Паразиты и хозяева: биолог Юрий Стефанов о том, насколько реальна катастрофа из «Интерстеллара»

Физики, посмотревшие недавно вышедший в прокат фильм «Интерстеллар» Кристофера Нолана, более-менее сошлись в том, что уровень его научной аккуратности весьма высок. Однако история, которую Нолану помогли рассказать видные ученые-теоретики, начинается не с физических, а скорее с биологических предпосылок — на Земле постепенно исчезают растения, которые мы едим. Подоплеке этого сюжетного хода создатели уделили явно меньше внимания, чем расчетам внешнего вида аккреционного диска вокруг сверхмассивной черной дыры под названием Гаргантюа. Биолог Юрий Стефанов рассказал  в чем они были неправы.

Микроорганизмы и состав воздуха

В сравнительно недалеком будущем, которое изображается в фильме, биосфера Земли начинает резко меняться. Появляется некий патоген, подчистую уничтожающий культурные растения: пшеницу, картофель, бамию (окру) и стремительно подбирающийся к кукурузе. При этом утверждается, что распространение и жизнедеятельность микроорганизма в перспективе изменит состав земной атмосферы таким образом, что она станет непригодна для людей то ли из–за высокого содержания азота, то ли наоборот.

Надо сказать, что с точки зрения нашего обмена веществ всевозможные бактерии и правда могут творить чудеса, используя самые разные органические и неорганические соединения в качестве базовых окислителей и источников химической энергии, поэтому метаболизм вымышленного патогена — интересная история. Существуют как бактерии, употребляющие атмосферный азот, так и бактерии, делающие азот из аммиака и нитритов. Они в некотором роде работают в команде, участвуя с разных сторон в круговороте этого элемента на планете. Можно фантазировать на тему того, что кто-то из них сделает резкий эволюционный скачок, добившись драматического увеличения численности или производительности, в результате чего состав атмосферы начнет меняться, однако тут важно помнить, что в экологии все взаимосвязано, и такой эффект скорее всего будет быстро скомпенсирован другими организмами. Одному какому-то виду явно не под силу нарушить баланс в биосферном круговороте азота. Да и резкие эволюционные изменения чаще возникают не сами по себе, а в ответ на какие-то системные нарушения в среде или геологические катаклизмы.



С другой стороны, в истории Земли качественное изменение состава атмосферы происходило не раз, и эволюция жизни оказывала на этот процесс определяющее влияние. Примерно 2,4–2,3 миллиарда лет назад произошла так называемая кислородная революция, вызванная отчасти развитием фотосинтезирующих микроорганизмов. Однако нельзя забывать, что на этот процесс ушли многие миллионы лет, а никак не время жизни пары-тройки человеческих поколений.

 

Паразиты и хозяева

Даже если мы согласимся с возможностью существования невероятно агрессивного микроба, уничтожающего растения, очень сложно себе представить такое развитие событий, в рамках которого с планеты будут исчезать целые сельскохозяйственные культуры. Один из реально существующих примеров крайне опасного паразита сельскохозяйственных растений — это гриб фитофтора. Он, в частности, спровоцировал Великий картофельный голод в Ирландии 1845–1849 годов. Но влиянию этого паразита подвержены только отдельные сельскохозяйственные культуры, а какое-то количество растений так или иначе спасается от заражения.

Дело в том, что универсальных патогенов не бывает, равно как не бывает и настолько генетически однородных биологических видов, что ни одна особь или форма не сможет противостоять инфекции.



Этот момент игнорируется в большинстве фильмов, которые рассказывают нам про эпидемии и разные варианты зомби-апокалипсиса. Даже самые страшные пандемии у человека, как например, испанский грипп, не убивали более 5–10% живших тогда людей. В кино же обычно нужно, чтобы заражались и умирали все или почти все.

Взаимоотношения организма с паразитом — это всегда эволюционная гонка вооружений. У хозяина эволюционируют защитные механизмы, а у патогена — системы их обхода. В гонке крайне редки случаи, когда один участник настолько быстро и сильно обгоняет другого, что полностью того уничтожает. Ведь если паразитический вид уничтожит хозяйский, то он и сам погибнет.

Эволюционный смысл тут как раз в налаживании сосуществования. Паразит должен добиться способности размножаться за счет хозяина, не выкашивая его популяцию, а хозяину нужно, чтобы паразит либо переключился на кого-то другого либо просто не мешал жить. В случае культивируемых растений ситуация с патогенами очень сильно отличается от естественной, поскольку им в борьбе с паразитами помогают люди, изобретая всевозможные пестициды, антибиотики и генные модификации. Фантастический суперпатоген окажется способен уничтожать целые виды растений только в том случае, если что-то случится с самим человечеством. В фильме Кристофера Нолана, похоже, именно эта ситуация и имеется в виду.

 

Кто будет виноват в глобальной катастрофе?

В «Интерстелларе» нарушению биосферного баланса сопутствует общее расслабление и апатия общества. Человечество перестает вкладываться в науку и высокие технологии, пытаясь поддержать свое существование экстенсивным земледелием. Деградирует медицина, сворачиваются исследовательские программы, в школах перестают учить естественным наукам.

С одной стороны, в такое развитие событий поверить довольно сложно, поскольку в фильме, иллюстрирующем запустение, тем не менее показываются технологии, сильно превосходящие то, что у нас есть сейчас. Космические шаттлы, роботы с мощным искусственным интеллектом, инкубаторы, позволяющие выращивать замороженные человеческие зиготы. Все говорит о том, что люди вполне могли бы попытаться вернуть планету к нормальной жизни. Но с другой — что толку от высокотехнологичных приборов, если подавляющее большинство разучилось ими пользоваться и не имеет ни малейшего желания учиться обратно?

Тут нельзя не упомянуть еще одну проблему, о которой вольно или невольно напоминает «Интерстеллар». Рост и развитие практически всегда связаны между собой. Всю свою историю человечество росло, и этот рост можно было описать гиперболической кривой. Но увеличение численности по такому закону не может идти вечно, поскольку на маленькой Земле не поместится бесконечное множество людей. Очевидно, что рост в какой-то момент прекратится, а число людей в мире либо устаканится в районе отметки в 10–15 миллиардов, либо пойдет вниз. Самое интересное, что этот демографический переход происходит на наших глазах. Еще в конце прошлого века мы уверенно стремились в бесконечность, а сейчас уже останавливаемся.



Но как остановка в росте скажется на динамике нашего развития? Какими станут наши приоритеты? Сколько среди нас к тому времени окажется условных фермеров, отказывающихся от МРТ и рассказов про освоение космоса в школьных учебниках, а сколько астронавтов, готовых нырнуть в Черную дыру? Что мы тогда будем делать с вызовами, которые поставит перед нами наша планета? Будь то появление новых вирусов, изменение климата или угроза столкнуться с астероидом. Хочется верить, что нас хватит и на то, чтобы уберечь Землю от возможных катастроф, и на то, чтобы, как говорила Мерфи Купер, построить новый дом при свете нового Солнца.

Источник: theoryandpractice.ru