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

Безмятежная водная гладь простиралась подо мной, покрытая лишь мелкой, искрившей на солнце рябью прилива, пока я шел, выбрав самый короткий путь. Не удержавшись, я остановился перекусить на открытом месте, чтобы впитать как можно больше тепла от зимнего солнца — такого редкого в наших краях. Однако, прежде чем развернуть сверток с сэндвичами, я заметил предмет своих поисков, выглядывавший из трещины в скале рядом со мной. По правде говоря, я знал, что найду его без особых усилий. Я часто водил сюда экскурсии и однажды с гордостью наблюдал, как мои студенты-ботаники внимательно рассматривали эти мелкие растения, не обращая ни малейшего внимания на проплывавшую мимо стаю косаток. (Выросшие на острове, они были хорошо знакомы с китообразными, а вот плаунок увидели впервые!)

Я присел, чтобы рассмотреть растение поближе. Плаунки, или селагинеллы, ведут свое происхождение непосредственно от лесных гигантов каменноугольного периода. Хотя это растение достигало всего нескольких дюймов в высоту, его листья, прижатые к маленькому стеблю, выглядели бы вполне уместно среди ископаемых в Нью-Мексико. Но то, что умеет плаунок, выделяет его из всех остальных споровых растений, когда-либо живших на планете. Я отщипнул кончик растения и, старательно прищурившись, попытался разглядеть его в солнечном свете. Затем я потер глаза и вздохнул. Следует признать, что я достиг момента в жизни, когда уже не могу любоваться спорами, если забыл захватить с собой очки.

Мне удалось получить хорошо сфокусированное изображение того, что я искал, с помощью препаровальной лупы по возвращении в Енотовую Хижину. Споры буквально светились, уложенные в крапчатые золотистые спорангии у основания каждого листа. Но в том, что многие крошечные предметы выглядят очень красиво при увеличении, нет ничего необычного. Необыкновенными делают эти споры их разные размеры. Внизу стебля споры большие и гладкие, как речная галька, а ближе к верхушке располагаются маленькие споры, они высыпаются из золотистых спорангиев, как кучки красноватой пыли. Плаунки умеют то, чему пришлось научиться и предкам семенных растений, а именно разделению полов. Крупные споры — женские, предшественники яйцеклеток, а мелкие — мужские, предшественники сперматозоидов. Такая система не только увеличивает генетическое разнообразие, но и позволяет растениям начать «упаковывать завтрак», вкладывая энергию (в виде запасных веществ) в женские споры, предназначенные для того, чтобы образовать новое растение. Несмотря на то что женские и мужские споры по-прежнему путешествуют самостоятельно и дают при прорастании отдельное поколение гаметофитов, а сперматозоиды все еще нуждаются в воде для оплодотворения, это удачное приспособление возникало по меньшей мере четыре раза в ходе эволюции споровых растений. И один раз привело к появлению семян.

Рассматривать плаунок, как и раскапывать хорошо сохранившуюся окаменелость, — означает заглянуть в прошлое. Как современные посланцы древности, разные по размеру споры плаунков отражают переломный момент в эволюции, который привел к появлению семян. Зная о разделении полов, гораздо проще представить себе продолжение этой истории. С течением времени ранние семенные растения научились не разбрасывать женские споры, а сохранять их, позволяя женским гаметофитам с яйцеклетками развиваться прямо на материнском растении, на особых листьях (мегаспорофиллах). Мужские споры продолжали рассеиваться и превратились в разносимые ветром зерна пыльцы, каждое из которых представляет собой мужской гаметофит. Как только такая пыльца попала на яйцеклетку и произошло оплодотворение, растение неожиданно приобрело все основные составляющие семени: жизнеспособный зародыш, который может быть защищен, обеспечен питанием и отпущен, чтобы вырасти сразу в новое растение. Такой механизм дал семенным растениям немедленное преимущество, когда климат стал сухим. В то время как споровые растения для осуществления полового процесса нуждались в воде для своих влаголюбивых гаметофитов и плавающих сперматозоидов, семенные растения могли опыляться с помощью ветра. А их выносливое, хорошо обеспеченное пищей потомство оказывалось на почве, подготовленное к тому, чтобы просто дожидаться подходящих условий для прорастания.

Палеонтологическая летопись эволюции семян остается неполной, но, как и в случае с плаунком, другие современные растения помогают заполнить пробелы, показывая возможные пути преобразований. Большинство людей знают дерево гинкго как декоративное растение или источник эликсиров для укрепления памяти и улучшения кровяного давления. Но гинкго также единственный уцелевший представитель семейства ранних семенных растений, чья пыльца все еще образует плавающие сперматозоиды — пережиток споровой эпохи. Группа напоминающих пальмы деревьев, называемых саговниками, также сохранила это свойство, а одно из них — замия — производит сперматозоиды такого размера, что их видно невооруженным глазом. (Снабженные тысячами подвижных ресничек, сперматозоиды замии, растущей на побережье Колумбии, превышают по размеру сперматозоиды любого другого растения или животного.) Вместе с хвойными и некоторыми другими менее известными видами, саговники и гинкго образуют группу голосеменных растений, получивших такое название потому, что их семена созревают без каких-либо покровов, на поверхности особых листьев (мегаспорофиллов) или семенных чешуй в шишках.

Голосеменные преобладали в мировой флоре начиная с каменноугольного периода (там и тогда, где и когда климат был более засушливым) в течение всей эпохи динозавров и остаются широко распространенными растениями в наши дни. Каждый, кто пробовал семена пинии в соусе песто, знаком с голосеменными. Около миллиарда людей живет в лесах умеренного пояса или по соседству с ними, где растут сосны, пихты, тсуги, ели, кедры, кипарисы, каури и другие хвойные, по-прежнему покрывающие большую поверхность суши, чем любые другие растения. Однако, несмотря на свое широкое распространение, эти древние деревья давно уже уступили первенство в растительном разнообразии более молодой группе семенных растений-новаторов.

Последний важный шаг в эволюции семян был сделан, когда некоторые голосеменные растения научились укрывать свои семена. Сделали они это примерно так же, как поступают люди после купания, и по тем же причинам. В трехлетнем возрасте мой сын Ноа все еще использует синюю пластиковую ванну, которую мы купили, когда он был младенцем. Теперь он выбирается из нее сам, но, как только ему это удается, я немедленно закутываю его в большое пушистое полотенце. Я делаю это не из стыдливого отношения к наготе, а потому, что его маленькое голое тельце выглядит очень уязвимым. У меня оно вызывает инстинктивную родительскую реакцию кормить и защищать. И хотя растения не способны на осознанные умозаключения относительно полотенец, та же эволюционная причина побудила одну из групп голосеменных растений укрывать свои семена — свернуть подлежащий лист, чтобы заключить в него развивающийся семязачаток с яйцеклеткой. Ботаники называют такой лист плодолистиком , а растения, у которых есть такое приспособление, — покрытосеменными . По-латыни это звучит как «ангиоспермы», что буквально означает «семена в сосуде».