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…
«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.
Когда мне доставили горох для посадки, я немедленно открыл упаковки и высыпал немного горошин каждого сорта на кухонный стол. Все они принадлежали к одному виду, но, как и у Менделя, различались по цвету и форме. Одни горошины были зеленые в крапинках, другие — коричневатые, одни — морщинистые, другие — гладкие. В Моравии в XIX в. Мендель без труда приобрел 34 разновидности гороха у местных поставщиков. У меня хватало места только для двух, но после непродолжительных поисков мне удалось раздобыть сорт, который мог выращивать сам Мендель. Вюртембергский зимний горох получил свое название от королевства, которое когда-то находилось в Южной Германии. Вюртемберг и Моравию соединяла железная дорога, и они находились в дружественных отношениях, когда Мендель закупал семена гороха. Обе страны даже воевали на одной стороне во время австро-прусской войны 1866 г., в тот же год, когда Мендель опубликовал результаты своих исследований. Притом что работа в монастырском саду совершенно мирное занятие, Мендель жил в неспокойную эпоху. Стареющие империи Европы с трудом сдерживали народное недовольство и заключали недолговечные политические союзы, а ученое сообщество противостояло не меньшему интеллектуальному давлению со стороны теории эволюции путем естественного отбора.
Первое издание «Происхождения видов» Чарльза Дарвина в 1859 г. было распродано за один день, а его немецкий перевод появился в течение года. Мендель вел подробные заметки, и те, что сохранились в рукописи в монастыре, свидетельствуют, что он был хорошо знаком с содержанием книги, когда трудился над своими грядками с горохом. Но осознавал ли он до конца значение того, что узнал из опытов с горохом, остается спорным вопросом. Хотя, по сегодняшним меркам, Мендель кажется нам гением, он так и не получил признания при жизни, и мало что известно о том, что он на самом деле думал. (Одним из самых неудачных хозяйственных мероприятий в истории можно считать то, что последующий настоятель монастыря сжег почти все дневники и документы Менделя.) Мы знаем, что Мендель был далеко не дилетантом. Его тщательно продуманные методы и статистический подход к результатам исследований на десятилетия опережали свое время. И Мендель применял их не только к гороху, но и к чертополоху, ястребинке и пчелам — это свидетельствует, что его по-настоящему интересовали общие законы наследственности. Мы также знаем, что Мендель чувствовал, что открыл что-то важное. Хотя его статья появилась в относительно малоизвестном моравском журнале, он заказал 40 копий и разослал их многим ведущим ученым того времени. Некоторые из этих копий так и не были открыты и прочитаны.
Книга «Садоводство на Западе» (Western Garden Book) издательства Sunset рекомендует сажать горох на глубину одного дюйма на расстоянии от двух до четырех дюймов один от другого. «Сажай их ближе друг к другу, — посоветовала Элайза. — Ты обязательно потеряешь часть из-за слизней». В Моравии садовники сталкиваются со всем набором вредителей гороха — от слизней и улиток до долгоносиков, тлей и случайно залетевшего разбойника воробья. Мендель, несомненно, также с запасом засевал свои грядки, поэтому он должен был посадить невероятное количество гороха, чтобы получить «более 10 000 растений», которые он проанализировал в ходе своих опытов. Мои скромные усилия не сопоставимы с таким масштабом, но я утешаю себя тем, что мог бы поделиться с ученым монахом секретом сбора гороха. Так получилось, что мое знакомство с сельскохозяйственным производством произошло за рулем комбайна весом в 17 т, предназначенным для уборки гороха. В последний год учебы в средней школе я работал в ночную смену, наполняя один самосвал за другим с шести вечера до шести утра, семь дней в неделю в течение всего лета. Это был медленный процесс, и я проводил большую часть времени за чтением романов при свете фонарика, но если бы я обладал терпением и мотивацией Менделя, то стоял бы в кузове и считал горошины, отмечая малейшие различия в их цвете, форме и размере.
Повторение работы Менделя научило меня большему, чем знание о том, сколько семян сажать в один ряд. Его опыты показывают, насколько существенно семена и наша тесная взаимосвязь с ними влияют на то, как мы воспринимаем окружающий мир. Они помогли нам взглянуть на процесс эволюции с иной, хотя и не менее важной, точки зрения, чем работа Чарльза Дарвина.
Не случайно, что Чарльз Дарвин и Альфред Рассел Уоллес, независимо друг от друга открывшие естественный отбор, оба обрели прозрение во время путешествий в дальние страны: Дарвин совершал длительное путешествие на корабле «Бигль», а Уоллес находился на Малайском архипелаге. Чтобы осознать всеобъемлющий закон природы, необходимо было видеть природу во всем ее многообразии. Новизна впечатлений от экзотических существ и ландшафтов позволила обоим ученым разглядеть такие закономерности, которые сложно было бы заметить в обычных обстоятельствах, ведь зяблик — это всего лишь зяблик, если вы видите его на своем заднем дворе. Но чтобы понять основные элементы механизма эволюции — как индивидуальные признаки передаются из поколения в поколение, — нужно было сфокусироваться на более обыденных предметах. Мендель сделал открытие, заново изучив природный механизм, который был знаком людям лучше, чем любой другой. Несмотря на то что он никогда не стремился к сельской жизни, Мендель воспользовался технологией, проверенной до него бесчисленными садоводами и огородниками, превратив простые выводы, сделанные в ходе сельскохозяйственных работ, в научные законы наследственности.