32. Кальмар без тени

Ночью на мелководье у Оаху выходит на охоту кальмар размером с большой палец. Днём он сидел, зарывшись в песок, а теперь висит в толще воды, и хищник, который смотрит снизу, должен был бы увидеть его тёмный силуэт на фоне лунного неба. Силуэта нет. На брюшке у кальмара есть орган, набитый светящимися бактериями, и кальмар подстраивает их свет под яркость неба над собой, так что снизу он растворяется в нём, как пятно, закрашенное цветом фона. На рассвете он выбрасывает в море девятнадцать бактерий из двадцати. К вечеру оставшиеся снова разрастаются, и орган снова загорается.

Бактерия в этом органе — та самая клетка из прошлых глав: мембрана, геном, своя химия. Вирус был инструкцией без мастерской. Здесь обратный случай: мастерских миллиарды, и каждая работает сама по себе, пока их не станет много. Одна такая бактерия тоже светится, но так слабо, что кальмару от неё никакого толку, как от тлеющей спички вместо прожектора. Свет, который гасит тень, бывает только у толпы.

Каждая клетка понемногу выделяет в воду маленькую сигнальную молекулу и сама же её чувствует. Пока клеток мало, вещество расплывается, и его почти нет. Когда клетки теснятся в органе кальмара, концентрация растёт, переходит порог, и у всех разом включаются гены свечения. Вместе с ними ускоряется выработка самого сигнала, поэтому свет загорается не постепенно, а рывком.

Биологи называют это чувством кворума, по аналогии с собранием, которое может что-то решать, только если пришло достаточно людей. Слово обманчивое: никто ничего не считает и не голосует. Решает плотность. Правило записано в генах каждой клетки, а ответ на вопрос, много ли их, — в воде между ними.

Заметили это полвека с лишним назад в Гарварде. Вудленд Хастингс с молодыми сотрудниками Кеннетом Нилсоном и Терри Платтом выращивал светящиеся морские бактерии и наткнулся на странность: молодая культура жила, делилась и оставалась почти тёмной, а при определённой густоте вспыхивала вся разом. Если пересадить немного клеток в жидкость, где до этого росла густая культура, они начинали светиться сразу, даже когда их было мало. Значит, в жидкости оставалось что-то, что бактерии выделяют сами. Долго это считали причудой светящихся морских микробов.

Сотни других видов, как выяснилось потом, переговариваются так же и по одному и тому же правилу решают противоположное. Холерный вибрион, когда своих становится много, выключает токсин и отрывается от стенки кишечника, чтобы уйти наружу. Синегнойная палочка по тому же сигналу переходит в наступление и строит себе дом.

Дом этот называется биоплёнкой. Клетки выделяют слизь из сахаров, белков и обрывков ДНК и живут в ней, как в городе, где стены и дороги весят больше жителей. Первым в такой город заглянул Антони ван Левенгук, торговец тканями из Делфта, который сам делал себе линзы: он соскоблил налёт со своих зубов и разглядел в самодельный микроскоп множество крошечных живых зверьков. Что перед ним сообщество, он не понял. Налёт, который ты утром счищаешь щёткой, — тот же город, отстроенный заново за ночь.

В плёнке те же клетки с теми же генами переживают дозы антибиотика в десятки, а то и в сотни раз выше тех, что убивают их поодиночке. Защищает не ген, а общий дом: слизь задерживает лекарство, клетки в глубине растут медленно, часть просто спит, а многие антибиотики бьют только по тем, кто растёт. Разбей плёнку, и клетки снова гибнут от обычной дозы. Поэтому инфекции на катетерах, протезах суставов и клапанах сердца так упрямо не лечатся.

Плёнка, которая растёт на свету, расслаивается на этажи. В солёных лагунах Мексики мат толщиной в несколько миллиметров устроен как многоэтажный дом. На крыше живут цианобактерии: они кормятся светом, как растения, и выделяют кислород. Кислород проходит вниз всего на миллиметр-другой, а глубже, в подвале, живут бактерии, которые дышат вместо кислорода соединениями серы из морской воды и выдыхают сероводород. Между ними устроились пурпурные серные бактерии: им тоже нужен свет, но вместо воды они разбирают сероводород, поднимающийся из подвала. Сверху вниз оседает органика, снизу вверх идёт сера, и отходы каждого этажа кормят соседний.

Слизь мата к тому же ловит песчинки, мат прорастает сквозь них к свету и ловит новые, а под ним слой за слоем нарастает камень. Такие постройки называют строматолитами. В середине прошлого века нефтеразведчики нашли в заливе Шарк на западе Австралии ряды каменных тумб, похожих на грибы, и оказалось, что тумбы живые: сверху их затягивает та же липкая плёнка. Вода в той лагуне гораздо солонее океана, улиток, которые обычно объедают маты, там почти нет, и плёнка спокойно строит. За год тумба прибавляет столько, сколько ноготь отрастает за несколько дней, и метровая постройка копит свой рост тысячи лет. Сообщества в ней современные, древний только способ строить.

Самым старым строматолитам, в которых почти никто не сомневается, около трёх с половиной миллиардов лет, они лежат в австралийской Пилбаре. Если сжать историю Земли в один год, это конец марта. Находки постарше, в Гренландии, спорны: часть геологов видит в них просто смятые слои породы. А цианобактерии таких матов — главные подозреваемые в том, что однажды в воздухе всей планеты появился кислород.

У тесной компании микробов три способа стать чем-то большим, и каждый даёт свою ветвь. Можно обмениваться: разные виды не сливаются, а сцепляются потоками веществ, как этажи мата, и такой круговорот, разросшись, станет экосистемой. Можно специализироваться. У цианобактерии анабены, которая растёт нитями, отдельные клетки перестают выделять кислород, от которого портится фермент, связывающий азот, прячутся за толстой стенкой и добывают из воздуха азот для всей нити, а сахар получают от соседок. Клетки одного вида перестают быть взаимозаменяемыми, и это зачаток организма, хотя настоящие многоклеточные вырастут уже из сложных клеток. А можно слиться: один партнёр поселяется внутри другого и перестаёт быть отдельным. Тогда соседство, которое в мате держалось на общей слизи, переезжает под одну мембрану.