В номере мотеля за 80 долларов США — открытие, которое может пролить свет на происхождение жизни

Появилась Джулия Ван Эттен и провела его мимо таблички «Не беспокоить» в одну из комнат мотеля за 80 долларов, которую она тайно превратила в импровизированную лабораторию. Вдоль стен стояли кувшины с солоноватой водой. Ведра были переполнены кусочками болотной травы. Прикроватные тумбочки служили подставками для микроскопов. «О боже, эти люди настроены серьезно», — подумал Эндрю Уиллоуби, биолог, изучающий растительные геномы, пока искал место, где присесть, в углу кровати. В последующие дни небольшая группа учёных во главе с Джулией Ван Эттен, биологом-эволюционистом, исследовала капли воды в поисках болотных водорослей. Команда — собранная отчасти из-за перерывов в работе и отчаяния, вызванного замораживанием федерального финансирования науки администрацией Трампа — сделала тогда захватывающее открытие.» В журнале «Journal of Phycology» Ван Эттен и её коллеги описывают своё открытие, сделанное в номере мотеля: два новых вида одноклеточного организма под названием Paulinella — чешуйчатый микроорганизм в форме граната, внутри которого находятся зелёные выпуклости в форме колбасок. Их открытие увеличивает общее количество известных в мире фотосинтезирующих видов Paulinella до шести. «Почему Paulinella важна для биологов?» Практически вся сложная фотосинтезирующая жизнь на Земле — от секвой до папоротников и водорослей — восходит к событию, произошедшему 1,5 миллиарда лет назад. Именно тогда одноклеточный организм поглотил фотосинтезирующую бактерию, превратив её в своего рода энергетический модуль, который учёные называют «органеллой». Но два десятилетия назад биологи обнаружили, что это фотосинтетическое слияние произошло во второй раз — в организме Paulinella — примерно 100 миллионов лет назад. «Поскольку с эволюционной точки зрения это произошло относительно недавно, биология Paulinella может открыть окно в то первое, невероятно значимое событие: момент, когда планета начала расцветать, превращаясь в оазис жизни в бескрайней и мрачной бездне космоса». «Фундаментальное событие, лежащее в основе растительной жизни на Земле, трудно изучить, поскольку оно произошло очень давно», — сказала Анжела Оливерио, биолог из Сиракузского университета, не участвовавшая в исследовании. «Но в случае с Паулинеллой это событие не завершилось; это как будто мы видим моментальный снимок процесса на полпути». «Для меня это действительно удивительно», — сказала Оливерио. Это «на данный момент является единственным другим случаем, когда произошло это случайное эволюционное событие». «Изучая Paulinella, ученые надеются пролить свет на один из самых фундаментальных переходов в истории жизни на нашей планете и, возможно, получить подсказки о том, как это могло происходить в других частях Вселенной. Это также может дать практические знания о том, как создавать фотосинтезирующие организмы с нуля. По крайней мере, эти исследования демонстрируют любознательность, упорство и человеческие отношения, которые способствуют прогрессу знаний». Первый вид Paulinella был открыт 24 декабря 1894 года в отложениях заводи реки Рейн немецким биологом Робертом Лаутерборном. Он назвал род в честь своей мачехи Полины. Но только в 2005 году, благодаря генетическому анализу, учёные узнали, что событие, которое, как считалось, было единственным и определило развитие растительной жизни на Земле, на самом деле не было единственным. С тех пор учёные зафиксировали всего три других вида. «В некотором смысле это неудивительно. Планета изобилует скрытым биоразнообразием, которое никогда официально не каталогизировалось. А Paulinella не облегчает её обнаружение. Она встречается редко, уступая по численности другим микробам в пробах воды. Она крошечная. В лабораториях он растет медленно, если вообще растет. «Ни один аспирант не хочет работать с организмом, который делится каждые четыре-пять дней; докторскую степень ты получишь только через 10 лет», — сказал Артур Гроссман, биолог-ботаник из научно-исследовательского института Carnegie Science. «Собственное путешествие Ван Эттен в мир открытий началось, когда она застряла на дождливом семейном отдыхе в Северной Каролине. В то время она была аспиранткой в Университете Рутгерса и самопровозглашённой «диванной микроскописткой», которая большую часть свободного времени проводила, склонившись над микроскопом за 300 долларов на своём диване, в поисках жизни в каплях воды. «Её мать знала, что поднимет ей настроение: она попросила дочь выйти на улицу и собрать несколько проб». Ван Эттен не ожидала ничего особенного от воды, которую она набрала на случайном причале у шоссе. Но среди массы желтовато-коричневого планктона она заметила маленькую зелёную точку. Она увеличила изображение и тут же вскрикнула. «О боже», — написала она в SMS своему научному руководителю в Рутгерсе. «Это была неуловимая клетка Paulinella — как найти иголку в стоге сена». Чтобы точно определить, на что она смотрит, Ван Эттен нужно было найти больше экземпляров и выделить их. В течение следующих четырёх лет он несколько раз возвращался в Северную Каролину, чтобы собрать дополнительные образцы, но только в 2025 году ему удалось совершить свою самую плодотворную поездку — как раз в тот момент, когда научная карьера, о которой он всегда мечтал, казалась под угрозой. В январе того же года, через неделю после инаугурации президента Трампа, Бюджетное управление Белого дома выпустило меморандум, в котором объявлялось о замораживании федерального финансирования до завершения проверки на предмет того, не направляются ли эти средства на деятельность, противоречащую новым приоритетам администрации, в том числе на ликвидацию программ по обеспечению разнообразия, равенства и инклюзивности. Национальный научный фонд отключил свою платежную систему. «Ван Эттен, в то время научный сотрудник Океанографического института Вудс-Хоул на Кейп-Коде, оказалась в числе тех, кто лишился престижной стипендии в размере 60 000 долларов США в год от Национального научного фонда». Ван Эттен продолжала работать без оплаты, находясь в атмосфере неопределённости. Групповой чат с участием около 300 учёных, который ранее использовался в основном для получения советов во время налогового сезона, стал для неё профессиональным спасательным кругом. Ученые, которые только начинали свою карьеру и зачастую не располагали достаточными финансовыми средствами, чтобы покрыть даже одну пропущенную зарплату, обменивались информацией, разрабатывали стратегии и оказывали друг другу поддержку. «Однажды Ван Эттен рассказала, что переживает особенно тяжелый период. Через несколько минут в личных сообщениях появился Уиллоуби». Как и в случае со многими другими случаями замораживания федерального финансирования, эта ситуация была дестабилизирующей и запутанной, но временной. Судья вмешался, администрация Трампа отменила свой меморандум, и научный фонд возобновил работу своей платежной системы через неделю. Некоторые учёные лишились финансирования, поскольку их гранты были признаны «несоответствующими целям программы». Многие, как Ван Эттен и Уиллоуби, были потрясены, но смогли возобновить свою работу». История могла бы на этом закончиться. Вместо этого этот эпизод стал катализатором нового научного сотрудничества». Ван Эттен и Уиллоуби — оба биологи, но вполне могли бы работать в совершенно разных сферах. Ван Эттен занимался микробами. Уиллоуби, постдокторант из Университета Дьюка, сосредоточил своё внимание на группе цветущих растений под названием стрептокарпус, к которой относятся такие комнатные растения, как капская примула. «Объединённые отчаянием и страхом, Ван Эттен и Уиллоуби начали обсуждать науку». Она рассказала ему о своей предстоящей поездке на охоту за Паулинеллой. «Тебе стоит поехать с нами», — сказала она. «Так вот, весной 2025 года Уиллоуби оказался зажатым в импровизированной лаборатории вместе с Ван Эттеном и Джоном Бернсом, ведущим исследователем Лаборатории океанологических наук Бигелоу в штате Мэн». Через несколько минут после прибытия Уиллоуби в мотель Бернс начал собирать научный прибор в стиле стимпанк, импровизированный из материалов, найденных в местном магазине «7-Eleven». Он приклеил щетину зубной щетки к цветному карандашу с помощью суперклея и использовал её для перемещения микробов. «Затем он достал инструмент, от которого Уиллоуби ахнул: пипетку для ротовой полости». Бернс всасывал воздух концом трубочки, как соломинкой, чтобы отделить редкие экземпляры Paulinella от окружающих их микроорганизмов. «По-старинке», — сказал Уиллоуби. «Это та биология, которой я не занимаюсь». «Пока Ван Эттен и Бернс знакомили Уиллоуби с результатами своей полевой работы на данный момент, они описали, как некоторые представители рода Paulinella были короче и имели тенденцию свободно плавать, в то время как другие были длиннее и прикреплялись к растениям». Уиллоуби делал наброски в рамках своего научного исследования и достал ноутбук, чтобы приступить к рисованию. «Он заметил, что чешуйки перекрывали друг друга в разных направлениях: на одной они перекрывались по часовой стрелке, а на другой — наоборот». Свежий взгляд человека, который не рассматривал паулинеллу часами, заметил любопытную и характерную особенность. Может быть, они наблюдали два разных вида? «В конце выходных Уиллоуби уехал домой, а Ван Эттен и Бернс отправились на машине в лабораторию последнего в штате Мэн. Там они поместили образцы в электронный микроскоп. При таком высоком разрешении различия были заметны. «Их энтузиазм рос: этот донкихотский параллельный научный проект действительно мог привести к новым научным открытиям». «Все растения на Земле содержат пластиды — основной фотосинтетический аппарат. А пластиды можно проследить до того единственного события, произошедшего около 1,5 миллиарда лет назад, когда одноклеточный организм слился с фотосинтезирующей бактерией. У Paulinella этот фотосинтетический двигатель называется хроматофором — это бактерия, которая когда-то жила свободно и до сих пор сохраняет собственную ДНК. «Команда извлекла эту ДНК и отправила образцы в лабораторию в Южной Корее, возглавляемую Хваном Су Юном, эволюционным биологом из Университета Сонгкюнкван, который ранее открыл другой вид Paulinella». Он также изучает возможный новый вид, который собрал в пруду в своём городе. «Юн провёл секвенирование ДНК и подтвердил, что речь действительно идёт о двух новых видах». Изучение дополнительных видов Paulinella может послужить ориентиром для таких учёных, как Юн, который мечтает однажды создать новый фотосинтезирующий организм, повторив в лаборатории «тот же трюк, который природе удалось совершить лишь дважды». Это также может пролить свет на фундаментальный вопрос о том, как развилась сложная жизнь на Земле. «Это может многому нас научить», — сказал Серхио Муньос-Гомес, эволюционный биолог из Университета Пердью. Сложная жизнь на Земле возникла, отчасти, благодаря заимствованию метаболических механизмов бактерий — точно так же, как это делает Paulinella, пояснил Муньос-Гомес. «Некоторые люди предполагают, что если бы вы обнаружили сложную жизнь в другой части Вселенной, то она была бы чем-то подобным», — продолжил он, имея в виду, что два организма слились воедино, принося друг другу взаимную пользу. Проблема заключается в том, что эти события произошли так давно, что молекулярные детали — сложная хореография, в которой две независимые формы жизни слились в одну в ходе запутанного пошагового процесса обмена и потери генов — окутаны тайной. В случае с Paulinella аналогичный процесс произошел гораздо позже, что позволяет учёным изучить эти детали. Ван Эттен и Уиллоуби уже объединились для следующего этапа исследования, вступив в сотрудничество с учёными-любителями и энтузиастами, чтобы попытаться открыть ещё больше видов Paulinella. Замораживание финансирования, которое их объединило, было временным, и оба смогли продолжить свои исследования и вновь получать заработную плату. Но этот эпизод подчеркнул, что наука — это не просто профессиональная карьера, а образ жизни. «Мы всегда будем заниматься этим; это часть того, кем я являюсь», — сказал Ван Эттен, который этой осенью откроет свою лабораторию в Университете Мэриленда. «Мой небольшой проект здесь имеет огромное значение для эволюционной биологии. Подумайте: если бы больше людей занимались этим, сколько всего мы узнали бы о планете, о нашем здоровье и о том, откуда мы взялись».