Тор Хэнсон - Триумф семян. Как семена покорили растительный мир и повлияли на человеческую цивилизацию

«Я действительно пытался сложить эту головоломку в течение всей своей долгой карьеры», — сказал мне Билл, особо отметив, что высоко ценит вклад своих сотрудников в решение этой задачи. Но смена устоявшихся взглядов в науке никогда не проходит без разногласий. «Некоторые мои коллеги категорически со мной не согласны, — признался Билл. — Но я продолжаю их убеждать, просто стараюсь быть сдержанным и улыбаюсь. Мой научный руководитель всегда говорил: „Не спорь, просто продолжай работать“». Похоже, Билл воспринял этот совет всерьез. После поездки участники конференции переместились в помещение, где провели презентации своих исследований. При этом постоянно возникали горячие дискуссии, но Билл в них не участвовал (и действительно улыбался). Позже, однако, я слышал, как он сформулировал свое философское кредо несколько иначе: «Никогда не спорь с глупцом — он все равно ничего не поймет».

Если кто-либо из коллег Билла и в самом деле был «категорически с ним не согласен», то я их в Альбукерке не видел. Все, с кем я разговаривал на конференции, разделяли точку зрения об изменчивом климате каменноугольного периода, в котором леса, образовавшие уголь, были существенной, но никоим образом не главной частью ландшафта. Приветливый британец по имени Говард Фэлкон-Лэнг, поддерживая идею быстрой эволюции семенных растений на возвышенностях, предложил перенести время возникновения хвойных растений на 10 млн лет назад. Аспирант из Канады рассказал, что его руководитель посоветовал ему «держаться поближе к Биллу и научиться всему, чему сумеет». Но яснее всего высказался Станислав Оплуштил из Праги. Он признался мне, что раньше твердо придерживался традиционных представлений, но теперь считает проблему решенной: «Билл изменил мою точку зрения на этот вопрос».

Я покинул Нью-Мексико, полностью пересмотрев свои взгляды на каменноугольный период. Огромные тритоны и стрекозы остались, но теперь я представлял их на более привычном для всех нас фоне хвойного леса. Билл ДиМишель перенес историю эволюции семян из болота на сухую возвышенную местность, где множество приспособлений семян к засушливому климату сразу приобрело смысл. Но от спор к семенам ведет долгий путь. Для того чтобы по-настоящему оценить это преобразование, следует задать несколько нескромных вопросов о частной жизни растений.

Когда споровые растения приступают к половому размножению, они обычно делают это в темном влажном месте и зачастую — сами с собой. Папоротник, например, ежегодно образует тысячи или даже миллионы микроскопических спор, которые возникают по краям или на нижней стороне его листьев и разлетаются как дымовая завеса. Каждая спора представляет собой единственную клетку с толстыми стенками и не имеет никакой дополнительной защиты или запасов питательных веществ. Спора прорастет, если только попадет на подходящий участок влажной почвы, но даже тогда она не превратится в новый папоротник, как мы его себе представляем. Вместо этого из споры вырастет отдельное неузнаваемое растение — заросток — крохотная зеленая пластиночка сердцевидной формы и размером меньше ногтя. Именно это растение оснащено всем необходимым для полового размножения папоротников и носит название гаметофит (то есть производящее гаметы).

Гаметофиты образуют неподвижно сидящие на них яйцеклетки, а также отправляют во внешнюю среду свободно плавающие сперматозоиды, способные проложить себе путь по мутной воде в почве на расстояние от одного до двух дюймов (2–5 см). Только в том случае, если это путешествие приведет сперматозоид к находящейся по соседству яйцеклетке и произойдет оплодотворение, из образовавшейся зиготы вырастет спорофит (растение, производящее споры) — это и есть знакомый нам всем папоротник. Последовательность событий может отличаться в деталях, но у всех споровых растений за половое размножение отвечает самостоятельное поколение, которое нуждается в воде, чтобы сперматозоид сумел подплыть к яйцеклетке. Эти особенности прекрасно оправдывали себя при сырой погоде, но создали затруднения, когда обширные болота каменноугольного периода начали высыхать. Половое размножение превратилось в проблему, а два поколения (спорофита и гаметофита) в жизненном цикле еще более усложняли приспособление к меняющемуся климату.

«Если бы споровые растения попытались обзавестись существенными адаптациями, — объяснил Билл, — то их пришлось бы приобрести для обоих поколений жизненного цикла. А это очень непросто». Иными словами, крошечный гаметофит не только выглядит иначе, но он также имеет совершенно другие потребности в почве, влаге, свете и других условиях. «Я обычно говорю своим студентам: „Представьте, что ваши яйцеклетки и сперматозоиды созревают в уменьшенной до одной трети копии вас самих и затем эти маленькие копии должны заняться половым процессом, чтобы получились новые вы. А что, если они выглядят совсем иначе? Что, если они совершенно самостоятельны и не подозревают о вашем существовании? Что, если вы решили жить в другом месте? Если они не захотят или не смогут там жить, то не сможете и вы!“»

В каком-то смысле семена возникли как ответ на ограничения, существовавшие у спор. Вместо того чтобы осуществлять половое размножение на поверхности земли, семенные растения стали объединять мужские и женские родительские гены прямо на материнском растении, снабжать потомство пищей и распространять его в прочной защитной оболочке, которая могла противостоять стихии и обеспечить прорастание там и тогда, где и когда для этого создавались подходящие условия. Со временем они даже заменили плавающие сперматозоиды пыльцой, чтобы больше не зависеть от воды. Поскольку сохранилось не так много ископаемых семян, которые можно исследовать, специалисты все еще спорят о деталях этого преобразования. Однако все согласны с тем, что это произошло в раннем каменноугольном периоде. И хотя каждый шаг этих преобразований не мог быть запечатлен в камне, сохранились живые образцы — потомки споровых растений, которые существуют и даже процветают вокруг нас. Мне не нужно ехать на конференцию, чтобы их увидеть, — они растут прямо в моем саду.

Ежедневно во время короткой прогулки до Енотовой Хижины я прохожу мимо споровых растений — начиная с мхов на газоне и кончая небольшим участком с папоротником-орляком, который пережил годы выкашивания, прополки сорняков, разведения костров и опустошительных набегов наших кур. Но то самое споровое растение, которое я хотел увидеть, растет в нескольких милях вниз по дороге, на скалистом утесе над морем, где приезжающие на наш остров туристы наблюдают за косатками. Ранним январским утром, захватив с собой сэндвичи, я отправился туда, чтобы отыскать небольшое, но от этого не менее интересное растение — плаунок.