11:0108.03.2008г.
Несколько лет назад севастопольские гидробиологи, после проведенной в Черном море экспедиции, совершили открытие, значение которого, возможно, вскоре станем осознавать и все мы, не имеющие прямого отношения к науке. Примерно в 80 морских милях строго на юго-восток от Севастополя, на дне нашего моря обнаружена древнейшая форма жизни на планете – мощные скопления колоний археобактерий. Тех самыч, которые доминировали на Земле 3,5-4 миллиарда лет назад на планете. Предлагаем вашему вниманию беседу журналиста Олега Чубука со старшим научным сотрудником Института биологии южных морей, кандидатом биологических наук Максимом Гулиным.
—Максим Борисович, говорят, Черное море—достаточно молодое море, и потому оно продолжает открывать нам свои тайны? 
—Общеизвестным является факт, что Черное море—самый большой в мире сероводородный бассейн. При максимальной глубине моря примерно в 2,2 тысяч метров, начиная с глубин 150-200 метров, кислород отсутствует, и здесь находится огромное количество сероводорода. Десятилетиями ученые называли глубоководную часть Черного моря зоной сероводородного заражения. Однако последние исследования дают основания избавиться от этого термина, и называть данную зону сероводородной экосистемой, уникальной, резко отличающейся от привычных нам экосистем.
Природой выходов газа со дна Черного моря, в основном, занимается отдел радиационной и химической биологии нашего института. Наш отдел экологии бентоса изучает экологию этого процесса. То есть, каким является экологический отклик высачивания, выхода струй метана со дна, что тоже само по себе является феноменом, и как это сказывается на функционировании Черного моря.
Итак, почему сероводородная экосистема, а не зона? Потому что в результате почти 20-летних исследований на больших глубинах Черного моря учеными нашего института обнаружены оазисы микробной жизни, которые с тех пор широко исследуются нашими сотрудниками совместно с другими специалистами, в том числе и зарубежными.
—А как скоро они были обнаружены после выявления газов метана?
—Впервые феномен выхода метана со дна Черного моря обнаружили в апреле 1989 года. Но то, что это очаги скопления живых организмов, мы увидели годом позже, когда впервые погрузились туда на севастопольском подводном аппарате «БЕНТОС-300». Там мы увидели уникальные, кораллоподобные рифы, увенчанные похожими на морских губок скоплениями неизвестных организмов. 15 лет потребовалось, чтобы выяснить, что это макроколонии бактерий. И что именно эти бактерии окисляют метан, выходящий из толщи осадочных пород, и строят вот эти кораллы, рифы, колонны, которые могут достигать высоты 4 метра. В 2001 году была проведена комплексная экспедиция - мы работали совместно с российскими, германскими, швейцарскими и румынскими специалистами. С применением сложнейших методов молекулярной биологии, в том числе путем не только сложных методов, а самых передовых, только появившихся, удалось выяснить, что это за бактерии.
—Как все это выглядит?
—Смотрится очень красиво, очень напоминает большой коралловый риф Австралии. Замечу, потребовались специальные исследования, чтобы определить: а что же это за бактерии? Долго не могли понять их природу. Специальными методами молекулярной биологии выяснили, что это древнейшая форма жизни на планете. Археобактерии. Те самые, которые доминировали 3,5-4 миллиарда лет назад на нашей планете. И не просто доминировали,—составляли единственную форму жизни. Это была эра архейская, когда в атмосфере планеты отсутствовал кислород, атмосфера состояла из сероводорода, метана и аммиака. Вообще-то, по нашим современным понятиям—абсолютно агрессивная среда. А оказывается, она может быть благоприятной для развития организмов. Но—другой природы.
Одним словом, мы увидели на дне Черного моря осколки тех самых древнейших экосистем архейской эры. Это, естественно, уникальный объект. Скажу откровенно, было неожиданностью обнаружить столь высокую концентрацию жизни. Биомасса этих колоний может достигать 20 килограмм и выше на квадратный метр дна. Это превышает аналогичные показатели большинства наземных экосистем. Теперь, сравнив с другими объектами, мы можем сказать, что это уникальная зона столь высокой концентрации микробной жизни на планете. Такого вы не встретите больше нигде! Плюс биохимический состав этих бактерий—новой, ранее неизвестной природы. И какие здесь могут быть сделаны открытия на молекулярном уровне, какие могут быть получены новые вещества, еще предстоит выяснить.
—Давайте мы популярно скажем о метане, а затем перейдем к археобактериям.
—Метан сам по себе—это один из парниковых газов. Вместе с углекислым газом они создают так называемый парниковый эффект на планете. Более того, молекулы метана гораздо более эффективны в создании такого эффекта. То есть, углекислый газ и метан в сопоставимой степени ответственны за изменение климата на планете.
—А археобактерии?
—Как раз археобактерии—тот барьер, который способен связывать практически весь выходящий метан. Соответственно, если нарушить их функционирование, то поток метана значительно возрастет. А это прямая угроза атмосфере и, как следствие, климату нашей планеты. Затем, если говорить с точки зрения охраны природы, то мы впервые за всю историю науки сталкиваемся с необходимостью приступить к охране бактерий, к охране микробной жизни. Всегда считалось: с бактериями можно делать все, что угодно. Но мы сейчас в Черном море обнаружили самое плотное скопление микробной жизни на планете. Нигде, ни на каких гидротермальных атлантических рифах столь плотной концентрации живого вещества вы не найдете. Это уникальный объект. Поэтому его нужно охранять.
—От чего?
—От неосторожных воздействий, даже от исследований грубыми методами. Достаточно пройтись там тралами-драгами, и будут разрушены объекты, которые образовывались 5-7-12 тысяч лет. Все равно что снести пирамиду Хеопса.
—На какой же примерно площади находятся эти колонии?
—Если говорить о наиболее исследованном районе подводного Днепровского каньона, то это приблизительно 2 тысячи квадратных километров. И это порядка 3-3,5 тысяч коралловидных построек, рифов. Каждый из них—уникальной формы. На глубинах, начиная от 180 до 700 метров. Глубже—там уже работает другой процесс: метан в газообразном виде существовать не может - гидростатическое давление таково, что он соединяется с молекулами воды, и образуется уже как снег, то есть, что мы называем кристаллогидрами. Поэтому жизнь, о которой мы говорим, сверху ограничена зоной появления кислорода, а бактериальные макроколонии не могут существовать в присутствии даже следов кислорода. Они из другой жизни, можно сказать, с другой планеты. А снизу она ограничена глубиной 700-730 метров. Это граница газгидратного фронта. То есть глубже этого горизонта—метан, он находится в виде подобной снегу массе кристаллогидратов. Соответственно, бактериям там трудно развиваться, они там практически существовать не могут, за некоторым исключением. Сам механизм окисления метана бактериями при полном отсутствии кислорода, раньше считавшийся невозможным, уникален, и как раз обнаружение такого механизма позволит гораздо эффективнее готовиться при разработке экспедиций на Марс. То есть, эти технологии уже учитываются при разработке проектов исследования наличия жизни на Марсе. Потому что это очень подобные объекты.
—По вашей оценке, насколько за прошедшие годы удалось продвинуться в изучении этих экосистем?
—Здесь важно понимать, что от экспедиции до экспедиции проходят многие месяцы, а то и годы. Глубоководные исследования очень сложно организовать, и не только у нас,—во всем мире. Это всегда очень дорого, сложно технологически. Тем не менее, с тех пор было сделано несколько новых рейсов, основная задача которых состояла в оценке масштабов явления. Мы работали в диапазоне глубин от 50 до 2,2 тысяч метров. В последние годы мы работали на самых глубоководных объектах Черного моря, где наблюдаются высачивания метана из осадочных пород метана. Это глубоководные грязевые, иловые вулканы. Их целая цепочка в Черном море, и в том числе в районе Крыма. Вот туда и посылали экспедиции с использованием подводных аппаратов. В том числе в 2007 году. Наша задача была составить карты, провести сравнительные исследования в разных районах Черного моря. В украинской экономической зоне—это подводный Днепровский каньон, в 80 морских милях строго на юго-запад от Севастополя. А для сравнения мы такие же исследования проводили в румынской экономзоне,—в Дунайском подводном каньоне. Увидели интересные и общие черты в бактериальных рифах, и отличия. Скажем, в румынском (Дунайском) каньоне макроколонии бактерий имели совершенно другой внешний вид, такие себе нитевидные, как морские губки, но с очень длинными нитевидными отростками. Соответственно, мы можем предположить, что они составлены несколько другими видами бактерий. Пытаемся выяснить разницу на генетическом уровне, но это не так просто. Тем не менее, отличия зафиксировали. 
—Работы в данной области хватит не одному поколению ученых?
—Само обнаружение этого объекта в Черном море привлекло внимание очень широкого круга ученых. И сейчас по всему Мировому Океану ведется поиск аналогичных или подобных объектов: и в Японии, и в Балтийском, и Средиземном морях. Находят какие-то аналоги. То есть весь этот цикл исследований в Черном море родил вообще новый взгляд на мировой океан. И это—как бы начало нового витка исследований моря. За ними будут новые витки, и, думаю, это перспективное направление на многие годы.
—Что в перспективных планах по изучению древнейших экосистем?
—Сейчас мы организуем новый проект. Но поскольку он только на стадии разработки, то о нем пока еще рано говорить. Хочу заметить, что из каждой экспедиции привозится больше вопросов, чем ответов, и в этом особенность фундаментальной науки. И, соответственно, чем больше мы работаем, тем больше появляется направлений, новых, интересных вопросов, которые важны для разработки.
К данной проблеме очень большой интерес у молекулярных биологов. Теперь они пытаются выяснить, какие полезные вещества могут быть добыты из таких необычных живых объектов.
Если говорить о новых экспедиционных работах, то они планируются в рамках, прежде всего, европейских программ. Есть планы и у Национальной Академии Наук Украины. Они несколько ограничены в финансовых возможностях, но, тем не менее, мы получаем поддержку и от нашей академии. Мы планируем большую международную экспедицию на 2010-й год. Она будет проведена с помощью нового немецкого научно-исследовательского судна. К ней мы уже сейчас начинаем готовиться. И я почти уверен, что мы привезем новые результаты.
—Институт давно и тесно сотрудничает с иностранными коллегами. У них интерес к взаимодействию не уменьшается?
—Не уменьшается. Потому что, если говорить о европейской науке, то в целом растет интерес европейцев к Черному морю. Они только недавно как бы почувствовали Черное море европейским водоемом. В целом проводится достаточно много экспедиций, и не только связанных с нашими разработками. Скажем, только на флагмане немецкого научного флота «Метеор» было проведено пять экспедиций в первой половине 2007 года. Каждая из них была по своему направлению. И во всех этих экспедициях участвовали наши специалисты.
Только что наши сотрудники вернулись из Индии, где тоже обсуждались эти вопросы. В апреле мы будем говорить об этом на конференции в Вене. Так что обмен публикациями, или новым осмыслением полученных ранее данных идет постоянно.
—А как осуществляется международная кооперация после экспедиций?
—Кооперация имеет место на каждом этапе, начиная с планирования, проведения экспедиции, и в дальнейшем—подготовки отчетов и публикаций. Тем более, если эта работа производится в нашей экономзоне. Кстати, это все хорошо отрегулировано законодательно. Мы получаем всю информацию. Все, что добыто, мы получаем. Другое дело, осмысление… у каждого института своя научная школа. Поэтому, выводы, анализ каждая школа делает самостоятельно, и, естественно, мы с ними знакомимся в виде готового продукта, то есть в виде публикаций. Точно также, как западные ученые знакомятся с нашими, как принято сейчас говорить, «ноу хау».
—Понятно, что сегодня без кооперации не обойтись. Но что мы можем поставить в заслугу именно отечественным, севастопольским ученым-гидробиологам?
—Хочу подчеркнуть, что феномен струйных выходов газообразного метана со дна Черного моря открыт именно Институтом биологии южных морей. И несколько первых лет западные ученые не проявляли к этому никакого интереса. Все разработки велись только нашими силами. И уже по опубликованным результатам скачкообразно произошло накопление каких-то новых знаний, которые породили вот этот интерес. И несмотря на проблемы и с нашими экспедиционными возможностями, и с приборной базой, я считаю, мы остаемся по многим направлениям законодателями моды. Потому что именно наш институт выполнил фундаментальные оценки потока метана. Для этого несколько лет нашими учеными разрабатывалась уникальная методика. Наш институт дал цифры, сколько метана выделятся, поступает в водную толщу и выходит в атмосферу. Только наш институт—и это сейчас является самым новым направлением, обнаружил в зонах скопления микробной жизни и организмы, которые мы привыкли встречать в кислородной зоне. Это небольшие организмы, меньше одного миллиметра,—инфузрии, черви и др. Это не бактерии, не микробы, а организмы гораздо более высокого уровня развития. Примечательно, что экологический смысл им там находиться, безусловно, есть, потому что очаги высокой концентрации органического вещества, то есть, пищи. Но как они там дышат без кислорода? А кроме того, там высокие концентрации сероводорода, самого сильного природного дыхательного яда. С точки зрения классической теории, они там существовать просто не могут. А они образуют максимумы скоплений. Это, естественно, самое новое. Так что мы остаемся «на плаву».
Более того, я могу смело сказать, что если будет проводиться конкурс «Семь природных чудес Украины», то поле микробных рифов сероводородной зоны, которое находится в экономической зоне Украины обязательно займет первое место. Именно осколки древнейших экосистем в Черном море претендуют на первенство. И если бы туда можно было организовать подводный туризм, то я могу гарантировать: те, кто посетил бы это место, получили бы незабываемые впечатления. Представьте себе на минутку: миллионы пузырьков поднимающегося газа, причем газа выделяется столько, что меняется плавучесть подводного аппарата. Мы с большим трудом регулировали балласт, чтобы погрузиться. И, конечно, эти кораллоподобные рифы—это не просто очень красивое— фантастическое зрелище Полное ощущение, что посещаешь другую планету.
—Вы утверждаете, что до 1990-х годов вообще не знали о существовании этих псевдокорралов? И тогда как их обнаружили?
—Абсолютно никто даже не предполагал. Мы занимались промерами с помощью эхолота, нас интересовали особенности рельефа дна. И увидели вот эти вертикальные эхосигналы, которые можно было идентифицировать как пузырьки, исходящие со дна и поднимающиеся к поверхности моря. Очень сложно нам достались первые пробы метана, ведь тогда никто даже не знал, что это за вещество. Ну а потом уже пошли подводные экспедиции, мы получили первые подводные видеоматериалы, первые пробы, и тогда уже определили, что это что-то качественно новое.
—Максим Борисович, вы убедили, что Черное море является уникальным. А какие факторы повлияли или влияют на то, чтобы оно было таковым? То есть, причина уникальности?
—Это практически замкнутый водоем. Поэтому, как замкнутая зона, оно живет своей жизнью. А то, что здесь было раньше, оно как бы консервируется. И второй важный фактор—очень большое поступление в Черное море пресной воды: прежде всего из Дуная и Днепра. А пресная вода более легкая, чем соленая. Она настилается по поверхности моря, и как бы запирает все, что происходит на глубине. И вот этот «запирающий» эффект сыграл свою роль. Кроме того, это не только большой, но и глубокий водоем.
Если попытаться найти аналоги этому водоему, то есть маленькие аналоги. Скажем, Готландская котловина Балтики. Кстати, в рамках нового проекта мы планируем там впервые поработать. Это очень локальная сероводородная зона, с небольшими глубинами. Если не изменяет память, там максимальная глубина всего лишь 250 метров. Но тем не менее, какие-тот аналоги для сравнения мы там ожидаем найти. Более крупный объект—это впадина Кариако на шельфе Венесуэлы. Но это все аналоги, похожие объекты, однако по масштабу явления они, конечно же, несопоставимы. Черное море—самый большой в мире сероводородный бассейн. Более того, это самый большой в мире бассейн с высокой концентрацией метана. И самый большой в мире аммиачный бассейн.
— Каково значение метана для экономики страны?
—Это больше профиль отдела радиационной и химической биологии. Но в целом могу сказать, что как раз вот эти залежи газогидрантов, где метан связывается с молекулами воды и образуются подобные льду накопления, это предмет очень важных исследований, НАНУ уделяет этому очень серьезное значение. Потому что газгидраниты считаются топливом третьего тысячелетия. Их запасов по разным причинам не могу назвать, но искали их долго, и нашли. Тут надо понимать, что один кубический метр такого льда при испарении дает 680 кубических метров газа.
—Так может быть, не все у нас так плохо, есть альтернатива природному газу, и мы скоро не будем зависеть от «трубы»?
—В конце 21 века человечество сверлить дырки в земле уже, наверное, не будет. Тот газ закончится. Считается, что топливом нынешнего века, а в целом и всего третьего тысячелетия будут газгидраты. Очень велики их запасы. И сейчас в мире вкладываются миллиарды долларов для исследования этой проблемы. Так что экономика с экологией взаимосвязаны. Поэтому тем более, - мы должны охранять эти объекты.
Фото
ИнБЮМ (1990-2007)
Jago (2001-2004)
Marum(2007)