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

Пусть сейчас Габриэль-Матьё де Кльё почти забыт (посвященная ему страничка «Википедии» насчитывает меньше 250 слов), но когда-то он пользовался несомненной известностью среди любителей кофе. Английский поэт Чарльз Лэм воздал ему должное в 1800 г. в стихотворении, начинавшемся так:

Когда б ни пил я кофе ароматный,

Мне видится француз, упорством знатный,

Что перевез с усердием великим

То дерево на берег Мартиники.

Де Кльё был не единственным человеком, который перевез кофе через Атлантику, но такие люди, как Лэм, возносили ему хвалы за каждое кофейное дерево от Мартиники до Мексики и Бразилии — региона, который сейчас производит больше половины мирового объема кофе. Такое утверждение преувеличивает роль де Кльё, однако этот француз действительно понял ситуацию абсолютно правильно: спрос на кофе стремительно рос. Со времен де Кльё мировое потребление кофе достигло невиданных высот. В 1940 г. песня «Java Jive» группы The Ink Spots, ставшая теперь классической, сообщала: люди любят покупать «кофейные бобы бодрости, парень!». Это увлечение превратило семена кустовидного африканского деревца во второй в мире товар по объемам продаж. Больший годовой доход приносят только фьючерсные контракты на нефть. Приблизительное число участников этих сделок — от 1 до 2 млрд любителей кофе, пьющих его ежедневно, и я в их рядах, но ритуал покупки, варки и питья кофе редко порождает простой вопрос: почему мы так привязаны к этому напитку? Если вопрос все же возникает, то тут же находится и ответ: из-за кофеина — стимулятора, вызывающего некоторое привыкание, в изобилии содержащегося в кофейных зернах. Но этот ответ только влечет за собой новый вопрос: почему кофе вообще содержит кофеин?

Если Чарльз Лэм действительно хотел поблагодарить кого-то за свою утреннюю чашку кофе, ему следовало бы написать оду разнообразным насекомым, слизням, улиткам и грибам. Вместо строф вроде «для острова он стал посланцем рая / И нет плантациям кофейным края», он мог бы свои поэтические строки посвятить тому, как кофеин замедляет сердцебиение улиток или вызывает у слизней то, что одна исследовательская команда назвала «неуправляемыми корчами». В стихотворении следовало бы упомянуть бражников и жуков-заболонников, чьи личинки чахнут и гибнут при малейшем намеке на кофеин, а также объяснять, как кофеин замедляет рост грибов-вредителей, от обыкновенной корневой гнили до ведьминой метлы. Но поэты не думают о личинках и грибах, когда варят кофе, — как, впрочем, и остальные люди. Однако факт остается фактом: без этих созданий мы бы не пили сей напиток.

«Кофеин — природный инсектицид», — возвестил заголовок New York Times вскоре после того, как исследователи опубликовали первый отчет о свойствах этого вещества. Он был коротким, но выделял комаров как особенно восприимчивых к кофеину существ. На самом деле кофеин настолько эффективно воздействует на широкий круг вредителей, что кофейное дерево оказалось не единственным растением, которое им воспользовалось. Семена по меньшей мере трех тропических деревьев — какао, гуараны и колы — также содержат кофеин. Эти семена, как и кофейные зерна, можно размалывать и смешивать с водой, получая такие напитки, как горячее какао, бразильские газировки с гуараной и ряд напитков, продаваемых под общим названием «кола», в том числе первоначальные версии кока-колы и пепси-колы. Кофеин также содержится в листьях чая и южноамериканской разновидности падуба, известной как мате, — оно фактически завершает список любимых жидких стимуляторов человечества. Кажется, что, где бы в природе ни обнаружился кофеин, люди тут же подбегают с кружками, тыквами-горлянками и самоварами.

Как и капсаицин, кофеин является алкалоидом. Его выработка требует драгоценного азота, который можно было бы использовать для роста, так что кофейные деревья вкладывают бо́льшую часть своих ресурсов в то, что представляет собой программу рециркуляции кофеина. Они производят его только в самых уязвимых тканях, а позже передают этот кофеин в самое ценное место — в семена. Этот процесс начинается в молодых листьях, которым кофеин помогает отпугивать насекомых и улиток, охочих до нежной листвы. Но, по мере того как эти листья растут и делаются более жесткими, растение уводит из них большую часть кофеина и направляет его на защиту цветков, плодов и позже — семян. В мякоти плода кофе, красноватой ягоды, также вырабатывается кофеин, основная часть которого переносится внутрь, к паре семян. А эти семена не только принимают кофеин, но и производят свой, и в итоге в них достигается концентрация, способная отпугнуть всех пожирателей, кроме самых стойких. В целом более 900 видов насекомых и других вредителей специализируются на кофейных деревьях, и логично предположить, что кофеин появился как ответная мера. Но как историки не могут прийти к согласию относительно подробностей кофейной авантюры Габриэля-Матьё де Кльё, так и биологи не могут полностью сойтись во мнениях по поводу эволюции кофеина. Возможно, это вещество и является хорошим пестицидом, но борьба с вредителями не единственное, для чего оно используется растением.

Кофейные деревья вырабатывают кофеин в разных органах, но как только он доходит до семян, то там и остается, связанный в клетках эндосперма. Это хорошие новости для любителей кофе, но сомнительная радость для семян, потому что кофеин не только отпугивает вредителей — он также препятствует прорастанию. Та же самая химия, которая убивает личинок жуков и заставляет корчиться слизней, мешает клеткам растения делиться. Мы уже касались этой проблемы выше, но нелишне повторить: чтобы успешно прорасти, кофейному растению требуется вывести растущие кончики крошечных корешка и побега подальше от богатой кофеином части семени. Семя решает эту задачу, быстро набухая, переполняя водой заранее образовавшиеся клетки юного растения и отодвигая верхушки побега и корня как можно дальше от себя. Только после того, как они выйдут за пределы семени, может начаться деление клеток меристемы и настоящий рост. Но, как только это удается, происходит нечто еще более интересное. По мере роста побега кофеин уходит из истощающегося эндосперма и распространяется в окружающей почве, где сдерживает рост ближайших корней и не дает прорастать другим семенам. Иными словами, кофейные зерна умеют уничтожать конкуренцию на корню: они выделяют собственный гербицид, расчищая крошечный участок земли, чтобы объявить его своим. В жизненно важной борьбе семени за прорастание и укоренение это эволюционное преимущество настолько же важно, как и отпугивание вредителей.

Легко понять, почему кофейные деревья хотят защитить свои семена и листья, а также дать своим потомкам фору. Последняя теория происхождения кофеина еще более поразительна, однако многочисленные кофеманы, начинающие утро с чашки кофе, могут подтвердить ее правдивость. Эта теория связана с формированием зависимости. Циркулирующий внутри кофейного дерева кофеин обнаруживается в цветочном нектаре, что долгое время озадачивало ученых. Какой смысл вкладывать инсектицид в то, что призвано привлекать насекомых? Недавние исследования медоносных пчел дали ответ на эту загадку. В правильных дозах кофеин не отпугивает опылителей, а заставляет возвращаться снова и снова.