявольски звучащее название, словно взятое из фильма ужасов. Многие люди верят, что фильм Альфреда Хичкока "Птицы" был снят по мотивам реального случая, когда обезумевшие птицы врезались в окна, наевшись анчоусов, в которых была домоевая кислота", - говорит он, ссылаясь на реальный случай, произошедший в городе Капитола, штат Калифорния, недалеко от Санта-Круз, в 1960-х годах. Вот рассказ об этой атаке зомби-берсерков на птиц, опубликованный в 2016 году в газете Mercury News:

В августе 1961 года жители Капитолы проснулись от картины, которая казалась прямо из фильма ужасов. Полчища морских птиц пикировали на их дома, врезались в машины и извергали полупереваренные анчоусы на газоны.

Известный кинорежиссер Альфред Хичкок даже использовал это происшествие в качестве исследовательского материала для своего тогдашнего фильма "Птицы", в котором стаи обезумевших птиц необъяснимым образом нападают на прибрежный город.

Как необъяснимые нападения птиц в фильме "Птицы" пугали киноманов более полувека, так и ажиотаж 1961 года озадачивал ученых на протяжении десятилетий. Теперь они считают, что виной тому была домоевая кислота - тот же нейротоксин, из-за которого в этом году в Калифорнии задерживается сезон крабов Дангенесс.

В другой серии исследований, подробно описывающих тонкости процветания или отсутствия ми-кробов, основное внимание уделяется железу - важнейшему питательному веществу для фитопланктона, способному поглощать из океана такие питательные вещества, как азот. (Эти исследования относятся к экспедициям JCVI в Антарктиду с 2006 по 2015 год, а также к расследованию того, как повышение уровня углерода в атмосфере и закисление океанов могут подорвать деликатный механизм в фитопланктоне, который контролирует поглощение железа. Аллен и другие ученые выяснили, что естественный запас железа в Южном океане ограничен, а значит, там живет меньше фитопланктона. Однако исследователи также обнаружили, что все более теплая вода в Южном океане, похоже, заменяет железо в некоторых видах фитопланктона и способствует недавнему увеличению их популяции.

По словам Аллена, этот скачок численности фитопланктона может иметь последствия для таких удаленных от Антарктиды регионов, как южная часть Тихого океана. В прошлом тот факт, что лишенный железа фитопланктон на юге не потреблял все доступные питательные вещества, такие как азот, приводил к переизбытку азота в Южном океане. Традиционно океанические течения несли этот избыток на север, что обеспечивало пищу для фитопланктона - пищу, которой не было, если антарктический фитопланктон размножался и потреблял больше азота, прежде чем он мог попасть в южную часть Тихого океана.

"Когда вы начинаете вмешиваться в биохимию Южного океана, это будет иметь глобальный характер", - говорит Аллен, хотя хорошо это или плохо, пока неизвестно. "Это огромная проблема - просто попытаться расшифровать естественные колебания всего этого", - говорит Аллен. "А понять влияние антропогенных колебаний еще сложнее".

Все эти планетарные колебания также изменяют количество фитопланктона в океанах. Что именно происходит, пока неясно: одни исследования и модели говорят о сокращении популяции, другие - о ее увеличении. По данным НАСА, пищевая база для фитопланктона находится под давлением и сокращается, поскольку парниковые газы задерживают солнечный свет и повышают температуру атмосферы и океана. Как говорится на сайте НАСА, "ожидается снижение продуктивности, поскольку по мере потепления поверхностных вод водная толща становится все более стратифицированной". Другими словами, поднявшиеся волны не будут течь так легко.

Фитопланктон может как увеличиваться, так и уменьшаться: падение популяций крупных фитопланктонов, таких как диатомовые водоросли, может происходить одновременно с увеличением численности более мелких видов, например цианобактерий. Такое изменение баланса между большим и малым может иметь последствия для поглощения углерода на планете. Размер имеет значение, поскольку крупный фитопланктон поглощает около сорока процентов углекислого газа, который оказывается на дне океана.

Аллен предположил, что тенденция может заключаться в увеличении количества фитопланктона в целом, причем большая часть прироста приходится на маленьких существ. "Это может привести к тому, что океан не будет обеспечивать столько чистого производства кислорода, - сказал он. В этом случае он будет поглощать меньше углекислого газа, "потому что изменится размерная структура и состав сообщества".

Это не очень хорошая тенденция для видов, которые нуждаются в кислороде и хотели бы видеть сокращение выбросов CO2 в атмосферу.

Предположим, вы летите с полуострова Баха в Бостон. Сидя в кресле у окна в ясный день, пролетая над северной частью Мексиканского залива, вы видите внизу коричнево-зеленое побережье Луизианы, а к югу от него - бескрайние просторы сапфирово-синего моря. С воздуха сверкающая вода поражает воображение. Затем вы приближаетесь к устью реки Миссисипи и замечаете, как голубой цвет меняется на тусклый, светло-оливково-зеленый, который тянется вдоль побережья и уходит в залив.

То, что вы видите, - еще одно серьезное воздействие человеческой деятельности на океаны: массовое цветение водорослей, отмечающее одну из самых больших "мертвых зон" в мировом океане. Эта зона размером с Нью-Джерси (почти семь тысяч квадратных миль) и продолжает расти. Эти огромные участки океана, называемые также зонами кислородного минимума (ЗКС), разрослись за последние полвека, а их цветению способствуют химические вещества - азот и фосфор, которые сбрасываются в море великими реками мира. В основном эти химикаты образуются из удобрений, используемых на фермах и газонах, которые попадают в ручьи и реки, иногда на тысячи миль выше по течению, и оказываются в океане, вызывая бурный рост водорослей и других микроорганизмов, питающихся азотом и фосфором. Они также потребляют кислород и мешают подводным растениям получать солнечный свет. Когда водоросли погибают, все больше кислорода в воде потребляется бактериями, оставляя очень мало для рыб и других макроживых организмов.

"Мертвая зона у побережья Луизианы - самая большая за всю историю", - говорит Дюпон. "Ее видно из космоса. Она простирается от Техаса до восточной части Луизианы. У NOAA есть живой корм". Но Залив вряд ли одинок. Мертвые зоны распространились от устьев рек по всей планете, от побережья Мексики, где экипаж "Колдуна II" наблюдал цветение воды, до Янцзы в Китае, Нила в Египте и пресноводных водоемов в глубине страны, таких как озеро Эри.

Дюпон сравнил происходящее с мертвыми зонами с тем, о чем писала Рейчел Карсон, когда химикаты попадали в экосистемы и поражали птиц и рыб далеко от места происхождения поллютантов. "Когда фермеры неправильно используют удобрения и используют их слишком много, они отправляют химикаты в места, находящиеся в пятистах милях от них", - сказал он. "Поэтому возникают ситуации, когда фермеры, использующие удобрения, или заводы, использующие металлы на Среднем Западе, становятся проблемой для Луизианы". Если этого недостаточно, бактерии в мертвых зонах также производят оксид азота, который поднимается в атмосферу и способствует глобальному потеплению.

Не то чтобы в мертвых зонах не было жизни. "Определенные микробы процветают", - объясняет он. "Они получают все необходимое, но так получилось, что они пожирают весь кислород". Некоторые бактерии в мертвых зонах являются анаэробными и не нуждаются в кислороде. Они "дышат" такими веществами, как нитрат, аммоний, марганец, железо и сульфат. "В самом худшем случае, - говорит Дюпон, они будут использовать CO2 и превращать его в метан - парниковый газ, который еще больше связан с изменением климата, чем углерод.

Еще одно явление, влияющее на уровень кислорода, - увеличение количества "ги-поксических", кислородно-недостаточных, карманов в открытом море, число которых растет на протяжении последних пятидесяти лет. Эндрю Аллен рассказал об экстремальном гипоксическом кармане, возникшем с 2014 по 2016 год у побережья Калифорнии и названном морской тепловой волной: "Мы получили огромную линзу теплой воды, которая просто сидела там, не двигаясь".

Мертвые зоны и гипоксические зоны открытого океана вместе взятые сейчас занимают более двенадцати миллионов квадратных миль океана и простираются на двести метров ниже уровня моря, что в совокупности составляет площадь, превышающую площадь Северной Америки и Африки. В целом, исследования показывают, что в период с 1960 по 2017 год средний уровень кислорода в морской воде по всему миру снизился примерно на два процента. Этот уровень снизился как в открытом море, так и в прибрежных водах.28

Здесь стоит упомянуть еще об одном карсоновском перекосе в паутине жизни - о том, который затрагивает коралловые рифы по всему миру, включая некоторые впечатляющие, которые посетил Колдун II. Эта история начинается с крошечных водорослей, называемых зооксантеллами, и бактерий, которые живут в тканях кораллов, обеспечивая своих хозяев важными питательными веществами, помогая удалять отходы и выполняя важнейшие иммунологические задачи, помогающие противостоять патогенам. Некоторые из этих микробов также ответственны за ослепительные цвета кораллов. Проблемы возникают, когда повышение температуры, загрязняющие вещества и другие природные и антропогенные стрессы заставляют кораллы выбрасывать зооксантеллы и другие симбиотические микробы. Это вносит хаос в сложную систему микро- и макрожизни на рифах и приводит к тому, что кораллы белеют, становясь более восприимчивыми к болезням и смерти.

Еще один загрязнитель океанов и окружающей среды, который только начал становиться проблемой еще во времена Рейчел Карсон, - это пластик. Экипаж судна Sorcerer II видел пластик повсюду, особенно в огромных пространствах плавающих пластиковых тапочек, картонных коробок, стаканчиков для слюны, упаковочных ящиков и многого другого, что собралось в гиры в открытом море. По оценкам, пять триллионов кусочков пластика сегодня засоряют верхние двести метров океанских вод.

По оценкам, в океаны попадает от двенадцати до двадцати одного миллиона тонн пластика только трех основных типов: полиэтилена, полипропилена и полистирола. Истинный объем пластика в океанах, включая микрогранулы размером менее пяти миллиметров, которые регулярно распадаются на более крупные части, неизвестен. Известно лишь, что микрогранулы, проглоченные рыбой, ракообразными и другими морскими животными, вредны, а иногда и смертельно опасны. Они оказываются внутри людей, которые тоже едят рыбу, хотя обычно в ничтожных количествах. Они могут быть токсичны для некоторых видов фитопланктона.

Поскольку пластик в основном не поддается биологическому разложению, бактерии и другие микроорганизмы не могут его разложить. Вот почему они плавают в море, иногда в виде полузатонувших пластиковых островов размером с континент, которые Крейг и команда "Колдуна II" видели в начале 2000-х годов и которые с тех пор стали гораздо больше. "Пластик - это новая экосистема в океане, - говорит Дюпон, - в которой обитают бактерии, фитопланктон и даже более крупные организмы, пришедшие с суши или из прибрежных районов, которые обычно не встречаются в открытом океане". Он имел в виду процесс, называемый "сплавом". Многое еще неизвестно о взаимодействии ми-кробов и пластика в океанах, подчеркнул он: "Мы все еще

пытаясь понять, что именно происходит".

Мертвые зоны, падение уровня кислорода, случайные диатомы-убийцы, микрогранулы пластика, скрывающиеся в рыбном филе... Как бы удручающе все это ни звучало, ситуация не обязательно должна быть беспредельно мрачной. В недавней истории Соединенных Штатов и других частей света было время, когда люди объединились, чтобы очистить часть окружающей среды, которую мы захламили. К 1960-м годам Лос-Анджелес, в Нью-Йорке и других городах было слишком много смога, чтобы жители могли дышать, а многие озера и реки были настолько токсичны, что люди, заходившие в них, могли получить химические ожоги. Под влиянием этих неоспоримых фактов и благодаря активности Рейчел Карсон и экологического движения конгресс принял закон о борьбе с кризисом.

Начав действовать в 1963 году и дополняясь в 1970-х и последующих годах, Закон о чистом воздухе сумел очистить воздух от самых вредных загрязняющих веществ. По данным Агентства по охране окружающей среды США, благодаря этому закону выбросы основных загрязняющих веществ сократились на пятьдесят процентов с 1990 года. Тем не менее, согласно недавнему отчету "Состояние воздуха", опубликованному Американской ассоциацией легких, около 150 миллионов американцев дышат загрязненным воздухом.

В 1972 году Конгресс принял Закон о чистой воде, который способствовал очистке многих американских водоемов, хотя и по сей день более половины американских ручьев и рек, около 70 процентов озер и прудов и около 90 процентов прибрежной зоны океана нарушают установленные законом стандарты качества воды.38 Говоря о том, что предстоит еще многое сделать, мы не игнорируем уже достигнутый прогресс: те из нас, кто был рядом в токсичные 1970-е и 1980-е годы, могут подтвердить, что в 1990-е годы мы могли купаться и ловить рыбу в озерах и ручьях, куда раньше не решались окунуться даже пальцем.

В 2006 году Дэвид написал статью для National Geographic под названием "Химикаты внутри нас". Статья началась с того, что его проверили на уровень содержания внутри него химических веществ (в основном в крови), включая пестициды, тяжелые металлы, диоксины и другие токсины, которым он подвергался на протяжении многих лет. Действительно, почти все люди сегодня носят их в себе в следовых долях на миллиард и части на триллион. В рамках этой истории Дэвид выяснил, где он мог подвергнуться воздействию определенных химических веществ, которые обнаружились в его крови, изучив места, где он жил с самого рождения. Он сделал неожиданный вывод, что свалка отходов, в которой он вырос, находилась всего в миле от него и, вероятно, позволяла токсинам просачиваться в местную питьевую воду. В 1980-х годах свалку объявили крупным объектом суперфонда EPA, включив ее в национальный приоритетный список опасных мест, которые необходимо очистить. "Я вырос на северо-востоке Канзаса, в нескольких милях от Канзас-Сити", - пишет Дэвид. "Там я проводил бесчисленное количество жарких, душных летних дней, играя на свалке у реки Канзас. Расположенная на высоком известняковом обрыве над быстрой коричневой водой, заросшей топольником и железнодорожными путями, свалка была настоящим кладезем старых бутылок, сломанных машин, рулей и других предметов, которые в полной мере могут оценить только дети. Мы и не подозревали, что на протяжении многих лет компании и частные лица также выбрасывали тысячи фунтов токсичных веществ.

химикатов на нашей свалке-площадке". Статья продолжала:

Он был создан как свалка еще до того, как появились какие-либо правила и нормы, регулирующие работу свалок", - говорит Дениз Джордан-Изагирре, региональный представитель федерального Агентства по регистрации токсичных веществ и болезней. "Туда сбрасывали металлические хвосты и тяжелые металлы. Она была не огорожена и не ограничена, так что дети имели к ней доступ".

Теперь свалка, названная Doepke-Holliday Site, закрыта, опечатана и находится под пристальным наблюдением, а также в полумиле (0,8 км) вверх по реке от окружного водозабора, который снабжал питьевой водой мою семью и сорок пять тысяч других семей. "Насколько мы можем судить, в реку попадали загрязняющие вещества, - говорит Шелли.

Броуди, руководитель проекта EPA по устранению последствий аварии в Доэпке. В 1960-х годах округ очищал воду из реки, но не от всех загрязняющих веществ. Питьевая вода также поступала из 21 скважины, которые проникали в водоносный слой вблизи Доэпке.

"Сегодня воздух чист, - сообщил Дэвид, - а река свободна от сточных вод". Это место стало наглядным свидетельством успешного очищения окружающей среды в США, подстегнутого законами о чистом воздухе и чистой воде 1970-х годов. Свалка Доэпке, на которой он играл, очищена, токсины удалены или запечатаны под землей, хотя за ней требуется постоянный контроль, чтобы убедиться, что захороненные там химические вещества не просочились в окружающую среду.

И все же вопрос остается открытым: Можем ли мы, люди, предпринять что-то еще более сложное и масштабное, чем то, что было заложено в Законы о чистом воздухе и чистой воде, - усилия, которые должны кардинально изменить поведение человека в планетарном масштабе? В последние годы Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата и другие группы представили подробные и все более тревожные исследования и отчеты, в которых подробно описывается, почему это необходимо сделать. На конференциях по изменению климата в таких городах, как Париж, Мадрид, Марракеш и Глазго, большинство стран пытаются сократить выбросы CO2 в попытке удержать глобальное потепление на уровне ниже 1,5 градусов.

Тем не менее, чтобы это произошло, предстоит тяжелая работа, связанная с политикой и требованиями экономического развития, а также с сопротивлением со стороны некоторых отраслей промышленности, отрицателей климата и в целом цивилизации, все еще зависящей от ископаемого топлива во всем - от газа, который мы сжигаем в наших автомобилях, до пластиковых солнцезащитных очков, которые мы надеваем на пляж. Спустя шесть десятилетий после того, как Рейчел Карсон опубликовала книгу "Безмолвная весна", мы должны спросить: неужели мы, люди, должны серьезно относится к "ткани жизни", которая, с одной стороны, "нежная и разрушительная, а с другой - чудесным образом прочная и устойчивая, способная нанести неожиданный ответный удар?" Проявляют ли люди хоть какое-то чувство "смирения перед огромными силами, с которыми они взаимодействуют?"

В конце 2018 года в гавани Нантакета, штат Массачусетс, на борту Sorcerer II была взята последняя проба, образец 47. Последние двести литров океанской воды были собраны в прохладный туманный день Джеффом Хоффманом, Чарли Ховард управлял большим судном, а Крейг, как обычно, осуществлял контроль.

В общей сложности Sorcerer II в качестве исследовательского судна прошел шестьдесят пять тысяч миль за пятнадцать лет, с 2003 по 2018 год, собрав миллионы микробов и секвенировав десятки миллионов генов - число которых будет расти по мере того, как несколько последних образцов фильтра, все еще замороженных при температуре минус 80 градусов Цельсия в большом серебристом металлическом морозильнике JCVI в Ла-Джолле, будут постепенно размораживаться и секвенироваться.

Посетители JCVI до сих пор могут видеть стеллажи с квадратными пластиковыми контейнерами, наполненными замороженными микроорганизмами, в большом помещении рядом с инструментальным цехом и комнатами секвенирования. Откройте тяжелые металлические двери морозильных камер и, подождав, пока облако конденсированного водяного пара согреется и рассеется, вы увидите их, появляющихся из тумана, словно из научно-фантастического фильма. Их содержимое может быть из ледников Антарктиды, вод Новой Каледонии, озер за полярным кругом в Швеции или многих других мест по всему миру - в любом случае это образцы, которые продолжают хранить свои секреты.

Именно в этой точке нашего повествования мы делаем паузу, чтобы задуматься, являются ли микробы чем-то большим, чем просто частью огромной глобальной системы, могут ли они также стать решением "неудобной правды", с которой мы сталкиваемся как люди. Может быть, неизвестный микроб, запрятанный в этом холодильнике, предложит новое решение проблемы глобального потепления - новый источник чистой энергии или чистую замену ключевому промышленному химикату, удобрению или пластику. А может быть, в крошечной бактерии ученые обнаружат магическую последовательность, способную изменить траекторию истории так, как никто не мог предположить.

Мысль о том, что микробы могут спасти нас, была основным тезисом для Крейга на протяжении многих лет, когда он добивался поддержки и финансирования для изучения микробной вселенной. Отчасти именно это побудило его в 1990-х гг. провести последовательность Haemophilus influenzae и ряда других бактерий, включая холеру. Годами ранее этот патоген поразил его сослуживцев во Вьетнаме и в Военно-морском медицинском центре в Бальбоа-Парк (Сан-Диего), наряду с другим, который он впоследствии проведет последовательность, - менингитом B.

В конце 1990-х годов Крейг также начал использовать синтетическую биологию для создания новых, созданных в лаборатории штаммов микробов, разрабатывая методы, которые ученые используют для улучшения способности природных организмов производить чистое топливо, новые лекарства и многое другое.

"Возможно, нас еще спасут микробы", - говорит Крейг, говоря о своей работе в области синтетической биологии, - "хотя это оказалось сложнее, чем мы думали вначале".

"Но такова природа науки", - сказал он. "Это всегда занимает больше времени, чем вы думаете".

Эпилог. Думать о малом по-крупному

Это действительно "век бактерий" - такой, каким он был в начале, есть сейчас и будет всегда.

-Стивен Джей Гулд, «Богатство жизни»

В самом начале глобальной экспедиции SORCERER II, у побережья Каролины, кинопродюсер Дэвид Коновер стоял с Крейгом на корме и убеждал его философски рассуждать об экспедиции и о том, что она может найти. Он хотел получить полную картину того, что, по мнению Крейга, может быть открыто об эволюции и роли, которую играет микробы в огромной паутине жизни Земли. На видео Крейг одет в ярко-желтую куртку для жаркой погоды, и у него еще нет привычной бороды. Море и небо за его спиной - это угрюмая смесь серых оттенков: надвигается шторм, который позже этой ночью будет бушевать над экспедицией. В льдисто-голубых глазах Крейга светятся решимость и детское волнение.

"У нас еще не было времени остановиться и поразмыслить, понять и оценить все это в перспективе", - говорит он, становясь задумчивым. "Но когда я думаю об этом, мне кажется, что то, что мы здесь делаем, помогает ускорить изучение эволюции на Земле и нашей собственной эволюции - точных событий, которые имели место".

"Оглядываясь назад, на более широкую совокупность всего, - продолжает он, - которая началась четыре миллиарда лет назад с микробов, я думаю, что к концу века мы сможем понять эти более ранние события и то, как они привели к нам и миру вокруг нас сейчас". Именно об этом нам начинают говорить некоторые эксперименты по секвенированию генома человека - о том, насколько обширен биологический континуум, в который мы вписываемся, и как мы разделяем большинство компонентов, которые развивались с течением времени. Тонкие настройки, дополнения, небольшие изменения в каждый конкретный момент времени, которые в совокупности привели к тому, что мы видим сегодня как различия между видами".

"Я полагаю, что если мы посмотрим на шесть миллиардов пар оснований в нашем генетическом коде, то у нас в основном девяносто с лишним процентов того же репертуара генов, что и у других млекопитающих. Так что различия между нами и шимпанзе могут составлять от сотни до тысячи изменений в генетическом коде". Предсказание Крейга, сделанное в 2004 году, оказалось в значительной степени верным, поскольку ученые установили, что реальная разница между ДНК шимпанзе и человека составляет около 1,2 процента. Это, конечно, унизительно для вида, который не так давно, во времена Дарвина, был вдохновлен религией и верил, что человек - центр всего. "За несколько сотен лет до этого таких людей, как Галилей, грозились сжечь на костре за то, что они просто говорили, что Земля не является центром единого мира", - говорит Крейг. "С тех пор мы прошли долгий путь. Хотя мы все еще считаем себя более важными, чем есть на самом деле - вот почему мы думаем, что это нормально - заполнять атмосферу углеродом, а океаны пластиком и другим мусором, как будто у нас есть на это какое-то право, хотя мы являемся частью кон-тинуума и равновесия, которые мы нарушаем только на свой страх и риск". Мало кто считает Крейга Вентера философом. В первую очередь он известен как человек действия, который с головой окунается в проекты, зачастую не задумываясь о том, каким будет результат, как, например, отправляясь в глобальную исследовательскую экспедицию по сбору образцов микробов, не зная, что он найдет. Но он также человек, который на протяжении сорока с лишним лет последовательно стремился разгадать на фундаментальном научном и молекулярном уровне, что такое жизнь и как пучки ДНК превращаются из простого в строку нуклеотидов, чтобы быть живым.

Как это произошло, спрашивает он, и когда это случилось в процессе эволюции жизни на Земле? Каковы пробелы в наших знаниях и как мы можем их заполнить? Какие технологии мы можем разработать, чтобы помочь нам? И какие научные ортодоксии ошибочны и мешают более правильному пониманию?

Крейг часто прямолинеен в этих вопросах и не стесняется бросать вызов другим ученым, которые, как он считает, придерживаются старых взглядов, - эта привычка снискала ему как поклонников, так и критиков. И, конечно, есть и другие люди, склонные оспаривать общепринятые взгляды.

В стороне от того, что Крейг Вентер задал несколько сложных вопросов, которые лежат в основе работы ученых - и философов - над пониманием мира и роли людей по отношению друг к другу и планете, на которой мы живем.

"Я думаю, что у меня была уникальная перспектива в биологии", - сказал Крейг съемочной группе Коновера в 2004 году. "Я был первым человеком в истории, который увидел полный геном одного вида", - имея в виду бактерию Haemophilus influenzae. "Я изучал микробиологию, изучая геномы этих микробов. Не традиционными методами выращивания их в лаборатории, а находясь здесь, буквально в дикой среде, в живой среде, где мы изучаем это огромное разнообразие".

Крейг - это также тот парень, который сказал писателю Джейми Шриву, что он хочет установить последовательность всех генов на Земле. Это была гипербола Вентера, которую даже Шрив счел почти постыдно грандиозной. Но действительно ли он говорил это буквально? Имеет ли это значение? Для Крейга это, конечно, было привлечением внимания, но также и настойчивой попыткой задать большой вопрос, который большинство ученых не осмелились бы задать, а именно: "Что есть на этой планете микробов и как это выглядит? Как его можно классифицировать, как он работает, что он делает и как он может дать нам представление об основах жизни, эволюции и о том, куда мы движемся?" Даже если Крейг не сделает этого сам, он создал инструменты и доказал их эффективность, чтобы другие могли это сделать.

Более того, в эпоху глобального потепления "что люди делают с микробиомом Земли и как микробиом реагирует на это, и есть ли что-то, чему мы можем научиться у микобактерий, что может помочь нам смягчить последствия изменения климата?". Как сказал Ари Патринос, "Крейг занимается геномикой, которая изучает, что происходит с нашей планетой, с нашим существованием, на самом базовом уровне. Особенно это касается геномики микроорганизмов, этих существ, которые существуют миллиарды лет и довели все свои жизненные функции до невероятного совершенства".

"Это было непросто", - говорит Крейг. "Люди не очень-то принимают быстрые перемены", - под этим он подразумевает ученых, которые боролись с его идеями и пытались обуздать его или отодвинуть на второй план. "Взгляд на эволюцию и реальное понимание того, что произошло, всегда очень пугает многих людей", - сказал он. "Все должно следовать существующей догме. Вы не можете оспаривать ее. Даже если религия не является столь доминирующей, как раньше, мы как вид все еще боимся неизвестного и реальных, порой неожиданных ответов на вопросы".

Например, один из удивительных ответов, полученных в ходе проекта Sorcerer II, связан с ролью, которую играют на Земле вирусы - эти крошечные пакеты ДНК, которые большинство ученых не считают живыми и о которых мало кто задумывался до пандемии, бушевавшей в то время, когда мы писали эту книгу.

Одной из ключевых работ экспедиции стала статья о вирусах в журнале PLoS Biology за 2008 год, написанная Шеннон Уильямсон. "Она открыла целый мир вирусов в глобальном масштабе, о котором мы мало что знали, - говорит Крейг, - и сделала некоторые выводы, с которыми я философски не согласен. Ведь если рассматривать геном как программный комплекс, а я бы сказал, что это программное обеспечение жизни, то исследование Шеннона показало, что вирусы - это не просто возбудители инфекций, которые смертельны для своих хозяев. На самом деле они не хотят убивать своих хозяев, потому что тогда им некуда будет деваться [размножаться]. Так, она показала, что вирусы в океане перенимают определенные гены у организмов, которые они атакуют, чтобы сохранить свою жизнь, что довольно умно".

Уильямсон обнаружил, что вирусы, атакующие бактерии, иногда приносят с собой набор фотосинтетических генов, которые они приобрели у других бактерий и которые сливаются с ДНК нового инфицированного организма. Это, в некотором смысле, обновляет программное обеспечение нового хозяина, которое не дает ему погибнуть и помогает адаптироваться и развиваться.

Крейг отметил, что "необычно представить, что вирусы программируют свою добычу и меняют ход эволюции, почти как мы, люди, в лаборатории, когда редактируем и синтезируем геномы". Это поднимает большие вопросы: "Значит ли это, что низменные вирусы, которые, возможно, даже не живые, на самом деле находятся на вершине цепи жизни? Являются ли они главными? Если да, то как это повлияет на наши представления об иерархии жизни? И как это связано с нашей собственной эволюционной и генетической историей, а также с выживанием нашего вида на Земле?"

Попытки Крейга ответить на эти вопросы, как правило, являются частью необработанного материала открытий, тщательного планирования логистики, экспериментов и методов, пачкания рук, прыгая в мангровую грязь и вычерпывая образцы океанской воды, разработки технологий, позволяющих наблюдать и расщеплять компоненты жизни, сбора и анализа данных и выводов.

Дарвин тоже начинал с сырых открытий, путешествуя на Галапагосские острова и в другие места. Затем он поселился в тихой жизни в Великобритании, тщательно изучая свои пятнадцать сотен образцов, прежде чем собрать все воедино в книге "О происхождении видов".

Крейг не особенно скрывал, что пытается изучить то, что обнаружили в океане ученые из Sorcerer II. И попытка собрать все воедино не была одиночной: тысячи исследователей объединили свои усилия по всему миру, чтобы разгадать секреты, содержащиеся во всех этих микробах и ДНК. Кроме того, эта задача намного масштабнее и сложнее: миллионы видов и подвидов, триллионы генов, которые нужно проанализировать, а не сотни образцов флоры и фауны, которые Дарвин привез в Англию.

"Сейчас у нас есть более совершенные технологии, чем у Дарвина, чтобы выполнить эту работу, - сказал Крейг, - хотя во многих отношениях мы делаем то же самое, что и Дарвин. Мы выходим на улицу и наблюдаем за тем, что там есть. Но с нашими новыми инструментами мы можем смотреть более тонко. Мы можем видеть генетический код, белки и проводить сложные измерения. А еще у нас есть суперкомпьютеры".

После возвращения в Англию Дарвину потребовалось двадцать три года, чтобы опубликовать "Происхождение". "Скорее всего, нам понадобится гораздо больше времени, - говорит Крейг, - чтобы создать какую-то универсальную теорию или обновить Дарвина, используя то, что мы обнаружили".

"Мы все еще пытаемся понять внутреннюю взаимосвязь двадцати тысяч генов в человеке и эволюционные шаги, которые потребовались, чтобы прийти к этому, - или шаги, которые привели морского льва или мою собаку к тому, чтобы быть живыми, активными и реагирующими на окружающую среду. Сейчас это далеко за пределами нашего нынешнего состояния биологии и осмысленного интеллектуального поиска. Все, что мы можем сделать на данном этапе, - это попытаться рассмотреть закономерности в новой информации, которую мы получаем, чтобы, возможно, выработать некоторые дополнительные принципы биологии. До тех пор мы все еще находимся в мире описаний, и, вероятно, биология будет оставаться таковой, по крайней мере, в течение следующего столетия".

Ученым еще предстоит найти микробов на нашей планете, а также собрать, проанализировать и собрать воедино гораздо больше данных, прежде чем мы сможем создать гораздо более масштабную и всеобъемлющую модель того, как "матрешка микробных экосистем внутри экосистем на Земле взаимодействуют с другими экосистемами. К ним относятся экосистемы микробов внутри, на нас и вокруг нас как отдельных людей, а также более обширные экосистемы, на которые люди оказывают нежелательное и, возможно, катастрофическое воздействие.

Таким образом, вклад в науку от описанной здесь работы не является новой теорией жизни на нашей планете. Крейг не написал следующую книгу "О происхождении видов" - и никто другой в ближайшее время не напишет (хотя как знать). Но путешествие "Колдуна II" все же будет иметь свое наследие в науке, созданной по его следам. Чтобы новая важная область исследований продвигалась вперед, кто-то должен задавать большие вопросы. А затем приступить к работе по беспокойному и агрессивному - порой даже высокомерному - поиску ответов.