С эволюционной точки зрения скачок от споровых к голосеменным растениям был важнейшим преобразованием. Билл ДиМишель сетовал по поводу нашего пристрастия к покрытосеменным растениям. «Это искажает историю, — говорил он мне. — Просто так получилось, что их очень много». Но нет никаких сомнений в том, что, когда растения начали укрывать свои голые семена, это усовершенствование открыло ряд новых возможностей. В конце концов, полотенце — это только начало. В гардеробе Ноа имеются полосатые пижамы, но люди могут прикрывать свою наготу чем угодно — шортами, гавайской рубашкой, платьем для коктейлей или даже бронежилетом. Как и одежда, плод может служить защитой, но также и привлекать, предоставляя покрытосеменным растениям мощное средство, чтобы обманом заставить животных распространять свои семена. (Мы рассмотрим взаимосвязь плодов, семян и животных, включая человека, в главе 12.)
Еще более важным следствием появления покрытосеменных растений, чем эволюция плода, стало их влияние на механизм опыления. Когда семязачаток с яйцеклеткой находится внутри замкнутого вместилища (завязи), ветер становится менее надежным способом опыления. Взамен при переносе пыльцы с цветка на цветок покрытосеменные все больше полагались на животных, особенно на насекомых. Яркие лепестки, нектар, аромат — все привлекательное, что мы связываем с цветками, — возникло в ответ на эту потребность. Опыление из случайного, зависимого от ветра процесса превратилось в наиболее детально разработанный природой (и к тому же красивый) способ получения новых сочетаний генов. Эти преобразования позволили покрытосеменным растениям быстро достичь многообразия, которое так озадачивало Дарвина, а также приобрести еще одно название — цветковые растения.
В природе цветковые растения в полной мере используют половое размножение, семена и свое многообразие, воздействуя не только на собственную эволюцию, но и на эволюцию насекомых и других животных, с которыми они тесно связаны. В большинстве случаев разнообразие распространителей, потребителей, паразитов и особенно опылителей цветковых растений возрастает параллельно с разнообразием растений, от которых они зависят. Но эволюция полового размножения растений оказалась также чрезвычайно важной и для людей. Трудно представить, что наши предки преуспели бы в земледелии, не имея возможности влиять на опыление и получать результат в виде долго хранящегося зерна. Автор и пропагандист здорового питания Майкл Поллан идет в своих выводах дальше, называя селекцию растений «серией опытов по совместной эволюции», которые навсегда изменили как растения, так и людей. Поллан утверждает, что человеческое стремление к сладости, сытости, красоте и даже опьянению оказалось закодировано в геноме культурных растений. Проводя отбор на эти качества, мы одновременно удовлетворяем свои потребности и приносим пользу растениям, заботливо перенося их из естественной среды обитания в свои сады и поля по всему земному шару. Но близость людей с семенными растениями питает не только наши желудки, но и наше воображение. Ведь знания, которые мы вынесли из этих долгих взаимоотношений, возможно, являются источником наших самых глубоких прозрений в отношении закономерностей природы. Без этих знаний, скорее всего, не состоялся бы самый известный эксперимент в истории.
Глава 5. Споры Менделя
Разнообразные формы гороха, отобранные для скрещивания, отличались длиной и цветом стебля; размерами и формой листьев; положением, цветом и размером цветков; длиной цветоножки; цветом, формой и размером бобов; формой и размером семян…
Грегор Мендель.
Опыты над растительными гибридами (1866)
«Посади горох в Президентский день»
[11] — когда живешь со страстным садоводом, знаешь эту поговорку и как мантру, и как приказ. Для Элайзы посадка гороха знаменовала собой начало долгожданного нового сезона, и грядка в ее саду всегда была вскопана и тщательно подготовлена заранее. В этом году у нас обоих были планы относительно гороха, но, когда я взялся вскопать толстый слой дерна на заросшей клумбе около Енотовой Хижины, стало ясно, что я опоздал. Учитывая, что мне предстояло доставить свежий грунт, обеспечить какую-нибудь защиту от кур, не говоря уже о заказе семян, мне бы еще повезло, если бы я успел посадить их в Вербное воскресенье. Тем не менее такой график, возможно, приближал меня ко дню посадки в Брюнне в Моравии (ныне Брно в Чехии), где знаменитый огород, который я хотел воспроизвести, в это время все еще был покрыт снегом.
Если не считать погоды, Грегор Мендель был обеспечен всем необходимым, когда весной 1856 г. получил свои первые всходы гороха. Настоятель Кирилл Напп управлял Августинским аббатством Святого Томаша скорее как университетом, чем монастырем, поощряя монахов к изучению всего на свете — от ботаники и астрономии до народной музыки, лингвистики и философии. В аббатстве у монахов была хорошая кухня, отличная библиотека и достаточно свободного времени, чтобы проводить свои исследования. Для Менделя настоятель пошел еще дальше, построив специальную теплицу и разрешив пользоваться монастырскими оранжереями и обширными садами. Но на стороне Менделя были также миллионы лет эволюции, потому что осуществить его знаменитые открытия без помощи уникальных свойств семян было бы намного сложнее, если вообще возможно.
Представьте себе отца современной генетики, осуществляющего свои опыты на споровых растениях. Он проводил бы каждый день, ползая на коленях в грязи в поисках крошечных заростков (гаметофитов) и безуспешно пытаясь собрать их сперматозоиды и яйцеклетки. Как можно контролировать разведение растений, половое размножение которых происходит скрытно в почве с помощью микроскопических, свободно плавающих сперматозоидов? Споровые растения просто не позволяют собой манипулировать, вот почему немногочисленные мхи и папоротники, которые были одомашнены, практически неотличимы от своих диких предков. (Еще более веская причина, по которой люди не могут использовать споровые растения, состоит в том, что эти растения не «упаковывают завтрак» для своего потомства — споры не имеют пищевой ценности. Можно откусить кусочек листа спорового растения, но — за редкими исключениями — нельзя испечь хлеб, приготовить кашу или что-либо еще из самих спор.)
Мендель никогда не рассматривал возможность исследовать мхи и папоротники. Сын крестьянина, он знал о растениях достаточно, чтобы понимать, что такая случайная система размножения не позволит ему разобраться в закономерностях наследственности. Но он попробовал проводить опыты на мышах и, судя по рассказам, прекратил их, когда местный епископ посчитал недопустимым держать в монашеской келье клетки с быстро размножающимися грызунами. Когда Мендель, наконец, остановился на горохе, он нашел систему, идеально подходящую для его экспериментов. Искусственное опыление позволило ему выбирать, какие растения он хочет скрестить, а затем наблюдать, как наследуются их признаки. В отличие от спор, горошины объединяли гены обоих родителей и их легко было обследовать, сортировать и считать. А в отличие от мышей, горох рос в огороде, имел прекрасный запах и даже служил вкусным дополнением к монастырской трапезе.
