The mysterious microbes living deep inside the earth -- and how they could help humanity | K. Lloyd

Переводчик: Ksenia Nichyporuk Редактор: Natalia Ost

It may seem like we're all standing on solid earth right now,

Может показаться, что мы стоим на твёрдой почве,

but we're not.

но это не так.

The rocks and the dirt underneath us are crisscrossed by tiny little fractures

Камни и грунт под нами пересечены крохотными трещинками

and empty spaces.

и пустотами.

And these empty spaces are filled with astronomical quantities of microbes,

В них обитает огромное число микробов,

such as these ones.

таких как эти.

The deepest that we found microbes so far into the earth

Наибольшая глубина под землёй, где были обнаружены микробы —

is five kilometers down.

пять километров.

So like, if you pointed yourself at the ground

Это как если вы наклонитесь в сторону земли

and took off running into the ground,

и пробежите пятикилометровую дистанцию,

you could run an entire 5K race and microbes would line your whole path.

и на всём этом пути у вас будут микробы.

So you may not have ever thought about these microbes

Вы могли никогда и не думать о микробах,

that are deep inside earth's crust,

живущих глубоко в земной коре,

but you probably thought about the microbes living in our guts.

но, может, задумывались о тех микробах, что у вас в кишечнике.

If you add up the gut microbiomes

Если сложить кишечную микрофлору

of all the people and all the animals on the planet,

всех людей и животных на Земле,

collectively, this weighs about 100,000 tons.

её общий вес составит около 100 тысяч тонн.

This is a huge biome that we carry in our bellies every single day.

Этот огромный биом мы носим у себя в животах каждый день.

We should all be proud.

Мы все должны гордиться этим.

(Laughter)

(Смех)

But it pales in comparison to the number of microbes

Но это ничто по сравнению с количеством микробов

that are covering the entire surface of the earth,

на всей поверхности Земли,

like in our soils, our rivers and our oceans.

а также в почве, реках и океанах.

Collectively, these weigh about two billion tons.

В общей сложности они весят около двух миллиардов тонн.

But it turns out that the majority of microbes on earth

Однако оказывается, что большинство микробов на планете

aren't even in oceans or our guts or sewage treatment plants.

находится не в океанах, кишечниках или очистных сооружениях.

Most of them are actually inside the earth's crust.

Больше всего их, на самом деле, обитает в земной коре.

So collectively, these weigh 40 billion tons.

Их общий вес — 40 миллиардов тонн.

This is one of the biggest biomes on the planet,

Это один из самых больших биомов на планете,

and we didn't even know it existed until a few decades ago.

но мы не знали о его существовании до недавнего десятилетия.

So the possibilities for what life is like down there,

Вариантов того, какова жизнь там внизу

or what it might do for humans,

и какую пользу она может принести людям,

are limitless.

бесконечно много.

This is a map showing a red dot

Красные точки на этой карте — это места,

for every place where we've gotten pretty good deep subsurface samples

где мы взяли образцы почвы с довольно большой глубины,

with modern microbiological methods,

используя новые методы микробиологии;

and you may be impressed

и вас может удивить,

that we're getting a pretty good global coverage,

как много таких мест по всей Земле,

but actually, if you remember that these are the only places

но если вспомнить, что образцы у нас есть только отсюда,

that we have samples from, it looks a little worse.

то смотрится это уже немного хуже.

If we were all in an alien spaceship,

Если бы мы были на космическом корабле

trying to reconstruct a map of the globe from only these samples,

и пытались бы воссоздать карту мира только по этим образцам,

we'd never be able to do it.

нам бы это никогда не удалось.

So people sometimes say to me,

Иногда мне говорят:

"Yeah, there's a lot of microbes in the subsurface, but ...

«Ну да, в почве есть много микробов, но...

aren't they just kind of dormant?"

разве они не как будто в спячке?»

This is a good point.

Это хороший аргумент.

Relative to a ficus plant or the measles or my kid's guinea pigs,

По сравнению с фикусом, глистами или морскими свинками моих детей,

these microbes probably aren't doing much of anything at all.

эти микробы, пожалуй, выглядят неактивными.

We know that they have to be slow, because there's so many of them.

Мы знаем, что они должны быть медленными, потому что их очень много.

If they all started dividing at the rate of E. coli,

Если все они начнут делиться со скоростью кишечной палочки,

then they would double the entire weight of the earth, rocks included,

то увеличат в два раза общий вес Земли, включая горные породы,

over a single night.

только за одну ночь.

In fact, many of them probably haven't even undergone a single cell division

На самом деле, многие из них, возможно, ещё не прошли этап деления одной клетки

since the time of ancient Egypt.

с момента существования Древнего Египта.

Which is just crazy.

Что просто невероятно.

Like, how do you wrap your head around things that are so long-lived?

Как представить себе нечто, живущее так долго?

But I thought of an analogy that I really love,

Мне очень нравится одно сравнение,

but it's weird and it's complicated.

правда, оно странное и сложное.

So I hope that you can all go there with me.

Но я надеюсь, вы сможете уловить смысл.

Alright, let's try it.

Итак, попробуем.

It's like trying to figure out the life cycle of a tree ...

Это как пытаться понять жизненный цикл дерева...

if you only lived for a day.

если вы прожили только один день.

So like if human life span was only a day, and we lived in winter,

Как если бы жизнь человека длилась только один день зимой,

then you would go your entire life

и он бы за всю жизнь

without ever seeing a tree with a leaf on it.

так и не увидел дерева с листьями.

And there would be so many human generations

И очень много поколений людей

that would pass by within a single winter

прожило бы в течение одной зимы,

that you may not even have access to a history book

так что у вас, вероятно, был бы только такой учебник истории,

that says anything other than the fact that trees are always lifeless sticks

в котором бы утверждалось, что у деревьев всегда голые ветки

that don't do anything.

и что деревья бездействуют.

Of course, this is ridiculous.

Конечно, это странно.

We know that trees are just waiting for summer

Мы знаем, что деревья просто ждут лета,

so they can reactivate.

когда они пробуждаются.

But if the human life span

Но если продолжительность жизни людей

were significantly shorter than that of trees,

была бы намного короче, чем у деревьев,

we might be completely oblivious to this totally mundane fact.

мы бы даже не заметили этого совершенно обыденного факта.

So when we say that these deep subsurface microbes are just dormant,

Когда мы говорим, что микробы глубоко под землёй неактивны,

are we like people who die after a day, trying to figure out how trees work?

не похожи ли мы на тех людей, пытающихся понять, как устроены деревья?

What if these deep subsurface organisms

Что если эти подземные организмы

are just waiting for their version of summer,

просто ждут свою версию лета,

but our lives are too short for us to see it?

а наша жизнь слишком коротка, чтобы осознать это?

If you take E. coli and seal it up in a test tube,

Если поместить кишечную палочку в пробирку

with no food or nutrients,

без еды и питательных веществ

and leave it there for months to years,

и оставить её там на несколько месяцев или лет,

most of the cells die off, of course, because they're starving.

большинство клеток, конечно, умрёт от голода.

But a few of the cells survive.

Но некоторые из них выживут.

If you take these old surviving cells

Если вы возьмёте эти оставшиеся клетки

and compete them, also under starvation conditions,

и подселите к ним, также в условиях голодания,

against a new, fast-growing culture of E. coli,

новые быстрорастущие штаммы кишечной палочки,

the grizzled old tough guys beat out the squeaky clean upstarts

старые крутые ребята вытеснят этих безупречных выскочек,

every single time.

и так каждый раз.

So this is evidence there's actually an evolutionary payoff

Это доказывает наличие эволюционного преимущества в том,

to being extraordinarily slow.

чтобы быть необычайно медленным.

So it's possible

Так что, возможно,

that maybe we should not equate being slow with being unimportant.

мы не должны считать медленные организмы неважными.

Maybe these out-of-sight, out-of-mind microbes

Может быть, эти невидимые, неосознаваемые нами микробы

could actually be helpful to humanity.

могут оказаться даже полезными для людей.

OK, so as far as we know,

Итак, как нам известно,

there are two ways to do subsurface living.

есть две стратегии жизни под землёй.

The first is to wait for food to trickle down from the surface world,

Первая — ждать пищу, которая просочится туда из мира на поверхности,

like trying to eat the leftovers of a picnic that happened 1,000 years ago.

например, остатки еды после пикника, устроенного здесь тысячу лет назад.

Which is a crazy way to live,

Такой образ жизни — безумие,

but shockingly seems to work out for a lot of microbes in earth.

но, как ни странно, он, кажется, подходит многим микробам на Земле.

The other possibility is for a microbe to just say,

Вторая стратегия — когда микроб решает:

"Nah, I don't need the surface world.

«Нет, мне не нужен мир на поверхности,

I'm good down here."

я ухожу под землю».

For microbes that go this route,

Микробы, выбравшие этот путь,

they have to get everything that they need in order to survive

должны добывать всё необходимое для выживания

from inside the earth.

из-под земли.

Some things are actually easier for them to get.

Что-то достать им даже проще.

They're more abundant inside the earth,

Под землёй есть в большем изобилии,

like water or nutrients, like nitrogen and iron and phosphorus,

например, вода или такие вещества, как азот, железо, фосфор,

or places to live.

а также больше места для жизни.

These are things that we literally kill each other to get ahold of

Именно этим мы хотим обладать, буквально убивая друг друга

up at the surface world.

здесь, на поверхности.

But in the subsurface, the problem is finding enough energy.

Но под землёй основная проблема — найти достаточное количество энергии.

Up at the surface,

На поверхности

plants can chemically knit together carbon dioxide molecules into yummy sugars

растения могут связывать молекулы углекислого газа в питательные сахара,

as fast as the sun's photons hit their leaves.

как только фотоны солнца достигают их листьев.

But in the subsurface, of course, there's no sunlight,

Но под землёй, конечно, нет солнечного света,

so this ecosystem has to solve the problem

так что эта экосистема должна решить,

of who is going to make the food for everybody else.

кто будет производить пищу для всех.

The subsurface needs something that's like a plant

Там нужно что-то похожее на растение,

but it breathes rocks.

но дышащее рудами.

Luckily, such a thing exists,

К счастью, такие организмы существуют,

and it's called a chemolithoautotroph.

и они называется хемолитоавтотрофы.

(Laughter)

(Смех)

Which is a microbe that uses chemicals -- "chemo,"

Эти микроорганизмы используют химические вещества («хемо»),

from rocks -- "litho,"

полученные из горных пород («лито»),

to make food -- "autotroph."

для производства пищи («автотроф»).

And they can do this with a ton of different elements.

Они могут преобразовывать много разных элементов.

They can do this with sulphur, iron, manganese, nitrogen, carbon,

Например, серу, железо, марганец, азот, углерод,

some of them can use pure electrons, straight up.

некоторые могут использовать чистые электроны напрямую.

Like, if you cut the end off of an electrical cord,

Представьте отрезанный кусочек провода:

they could breathe it like a snorkel.

им они могут дышать, как через дыхательную трубку.

(Laughter)

(Смех)

These chemolithoautotrophs

Хемолитоавтотрофы

take the energy that they get from these processes

преобразовывают энергию, полученную от этих процессов,

and use it to make food, like plants do.

в питательные вещества, как это делают растения.

But we know that plants do more than just make food.

Но мы знаем, что растения производят не только пищу.

They also make a waste product, oxygen,

Они также выделяют побочный продукт, кислород,

which we are 100 percent dependent upon.

от которого мы зависим на все 100%.

But the waste product that these chemolithoautotrophs make

Но побочный продукт, произведённый хемолитоавтотрофами,

is often in the form of minerals,

часто имеет форму минералов,

like rust or pyrite, like fool's gold,

например, ржавчина, пирит, оно же «золото дураков»,

or carminites, like limestone.

или карминиты, известняк.

So what we have are microbes that are really, really slow, like rocks,

Итак, у нас есть микробы, очень-очень медленные, как камни,

that get their energy from rocks,

эти микробы получают энергию от камней

that make as their waste product other rocks.

и выделяют камни как побочный продукт.

So am I talking about biology, or am I talking about geology?

Всё-таки речь идёт о биологии или о геологии?

This stuff really blurs the lines.

Всё это размывает границы.

(Laughter)

(Смех)

So if I'm going to do this thing,

Если я собираюсь разобраться в этом,

and I'm going to be a biologist who studies microbes

если я буду биологом, изучающим микробы,

that kind of act like rocks,

которые напоминают камни,

then I should probably start studying geology.

тогда я, наверное, должна начать изучать геологию.

And what's the coolest part of geology?

А что самое захватывающее в геологии?

Volcanoes.

Вулканы.

(Laughter)

(Смех)

This is looking inside the crater of Poás Volcano in Costa Rica.

Это вид на кратер вулкана Поас в Коста-Рике.

Many volcanoes on earth arise because an oceanic tectonic plate

Большинство вулканов на Земле появляются, поскольку океаническая тектоническая плита

crashes into a continental plate.

врезается в континентальную плиту.

As this oceanic plate subducts

Когда океаническая плита

or gets moved underneath this continental plate,

пододвигается под континентальную,

things like water and carbon dioxide and other materials

вода, углекислый газ и другие вещества

get squeezed out of it,

выбрасываются наружу

like ringing a wet washcloth.

с хлопко́м, как от мокрого полотенца.

So in this way, subduction zones are like portals into the deep earth,

Так зоны субдукции становятся как бы порталами в глубь земли,

where materials are exchanged between the surface and the subsurface world.

где обмениваются веществами поверхностный и подземный мир.

So I was recently invited by some of my colleagues in Costa Rica

Недавно коллеги из Коста-Рики

to come and work with them on some of the volcanoes.

пригласили меня поработать с ними на одном из вулканов.

And of course I said yes, because, I mean, Costa Rica is beautiful,

И, конечно, я согласилась, ведь Коста-Рика прекрасна,

but also because it sits on top of one of these subduction zones.

и ещё она находится на вершине одной из таких зон субдукции.

We wanted to ask the very specific question:

Нас интересовал конкретный вопрос:

Why is it that the carbon dioxide

«Почему углекислый газ

that comes out of this deeply buried oceanic tectonic plate

из океанической тектонической плиты глубоко под землёй

is only coming out of the volcanoes?

выходит наружу только через вулканы?»

Why don't we see it distributed throughout the entire subduction zone?

Почему не видно его распространения по всей зоне субдукции?

Do the microbes have something to do with that?

Связаны ли как-то с этим микробы?

So this is a picture of me inside Poás Volcano,

На этой фотографии я внутри вулкана Поас

along with my colleague Donato Giovannelli.

вместе с коллегой Донато Джованелли.

That lake that we're standing next to is made of pure battery acid.

Озеро рядом с нами состоит из чистого раствора серной кислоты.

I know this because we were measuring the pH when this picture was taken.

Я это знаю, потому что на этой фотографии мы как раз измеряем уровень pH.

And at some point while we were working inside the crater,

В какой-то момент во время работы внутри кратера

I turned to my Costa Rican colleague Carlos Ramírez and I said,

я спросила у Карлоса Рамиреса, коллеги из Коста-Рики:

"Alright, if this thing starts erupting right now,

«Ладно, а если сейчас начнётся извержение,

what's our exit strategy?"

как мы будем выбираться отсюда?»

And he said, "Oh, yeah, great question, it's totally easy.

Он ответил: «Отличный вопрос. Это очень легко:

Just turn around and enjoy the view."

в таком случае просто развернись и наслаждайся видом».

(Laughter)

(Смех)

"Because it will be your last."

«Ведь это последнее, что ты увидишь».

(Laughter)

(Смех)

And it may sound like he was being overly dramatic,

Могло показаться, что он слишком драматизирует,

but 54 days after I was standing next to that lake,

но спустя 54 дня, как я стояла у этого озера,

this happened.

это произошло.

Audience: Oh!

Зрители: О!

Freaking terrifying, right?

Безумно страшно, не так ли?

(Laughs)

(Смех)

This was the biggest eruption this volcano had had in 60-some-odd years,

Это самое большое извержение этого вулкана за 60 с лишним лет,

and not long after this video ends,

немного позже, когда видео заканчивается,

the camera that was taking the video is obliterated

была уничтожена камера, которая там снимала,

and the entire lake that we had been sampling

а всё озеро, в котором мы брали образцы,

vaporizes completely.

полностью испарилось.

But I also want to be clear

Я хочу пояснить:

that we were pretty sure this was not going to happen

мы были вполне уверены, что этого не произойдёт

on the day that we were actually in the volcano,

в день нашего пребывания на вулкане,

because Costa Rica monitors its volcanoes very carefully

ведь в Коста-Рике за вулканами очень тщательно следит

обсерватория вулканологии и сейсмологии,

through the OVSICORI Institute,

and we had scientists from that institute with us on that day.

и в тот день вместе с нами были учёные из этой обсерватории.

But the fact that it erupted illustrates perfectly

Но сам факт извержения хорошо иллюстрирует,

that if you want to look for where carbon dioxide gas

что если вы хотите изучить место выхода

is coming out of this oceanic plate,

углекислого газа из океанической плиты,

then you should look no further than the volcanoes themselves.

то вам нужно исследовать именно вулканы.

But if you go to Costa Rica,

Но если вы отправитесь в Коста-Рику,

you may notice that in addition to these volcanoes

то сможете увидеть, кроме вулканов,

there are tons of cozy little hot springs all over the place.

там повсюду кучу небольших уютных горячих источников.

Some of the water in these hot springs is actually bubbling up

У некоторых в воде есть пузырьки, поднимающиеся вверх

from this deeply buried oceanic plate.

из лежащей глубоко под землёй океанической плиты.

And our hypothesis was that there should be carbon dioxide

Согласно нашей гипотезе, пузырьки должны появляться

именно из-за углекислого газа,

bubbling up with it,

but something deep underground was filtering it out.

но они просачиваются откуда-то из-под земли.

So we spent two weeks driving all around Costa Rica,

В течение двух недель мы ездили по Коста-Рике

sampling every hot spring we could find --

и брали образцы во всех горячих источниках, что смогли найти...

it was awful, let me tell you.

Это было ужасно, скажу я вам.

And then we spent the next two years measuring and analyzing data.

Затем мы провели два года, оценивая и анализируя данные.

And if you're not a scientist, I'll just let you know that the big discoveries

Если вы не учёный, я уточню, что больши́е открытия

don't really happen when you're at a beautiful hot spring

не совершаются, когда вы стоите у красивого горячего источника

or on a public stage;

или перед публикой:

they happen when you're hunched over a messy computer

они происходят, когда вы сгорбились за пыльным компьютером,

or you're troubleshooting a difficult instrument,

или проверяете работу сложного прибора,

or you're Skyping your colleagues

или говорите по Скайпу с коллегами,

because you are completely confused about your data.

потому что полученные данные вас совершенно озадачили.

Scientific discoveries, kind of like deep subsurface microbes,

Научные открытия, как микробы в земных недрах,

can be very, very slow.

могут быть очень-очень медленными.

But in our case, this really paid off this one time.

Но в данном случае это было вполне оправдано.

We discovered that literally tons of carbon dioxide

Мы обнаружили, что буквально тонны углекислого газа

were coming out of this deeply buried oceanic plate.

выходят наружу из этой глубоководной океанической плиты.

And the thing that was keeping them underground

А удерживали их под землёй,

and keeping it from being released out into the atmosphere

не давая им высвободиться в атмосферу,

was that deep underground,

находящиеся глубоко в недрах земли,

underneath all the adorable sloths and toucans of Costa Rica,

под всеми этими очаровательными ленивцами и туканами Коста-Рики,

were chemolithoautotrophs.

именно хемолитоавтотрофы.

These microbes and the chemical processes that were happening around them

Эти микробы и химические процессы, происходящие вокруг них,

were converting this carbon dioxide into carbonate mineral

превращали углекислый газ в карбонаты

and locking it up underground.

и запирали их под землёй.

Which makes you wonder:

В связи с чем появляется вопрос:

If these subsurface processes are so good at sucking up

если из-за этих подземных процессов так хорошо всасывается

all the carbon dioxide coming from below them,

весь углекислый газ, поднимающийся снизу,

could they also help us with a little carbon problem

поможет ли это нам с выбросами углекислого газа,

we've got going on up at the surface?

что стало уже проблемой здесь на поверхности?

Humans are releasing enough carbon dioxide into our atmosphere

Люди выбрасывают в атмосферу так много углекислого газ,

that we are decreasing the ability of our planet

что это подрывает способность планеты

to support life as we know it.

поддерживать жизнь такой, как мы её знаем.

And scientists and engineers and entrepreneurs

Учёные, инженеры, предприниматели

are working on methods to pull carbon dioxide

работают над методами извлечения углекислого газа

out of these point sources,

из точечных источников загрязнения,

so that they're not released into the atmosphere.

чтобы он не попадал в атмосферу.

And they need to put it somewhere.

И им нужно куда-то его девать.

So for this reason,

По этой причине

we need to keep studying places where this carbon might be stored,

нужно продолжать изучать места хранения углекислого газа

possibly in the subsurface,

по возможности в подповерхностной зоне,

to know what's going to happen to it when it goes there.

чтобы знать, что там с ним произойдёт.

Will these deep subsurface microbes be a problem because they're too slow

Будут ли глубоководные микробы проблемой, ведь они слишком медленные,

to actually keep anything down there?

чтобы что-то удержать под землёй?

Or will they be helpful

Или они будут полезны

because they'll help convert this stuff to solid carbonate minerals?

в переработке этого элемента в твёрдые углеродные минералы?

If we can make such a big breakthrough

Если мы можем совершить такой большой прорыв

just from one study that we did in Costa Rica,

только благодаря одному исследованию в Коста-Рике,

then imagine what else is waiting to be discovered down there.

тогда представьте, какие ещё открытия ждут нас под землёй.

This new field of geo-bio-chemistry, or deep subsurface biology,

Это новая область геобиохимии, или биологии недр земли,

or whatever you want to call it,

называйте это как хотите,

is going to have huge implications,

будет иметь большое значение

not just for mitigating climate change,

не только для борьбы с изменением климата,

but possibly for understanding how life and earth have coevolved,

но и, вероятно, для понимания эволюции жизни и Земли,

or finding new products that are useful for industrial or medical applications.

а также для поиска новых продуктов для промышленности и медицины.

Maybe even predicting earthquakes

Возможно, она поможет предсказывать землетрясения,

or finding life outside our planet.

или найти жизнь за пределами планеты,

It could even help us understand the origin of life itself.

или даже поможет понять происхождение самой жизни.

Fortunately, I don't have to do this by myself.

К счастью, мне не нужно заниматься этим одной.

I have amazing colleagues all over the world

Мои замечательные коллеги со всего мира

who are cracking into the mysteries of this deep subsurface world.

разгадывают тайны глубоких недр Земли.

And it may seem like life buried deep within the earth's crust

Вам может показаться, что жизнь, спрятанная глубоко в земной коре,

is so far away from our daily experiences that it's kind of irrelevant.

так далека от повседневной жизни, что и неважна вовсе.

But the truth is that this weird, slow life

Но на самом деле, эта необычная, медленная жизнь

may actually have the answers to some of the greatest mysteries

может помочь разгадать некоторые великие тайны

of life on earth.

жизни на Земле.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)