Примерно в то же время другой ее студент работал с популяцией бальзамина, обычного садового цветка, произрастающего на Род-Айленде. Эти растения, казалось, тоже узнавали своих сородичей и относились к ним лучше, чем к чужакам. Предпочтение проявлялось в поведении надземной части. Когда бальзамин рос вместе с чужаками, он разрастался особенно агрессивно, вызывающе вертясь на месте, чтобы занять как можно больше освещенного солнцем пространства. Когда же бальзамин сажали рядом с родственниками, он любезно отодвигал свои листья, чтобы не затенять братьев и сестер.
Распознавание сородичей имеет большой эволюционный смысл. Прежде всего это помогает избежать инбридинга. Но еще более важно то, что это часть естественного отбора; дарвиновское «выживание сильнейших» включает в себя не только выживание самых сильных особей, но и выживание сильнейших генов. Если бы отдельные особи выживали за счет своих близких родственников, их генетический успех оказался бы под угрозой. Это правило стало общепринятым в науке о поведении животных с 1960-х годов: правило Гамильтона гласит, что вы будете отдавать предпочтение членам семьи до тех пор, пока цена вашего благополучия не превысит выгоду для вашей общей генетической линии[270]. С дарвиновской точки зрения, риск оправдан, если число близких родственников, которых вы можете спасти, перевешивает риск для вашей жизни. Это также означает, что шкала готовности помогать родственникам скользящая и зависит от степени родства. Или, как, по слухам, заявил британский биолог Джон Бердон Сандерсон Холдейн[271]: «Я готов отдать свою жизнь за двух братьев или восемь кузенов».
Правило Гамильтона также зависит от способности организма сотрудничать и вести себя альтруистично по отношению к родственникам. Для этого организм должен знать, кто они.
Нам уже известно, что киты-косатки живут в сложных семейных стаях[272], где они регулярно разделяют пищу и общаются на своем семейном диалекте, а самки бабуинов всю жизнь проводят в нескольких метрах от матерей, теток и сестер[273], ухаживая друг за другом, и дремлют бок о бок.
Даже обитающие в губках креветки, как известно, взаимодействуют с членами семьи[274], защищая губчатые гнезда. Но распространить это на растения, как это сделано в работе Дадли, значит изменить ситуацию. Коллеги написали ответные статьи, в которых обвинили ее в неудачном дизайне исследования. Как почти всегда, радикальные новые идеи в науке встречают очередной порцией сомнений. Консерватизм в науке – это и средство защиты от ложных идей, и палка в колесе новых прорывов. Он может быть болезненным для ученого. «Публиковать спорные работы это странно, иногда даже обидно», – говорит Дадли, но она понимает: впервые услышав о том, что корни могут отличать себя от не себя, она испытала похожие чувства. Но со временем пришла в себя. Она знала, что дизайн ее исследования был продуманным. И она видела то, что видела. Она решила, что надо подождать, пока критика уляжется.
Не прошло и десяти лет, как в поддержку работы Дадли начали поступать доказательства. В 2017 году исследователь из Аргентины обнаружил, что фермеры, выращивающие подсолнечник, получают на 47 % больше масла из растений[275], если выращивают их в рядах с плотно растущими друг к другу родственниками. Они сажали цветы с неслыханной для подсолнечника плотностью, и те поступали вопреки расхожему мнению, что тесно растущие подсолнухи всегда атакуют друг друга под землей – вместо этого над землей подсолнухи наклоняли стебли под разными углами, чтобы не затенять своих соседей-родственников. При этом не было никаких признаков того, что они отнимают друг у друга питательные вещества. Если им позволяли расти под разными углами, а не выпрямляли насильственно, каждый цветок получал больше света, и производство масла резко возрастало.
После первой работы Дадли такие ученые, как Рик Карбан, обнаружили родственные связи и у своих подопытных. Карбан увидел, что эти узы играют очевидную роль в том, как полынь в Калифорнии защищается от нападения насекомых[276], причем более близкородственные особи предупреждают друг друга первыми. Резуховидка тоже передвигает свои листья, чтобы не затенять братьев и сестер[277]. Исследователи из Буэнос-Айреса проследили за движением одного листа и обнаружили: почувствовав, что под ним находится лист брата или сестры, он меняет положение в течение двух дней.
Растения, несомненно, способны распознавать своих сородичей. Но как именно они это делают – через какие сенсорные каналы – является предметом постоянного исследования, отчасти потому, что средства для этого могут быть самыми разными. В некоторых случаях братья и сестры обнаруживаются по химическим веществам, выделяемым их корнями под землей. В случае с резуховидкой растение замечает, что под ним находится брат или сестра, по качеству отраженного света. Другими словами, солнечный свет проходит через его лист, попадает на лист собрата, расположенный под ним, и отражается обратно, чтобы снова попасть на нижнюю сторону его листа. Каким-то образом информация, содержащаяся в этом отражении, включает в себя все, что нужно фоторецепторам растения, чтобы расшифровать генетическое родство с другим растением.
Казалось, что любой вид, который ботаники подвергали испытаниям, демонстрировал ту или иную форму распознавания родственных связей и соответствующим образом менял свое поведение. «Пример за примером мы накапливаем число публикаций», – говорит Дадли. Она не ожидает, что исследователи обнаружат способность к распознаванию родственных связей у всех растений. Но она проявляется у многих из тех, что были испытаны на данный момент.
Следствием распознавания родственных связей является то, что растения ведут социальную жизнь. Они знают, с кем находятся в компании, и решают, как вести себя по отношению к ним. Социальная динамика растений выходит далеко за рамки распознавания семейных уз: например, недавно было обнаружено, что плотоядные растения эволюционировали, чтобы охотиться в стаях[278]. Совместная ловля насекомых позволяет им приманивать более крупную добычу.
В 2017 году исследовательская группа Чуй-Хуа Конга из Китайского сельскохозяйственного университета доказала гипотезу «два брата или восемь кузенов», показав, что преимущественное отношение к родственникам происходит по восходящей или нисходящей в зависимости от того, насколько близкой оказывалась родственная связь. Группа вырастила более дюжины различных линий риса в почве, взятой с рисовых полей на южном берегу реки Янцзы[279]. Линии представляли собой разновидности двух близкородственных сортов, или селекционно выведенных сортов одного вида: половина из них была рисом индика, появившимся от близкородственного скрещивания, а половина – гибридом индики. Каждый набор линий был потомством пяти перекрестных комбинаций шести родителей. Другими словами, каждая из инбредных линий имела одного родителя, что делало их всех сводными братьями и сестрами, то же самое можно сказать и о гибридах индики. Это означало, что все они были родственниками, но с разной степенью близости. Команда высадила их в различные культуры, или комбинации различных линий, чтобы посмотреть, как они себя поведут. Если культура – это специфический способ, с помощью которого люди в группе ведут свои дела друг с другом, то здесь, безусловно, были растительные культуры.
Хотя каждая культура вела себя немного по-разному, очевидным оказалось, что наиболее близкие сорта отказались конкурировать друг с другом под землей. Исследователи не заметили выраженной разницы в длине корней. Но когда они экспериментировали с культурами более отдаленных линий, то увидели, что в подземные отношения начал проникать антагонизм: размеры корней «последовательно увеличивались» в зависимости от того, насколько отдаленным было родство соседей. Очевидно, происходило распознавание родственных связей. Когда команда заблокировала поток химических сигналов между корнями с помощью пластиковой пленки, все родственные связи прекратились. Это подтвердило химическую природу обмена: корни растений выделяют химические вещества, которые просачиваются через почву, оповещая другие растения об их принадлежности на расстоянии.
Затем команда представила третий тип культурного сорта риса – инбредную японику По сравнению с линиями, уже участвовавшими в исследовании, японика имела очень отдаленное родство. Разница была видно сразу. Присутствие культурного сорта, имеющего отдаленное родство, казалось, обостряло у риса чувство частной собственности. У различных линий индики резко увеличилось образование боковых корней; они неудержимо разрастались в направлении нового соседа.
Рис японика, воспринимая соседа как чужака, сделал то же самое. В результате корней стало больше, а плодов – меньше. То есть рис, посаженный рядом с дальними родственниками, был настолько занят агрессивным наращиванием корней под землей, что тратил меньше энергии на наращивание частей тела над землей. Подобно тому, как урожайность подсолнечника повышается при совместной посадке родственников, культуры близкородственного риса тратили больше энергии на выращивание зерна. В итоге команда обнаружила, что урожайность риса повышается, когда его высаживают в смешанных культурах близкородственных сортов. Разнообразная смесь сводных братьев и сестер, похоже, работала лучше, чем монокультура идентичных растений; почему – неясно. Но в смешанных культурах отдаленно родственных сортов риса урожайность определенно снижалась.