Это короткий фрагмент для ознакомления с книгой.
Купить эту книгу в ЛитРес
Тор Хэнсон ТРИУМФ СЕМЯН Как семена покорили растительный мир и повлияли на человеческую цивилизацию
© Thor Hanson, 2015 Публикуется с разрешения издательства BASIC BOOKS, an Imprint of PERSEUS BOOKS, a division of PBG Publishing, LLC, a subsidiary of Hachette Book Group, Inc (США) при содействии Агентства Александра Корженевского (Россия) © Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2018 © Электронное издание. ООО «Альпина Диджитал», 2018* * *
Издание подготовлено в партнерстве с Фондом некоммерческих инициатив «Траектория» (при финансовой поддержке Н. В. Каторжнова).
* * *
Посвящается Элайзе и Ноа
Замечание автора
В этой книге я предпочел придерживаться функционального определения семян, учитывая, что в некоторых случаях часть растения, выглядящая, как семя, может также включать ткани, относящиеся к плоду (например, скорлупа грецкого ореха). В тексте используются только общеупотребительные названия растений, но полный список латинских биномиальных наименований содержится в приложении. Ботанические термины я старался свести к минимуму или пояснять их в контексте, но, кроме того, составил краткий словарь (также приведенный в конце книги). В заключение я рекомендую читателям не пренебрегать примечаниями к каждой главе. Они содержат множество представляющих интерес сведений, которые не укладывались в повествование, но были слишком хороши, чтобы не упомянуть их вовсе.Благодарности
В написании этой книги я полагался на помощь и терпение широкого круга великодушных людей. Здесь, без определенной последовательности, приводится неполный перечень тех, кто оказал мне поддержку в ходе работы, давая интервью, предоставляя книги и статьи, отвечая на вопросы и даже периодически присматривая за ребенком: Кэрол и Джерри Баскин, Кристина Уолтерс, Роберт Хаггерти, Билл ДиМишель, Фред Джонсон, Джон Дойч, Дерек Бьюли, Патрик Кирби, Ричард Рэнгем, Сэм Уайт, Майкл Блэк, Крис Луни, Оле Бенедиктов, Микаэла Колли, Эми Грондин, Джон Навазио, Мэттью Диллон, Сара Шэллон, Элейн Солоуей, Хью Притчард, Хоуард Фэлкон-Лэнг, Мэтт Стимсон, Скотт Элрик, Станислав Оплуштил, Боб Сиверс, Фил Кокс, Роберт Друзинский, Грег Адлер, Дэвид Стрейт, Джуди Чупаско, Дайан Отт Уили, Софи Руи, Пэм Сталлер, Ноэлль Мачники, Челси Уолкер-Уотсон, Брэндон Пол Уивер, Хироси Асихара, Джери Райт, Рональд Гриффитс, Тифуми Нагаи, Стив Мередит, Дэвид Ньюман, Ричард Каммингс, Джованни Джустина, Джейсон Уерден, Эрин Брейбрук, Международный музей шпионажа в Вашингтоне, Валерия Форни Мартинс, Марк Стаут, Ал и Нелли Хэбеггер, Томас Богардт, Айра Пастан, Кирстен Галлахер, Уно Элиассон, Джонатан Уэндел, Данкан Портер, Чарльз Мозли, Бойд Прэтт, Белла Френч, Пол Хэнсон, Аарон Бурмейстер, Нейсон и Эрика Хэмлин, Джон Дики, Сюзанн Олив, Эми Стюарт, Дерек и Сьюзан Арндт, Кэтлин Бэллард и Крис Уивер. Я благодарен Мемориальному фонду Джона Саймона Гуггенхайма, предоставившему мне стипендию специально для написания этой книги. Фонд Леона Ливи также щедро субсидировал эту работу. Особая признательность за помощь в исследовании — библиотеке Айдахского университета и библиотеке острова Сан-Хуан с отдельной благодарностью за терпение и внимание координатору межбиблиотечного книжного абонемента Хейди Льюис. Я благодарен за талант и энтузиазм моему агенту, Лоре Блейк Петерсон, и всем ее коллегам из литературного агентства Curtis Brown. Вновь было истинным удовольствием работать с Ти Джеем Келлехером и превосходным коллективом Basic Books и Perseus, включавшим Сандру Берис, Кэсси Нельсон, Клэя Фарра, Мишель Джейкоб, Триш Уилкинсон, Николь Джарвис, Николь Капуто и др. Наконец, ничего из этого не осуществилось бы или, во всяком случае, не принесло столько радости без любви и помощи моих друзей и семьи.Введение: «Heed!»
Граф, я только Скажу, что я во всем покорна вам.Чарльз Дарвин пять лет путешествовал на корабле Его Величества «Бигль», восемь лет посвятил анатомии усоногих раков[1] и большую часть своей взрослой жизни провел, обдумывая значение естественного отбора. Знаменитый монах-натуралист Грегор Мендель вручную опылил 10 000 растений гороха в течение восьми весенних сезонов в Моравии, пока наконец не записал свои мысли о закономерностях наследования признаков. Два поколения семьи Лики десятилетиями просеивали песок и перебирали камни в ущелье Олдувай, чтобы обнаружить и сложить в общую картину горстку окаменевших костей, что привело к важному для науки открытию. Чтобы разобраться в тайнах эволюции, как правило, требуется тяжкий труд, который становится делом всей жизни, посвященной кропотливым наблюдениям и осмыслению их результатов. Но в некоторых случаях вывод напрашивается сам собой, вам все понятно с самого начала. Так, каждый, кто общался с детьми, понимает происхождение пунктуации, выражающей оттенки человеческой речи. Она начинается с восклицательного знака. Ничто не получается у маленького ребенка более естественно, чем выразительные глаголы в повелительном наклонении. Практически любое слово, произнесенное с правильной интонацией, можно превратить в команду — жизнеутверждающий, настойчивый возглас, усиленный бессчетным количеством восклицательных знаков. Все прочие нюансы речи и письма, которые можно выразить с помощью запятой, точки или точки с запятой, очевидно, осваиваются детьми позже. Восклицательный знак дан им от рождения. Наш сын, Ноа, прекрасно подтверждает эту гипотезу. Он начал свою словесную карьеру с ожидаемых фраз — от «Дай!» и «Еще!» до излюбленного детьми категоричного «Нет!». Однако его ранний запас слов отражал также и совершенно особый, необычный интерес: Ноа был одержим семенами. Ни Элайза, ни я не можем вспомнить в точности, когда возникла эта страсть; казалось, что он любил семена с первых дней жизни. Неважно, покрывали ли эти семена поверхность клубники, вынимались ли из внутренности кабачка или обнаруживались при разжевывании ягоды шиповника, сорванной с придорожного куста, — каждое семечко, которое попадалось Ноа, заслуживало внимания и комментария. Собственно, выяснение, какие предметы имеют семена, а какие — нет, стало одним из первых способов, который наш сын освоил, чтобы упорядочивать окружающий мир. Сосновая шишка? Семена есть. Помидор? Семена есть. Яблоко, авокадо, булочка с кунжутом? Все с семенами. Енот? Без семян. Так как подобные обсуждения регулярно происходили в нашем семейном кругу, неудивительно, что тема семян оказалась одной из первых на очереди, когда пришла пора обдумывать идею новой книги. Возможно, исход дела решила некоторая повелительная интонация, с которой Ноа делился своими ботаническими наблюдениями. Свистящие звуки нелегко давались его детскому языку, но, вместо того чтобы шепелявить, он предпочитал заменять звук «s» твердым «h». В результате получалось сочетание двух команд — каждый раз, когда Ноа разделывал на части какой-нибудь ни в чем не повинный фрукт, он протягивал мне семена и кричал: «Heed!»[2] Эта сцена повторялась изо дня в день, пока однажды не достигла своей цели: я таки обратил внимание на семена. В конце концов, маленький Ноа уже завладел значительной частью нашей жизни. Почему бы не позволить ему влиять на принятие родителями профессиональных решений? К счастью, он подсказал мне тему, дорогую моему сердцу, — именно об этом я годами собирался написать книгу. В бытность аспирантом я работал во влажных тропических лесах, исследуя распространение семян огромных деревьев и участие в этом процессе животных. Тогда я узнал, насколько жизненно необходимы эти семена — не только для самих деревьев, но и для поедающих и распространяющих их летучих мышей и обезьян, питающихся ими попугаев, грызунов и пекари, охотящихся на пекари ягуаров и т. п. Изучение семян расширило мое понимание биологии, а также показало, что их влияние распространяется далеко за границы леса или поля: насущная потребность в семенах существует повсеместно. Семена преодолевают невидимые барьеры, которые мы возводим между миром природы и миром человека. Они с таким постоянством и в столь разнообразных формах встречаются в нашей повседневной жизни, что мы едва ли осознаем, насколько сильно зависим от них. Рассказ о семенах призван напомнить нам об основополагающей связи между людьми и природой — растениями, животными, почвой, временами года и самим процессом эволюции. И в эпоху, когда впервые в истории более половины человечества живет в городах, нет ничего важнее восстановления этой связи. Однако, прежде чем перейти к последующему повествованию, мне бы хотелось сделать два отступления. Первое служит необходимым пояснением, призванным сохранить хорошие отношения со многими моими друзьями, занимающимися морской биологией. В фильме «Мятеж на „Баунти“», вышедшем в 1962 г., есть запоминающаяся сцена, в которой взбунтовавшиеся матросы сажают капитана Блая в дрейфующий баркас, а затем сразу же выбрасывают за борт ненавистные саженцы хлебного дерева. (Блай регулярно поливал растения пресной водой, даже когда рацион команды пришлось урезать.) Когда юные деревца проплывают мимо корабля, камера обращается вспять, чтобы показать их в бегущей за кормой пенистой струе. Горстка жалких зеленых ростков посреди бескрайнего, невозмутимого моря. У них, скорее всего, нет будущего, и это приводит нас к важному выводу, что семенная стратегия имеет свои ограничения. И хотя на суше действительно господствуют семенные растения, на трех четвертях планеты, покрытых океанами, действуют другие правила. Это царство водорослей и крошечного фитопланктона, а их семенные сородичи ограничены лишь несколькими мелководными видами трав, плодами кокосов, изредка качающихся на волнах, и тем, что выбросили моряки за борт. Семена эволюционно возникли как прекрасное приспособление для размножения и расселения растений на твердой почве, и именно здесь их многочисленные преимущества определили ход естественной и человеческой истории. Но не стоит забывать, что в открытом океане они все еще новички. Второе отступление связано с тем, что в настоящее время существует область разногласий относительно генно-модифицированных семян, обсуждение которой выходит за рамки предмета и целей данной книги. В аспирантуре моя учебная программа включала обязательный семинар, на котором студенты знакомились с оборудованием, применяемым в генетической лаборатории. Мы собирались по вечерам раз в неделю и, облачившись в белые халаты, проводили пару часов, практикуясь в работе с различными пробирками, трубками и жужжащими и пищащими приборами. В качестве простого эксперимента инструктор показал нам, как внедрить нашу собственную ДНК в геном бактериальной клетки. Поскольку колонии бактерий затем предоставлялась возможность расти и размножаться, наша ДНК могла бы копироваться до бесконечности — такова простейшая форма клонирования. И хотя мы, разумеется, использовали всего лишь короткий фрагмент ДНК да и результаты были, прямо скажем, весьма сомнительными, я отчетливо помню, как размышлял: «А смог бы я клонировать себя на зачетном занятии?» Появление относительно простого в использовании оборудования для генетических манипуляций открыло новую эру в жизни растений и их семян. Привычные сельскохозяйственные культуры — от кукурузы и сои до латука и томатов — были изменены в лабораторных условиях с помощью генов, заимствованных у арктических рыб (для устойчивости к морозу), почвенных бактерий (для создания собственных пестицидов) и даже у Homo sapiens (для производства человеческого инсулина). Семена теперь можно запатентовать как интеллектуальную собственность и сконструировать их геном таким образом, чтобы он включал гены-«терминаторы», не позволяющие, как это традиционно принято у фермеров, сохранять купленные семена для будущего посева или пустить часть растений на семенной материал[3]. Генетическое модифицирование — новейшая технология, имеющая в наше время первостепенное значение, но на этих страницах о ней лишь кратко упоминается. Вместо этого мы рассмотрим, почему же нас так беспокоит эта проблема. В то время как современные генетики не перестают удивлять нас, предлагая цыплят без перьев, светящихся в темноте кошек, а также коз, образующих в молоке паутинный белок[4], не странно ли, что при обсуждении ГМО именно семена оказались на острие дискуссии? Почему опросы общественного мнения неизменно свидетельствуют о том, что люди гораздо спокойнее относятся к идее изменения их собственного генома или даже генома их детей (в медицинских целях), чем к мысли об изменении генома семян? Ответы на эти вопросы можно найти в последовательности событий, охватывающих миллионы лет, в которых удивительным образом переплелись история семян и история нашего собственного вида и его культуры. Трудность, с которой я столкнулся в написании этой книги, состояла не в том, чтобы наполнить ее содержанием, а в том, чтобы решить, какой материал использовать, а какой оставить на обочине дороги. (Настоятельно рекомендую прочитать дополнительные, весьма занимательные, истории и информацию в примечаниях к главам. Это единственное место в книге, из которого вы можете почерпнуть сведения, например, о гомфотериях, «быстрой воде» или «личинке волынщика».) В ходе повествования мы познакомимся с удивительными растениями и животными, а также со многими людьми, которые сделали семена частью своей жизни, — от ученых и фермеров до садовников, торговцев, путешественников и шеф-поваров. Если я справился со своей работой, вы в конечном счете придете к тому же заключению, к которому пришел и я, и что Ноа, очевидно, понимал с самого начала: семена — это чудо, заслуживающее изучения, восхищения, изумления и любого количества восклицательных знаков.Уильям Шекспир.Все хорошо, что хорошо кончается (1605)
Предисловие. Неукротимая энергия
Задумайтесь о той неукротимой энергии, которая заключена в желуде! Вы зарываете его в землю, и он прорастает могучим дубом. Закопайте овцу, и вы не получите ничего, кроме гниющего трупа.Я отложил молоток и уставился на семя. На нем не было ни царапины. Его темная поверхность выглядела такой же гладкой и безупречной, как и тогда, когда я нашел его на подстилке влажного тропического леса. Там, пребывавшее в покое на лесной сырой, вязкой почве в окружении звуков падающих капель и постоянного стрекотания насекомых, семя, казалось, готово было раскрыться, предвещая появление набухших почек, корней и зеленых листьев. Однако здесь, в моем кабинете, под гудящими лампами дневного света эта проклятая штука имела совершенно несокрушимый вид. Я поднял семя, и оно удобно разместилось на моей ладони — немного крупнее грецкого ореха, но более плоское и темное, со скорлупой тяжелой и твердой, как закаленная сталь. Толстый шов окаймлял семя по краю, но все усилия расколоть или расщепить его с помощью отвертки не увенчались успехом. Мощное сжатие разводным ключом с длинными ручками также не дало никаких результатов, а теперь и удары молотком оказались бесполезны. Мне явно требовалось что-то более фундаментальное. Мой университетский кабинет занимал угол здания, в котором помещался древний гербарий факультета лесоводства, — забытое всеми место, где вдоль стен тянулись пыльные металлические витрины с коллекциями засушенных растений. Раз в неделю группа ушедших на пенсию сотрудников собиралась здесь за кофе с булочками, вспоминая научные экспедиции, приключения и факультетские интриги прошедших десятилетий. Мой письменный стол также относился к той давней эпохе, когда офисную мебель конструировали из хромированной стали и огнеупорной пластмассы. Он был достаточно большим, чтобы вмещать целый парк копировальных машин и телетайпов, и достаточно тяжелым, чтобы выдержать ударную волну от ядерного взрыва. Положив семя под массивную ножку стола, я приподнял его и отпустил. Стол с грохотом ударился об пол, отбросив семечко в сторону — отскочив от стены, оно скрылось под витриной. Когда я его нашел, на темной поверхности семени не было ни единой царапины. Тогда я попробовал еще раз — бах! — и еще раз — бах! — с каждой неудачной попыткой испытывая все большее чувство безысходности. В конце концов я присел на пол, прижал семя к стене ножкой стола и начал исступленно колотить по ней молотком. Однако мое раздражение в тот момент не шло ни в какое сравнение с негодованием профессора лесоводства, который неожиданно ворвался в кабинет, красный как рак, и заорал: «Черт побери, да что здесь происходит? Вы мешаете мне вести занятие в соседней аудитории!» Определенно, я нуждался в менее шумном методе расщепления семян. Особенно учитывая то обстоятельство, что это было не единственное семя, которое мне требовалось вскрыть. Сотни семян хранились в двух ящиках в кладовке, не считая более 2000 листьев и кусочков коры. Все это я кропотливо собирал несколько месяцев во время полевой работы в лесах Коста-Рики и Никарагуа. Преобразование этих образцов в научные данные должно было стать основой моей докторской диссертации. Или не стать — судя по тому, как продвигалось дело. В конце концов я обнаружил, что сильный удар киянки по зубилу позволяет отлично справиться с задачей, но безуспешные попытки вскрыть то самое первое семя преподали мне важный эволюционный урок. Почему, спрашивал я себя, оболочку семени так трудно расколоть? Разве весь смысл семени не в том, чтобы переместиться подальше от материнского растения и дать начало новой жизни? Наверняка, эта толстая кожура появилась не только для того, чтобы свести на нет усилия незадачливого аспиранта. Ответ, конечно, заключается в том же законе природы, который заставляет наседку оберегать свое гнездо с яйцами, а львицу — защищать своих детенышей. Для дерева, послужившего мне объектом для изучения, выживание следующего поколения — первостепенная эволюционная задача, которая стоит любых затрат энергии и изобретения самых изощренных приспособлений. А в эволюционной истории растений ни одно событие не смогло обеспечить более надежной защиты потомства, а также возможности его сохранения и распространения, чем появление семян. В предпринимательской деятельности конечный успех продукта оценивается по узнаваемости его торговой марки и повсеместной доступности. Когда я жил в Уганде в глинобитной хижине на краю Непроходимого Леса Бвинди, в четырех часах езды от асфальтированной дороги, я тем не менее имел возможность купить бутылку кока-колы в пяти минутах ходьбы от своего дома. Специалистам в области маркетинга остается только мечтать о такой широкой распространенности своих товаров, в то время как в мире природы семена без труда проникают повсюду. Семенные растения преобладают в большинстве ландшафтов — от влажных тропических лесов и альпийских лугов до арктической тундры — и определяют структуру целых экосистем. Ведь лес все же называют по растущим в нем деревьям, а вовсе не по прыгающим там обезьянам или чирикающим птицам. И все знают, что знаменитый национальный парк Серенгети именуют «страной травянистых равнин», а не «страной зебр и гну». Если мы исследуем основы природных экосистем, то раз за разом обнаруживаем, что жизненно важную роль в них играют семена и растения, которые их образуют. Ледяная газировка особенно хороша в полуденную жару в тропиках, а аналогия с кока-колой помогает нам понять эволюционный успех семян. Она также справедлива в отношении еще одного аспекта: в ходе естественного отбора, как и при конкуренции на рынке, побеждает лучший продукт. Наиболее удачные адаптации распространяются во времени и пространстве, приводя, в свою очередь, к новым усовершенствованиям в процессе, который Ричард Докинз метко назвал «самым грандиозным шоу на Земле». При этом некоторые признаки становятся настолько распространенными, что кажутся самоочевидными. Голова позвоночного животного, например, имеет два глаза, два уха, нос какой-либо формы и рот. Жабры рыб извлекают растворенный кислород из воды. Бактерии размножаются делением, а у большинства насекомых — две пары крыльев. Даже биологи легко могут забыть, что эти основные важнейшие признаки когда-то появились впервые, сформировавшись в результате постоянных проб и ошибок эволюции. В нашем представлении о растительном мире семена являются чем-то основополагающим, само собой разумеющимся, абсолютно очевидным, так же как, например, и фотосинтез. Даже в детской литературе понятие семени не требует объяснений. В классической книге Рут Краусс «Морковное семечко» (The Carrot Seed) молчаливый малыш терпеливо поливает и окружает заботой посаженное им семечко, пока, вопреки всем скептикам, из него не вырастает огромная морковь, «как и ожидал маленький мальчик». Получившая известность благодаря простым рисункам, которые преобразили жанр детских иллюстрированных книг, история, придуманная Краусс, рассказывает также нечто важное о наших взаимоотношениях с природой. Даже дети знают, что мельчайшее зернышко содержит то, что Джордж Бернард Шоу назвал «неукротимой энергией» — искру жизни и все необходимые инструкции для произрастания моркови, дуба, пшеницы, горчицы, секвойи или любого другого из примерно 352 000 видов растений, образующих семена для размножения. Наша убежденность в способности семян давать всходы придает им исключительное значение в человеческой деятельности. Без посева семян и сбора урожая не существовало бы сельского хозяйства в том виде, в каком мы его знаем, а человечество по-прежнему представляло бы собой небольшие группы охотников, собирателей и пастухов. Более того, некоторые специалисты полагают, что Homo sapiens мог вообще не появиться в мире, лишенном семян. Весьма вероятно, что эти природные объекты — маленькое ботаническое чудо — проложили дорогу современной цивилизации, своей удивительной эволюцией и естественной историей определяя и меняя нашу собственную эволюцию и историю. Мы живем в мире семян. Начиная с утреннего кофе с булочкой, одежды из хлопка и заканчивая чашкой какао, которую мы выпиваем перед сном, семена окружают нас целый день. Они снабжают нас едой и топливом, крепкими напитками и наркотическими веществами, ядами, маслами, красителями, волокнами и пряностями. Без семян не было бы хлеба, риса, бобов, кукурузы и орехов. Семена в буквальном смысле слова — хлеб наш насущный — основа питания, экономики и образа жизни людей во всем мире. Они также служат опорой существования дикой природы: семенные растения составляют более 90 % земной флоры и распространены сейчас настолько широко, что трудно представить себе Землю, заселенную 100 млн лет назад совершенно иными формами растений. Однако если повернуть стрелки часов в обратную сторону, то обнаружится, что когда-то семенные растения играли ничтожную роль в земной растительности, в которой господствовали споровые растения, такие как древовидные плауны, хвощи и папоротники, образовывавшие обширные леса и сохранившиеся до наших дней в виде каменного угля. Начав с весьма скромного положения, семенные растения уверенно завоевывали преимущество (сначала голосеменные: хвойные, саговниковые и гинкговые, а затем и покрытосеменные, или цветковые, растения в своем огромном разнообразии), пока, к нашему времени, водоросли и споровые растения не были оттеснены на задний план. Эта впечатляющая победа семенных видов вызывает закономерный вопрос: почему они оказались так успешны? Какие свойства и возможности позволили семенам и образующим их растениям столь существенно изменить нашу планету? Ответом служит эта книга, которая рассказывает не только о том, почему семена так успешно завоевали свое место в природе, но и о том, для чего они жизненно необходимы людям. Семена питают. Семена содержат питательные вещества для зародыша растения — все, что необходимо ему на первых порах для развития корня и побега (стебля с листьями и почками). Каждый, кто когда-нибудь ел сэндвич с пророщенными семенами, воспринимает этот факт как должное, однако появление семян с запасом питательных веществ стало переломным этапом в истории растений. Концентрированный запас энергии в компактной переносной «упаковке» открыл широкую перспективу для эволюции и позволил семенным растениям распространиться по всей планете. Для человечества использование заключенной в семенах энергии подготовило почву для современной цивилизации. И по сей день основой рациона человека служат зерновые продукты — питание, предназначенное для зародышей растений. Семена объединяют. До появления семян половое размножение растений было довольно примитивным (и требовало особых условий, например водной среды) и далеко не всегда успешным. Если растения вообще занимались этим, то обычно сами с собой, стараясь, чтобы процесс происходил быстро, тайно[5] и желательно хотя бы в пленке воды. Предпочтение отдавалось вегетативному и другим способам бесполого размножения как более надежным. Если все же имело место половое размножение, то это было скорее случайностью, чем закономерностью, и далеко не всегда получалось смешать гены от разных особей. С возникновением опыления, которое, как известно, предшествует образованию семян, растения получили возможность размножаться на воздухе, доставляя пыльцу к семязачаткам все более изощренными способами. Это было чрезвычайно важное нововведение: объединять гены двух родителей на материнском растении и упаковывать их в легко перемещаемые и готовые прорасти семена. В то время как споровые растения скрещивались лишь время от времени, семенные растения постоянно перемешивали гены. Их эволюционный потенциал оказался огромен, и не случайно Мендель сформулировал свои постулаты о наследовании признаков в результате тщательного изучения семян гороха. Наука могла бы еще долго дожидаться открытия генетических законов, если бы Мендель проводил свои исследования на спорах. Семена выживают. Каждому садовнику известно, что семена, хранившиеся в течение зимы, можно посеять следующей весной. На самом деле многие семена нуждаются в заморозках, пожарах и даже прохождении через пищеварительную систему животных, чтобы дать всходы. Семена некоторых видов растений десятилетиями остаются в почве, прорастая только при правильном соотношении освещения, влажности и питательных веществ, создающем условия для роста растения. Эта способность к состоянию покоя выделяет семенные растения из всех других, позволяя им сочетать узкую специализацию и широкое разнообразие. Для человечества овладение способами хранения и обработки покоящихся семян дало возможность заниматься сельским хозяйством, и это умение продолжает определять судьбы народов. Семена защищаются. Практически каждый организм старается защитить свое потомство, но растения снабдили свои семена поразительным и зачастую смертоносным арсеналом. Средства обороны семян включают удивительные (а иногда и удивительно полезные для нас) приспособления — от непроницаемой оболочки и зазубренных шипов до различных химических соединений, благодаря которым мы получили специи — острый перец, мускатный орех, гвоздику, — не говоря уже о ядах, таких как стрихнин. Исследование механизмов защиты растений проливает свет на одну из главных движущих сил эволюции в природе, а также на то, как люди приспособили защитные средства растений для собственных нужд, начиная с острого соуса табаско и фармацевтических препаратов до самых любимых всеми продуктов из семян — кофе и шоколада. Семена путешествуют. Подбрасываемые штормовыми волнами, гонимые ветром или скрытые в мякоти плодов, семена нашли бесчисленные способы распространения. Приспособления семян к перемещению открыли семенным растениям доступ к местам обитания по всему земному шару, способствовали их разнообразию и обеспечили людям наиболее важные и ценные продукты — от хлопка и капка до застежки-липучки и яблочного пирога. Эта книга представляет собой одновременно исследование и приглашение к размышлению. Как и сами семена, первоначально она была небольшого объема, но мой интерес рос по мере того, как любопытство вело меня по проложенному семенами извилистому пути эволюции, естественной истории и человеческой культуры. Бродя по джунглям и занимаясь собственными исследованиями в лаборатории, я погрузился в эту тему и дал ей раскрыться, подталкиваемый моим одержимым семенами сыном и направляемый садоводами, ботаниками, земледельцами, историками и монахами, путешественниками и исследователями, которых я встречал на своем пути, не говоря уже о самих великолепных и загадочных растениях, а также зависящих от них зверях, птицах и насекомых. Помимо того что мы можем рассказать множество увлекательных историй о природе семян, у них есть еще одна замечательная особенность — за ними не нужно далеко ходить и долго искать. Семена — неотъемлемая часть нашего мира. Поэтому неважно, предпочитаете ли вы кофе, шоколадное печенье и орехи или попкорн, соленые крендельки и бокал пива, я приглашаю вас поудобнее устроиться с вашей любимой закуской, приготовленной из семян, — путешествие начинается!Джордж Бернард Шоу.Вегетарианская диета по Шоу (1918)
Семена питают
Ячмень, горох, бобы, овес. Ячмень, горох, бобы, овес. Как вы растете — вот вопрос, — Ячмень, горох, бобы, овес? Вот фермер семена возьмет Посеет их и вытрет пот, В ладоши хлопнет — оп-ля-ля! — И оглядит свои поля.Народная песня
Глава 1. Семя на каждый день
Я испытываю глубокую веру в семена. Убедите меня в том, что у вас есть семя, и я готов ждать чуда.При нападении гремучая змея, как подсказывают нам физические законы, не может сделать бросок дальше, чем на длину своего тела. Голова и передняя часть змеи подвижны, но хвост остается на месте. Тем не менее каждый, кто подвергся нападению, знает, что эти змеи способны летать по воздуху, как зулусские копья или кинжалы в фильмах про ниндзя. Та, что встретилась мне, вынырнула из кучи сухих листьев и с быстротой молнии бросилась на мой ботинок размытым пятном из клыков и ярости. Я узнал в ней американскую копьеголовую змею, прославившуюся на всю Центральную Америку роковым сочетанием сильного яда и вспыльчивого характера. Должен покаяться, что, отражая нападение этой агрессивной особы, я отпихивал ее палкой. Как ни странно, исследование семян во влажных тропических лесах чревато многочисленными столкновениями со змеями. Этому существует простое объяснение: наука любит прямые линии. Линии и взаимосвязи, к которым они приводят, проявляются везде — от химии до сейсмологии, но для полевого биолога самая распространенная линия — это трансекта[6]. Не важно, считаете ли вы семена, изучаете следы кенгуру, определяете виды бабочек или отыскиваете обезьяний помет, перемещение по прямой как стрела трансекте, проложенной через ландшафт, — часто лучший способ получения объективных данных. Подобный метод исследования прекрасен, потому что позволяет тщательно изучить все, встреченное на пути, пересекающем по прямой болота, заросли, колючий кустарник и много чего еще, что в противном случае вы предпочли бы обойти. И он так же ужасен, потому что не позволяет избежать неприятностей на пути, пересекающем по прямой болота, заросли, колючий кустарник и много чего еще, что в другом случае вы предпочли бы обойти. Включая змей. Впереди я слышал звяканье мачете о стебли лиан — мой помощник, Хосе Масис, прокладывал тропу через препятствия в джунглях. У меня было время прислушиваться, так как змея, промахнувшись мимо моего ботинка на пару дюймов, сделала нечто, совершенно сбивающее с толку. Она просто-напросто исчезла. Пестрый коричневый рисунок на спине змеи обеспечивает отличный камуфляж, и если бы я усердно не пробирался напрямую сквозь лес, тщательно осматривая подстилку из опавших листьев, то никогда бы не увидел этих змей в таком количестве, не говоря уже о реснитчатых гадюках, носатых ботропсах и изредка встречавшихся обыкновенных удавах. В некоторых местах змей попадалось больше, чем семян, и мы с Хосе разработали целую технологию, позволяющую убирать их с пути, иногда даже поднимая палкой и аккуратно отбрасывая в сторону. Теперь, когда разъяренная невидимая змея пряталась где-то у меня под ногами, возникли новые проблемы. Как лучше поступить: неподвижно стоять в надежде, что змея не готовится к новой атаке, или быстро убежать, и если так, то в каком направлении? После напряженного минутного колебания я отважился на шаг, потом еще на один. Вскоре я благополучно закончил свой маршрут по поиску семян (но не раньше, чем вырезал себе более длинную противозмеиную палку).Генри Дэвид Торо.Распространение семян (1860–1861)
Научное исследование — это, как правило, монотонная однообразная работа, перемежаемая краткими, редкими моментами восторга и открытий. Потребовалось больше часа, чтобы мои долгие поиски увенчались успехом. Прямо на моем пути проросло семя высокого дерева альмендро, удивительная естественная история которого в первую очередь и привела меня в этот влажный тропический лес. Хотя оно и не приходится родственником европейскому и североамериканскому миндалю, его название (альмендро) объясняется сходством толстого маслянистого семени, находящегося внутри каждого плода, с семенем миндаля. Я отметил размер и местонахождение семени в своем полевом дневнике и присел, чтобы рассмотреть его поближе. Оболочка семени, такая неподатливая в лаборатории, лежала аккуратно расщепленная на две половинки под давлением развивающегося ростка. Темный стебель (гипокотиль) дугой уходил в почву, а на его верхушке начали раскрываться две мясистые семядоли. Они выглядели невероятно зелеными и нежными — богатый запас пищи для зачатка бледного побега, едва различимого между ними. Удивительно, но каким-то образом это крохотное растеньице обладало задатками, позволяющими дорасти до полога леса высоко над моей головой, на первых порах полностью обеспеченное энергией, запасенной в семени. Та же история повторялась повсюду, куда бы я ни взглянул. Растения составляют основу огромного разнообразия влажного тропического леса, и абсолютное большинство из них начало свой жизненный путь точно так же — появляясь на свет как дар семян. Что касается дерева альмендро, то превращение его семени во взрослое растение кажется особенно невероятным. Зрелые деревья вырастают до 45 м в высоту, а их стволы достигают 3 м в диаметре у основания. Они живут столетиями. Их твердая, как железо, древесина затупляет и даже ломает бензопилы. Когда они цветут, яркие лиловые цветки усыпают кроны, словно гирлянды, а опадая, ковром покрывают землю под ними. (Во время моего первого научного доклада об этом дереве у меня не было подходящей фотографии его цветков, но я вышел из положения, приведя наиболее подходящее сравнение, какое только смог придумать, — цвет волос Мардж Симпсон.) Дерево альмендро так обильно плодоносит, что считается ключевым видом, жизненно необходимым для рациона всех лесных обитателей — от обезьян и белок до находящегося под угрозой исчезновения крупного зеленого попугая — большого солдатского ары. Потеря этих деревьев может привести к необратимым изменениям в экосистеме леса и даже частичному исчезновению видов, которые от них зависят. Я изучал дерево альмендро, потому что по всему его ареалу — от Колумбии на юге до Никарагуа на севере — оно подвергалось все большей опасности исчезновения из-за вырубки лесов с целью развития животноводства и земледелия, а также из-за повышения спроса на его плотную высококачественную древесину. Мои исследования были направлены на изучение возможностей выживания этого вида в быстро развивающихся сельскохозяйственных ландшафтах Латинской Америки. Сможет ли оно сохраниться на небольших участках влажного тропического леса, окруженных сельскохозяйственными угодьями? Будут ли по-прежнему опыляться цветки, распространяться семена, окажутся ли последующие поколения генетически жизнеспособными? Или эти величественные старые деревья, сохранившиеся на жалких пятачках леса в окружении пастбищ и полей, всего лишь «живые мертвецы»? Если эти гиганты не смогут успешно размножаться, то все их сложные взаимоотношения с другими лесными видами в конце концов распадутся.
Ответы на мои вопросы заключались в семенах. Пока мы с Хосе находили семена в достаточном количестве, их генетика могла рассказать нам недостающую часть истории. Каждое семя, которое нам попадалось, содержало ключ к ответу о его родителях, закодированный в ДНК. Тщательно собирая семена и отмечая на карте их местонахождение относительно положения взрослых деревьев, я рассчитывал выяснить, какие именно деревья размножаются, куда попадают их семена и как все это меняется во времени при расчленении леса на части. Проект продолжался несколько лет и включал шесть экспедиций в тропики, тысячи собранных образцов и бесчисленные часы, проведенные в лаборатории. В итоге я защитил диссертацию, написал несколько статей в научные журналы и получил на удивление обнадеживающие результаты о будущем деревьев альмендро. И только после того, как все образцы были изучены, результаты проанализированы, все статьи написаны и был получен диплом, я понял, что упустил нечто очень важное. Я по-прежнему не понимал, как, собственно, работают семена. Проходили годы, начинались и заканчивались другие исследовательские проекты, но эта тайна все еще не давала мне покоя. Притом что все — от садоводов и фермеров до персонажей детских книжек — уверены, что семена обязательно взойдут, почему это все-таки происходит? Что скрывается внутри этих аккуратных «упаковок», ожидая лишь сигнала, чтобы начать создавать новое растение? Как только я наконец решил докопаться до ответа на эти вопросы, в моей памяти тут же возник проросток альмендро с хорошо различимой, как на картинке в учебнике, каждой частью его большого семени. Поездка в Коста-Рику за новым материалом даже не обсуждалась, но дерево альмендро далеко не единственный вид с крупными, легко прорастающими семенами. На самом деле почти любой продуктовый магазин, фруктовый ларек или мексиканский ресторан всегда располагает достаточным запасом крупных семян (окруженных сочными или сухими околоплодниками) хотя бы одного дерева из влажного тропического леса. Приглашение актера Джорджа Бёрнса на главную роль в фильме «О Боже!» было блестящим решением режиссера. Когда Бёрнса в роли Всевышнего спросили, какую самую большую ошибку он допустил при сотворении мира, тот невозмутимо ответил: «Авокадо. Мне следовало сделать косточку поменьше». Помощники шеф-поваров, готовящие гуакамоле, наверняка с ним согласятся, но для учителей ботаники во всем мире косточка авокадо — просто идеальный объект. Под толстой коричневой кожурой все элементы семени представлены в крупном формате. Любому, кто хочет занять место в первом ряду на уроке по прорастанию семян, не нужно ничего, кроме чистой косточки авокадо, трех зубочисток и стакана воды. Достоинства авокадо не остались незамеченными ранними земледельцами, которые по меньшей мере три раза вводили дикие виды этого дерева в культуру, получая их из влажных тропических лесов Южной Мексики и Гватемалы. Жители Центральной Америки лакомились сочной мякотью авокадо задолго до расцвета цивилизаций ацтеков и майя. Я тоже отдал должное авокадо, злоупотребив аппетитными сэндвичами и кукурузными чипсами начос с соусом гуакамоле при подготовке к своему эксперименту. С дюжиной свежих косточек и пригоршней зубочисток я отправился в Енотовую Хижину, чтобы взяться за дело. Енотовая Хижина стоит на нашем огороде — это старый сарай, обшитый обрезками пиломатериалов и рубероидом, получивший такое название благодаря своим прежним обитателям. В свое время еноты устроили себе там вольготную жизнь, каждую осень объедаясь нашим урожаем яблок. Однако мы вынуждены были отказать им в проживании, когда после рождения ребенка мне потребовалось офисное пространство за пределами нашего маленького дома. Хижина теперь может похвастаться электричеством, дровяной печью, водопроводным краном и множеством стеллажей — всем, что может потребоваться, чтобы пробудить мои авокадо к жизни. Но мне хотелось большего, чем просто добиться прорастания семян, — я и не сомневался в том, что увижу корни и зеленые побеги. Мне же было необходимо понять, какие силы внутри семени заставляют все это происходить и, прежде всего как такая продуманная система возникла в ходе эволюции. К счастью, я знал, с кем можно было бы об этом поговорить.
Кэрол и Джерри Баскин познакомились в первый день обучения в Университете Вандербильта, куда оба поступили в середине 1960-х гг., чтобы изучать ботанику. «Мы сразу начали встречаться», — рассказывала мне Кэрол. Поэтому они сидели рядом, когда профессор начал раздавать исследовательские задания, которые следовало выполнять парами. «Это стало запоминающимся событием, потому что мы в первый раз работали вместе», — вспоминала Кэрол. Тогда же они впервые обратились к теме, которая определила их дальнейшую научную карьеру. Хотя Кэрол и Джерри настаивают, что у них был самый обычный роман — общие друзья, схожие интересы, — однако на его основе возникло незаурядное интеллектуальное партнерство. Кэрол окончила аспирантуру на год раньше Джерри, но с тех пор они все делали вместе, опубликовав более 450 работ — научных статей, отдельных глав в книгах и целых монографий — о семенах. Лучших гидов для экскурсии по косточке авокадо не нашлось бы на всей планете. «Я рассказываю моим студентам, что семя — это детеныш растения в коробке вместе со своим завтраком», — сказала Кэрол в начале нашей беседы. Она говорит с протяжным южным акцентом и так просто и доходчиво разъясняет самые сложные научные концепции, что они становятся абсолютно понятными. Неудивительно, что студенты считают ее одним из лучших преподавателей Кентуккийского университета. Я созвонился с Кэрол и договорился о встрече в ее кабинете — помещении без окон, в котором все поверхности покрывали стопки бумаг и книг, плавно перетекая в соседнюю лабораторию. (Джерри недавно уволился с работы, что неминуемо привело к перемещению его стопок бумаг и книг домой, на их кухонный стол. «У нас есть только два свободных места, где мы едим, — смеется Кэрол. — Это создает проблемы, когда мы хотим пригласить гостей».) Своим сравнением с «детенышем в коробке» Кэрол точно подметила сущность семени: портативность, защищенность и обеспеченность питанием. «Но поскольку я биолог, занимающийся семенами, — продолжала она, — то могу предсказать события на шаг вперед: одни из этих детенышей заранее съедят весь свой завтрак, другие — только его часть, а некоторые к нему даже не притронутся до самого момента прорастания». Теперь Кэрол приоткрыла завесу над теми сложными проблемами, которые привлекали их с Джерри внимание в течение пяти десятилетий. «Ваша косточка авокадо, — добавила она со знанием дела, — съела свой завтрак целиком». Семя содержит три основных элемента: зародыш растения («детеныша»), кожуру («коробку») и какую-либо питательную ткань («завтрак»). Обычно «коробка» открывается при прорастании семени и зародыш, питаясь «завтраком», посылает корни вниз и побег со своими первыми настоящими зелеными листьями — вверх. Но также часто бывает, что «детеныш» съедает завтрак преждевременно, задолго до прорастания семян, направляя всю потребленную энергию в зародышевые листья, которые называются семядолями. Это хорошо нам знакомые половинки гороха, грецкого ореха или фасоли — зародышевые листья, содержащие запас питательных веществ, настолько крупные, что заполняют почти все семя. Пока мы беседовали, я вытащил косточку авокадо из пакета на стол и вскрыл ее ногтем большого пальца. Внутри я увидел то, что Кэрол имела в виду. Напоминающие половинки ореха бледные семядоли заполняли все семя, окружая крошечный комочек, состоящий из готовых к развитию зачатка корня и зародышевой почечки — зачаточного побега. Семенная кожура представляла собой всего лишь тонкую пленку — похожий на бумагу материал, готовый разорваться на коричневые кусочки. «Мы с Джерри изучали, как семена взаимодействуют со своим окружением, — рассказывала Кэрол. — Почему семена делают то, что они делают, и когда они это делают». Далее она объяснила, что стратегия семян авокадо очень необычна. Большинство семян высыхают, когда созревают, поэтому используют толстую защитную кожуру, чтобы сохранить влагу. Без воды рост зародыша замедляется вплоть до полной остановки — состояния задержанного развития, которое может сохраняться месяцы, годы и даже столетия, пока не появятся подходящие условия для прорастания. «Но не у авокадо, — предупредила Кэрол. — Если вы позволите этим семенам высохнуть, они погибнут». То, как она это произнесла, напомнило мне, что мои косточки авокадо — живые существа. Как и все семена, они представляют собой жизнеспособные растения, которые просто сделали паузу в развитии, ожидая, когда окажутся в земле, в нужное время и в нужном месте, чтобы пустить корни и начать расти.
Для дерева авокадо нужно такое место, где его семена никогда не подвергнутся обезвоживанию, а их прорастание возможно в любое время года. Стратегия авокадо связана с тем, что оно обитает в условиях с постоянно сохраняющимся теплом и влагой (которые можно найти во влажном тропическом лесу или в стакане воды в Енотовой Хижине). Семенам авокадо нет необходимости выживать в течение долгих засух или холодных зим, поэтому они делают только короткую передышку, прежде чем начать расти вновь. «Период покоя у авокадо — это просто промежуток времени, необходимый, чтобы начался процесс прорастания, — объяснила Кэрол. — И этот промежуток может быть совсем непродолжительным». Я старался помнить об этом в течение долгих недель, пока мои косточки авокадо не начали подавать первые признаки жизни. Они стали моими неизменными молчаливыми спутниками: два ряда коричневых бугорков, выстроившихся на книжной полке под окном. Несмотря на ученую степень по ботанике, у меня имеется длинный список погибших домашних растений, поэтому я начал опасаться за свои семена. Но, как и любой настоящий ученый, находил утешение в сборе фактических данных, заполняя подробную таблицу числами и примечаниями. И хотя очень долго ничего не менялось, я испытывал некоторое удовлетворение, осматривая каждую косточку и тщательно определяя ее вес и размеры. Когда это случилось, я не поверил своим глазам. После 29-дневного покоя косточка номер три увеличилась в весе. Я перепроверил весы, но результат был тот же — самая обнадеживающая десятая доля унции, которую я когда-либо измерял. «Большинство семян набирают влагу непосредственно перед прорастанием», — утверждала Кэрол. Этот процесс получил жизнеутверждающее название «набухание». Почему он часто занимает так много времени — вопрос спорный. В некоторых случаях воде необходимо проникнуть сквозь толстую семенную кожуру или вымыть химические ингибиторы. Но причина может быть и менее очевидной и составлять часть стратегии семени, позволяющей отличить кратковременный моросящий дождь от постоянной высокой влажности, необходимой для роста растения. Как бы то ни было, я ощущал себя так, будто напился сам, когда все косточки авокадо, одна за другой, начали набирать вес. Внешне они не изменились, но внутри них что-то определенно творилось. «Мы кое-что знаем о том, что происходит внутри семян, но далеко не всё», — признавалась Кэрол. Когда семя набухает, оно запускает цепь событий, которая переводит растение из состояния покоя в период самого активного роста в течение всей его жизни. Строго говоря, понятие «прорастание» относится именно к этому быстрому пробуждению между накоплением влаги и первым ростом клеток, но большинство людей использует этот термин в более широком смысле. Для садоводов, агрономов и даже составителей словарей прорастание включает образование первичного корня и побега с первыми зелеными, фотосинтезирующими листьями. В этом смысле работа семени не закончена, пока не израсходован весь его запас питательных веществ, идущих на развитие проростка, пока молодое растение не начнет питаться самостоятельно. Моим авокадо предстоял долгий путь, но в течение нескольких дней косточки начали раскрываться, их коричневые половинки раздвигались в стороны удлиняющимися внутри корнями. Каждый первичный корень рос удивительно быстро, из крохотного зародышевого корешка превращаясь в устремленный вниз бледный корешок, троекратно увеличивавшийся в размерах за несколько часов. Задолго до того, как я увидел первые признаки зеленых листьев, каждая косточка могла похвастаться здоровым корнем, вытянувшимся до самого дна стакана. Это не было случайным совпадением. В то время как другие особенности прорастания могут различаться у разных растений, потребность в воде остается неизменной, и молодые растения стараются обеспечить ее бесперебойное поступление. На самом деле зародыши в семенах появляются с заранее подготовленными к росту корнями — для этого даже не нужны новые клетки. Звучит неправдоподобно, но нечто похожее клоуны проделывают с воздушными шарами. Поскребите свежий корень авокадо, и вы получите тонкие волнистые полоски, похожие на стружки редиски на изысканном салате. Я положил одну из них под микроскоп и увидел четкие рельефные линии клеток корня — длинные узкие трубки, напоминающие воздушные шары, которые клоуны надувают, превращая в фигурки животных. И как воздушные шарики в кармане у клоуна, зародышевые корешки спрятаны в семени. Клоун же не появится на празднике с уже надутыми шарами — они, скорее всего, не поместятся даже в его огромных карманах. Напротив, пустые воздушные шарики совсем не занимают места и могут быть легко наполнены воздухом (или водой), где бы и когда бы это ни потребовалось. Разница в размерах пустых и надутых воздушных шаров действительно впечатляет. Стандартная упаковка Schylling Animal Refills из нашего местного магазина игрушек включает четыре зеленых, четыре красных, пять белых и различные сочетания синих, розовых и оранжевых шариков, всего 24 штуки. Пустые, они легко помещаются на моей ладони — яркий резиновый пучок менее трех дюймов (7,5 см) в поперечнике. Как только я начал их надувать, то сразу понял, почему хороший клоун путешествует с баллоном гелия или с портативным воздушным насосом. Сорок пять минут спустя, испытывая головокружение и тяжело дыша, я завязал последний шар и уселся, окруженный буйством красок. Воздушные шары образовали теперь поскрипывающую кучу неправильной формы — четыре фута (1,25 м) в длину, два фута (60 см) в ширину и фут (30 см) в высоту. Уложенные один за другим в линию, они протянулись от моего стола за дверь, через огород и ворота на улицу, в общей сложности на 94 фута (29 м). Объем воздушных шаров увеличился примерно в 1000 раз, что позволило им образовать тонкостенные трубки, в 275 раз превышающие по длине исходный резиновый шарик — и все благодаря наполнению воздухом. Обеспечьте семя водой, и клетки зародышевого корня проделают, в сущности, то же самое, становясь все длиннее и длиннее по мере наполнения влагой. Этот процесс может продолжаться часы или даже дни — активная вспышка роста происходит прежде, чем клетки на кончике корня хотя бы озадачатся делением, чтобы обеспечить рост за счет образования новых клеток. Поиск воды — вполне очевидная первоочередная задача растения. Без воды прекращаются рост и фотосинтез, а питательные вещества не поступают из почвы. Но у зародышей в семенах есть и другие основания начинать рост таким способом, и лучше всего это можно продемонстрировать на кофейных зернах. Каждый, у кого есть просыпающиеся рано утром маленькие дети, знает, что кофейные зерна содержат сильнодействующий и очень своевременный в такой ситуации заряд кофеина. Но помимо того, что кофеин пробуждает к деятельности усталых млекопитающих, он еще и влияет на деление клеток. Практически кофеин тормозит этот процесс настолько эффективно, что исследователи используют его для воздействия на рост самых разных организмов — от традесканции до хомячка. В кофейных зернах это свойство кофеина обеспечивает состояние покоя, но создает отдельную проблему, когда наконец приходит пора прорастания. Как же семена ее решают? Прорастающие семена кофе направляют поглощенную воду в корень и в побег, чтобы клетки быстро наполнились и растянулись, унося растущие концы зародышевых органов на безопасное расстояние от подавляющего действия кофеина, содержащегося в зернах. Косточки авокадо содержат несколько слабых ядов, чтобы отпугнуть вредителей, но ничего, что могло бы задержать процесс прорастания, если уж он начался. Несколько дней я наблюдал за тем, как растут и ветвятся корни, прежде чем дождался первой зелени — крошечных побегов, которые появились из расширяющихся трещин на верхушках косточек. «Следующий этап правильно назвать активной подачей энергии из семядолей», — рассказала мне Кэрол, поясняя, как энергетический запас, который начинался как «завтрак», припасенный в семенах и перекочевавший затем в семядоли, теперь обеспечивает резкий рост в высоту молодого побега. Всего через две недели я обнаружил, что стал опекуном уже не семян, а саженцев молодых деревьев, мало чем напоминавших косточки, с которыми я нянчился месяцами. Как отец, я уже был знаком с переменами и преображениями, происходившими в юной жизни Ноа, и мне невольно вспомнилось одно из высказываний Кэрол. В начале своей карьеры они с Джерри решили, что слишком заняты наукой, чтобы завести ребенка. Теперь я понял, что, изучая семена, они так или иначе посвятили себя изменчивой жизни детей. Десятилетия работы Кэрол и Джерри показывают, как много пока неясного в том, что происходит внутри прорастающего семени. Вопросы, поставленные еще 2000 лет назад «отцом ботаники» Теофрастом, продолжают озадачивать ученых. Как ученик и последователь Аристотеля, Теофраст проводил всесторонние исследования растений в Лицее и писал труды, столетиями сохранявшие свое значение. Занимаясь самыми разными растениями — от нута до ладана, — он подробно описал прорастание семян, поражаясь долговечности и разнообразию «самих семян, почвы, состояния атмосферы и времен года, когда их сеют». За долгие годы, прошедшие с тех пор, ученые разобрались во многих процессах, определяющих состояние покоя, пробуждение и рост заключенного в семени зародыша. Точно установлено, что прорастающие семена поглощают воду и происходит удлинение зародышевых корней и побегов в результате увеличения их клеток в объеме. За этим этапом следует быстрое деление клеток верхушечных меристем, и питательные вещества, содержащиеся в семенах, снабжают энергией этот процесс. Но конкретные сигналы, которые запускают все эти события и управляют ими, остаются под покровом тайны. Прорастание включает в себя множество химических реакций, так как после состояния покоя запускается активный обмен веществ, синтезируются все гормоны, ферменты и другие вещества, необходимые для превращения питательных запасов семени в ткани нового растения. У авокадо эти запасы богаты и разнообразны — от крахмала и белка до жирных кислот и сахаров, — так что в питомниках нет необходимости вносить в почву удобрения, пока саженцы не подрастут. Пересаживая свои молодые деревца в почву для горшечных культур, я заметил, что у каждого из них семядоли все еще крепко держатся у основания стебля подобно паре ладоней. В течение многих месяцев и даже лет после того, как у молодых деревьев авокадо появились корни и листья, они все еще могут почерпнуть частицу энергии из «завтраков», приготовленных их «матерями». Такая щедрая забота авокадо о потомстве имеет обоснование. Как и деревья альмендро, авокадо эволюционировали во влажных тропических лесах, где из-за скудного освещения под пологом молодые растения страдают от голода. Поэтому обильный запас собственной пищи обеспечивает всходам существенное преимущество. История авокадо (и их семян) была бы совсем иной, если бы они были родом из пустынь или с высокогорных лугов — мест, где каждое молодое растение легко получает доступ к солнечному свету. Стратегии выживания семян разных видов значительно различаются — их формы и размеры приспособлены к самым разнообразным местообитаниям на планете. И хотя эти качества делают семена занимательной темой для книги, они же и затрудняют определение того, что именно лежит перед вами — собственно семя или более сложная структура, включающая ткани плода. Строго говоря, семя — это только семенная кожура и ее содержимое. Все, что находится снаружи, — это плод. Однако при семени часто остаются ткани плода для защиты и других целей, настолько сливаясь с ним, что их сложно различить (как в зерновке злака). Поэтому для простоты на практике часто прибегают к интуитивно-понятному определению семени: твердая структура, содержащая внутри зародыш растения. Или еще проще: то, что сеет фермер, чтобы вырастить урожай. Этот функциональный подход уравнивает кедровый орех, арбузную косточку и кукурузное зерно[7], избегая специального обсуждения роли и происхождения каждой из растительных тканей, их образующих. И хотя такое определение прекрасно подходит для этой книги, нельзя не учитывать удивительное многообразие строения того, что мы называем семенем, у разных видов растений. ...
Все права на текст принадлежат автору: Тор Хэнсон.
Это короткий фрагмент для ознакомления с книгой.