В стратосфере Земли, на высоте 18-50 километров обитают микробы, несмотря на непривлекательные условия этих мест. Низкое атмосферное давление, практически полное отсутствие воды и питательных веществ, но зато наличие серьезного радиационного фона делают жизнь ближе к поверхности планеты намного более комфортной. «Жизнь, борющаяся за существование на таких больших высотах заставляет нас пересмотреть текущее понимание границы биосферы», – говорит сотрудник Университета Вашингтона Дэвид Смит. Смит занимается изучение жизни в стратосфере, используя для этого наблюдения с высокогорных обсерваторий и воздушные шары. С поддержкой Института астробиологии NASA он надеется понять, откуда в стратосфере появились эти стойкие организмы и какой эволюционный путь им пришлось пройти. Это исследование позволит раздвинуть рамки условий, в которых земная жизнь может сохраниться, а значит, раздвинуть и рамки условий на других мирах, в которых мы сможем надеяться найти жизнь. «Стратосфера очень похожа на поверхность Марса, – говорит Смит. – На нашей планете нет лучшего места для приближения марсианских условий, за исключением, конечно, лаборатории».

Свидетельства признаков жизни в верхних слоях атмосферы относятся еще к 30-м годам прошлого века. Живые организмы, найденные на стратосферных воздушных шарах и ракетах, могли указывать на жизнь на высотах до 77 километров, но нельзя было точно сказать, не являются ли они результатом загрязнения после приземления. «Я скептически отношусь к работам пионеров в этой области, – говорит Смит. – В публикациях почти не упоминаются меры по стерилизации». Получить надежные образцы из стратосферы непросто и довольно дорого. Необходимо собрать и отфильтровать огромный объем воздуха, чтобы получить даже один микроб, не говоря уже об их заметном и удобном для исследования количестве. Концентрация микробов в верхних слоях атмосферы составляет всего несколько единиц на кубический метр. По мнению Смита, первое более-менее надежное подтверждение жизни в стратосфере было найдено только в 2002 году при помощи воздушного шара, покрывшего высоты в 20-41 км.

Процесс, благодаря которому микробы залетают столь высоко пока неизвестен. Самая радикальная версия – прибытие их из космоса, но более вероятным, конечно же, является их происхождение на Земле. Микробы могли быть подняты в воздух во время бурь или же пробраться мимо паспортного контроля и попасть на один из самолетов, доходящих до нижних слоев стратосферы. Во всяком случае, в стратосфере микробы не размножаются. «Согласно нашему пониманию, микробы всего лишь выдерживают условия верхней атмосферы, – говорит Смит. – Они путешествуют с превалирующим ветром, ожидая, когда же смогут осесть на поверхности». Значительную часть жителей атмосферы составляют бактерии, подготовленные к неблагоприятным условиям. В этом случае они могут практически полностью остановить метаболизм и уменьшиться в размере. Вокруг себя они образуют твердую оболочку, а внутри включаются механизмы, защищающие молекулы ДНК от ультрафиолетового излучения Солнца. Такие споры могут существовать очень долго. «Возможно, такие споры – адаптация, которую эволюция разработала для выживания бактерий в воздухе», – говорит Смит. Если спора не будет повреждена во время своих воздушных путешествий и приземлится в подходящих условиях, он способна ожить. Чтобы это понять, достаточно поместить собранные споры в питательную среду и подождать их развития. По мнению Смита, проведенные исследования по сбору спящих микробов и бактерий и их реанимации пока охватили только верхушку айсберга живых организмов в стратосфере. «Всего около одного процента организмов может быть оживлено в лаборатории», – говорит Смит.

Чтобы обнаружить те организмы, которые выходят за рамка одного процента, Смит решил использовать технологию идентификации молекулярного состава собранных образцов, как органических, так и неорганических. Вместо того, что выращивать собранные споры в питательной среде, из них собирались пробы ДНК, которые затем сравнивались с базой данных из 60000 микробов. Кроме того, образцы забирались без помощи воздушных шаров или ракет. Вместо необходимое оборудование было установлено в обсерватории на горе Бачелор. Высота ее составляет 2.7 километра над уровнем моря. По мнению Смита, такой высоты вполне достаточно, так как позволяет захватить верхнюю тропосферу, слой, переходящий в стратосферу. Первоначальные результаты показали, что почти все основные разновидности микробов существуют в верхних слоях атмосферы. Такой анализ позволяет не только определить состав микробов в воздухе, но и заметно уточнить их концентрацию. Кроме того, постоянные наблюдения с горы дают возможность изучить сезонные изменения в населении стратосферы. Тем не менее, полученные на низких высотах результаты необходимо подтвердить стратосферными исследовании, поэтому Смит работает с сотрудниками Космического центра имени Кеннеди для создания воздушного шара. «У нас все еще нет понимания, где кончается биосфера, – говорит Смит. – Наши эксперименты позволят понять, как долго жизнь может существовать в стратосфере и какие мутации она приобретает во время вынужденного полета». Эти мутации могут потом закрепиться уже на Земле.