У животных еще один сложный танец социального выбора, часто связанный с семейными обязательствами, – акт спаривания. У растений это может быть так же. Рубен Торисес, исследователь из Университета Короля Хуана Карлоса в Испании, специализируется на сексуальных стратегиях растений. Он считает, что подобные взаимодействия явно относятся к сфере социального поведения. «Соседская жизнь растений – это социальный вопрос, – говорит он. – Мы должны использовать социальную теорию». Из-за этого мнения у него возникают проблемы, прежде всего социальные, с коллегами по науке о растениях. «Применять социальную теорию к растениям – это табу», – говорит он.
Но он все равно это делает. В 2018 году он и его команда обнаружили, что цветы будут «вкладывать» больше средств в рекламу для опылителей[280], если они растут среди своих сородичей. Это было идеальное пересечение сексуальной стратегии и семейных связей. Опылителей, как правило, привлекают крупные цветочные композиции; это называется «эффект магнита». Скопление особенно красочных крупных цветков выглядит как гигантский рекламный щит для насекомых, ищущих нектар. Но для получения пигментов и создания лепестков растению требуется много энергии, которую оно потенциально не может использовать для других целей, например, для производства семян на более поздних этапах жизненного цикла. Существует репродуктивный компромисс: более крупные и яркие цветы могут привлекать больше опылителей, но при этом ограничивать количество потомства, которое они способны произвести на свет из опыленных яйцеклеток. Торис и его команда обнаружили, что, когда они сажали в горшок испанскую траву морикандию (Moricandia moricandioides) вместе с генетическими родственниками, растения стремились объединиться, вложив силы в большие и яркие цветки пурпурного оттенка. Но когда он сажал морикандию в горшки с неродственными экземплярами, они давали меньше цветов.
Попробовав различные варианты родственных связей для 770 сеянцев, ученые пришли к выводу, что горшки, где было больше всего родственников, надежно обеспечивали самые пышные цветки.
Результаты исследования были важны, во-первых, потому что они показали связь цветочных проявлений с социальным контекстом. Во-вторых, они указывают на возможность того, что морикандия охотно отказывается от части своих потенциальных репродуктивных возможностей, чтобы привлечь в группу опылителей, при условии, что группа является семейной. Если же нет, то растение перестраховывается и делает ставку на эгоизм, то есть на увеличение количества семян. Торис говорит, что необходимо провести дополнительную работу, чтобы убедиться, что эти компромиссы действительно достаточно значительны, чтобы делать такие заявления, но если это так, то, по его словам, это может быть свидетельством семейного альтруизма.
Сьюзан Дадли, которую Торис называет «нашим лидером» в этой области, тоже интересуется альтруизмом, который является известным явлением у животных. Если какой-то вид животных предпочитает выделять сородичей особым образом, это не значит, что все особи этого вида станут так поступать; некоторые могут быть склонны к альтруизму больше, чем другие. В 2017 году Дадли предположила, что селекционеры занимаются своим делом, не слишком в нем разбираясь[281]. Скорее всего, они отбирали растения-альтруисты, которые действуют в ущерб себе. Поле без альтруистических растений – это поле в состоянии войны. Как и население в военное время, они будут расходовать энергию экономно, и точно не направят ее на такую роскошь, как производство плодов.
Различные культуры обычно выращиваются в виде сортов или вариантов одного вида, выведенных с учетом определенных признаков. Растения в пределах одного сорта генетически схожи, хотя и не идентичны. Но индивидуальные альтруистические наклонности среди них могут быть различимы более четко. Для селекции сельскохозяйственных культур фермеры отбирают наиболее «энергичные» на вид растения на поле. Но на самом деле это самые конкурентоспособные особи. Растения с более альтруистическими наклонностями окажутся скромнее, поскольку не будут вести себя агрессивно, захватывая место под солнцем своего соседа. Так что, похоже, история селекции сельскохозяйственных культур на самом деле способствовала снижению альтруизма, но в ущерб себе, пишет Дадли.
Если бы фермер выбирал самоотверженные растения на ранних этапах селекции, то мог бы заставить культуру тратить меньше ресурсов на борьбу за место, а значит, предположительно направить больше энергии на воспроизводство, то есть на выращивание плодов, за которые эта культура ценится. С другой стороны, агрессивные растения полезны, когда их захватнические амбиции направлены на растения другого сорта – неродственные культуры, включая сорняки. Выбор растений, умеющих помогать соседям, но при этом отбиваться от незваных гостей, может в конечном итоге привести к созданию высокоустойчивого сорта. Таким образом, внимание к социальным особенностям растений – скажем так, личностным качествам – может принести реальную пользу в выращивании продуктов питания.
Подхваченное ветром семечко попадает на суглинок. Здесь влажно, тепло, благоприятные условия, поэтому вполне естественно, что и другие семена оказывались здесь. Семя уже тонко чувствует химические сигналы, которые подсказывают ему, где оно находится и кто рядом. Та к и должно быть: для растения главное – пространственное восприятие. Оно берет образцы химических веществ, растворенных в почвенной влаге, и отмечает вкус своих новых соседей. Некоторые из них, отмечает семя, – его братья и сестры: семена, упавшие с того же материнского растения. Другие принадлежат к совершенно иному виду. Это растение еще только зародыш, но ему уже предстоит принять решение.
Решив прорасти, семена ставят на карту свою жизнь. Часто им приходится ждать подходящих условий месяцами или годами. Эти условия – не только влажность и тепло; их соседями также являются различные факторы, которые могут повлиять на потенциальное выживание семени до взрослого состояния растения. Очевидно, семя об этом знает.
В 2017 году японский эколог Акира Ямаво проверил эту способность на азиатском подорожнике[282] – сорном низкорослом, высотой всего несколько дюймов растении с юбочкой из тонких листьев в форме заячьих ушек (фруктовые подорожники, относящиеся к семейству банановых, не имеют к нему отношения). Ямаво посадил семена подорожника сначала вместе с братьями и сестрами и не заметил особой разницы в том, когда они прорастут. Тогда он посадил их снова, на этот раз рядом с семенами совершенно другого вида – белого клевера, – и все равно не отметил никаких существенных изменений. Но когда он посадил семена с семенами братьев, и сестер, и с семенами клевера, то произошло поразительное изменение. Родственные семена синхронизировали прорастание и ускорили его, появившись раньше, чем если бы они были посажены поодиночке. Если одно из семян подорожника уже проклюнулось, то другое ускоряло свой рост, чтобы соответствовать ему. Другими словами, в присутствии совершенно неродственного вида семена братьев и сестер будут спешить расти и координировать свои прорастания, чтобы взойти вместе. Это дает явное конкурентное преимущество: взойди первым в группе, и клевер не сможет тебя вытеснить.
Это направило мои мысли в новое русло. Синхронность говорила о том, что семена братьев и сестер могут чувствовать стадию развития соседних родственников и в соответствии с ней изменять скорость собственного развития. Ямаво назвал это «эмбриональная коммуникация». Это также означает, что все части, составляющие тело взрослого растения – корни, побеги и стебли, – не нужны для наблюдения за соседями на расстоянии. Все механизмы есть в зародыше. В семени заложено все необходимое для сложного родственного восприятия.
Благодаря эксперименту Ямаво мы вошли в экологическую зону, известную как ризосфера, – мир почвы и множества организмов, которые живут под ее поверхностью в корнях растений и среди них. Мы еще многого не знаем о почве и том сообществе, которое в ней живет. В одной чайной ложке почвы насчитывается до миллиарда микробов. Грибки сплетают свои сети из тонких волосяных нитей почти через каждый квадратный дюйм[283] почвы. А корни растений, извиваясь и ныряя в поисках пищи, взаимодействуют со всем этим и друг с другом.
Чтобы не забыть, что половина жизни растения проходит в ризосфере, пришло время всерьез задуматься о корнях. Их можно рассматривать как массу из многих тысяч ртов, каждый из которых самостоятелен в поисках питания, но при этом все они скоординированы между собой. Растения развивают чрезвычайно сложные корневые системы, в каждой из которых корни всех размеров – от толстого стержневого до ничтожно тонкого волоска – занимают площадь почвы, зачастую намного превышающую объем пространства, используемого надземными частями растения. Например, ученый, подсчитавший корни одного растения озимой ржи[284], обнаружил, что у него 13 815 672 отдельных корня, распределенных по поверхности почвы, площадь которой примерно в 130 раз превышает площадь, отведенную для побегов. То, что мы видим в надземной части растения, зачастую представляет собой далеко не половину картины.
Жизнь этих корней наполнена взаимодействием с микробами и грибками, границы и последствия которого мы только начинаем понимать. Грибковые нити вплетены в корни почти всех растений, произрастающих в природе, и, возможно, играют решающую роль в том, как растения общаются друг с другом под землей. Аминокислоты глутамат и глицин[285] – важные нейротрансмиттеры в нашем мозге и позвоночнике, которые, как недавно выяснилось, играют важную роль в передаче сигналов между растениями и грибами в местах их соприкосновения. В книге «Запутанная жизнь»