Сложная жизнь планеты Земля — где её пределы?

Самым высокогорным постоянным населенным пунктом считается перуанская шахтерская деревушка Ла-Ринконада, находящаяся на высоте около 5100 метров над уровнем моря. Если учесть, что у многих из нас горная болезнь начинается уже на двух с половиной километрах, это внушает огромное уважение к тем людям, которые считают это место своей родиной и не представляют свою жизнь без неё. Однако не все живые существа Земли столь же ограничены в этом отношении, как Homo Sapiens. Возможно, вы слышали о сверхстойких микробах, способных жить чуть ли не в космосе и в самых глубоких точках мирового океана. Но сегодня речь не о них, а о гораздо более сложных обитателях нашей планеты. Чтобы выживать в экстремальных условиях, им необходимы потрясающие по своей сложности и оригинальности адаптации.

Рекордсмены — высотники

Забираясь в горы, мы сразу замечаем, что здесь труднее дышать. Чем дальше от уровня моря, тем меньше давление воздуха. Легкие с трудом поглощают кислород, в результате чего у человека может развиться высотная болезнь, выражающаяся в таких симптомах, как тошнота, учащенное сердцебиение, а в самых крайних случаях и отёк мозга. Но, если вы проведёте здесь некоторое время, организм начнет адаптироваться, производя больше эритроцитов, переносящих кислород.

Схожие проблемы на высоте испытывают животные, и даже птицы. Тем не менее, яки прекрасно чувствуют себя на высоте 6100 метров. Эволюция, чтобы поддержать их стремление к заоблачным далям, развила у них очень широкие грудные клетки, увеличила легкие и сердца, а также одела в толстые, лохматые одеяния, помогающие выдержать арктический холод. Учёные нашли в их генах адаптации, помогающие выживать здесь. Некоторые из них, например, контролируют реакцию организма на стресс в условиях недостатка кислорода.

Птицы могут забираться ещё выше. Например, мигрирующий горный гусь без проблем пролетает над Гималаями — на высоте до 7000 метров. Рекорд по этому показателю среди позвоночных принадлежит африканскому сипу. В 1973 году пилоты самолёта, летевшего на высоте 11000 метров, зафиксировали это потрясающее достижение довольно неприятным для себя образом — птицу засосало в двигатель, вынудив их совершить аварийную посадку. И у горного гуся, и у африканского сипа есть генетические мутации, позволяющие белкам гемоглобина задерживать больше кислорода. Также было обнаружено, что горный гусь может прогонять через свои лёгкие больше воздуха на единицу их объёма, чем любое другое известное науке живое существо.

На глубине

На больших глубинах основная проблема для живых организмов точно такая же, что и на высоте. По крайней мере, если это млекопитающие. Недостаток кислорода. Рекорд человека по погружению без специального оборудования составляет около 250 метров, но это совершенно несолидно по сравнению с другими млекопитающими. Южные морские слоны могут нырять на глубину до 2400 метров, а в 2014 году ученые заметили клюворыла Кювье в трёх километрах ниже поверхности моря.

Естественно, для подобных погружений также нужны особые адаптации. У некоторых видов животных больше эритроцитов в крови, другие способны замедлять сердечный ритм или временно отключать не слишком важные органы, например, почки. У третьих в организме большое содержание миоглобина — белка, который складирует кислород в мышечных клетках. Но это, так сказать, временные гости глубин. В океане есть живые существа, которые проводят там всю свою жизнь.

В 2017 году исследователи нашли нового рекордсмена среди позвоночных — морского слизня. Произошло это на глубине более 8000 метров в Марианской впадине. Ещё ниже рыбам мешает жить совсем не нехватка кислорода, как китам и тюленям, ведь он добывается ими непосредственно из воды. Проблема в другом — в давлении. Вода сама по себе тяжела, и чем больше глубина океана, тем сильнее она давит на живое существо. На 8000 метрах эту тяжесть можно сравнить с коровой, стоящей на каждом квадратном сантиметре тела. Это давление настолько велико, что может химически дестабилизировать белки, из которых состоит организм рыбы.

По мнению биологов, не допустить этой нежелательной реакции помогает имеющийся в её тканях триметиламиноксид (TMAO), стабилизирующий белки. Он встречается у всех видов рыб, и чем глубже они обитают, тем больше его в их организме. Но даже с такой адаптацией упомянутый рекорд морского слизня может оказаться последним. Иначе говоря, никогда не будет побит. Учёные подсчитали, что ниже 8200 метров рыбам понадобится столько TMAO, что их клетки станут солонее морской воды, что их окружает. Это вряд ли возможно. Потому что это означает начало клеточного процесса под названием осмос. Это одностороннее проникновение менее солёной воды в более солёную среду. То есть в этом случае рыбки будут просто распухать и взрываться. И всё же, ниже этого предела тоже есть сложная жизнь. В этом в 2012 году убедился лично Джеймс Кэмерон — тот самый, что снял «Аватар» и «Титаник». Он опустился в самую глубокую часть Марианской впадины, и даже там, на глубине более 10 километров, его поджидали амфиподы — гигантские ракообразные длиной около 30 сантиметров, морские огурцы и странные, липкие, покрытые панцирями существа, которые называются фораминиферами. Мы до сих пор почти ничего не знаем об организмах, обитающих в самых глубоких районах океана. Это огромные неизученные просторы, исследовать которые по сей день невероятно трудно. Учитывая, насколько легко приспосабливается жизнь к самым разным условиям, уместно предположить, что человечество встретит там немало потрясающих сюрпризов.