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

Сказать, что статья Менделя о горохе не наделала много шуму, было бы преувеличением, потому что ее вообще не заметили. С момента публикации в 1866 г. и до рубежа веков статью «Опыты над растительными гибридами» цитировали в научной литературе менее двух дюжин раз. Работа Дарвина, для сравнения, получила несколько тысяч откликов. Когда Мендель представил результаты своих исследований на заседании Общества естествоиспытателей в Брюнне, ему не задали ни единого вопроса. (Сообщение о «живой» реакции аудитории в местной газете, предположительно, было написано его другом или самим монахом.) При жизни Менделя те немногие, кто знал о его исследованиях, либо подвергали их сомнению, либо не понимали. Вполне возможно, что никто даже не выразил ему поддержку при обсуждении его умозаключений. Еще больше ухудшила ситуацию неудачная попытка Менделя повторить полученные результаты на ястребинке. Он не подозревал, что этот небольшой дикорастущий цветок из семейства астровых вообще редко утруждает себя опылением. Вместо этого ястребинка образует странные, одинаковые как клоны семена, которые не проявляют закономерностей наследования, так тщательно прослеженных Менделем у гороха. Это был неудачный выбор, вызвавший у него растерянность и сомнения в своей правоте. Биографы описывают молодого Менделя как одаренного человека, которого обожали ученики и который любил устраивать всяческие розыгрыши. Но в свои поздние годы он все более отдалялся как от общества, так и от науки. В 1878 г. путешествующий торговец семенами не мог убедить пожилого монаха даже поговорить о наследственности: «Меня удивило то, что, когда я спросил Менделя о его работе с горохом, он намеренно сменил тему разговора».

Хотя и невозможно узнать, о чем размышлял Мендель, одна история тем не менее свидетельствует, что он сохранил уверенность в своих результатах и предчувствовал значение, которое они со временем приобретут. Через много лет после смерти Менделя (он умер в 1884 г.) один из монахов вспоминал, как тот не без гордости повторял: «Мое время еще придет».

На моей грядке с горохом пришло время урожая. Стояло позднее лето, и растения поникли на жаре, стручки пожелтели, а горошины созрели и высохли внутри. Хотя Мендель часто работал один, ему помогали монастырские послушники, а также обученный ассистент. Мой персонал состоял из одного трехлетнего Ноа, но его любовь к любым занятиям с семенами сделала сынишку моим горячим единомышленником. Он выдернул растения, сел на тенистой веранде и начал вынимать горох из стручков, а затем молниеносно схватил пригоршню и отправил в рот. За годы до этого я совершил ошибку, взяв с собой собаку на проект по отлову млекопитающих, чтобы потом наблюдать, как она своим лаем мешает собирать многообещающие научные данные. В нынешнем случае я получил свои данные, потому что Ноа выплюнул-таки горох. В отличие от сладкого горошка с огорода его мамы, этот горох был зрелым, твердым и сухим, как сырая чечевица. Ноа ничего не сказал, но посмотрел на меня полным такого осуждения взглядом, что я невольно вспомнил одно из его первых высказываний, произнесенных однажды утром, когда я поставил перед ним его завтрак: «Мама готовит кушать. Папа готовит каку!»

Пока мы обрабатывали кучу стручков, я еще раз поразился невероятному терпению Менделя и огромному объему работы, который ему пришлось проделать, чтобы посчитать все эти семена. Несмотря на то что мой урожай был скромен (его сократил непредвиденный вредитель, к рассказу о котором мы вернемся в главе 8), к тому времени, когда мы покончили с последним стручком, работа приобрела несколько однообразный характер. Но это однообразие тоже было удивительным — на самом деле в нем и заключалась вся суть. Мой эксперимент повторял первый этап исследований Менделя: скрещивание чистых линий двух разновидностей гороха. Я скрестил гладкий, круглый вюртембергский горох с американским сортом под названием Bill Jump с морщинистыми семенами. Если Мендель был прав, доминантные гены, определяющие гладкую форму, должны были полностью подавить гены морщинистости. И теперь, после нескольких месяцев ухода за грядкой, перед нами был в точности ожидаемый результат: небольшая миска гладкого, круглого гороха, как будто гены сорта Bill Jump просто испарились. Я подобрал пригоршню гороха и пропустил их сквозь пальцы, наверное ощущая то же, что и Мендель: удовлетворение от того, что понимаешь процесс настолько хорошо, что можешь предсказать его результаты.

Если что-то уже известно, трудно представить, что это может долго оставаться тайной. Но в течение десятилетий после открытий Менделя никто больше не сумел раскрыть секреты наследования признаков так, как это сделал он. Мендель доживал свою жизнь в Брюнне в безвестности, пока ученые во всем мире пытались понять, как признаки передаются от родителей к потомству. В 1899 г. один отчаявшийся ботаник написал: «Нам не нужно больше общих идей об эволюции. Нам нужно определенное знание об эволюции определенных форм». Словно в ответ на это пожелание на следующий год три исследователя опубликовали вновь открытые ими закономерности наследственности Менделя — так родилась современная генетика. Независимо друг от друга они повторили основные опыты Менделя и пришли к сходным выводам. И каждый из них сделал это тем же способом, что и Мендель: контролируя опыление и исследуя признаки семенных растений: кукурузы, мака, лакфиоли, ослинника, а также гладких и морщинистых сортов обычного гороха.

В природе постоянное перемешивание генов при образовании семян обеспечивает им значительный эволюционный потенциал. В то время как споровые растения осуществляют половое размножение случайным образом и часто сами с собой, семена сочетают гены от двух родителей регулярно и напрямую, используя сложное строение цветков. Эти свойства способствовали появлению огромного разнообразия семенных растений, что позволило им занять ведущее положение практически в любых местообитаниях на суше и ускорило развитие других преимуществ семян, о которых рассказывается в этой книге. Людям это же свойство семян позволило выводить разнообразные сельскохозяйственные культуры — от стручковой фасоли до карамболы — и глубоко заглянуть в процесс эволюции. Но сами по себе гены в семени не были бы для нас так полезны без еще одного качества семян, которое мы воспринимаем как должное.

Выращивание гороха приблизило меня к Менделю, но мне хотелось продолжить его изящный эксперимент на следующий год, чтобы получить знаменитое соотношение три к одному, так же как это сделал он. Если верить решетке Пеннета, то, скрещивая поколение этого года, можно получить предсказуемую долю двойных рецессивов — морщинистого гороха сорта Bill Jump. Выполнить этот план я мог только потому, что знал, что с пакетом сухого гороха, стоящего на полке в Енотовой Хижине, ничего не случится до следующего Дня президентов. На самом деле эти семена могут храниться и два, и три года, и даже дольше — как бы впадая в спячку и пребывая в особом состоянии, своего рода анабиозе. На это качество семян полагаются садоводы и селекционеры, так же как и экосистемы, в основе которых лежат семенные растения, — от грядок гороха до влажных тропических лесов и альпийских лугов. Но то, каким образом семена могут годами и даже столетиями оставаться в состоянии покоя, прежде чем прорастут, — большая загадка, которую ученые только сейчас начинают разгадывать.