01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Биология
11 февраля
Семя на каждый день

Глава из книги «Триумф семян»

Wikimedia Commons

Книга ученого-биолога, известного популяризатора науки Тора Хэнсона «Триумф семян», которая вышла в издательстве «Альпина нон-фикшн» в партнерстве с Фондом некоммерческих инициатив «Траектория», рассказывает об эволюции семенных и споровых растений и их роли в развитии человеческих цивилизаций. Автор описывает, как ученые исследуют в угольных шахтах палеонтологическую летопись растительного мира, приводит разнообразные исторические факты использования семян людьми.

Я испытываю глубокую веру в семена. Убедите меня в том, что у вас есть семя, и я готов ждать чуда.

Генри Дэвид Торо. Распространение семян (1860–1861)

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.

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.

892d6d7759f545f520324ef9ef0a9f0e39632ef8
Гремучая змея
Wikimedia Commons

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).

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.

240f33a0171bc77c130eed02666a729c6230b588
Джордж Бернс
Wikimedia Commons

Приглашение актера Джорджа Бернса на главную роль в фильме «О Боже!» было блестящим решением режиссера. Когда Бернса 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.

4a069137f430faf362024707deb40d38200f6b3d
Авокадо
Wikimedia Commons

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 семя доли 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.

D150acb338d12f858da1b462b87ac43902f6c836
Дерево авокадо
Wikimedia Commons

«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 Refi lls 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 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, 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. Поскольку «продукты эволюции», как мы знаем на практике, превосходно приспособлены и успешно работают, легко представить себе процесс, напоминающий грандиозный конвейер, где каждый винтик и шестеренку устанавливают на предназначенное им место для выполнения заданной функции.

Однако, как знает всякий поклонник «Войн на свалке» (Junkyard Wars), сериала «МакГайвер» (MacGyver) или изобретений Руба Голдберга, назначение самых обычных предметов может быть переосмыслено, а сами они приспособлены для других целей, и все это худо-бедно, но будет работать. Нескончаемое повторение проб и ошибок естественного отбора приводит к тому, что в результате могут появиться любые формы приспособления. Возможно семя — это и вправду всегда «детеныш в коробке с завтраком», но у растений есть бесчисленное количество способов обыграть эти роли. Это похоже на симфонический оркестр. Мелодию чаще всего ведут скрипки, но имеются также фагот, гобой, колокольчики и еще пара дюжин других инструментов, способных в точности воспроизвести мотив. Малер отдавал предпочтение валторне, Моцарт часто писал для флейт, а в Пятой симфонии Бетховена еще и литавры добавляют звучности в это знаменитое «Та-та-та-там!».

Семя авокадо, с его крупными семядолями, представляет собой самый обычный тип семени, но у семян злаков, лилий и некоторых других хорошо известных растений всего одна семядоля, в то время как семя пинии может похвастаться 24 тонкими семядолями. Что же касается «завтрака», то большинство семян содержит продукт опыления, называемый эндоспермом, но и другие ткани семени также способны выполнять эту задачу, включая перисперм (юкка, кофе), гипокотиль (бразильский орех) или мегагаметофит (хвойные). Орхидеи вообще обходятся без «завтрака» — их семена получают необходимую им пищу у почвенных грибов, с которыми они образуют симбиоз.

Семенная кожура может быть тонкой, как бумага, например у косточки авокадо, или толстой и крепкой, как у семян тыквы или арбуза. Омела, напротив, заменила семенную кожуру клейкой мякотью, а многие другие семена (косточки вишни, миндаля, грецкого ореха) заимствуют твердую защитную оболочку у внутренней деревянистой части плода. Даже такой существенный параметр, как количество «детенышей в коробке», может меняться у разных видов — от лимона сорта «лисбон», плоды которого вообще не имеют семян, до опунции обыкновенной, у которой иногда в одном семени развивается несколько зародышей. Различия между типами семян определяют принадлежность растений к основным систематическим категориям растительного царства, и мы вернемся к ним в следующих главах, а также в словаре и примечаниях. Большая часть этой книги тем не менее посвящена свойствам, объединяющим семена, связывающим их общими задачами, такими как распространение, защита зародыша и снабжение его питанием на первое время. Из всего перечисленного наиболее очевидно последнее, поскольку, как хорошо известно, питательные вещества, содержащиеся в семенах, служат пищей не только зародышам растений. В лесах Коста-Рики, где работали Хосе и я, мы часто шли к ближайшему дереву альмендро, чтобы отдохнуть и перекусить.

Высокие плоские (их называют досковидные) корни этого дерева служили удобной опорой для спины, а широкие кроны позволяли укрыться как от солнца, так и от дождя. Что также немаловажно, деревья альмендро служили лучшим местом, откуда можно было наблюдать за жизнью диких обитателей леса. Землю под деревьями устилала твердая кожура семян разной степени целости — расколотая попугаями, питавшимися наверху, или разгрызенная различными крупными грызунами. Мы всегда слышали, как приближались пекари: они гремели семенами, перекатывая их во рту, чтобы расположить поудобнее на зубах, а затем расколоть, сжав челюсти. Этот звук напоминал стук сталкивающихся друг с другом биллиардных шаров. Сырые семена дерева альмендро всегда казались мне мучнистыми и пресными на вкус. Но когда мы с Элайзой однажды нажарили полную сковороду этих «орехов», их сладкий ореховый аромат наполнил весь дом и вкус был совсем неплох. После небольшой селекции, чтобы сделать кожуру более податливой, эти семена могли бы занять достойное место рядом с грецкими орехами и фундуком в нашей кладовке. Если уж на то пошло, именно такие эксперименты и привели орехи, бобы, зерно и бесчисленное множество других семян в кухонные шкафы людей на всей планете. Когда дело доходит до кражи пищи у зародышей растений, ни одно животное не сравнится в этом искусстве с Homo sapiens, а значение семян в человеческом рационе трудно переоценить. Мы берем семена с собой, куда бы ни направились, сажаем их, ухаживаем за ними и отводим для их выращивания огромные территории. Кэрол Баскин выразила эту мысль так: «Когда люди спрашивают меня, для чего нужны семена, я задаю им один вопрос: "Что вы ели сегодня на завтрак?"» Скорее всего, этот завтрак вырос на злаковом поле.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое