Дълбоко под Земята се крие спящ свят – вътреземни същества може да се събудят след стотици хиляди години

Дълбоко в Земята се намира скрит свят от „подземни“ същества

Под повърхността на Земята се намира царство на неизследвано микроскопично живо. Тези „вътреземни“ същества оцеляват в някои от най-суровите условия на планетата, привличайки интереса на учени и изследователи.

В откъс от книгата „Intraterrestrials: Discovering the Strangest Life on Earth” (Princeton University Press, 2025), авторката Карен Джи Лойд, микробиологичен биогеохимик в Университета на Южна Калифорния, разглежда идеята за еволюцията сред формите на живот, които могат да оцелеят стотици хиляди, ако не и милиони години в състояние на летаргия, и какво можем да очакваме, когато „се събудят“ .

Как се развива един организъм, за да спре да расте в продължение на хиляди години? Последните изследвания показват, че микробите, заровени дълбоко в седиментите на океанското дъно, може би правят точно това. Такива организми могат да бъдат наречени ендогени: малки микроорганизми, които живеят в кората на Земята по целия планета.

За да отговори на този труден въпрос, Livescience разглежда какво биха преживели тези организми през живота си. Тези бавни организми не биха се тревожили за продължителността на деня. Те са заровени толкова дълбоко, че дори не могат да забележат слънцето. Вероятно няма да забележат и промяната на сезоните.

Въпреки това, може да се интересуват от други, по-далечни геоложки ритми: отварянето и затварянето на океанските басейни чрез тектониката на плочите, образуването и утаяването на нови островни вериги или новите потоци на течности, причинени от бавното образуване на пукнатини в кората на Земята.

Например, птиците на Дарвин развиха нови форми на клюновете си, защото бяха изолирани на остров с определена форма на семена, които да ядат. Тази еволюция се е случила в геоложки мащаб на времето за създаването на острова, но се е случила в родословието на вида, а не в един отделен птица. Знаем обаче, че отделните индивиди също са способни да се променят в съответствие с ритъма на своята среда. Козината на отделна арктическа лисица (Vulpes lagopus) се променя от бяла на кафява, когато снегът се топи всяка пролет. Много хора се събуждат по едно и също време всяка сутрин без помощта на будилник. Дневните и годишните ритми изглеждат логични за човек или животно да ги следва.

Ледниците – не толкова. Предвиждането на промени в по-големи времеви мащаби изглежда смешно. Би било глупаво да предположим, че един бръмбар в пустинята Гомби може да се размножава само когато изяде семе от тропическата гора на Амазонка, защото е роден преди милиони години, когато Южна Америка и Африка са били обединени, и ДНК-то му е давало команда да се размножава, когато тектоничната пропаст се затвори отново.

Тези сценарии нямат смисъл за животните, но могат да бъдат логични за вътрешноземните организми. Човек, който живее един милион години, може да е еволюционно предразположен да разчита на нещо толкова бавно, като потъването на остров, по същия начин, по който ние сме еволюционно предразположени да очакваме изгрева на слънцето утре. За да разберем напълно вътрешноземните организми, може би ще трябва да преразгледаме какво се счита за еволюционен стимул.

Фактът, че живите клетки вероятно съществуват в състояние на неразвитие за много дълги периоди от време, повдига два важни въпроса: Може ли микроорганизъм да се адаптира, за да избегне клетъчното деление в продължение на хиляди години или дори повече, вместо това да се случва случайно? И ако да, как функционира еволюцията за един организъм, който на пръв поглед никога не произвежда потомство?

Нека разгледаме първия въпрос, като го формулираме по следния начин, за да ни помогне да поставим това откритие в контекста на дарвиновата еволюция: Дали тези микроби са еволюционно приспособени да останат в това неактивно, мъртво състояние в продължение на хиляди или милиони години, или просто се задържат, защото клетките не се нуждаят от специални приспособления, за да останат живи за толкова дълго време?

За Лойд, да живееш стотици хиляди години изглежда невъзможно без адаптация. Необходими са твърде много физиологични промени, за да се поддържа този начин на живот, така че да бъде просто страничен ефект на „физиологичния” живот с бърз ритъм. Освен това, ако този начин на живот е случаен, тогава основните фази на тяхното развитие би трябвало да се осъществяват в друга среда. Но рядко виждаме видовете микроби, които намираме на морското дъно, другаде. Не е като да са били обикновени морски микроби, които са плували весело, делили се и се размножавали, а когато са паднали на дъното, просто са забравили да умрат.

Напротив, по-голямата част от тази изключително разнообразна група микроби изглежда съществува само в морските седименти. Предвид това, те може би са толкова специфични за морските седименти, колкото папагалите са за тропическите гори.

Микроорганизмите в подпочвените слоеве също имат адаптации,

които позволяват изключително бавни метаболизми и клетъчни деления. Това показва, че те са, по някакъв начин, еволюционно предразположени да се намират в дългосрочно състояние на неразвитие. Но тук възниква проблем.

 Според теорията на Дарвин за естествения подбор, тези клетки трябва да се развиват и да произвеждат нови потомци, за да еволюират. Естественият подбор функционира, защото при размножаването организмите претърпяват мутации. И когато един организъм има мутация, която е благоприятна, тази мутация увеличава неговата адаптивност, така че неговите потомци да имат предимство пред тези на немутиралите организми, в резултат на което се появяват повече потомци, които носят мутацията. Тези следващи поколения продължават да се справят по-добре от немутиралите родословни линии и в крайна сметка мутацията се разпространява в цялата популация.

Ето го: адаптацията е настъпила чрез естествен подбор. Но как можем да си представим дарвиновата еволюция в популации, които не се размножават? Как може някой да се адаптира към това да не има потомци? Не мисля, че Дарвин е имал предвид неразвитието, когато е описвал оцеляването на най-силния.

За щастие, разполагаме с добър модел за краткосрочна сезонна инертност. Тук бездействието през зимата предлага еволюционно предимство, защото бездействащите организми поддържат по-големи популации, когато условията отново станат подходящи за растеж през пролетта. По този начин тези организми имат предимство пред другите организми и могат да предадат гените на бездейността на по-голяма популация от потомци през пролетта и лятото.

Това е класически пример за дарвиновска естествена селекция. Нека разширим този модел до хилядолетната латентност в морските седименти. Трябва да помислим за едно събитие, което вътрешните организми биха могли да очакват и което би ги извадило от бездействието, когато са заровени на стотици метри дълбочина в кората на Земята. Ако срещнем неактивно микроорганизъм в почвата през зимата, можем да предположим, че то чака да започне да се развива отново през лятото.

Нека направим един мислен експеримент, за да освободим ума си от неизказаните си предположения относно продължителността на живота. Представете си, че човешкият живот трае само около 24 часа. Бихте се родили в полунощ, бихте се разбунтували срещу родителите си на закуска, бихте се успокоили и бихте направили деца малко преди обяд, а около вечеря бихте започнали да се занимавате с риболов като хоби за пенсиониране. До полунощ любимите ви хора – които също биха се родили само няколко часа по-рано – биха се събрали около вас и биха ви държали за ръка, докато тихо бихте напуснали живота в дълбоката старост на един ден. Ако всички живееха така, стотици човешки поколения щяха да дойдат и да си отидат в рамките на един-единствен зимен сезон. През цялото това време, което би представлявало значителна част от човешката история, широколистните дървета щяха да останат кафяви и безжизнени.

Какво очакват да се събудят тези микроорганизми? Сезонните цикли са много бързи. Единствените неща, които са достатъчно бавни, са геоложките процеси. Например, потъването на острови, наводненията, сушата или бурите често се случват в цикли от стотици до хиляди години. Подводните свлачища, земетресенията, цунами и вулканични изригвания могат да преместят материали в още по-големи времеви мащаби, излагайки подземните същества на нови източници на храна, които ги изваждат от съня им след стотици хиляди години.

Изглежда странно да кажем, че микроорганизъм е приспособен да чака нещо толкова рядко като вулканична експлозия, но историята на Земята показва, че можете да разчитате на вулканичните експлозии, стига да имате време да ги изчакате.

Ако наистина оставим въображението си да се развихри, отделните микроби могат да са приспособени към събития с още по-големи периоди, като ледниковите цикли, които се променят на всеки 30 000 години. Или бавното движение на тектоничните плочи.

 Когато се появи нов морски дъно в средата на океанските хребети, съществуващото морско дъно се изтласква постоянно от центъра на океана, като човек, който стои на движеща се пътека в летище. Дъното на морето в крайна сметка се сблъсква с континент, в най-бавната сблъсъчна реакция, която някога е имало. Част от седиментите и вътрешните земни същества, които живеят в тях, ще бъдат отнесени към потъващата плоча и в крайна сметка ще бъдат смазани при температури и налягания, които ще унищожат всяка форма на живот, такава каквато я познаваме.

Дори и за екстремофилите, да бъдат отнесени до мантията със сигурност би било еволюционна безизходица. Въпреки това, някои от седиментите, които се намират в началните етапи на потъване под континенталните плочи, могат да се върнат през пукнатини и цепнатини, които се отварят в надлежащата плоча. По време на този сблъсък, част от седиментите на морското дъно се изтласкват нагоре в допълнителни призми и съпътстващите разломи, създадени от земетресения или други деформации на плочите.

Еволюционната полза от чакането в продължение на милиони години в дълбоките морски седименти би била връщането на горния океански дъно, където храната е по-питателна. На това място микроорганизмът би предал гените си на бъдещите поколения. Както при всеки класически дарвиновски естествен подбор, индивидите, които разполагат с най-добрите адаптации, за да останат в бездействие в продължение на милиони години, биха имали предимство в развитието си, когато отново достигнат повърхността, като по този начин гарантират, че тези адаптации ще се утвърдят в общностите.