Триумф семян: Как семена покорили растительный мир и повлияли на человеческую цивилизацию
Шрифт:
Однако, прежде чем перейти к последующему повествованию, мне бы хотелось сделать два отступления. Первое служит необходимым пояснением, призванным сохранить хорошие отношения со многими моими друзьями, занимающимися морской биологией. В фильме «Мятеж на “Баунти”», вышедшем в 1962 г., есть запоминающаяся сцена, в которой взбунтовавшиеся матросы сажают капитана Блая в дрейфующий баркас, а затем сразу же выбрасывают за борт ненавистные саженцы хлебного дерева. (Блай регулярно поливал растения пресной водой, даже когда рацион команды пришлось урезать.) Когда юные деревца проплывают мимо корабля, камера обращается вспять, чтобы показать их в бегущей за кормой пенистой струе. Горстка жалких зеленых ростков посреди бескрайнего, невозмутимого моря. У них, скорее всего, нет будущего, и это приводит нас к важному выводу, что семенная стратегия имеет свои ограничения. И хотя на суше действительно господствуют семенные растения, на трех четвертях планеты, покрытых океанами, действуют другие правила. Это царство водорослей и крошечного фитопланктона, а их семенные сородичи ограничены лишь несколькими мелководными видами трав, плодами кокосов, изредка качающихся на волнах, и тем, что выбросили
Второе отступление связано с тем, что в настоящее время существует область разногласий относительно генно-модифицированных семян, обсуждение которой выходит за рамки предмета и целей данной книги. В аспирантуре моя учебная программа включала обязательный семинар, на котором студенты знакомились с оборудованием, применяемым в генетической лаборатории. Мы собирались по вечерам раз в неделю и, облачившись в белые халаты, проводили пару часов, практикуясь в работе с различными пробирками, трубками и жужжащими и пищащими приборами. В качестве простого эксперимента инструктор показал нам, как внедрить нашу собственную ДНК в геном бактериальной клетки. Поскольку колонии бактерий затем предоставлялась возможность расти и размножаться, наша ДНК могла бы копироваться до бесконечности – такова простейшая форма клонирования. И хотя мы, разумеется, использовали всего лишь короткий фрагмент ДНК да и результаты были, прямо скажем, весьма сомнительными, я отчетливо помню, как размышлял: «А смог бы я клонировать себя на зачетном занятии?»
Появление относительно простого в использовании оборудования для генетических манипуляций открыло новую эру в жизни растений и их семян. Привычные сельскохозяйственные культуры – от кукурузы и сои до латука и томатов – были изменены в лабораторных условиях с помощью генов, заимствованных у арктических рыб (для устойчивости к морозу), почвенных бактерий (для создания собственных пестицидов) и даже у Homo sapiens (для производства человеческого инсулина). Семена теперь можно запатентовать как интеллектуальную собственность и сконструировать их геном таким образом, чтобы он включал гены-«терминаторы», не позволяющие, как это традиционно принято у фермеров, сохранять купленные семена для будущего посева или пустить часть растений на семенной материал [3] . Генетическое модифицирование – новейшая технология, имеющая в наше время первостепенное значение, но на этих страницах о ней лишь кратко упоминается. Вместо этого мы рассмотрим, почему же нас так беспокоит эта проблема. В то время как современные генетики не перестают удивлять нас, предлагая цыплят без перьев, светящихся в темноте кошек, а также коз, образующих в молоке паутинный белок [4] , не странно ли, что при обсуждении ГМО именно семена оказались на острие дискуссии? Почему опросы общественного мнения неизменно свидетельствуют о том, что люди гораздо спокойнее относятся к идее изменения их собственного генома или даже генома их детей (в медицинских целях), чем к мысли об изменении генома семян? Ответы на эти вопросы можно найти в последовательности событий, охватывающих миллионы лет, в которых удивительным образом переплелись история семян и история нашего собственного вида и его культуры. Трудность, с которой я столкнулся в написании этой книги, состояла не в том, чтобы наполнить ее содержанием, а в том, чтобы решить, какой материал использовать, а какой оставить на обочине дороги. (Настоятельно рекомендую прочитать дополнительные, весьма занимательные, истории и информацию в примечаниях к главам. Это единственное место в книге, из которого вы можете почерпнуть сведения, например, о гомфотериях, «быстрой воде» или «личинке волынщика».) В ходе повествования мы познакомимся с удивительными растениями и животными, а также со многими людьми, которые сделали семена частью своей жизни, – от ученых и фермеров до садовников, торговцев, путешественников и шеф-поваров. Если я справился со своей работой, вы в конечном счете придете к тому же заключению, к которому пришел и я, и что Ноа, очевидно, понимал с самого начала: семена – это чудо, заслуживающее изучения, восхищения, изумления и любого количества восклицательных знаков.
3
Из семян с терминаторными генами (от англ. terminate – ограничивать) получают стерильные растения, не способные образовывать жизнеспособные семена. Таким образом фирма, производящая семена, вынуждает фермеров ежегодно покупать у них семенной материал для посева. – Прим. ред.
4
В 2000 г. компанией Nexia Biotechnologies была получена коза, в молоке которой содержался паутинный белок паука. Это «шелковое молоко» предполагалось использовать для производства паутинного материала под названием «биосталь». – Прим. ред.
Предисловие
Неукротимая энергия
Задумайтесь о той неукротимой энергии, которая заключена в желуде!
Вы зарываете его в землю, и он прорастает могучим дубом.
Закопайте овцу, и вы не получите ничего, кроме гниющего трупа.
Я отложил молоток и уставился на семя. На нем не было ни царапины. Его темная поверхность выглядела такой же гладкой и безупречной, как и тогда, когда я нашел его на подстилке влажного тропического леса. Там, пребывавшее в покое на лесной сырой, вязкой почве в окружении звуков падающих капель и постоянного стрекотания насекомых, семя, казалось, готово было раскрыться, предвещая появление набухших почек, корней и зеленых листьев. Однако здесь, в моем кабинете, под гудящими лампами дневного света эта проклятая штука имела совершенно несокрушимый вид.
Я поднял семя, и оно удобно разместилось на моей ладони – немного крупнее грецкого ореха, но более плоское и темное, со скорлупой тяжелой и твердой, как закаленная сталь. Толстый шов окаймлял семя по краю, но все усилия расколоть или расщепить его с помощью отвертки не увенчались успехом. Мощное сжатие разводным ключом с длинными ручками также не дало никаких результатов, а теперь и удары молотком оказались бесполезны. Мне явно требовалось что-то более фундаментальное.
Мой университетский кабинет занимал угол здания, в котором помещался древний гербарий факультета лесоводства, – забытое всеми место, где вдоль стен тянулись пыльные металлические витрины с коллекциями засушенных растений. Раз в неделю группа ушедших на пенсию сотрудников собиралась здесь за кофе с булочками, вспоминая научные экспедиции, приключения и факультетские интриги прошедших десятилетий. Мой письменный стол также относился к той давней эпохе, когда офисную мебель конструировали из хромированной стали и огнеупорной пластмассы. Он был достаточно большим, чтобы вмещать целый парк копировальных машин и телетайпов, и достаточно тяжелым, чтобы выдержать ударную волну от ядерного взрыва.
Положив семя под массивную ножку стола, я приподнял его и отпустил. Стол с грохотом ударился об пол, отбросив семечко в сторону – отскочив от стены, оно скрылось под витриной. Когда я его нашел, на темной поверхности семени не было ни единой царапины. Тогда я попробовал еще раз – бах! – и еще раз – бах! – с каждой неудачной попыткой испытывая все большее чувство безысходности. В конце концов я присел на пол, прижал семя к стене ножкой стола и начал исступленно колотить по ней молотком.
Однако мое раздражение в тот момент не шло ни в какое сравнение с негодованием профессора лесоводства, который неожиданно ворвался в кабинет, красный как рак, и заорал: «Черт побери, да что здесь происходит? Вы мешаете мне вести занятие в соседней аудитории!»
Определенно, я нуждался в менее шумном методе расщепления семян. Особенно учитывая то обстоятельство, что это было не единственное семя, которое мне требовалось вскрыть. Сотни семян хранились в двух ящиках в кладовке, не считая более 2000 листьев и кусочков коры. Все это я кропотливо собирал несколько месяцев во время полевой работы в лесах Коста-Рики и Никарагуа. Преобразование этих образцов в научные данные должно было стать основой моей докторской диссертации. Или не стать – судя по тому, как продвигалось дело.
В конце концов я обнаружил, что сильный удар киянки по зубилу позволяет отлично справиться с задачей, но безуспешные попытки вскрыть то самое первое семя преподали мне важный эволюционный урок. Почему, спрашивал я себя, оболочку семени так трудно расколоть? Разве весь смысл семени не в том, чтобы переместиться подальше от материнского растения и дать начало новой жизни? Наверняка, эта толстая кожура появилась не только для того, чтобы свести на нет усилия незадачливого аспиранта. Ответ, конечно, заключается в том же законе природы, который заставляет наседку оберегать свое гнездо с яйцами, а львицу – защищать своих детенышей. Для дерева, послужившего мне объектом для изучения, выживание следующего поколения – первостепенная эволюционная задача, которая стоит любых затрат энергии и изобретения самых изощренных приспособлений. А в эволюционной истории растений ни одно событие не смогло обеспечить более надежной защиты потомства, а также возможности его сохранения и распространения, чем появление семян.
В предпринимательской деятельности конечный успех продукта оценивается по узнаваемости его торговой марки и повсеместной доступности. Когда я жил в Уганде в глинобитной хижине на краю Непроходимого Леса Бвинди, в четырех часах езды от асфальтированной дороги, я тем не менее имел возможность купить бутылку кока-колы в пяти минутах ходьбы от своего дома. Специалистам в области маркетинга остается только мечтать о такой широкой распространенности своих товаров, в то время как в мире природы семена без труда проникают повсюду. Семенные растения преобладают в большинстве ландшафтов – от влажных тропических лесов и альпийских лугов до арктической тундры – и определяют структуру целых экосистем. Ведь лес все же называют по растущим в нем деревьям, а вовсе не по прыгающим там обезьянам или чирикающим птицам. И все знают, что знаменитый национальный парк Серенгети именуют «страной травянистых равнин», а не «страной зебр и гну». Если мы исследуем основы природных экосистем, то раз за разом обнаруживаем, что жизненно важную роль в них играют семена и растения, которые их образуют.
Ледяная газировка особенно хороша в полуденную жару в тропиках, а аналогия с кока-колой помогает нам понять эволюционный успех семян. Она также справедлива в отношении еще одного аспекта: в ходе естественного отбора, как и при конкуренции на рынке, побеждает лучший продукт. Наиболее удачные адаптации распространяются во времени и пространстве, приводя, в свою очередь, к новым усовершенствованиям в процессе, который Ричард Докинз метко назвал «самым грандиозным шоу на Земле». При этом некоторые признаки становятся настолько распространенными, что кажутся самоочевидными. Голова позвоночного животного, например, имеет два глаза, два уха, нос какой-либо формы и рот. Жабры рыб извлекают растворенный кислород из воды. Бактерии размножаются делением, а у большинства насекомых – две пары крыльев. Даже биологи легко могут забыть, что эти основные важнейшие признаки когда-то появились впервые, сформировавшись в результате постоянных проб и ошибок эволюции. В нашем представлении о растительном мире семена являются чем-то основополагающим, само собой разумеющимся, абсолютно очевидным, так же как, например, и фотосинтез. Даже в детской литературе понятие семени не требует объяснений. В классической книге Рут Краусс «Морковное семечко» (The Carrot Seed) молчаливый малыш терпеливо поливает и окружает заботой посаженное им семечко, пока, вопреки всем скептикам, из него не вырастает огромная морковь, «как и ожидал маленький мальчик».