Когда археологи просеивают почву на территории древнего поселения, они ищут семена, чтобы определить, существовало ли здесь земледелие. Если они находят зерна или орехи большего размера, чем у соответствующих диких видов, значит, кто-то отбирал растения с предпочтительными признаками. Для земледельца это самая естественная вещь на свете. Однажды после обеда мы с Ноа очищали кукурузные початки, вынимая зерна из их гнезд и бросая в металлическую миску. Мы собирались смолоть зерна, чтобы сделать кукурузную кашу, но, если бы мы отбирали зерна для посева, наш выбор был бы очевиден. Среди всех этих твердых старых початков нам попался один с крупными спелыми зернами, которые легко выпадали из своих гнезд. Большие зерна, легкие в переработке — вот два признака, которые лучше всего подходят для искусственного отбора.
Во времена Менделя селекция растений достигла такого уровня, что каждый регион мог похвастаться дюжинами местных разновидностей гороха, не говоря уже о бобах, салате-латуке, клубнике, моркови, пшенице, помидорах и множестве других сельскохозяйственных культур. Люди не имели представления о генетике, но каждый понимал, что растения (и животных) можно значительно изменить путем искусственного отбора. Например, из единственного вида сорняка из семейства капустных (или крестоцветных), растущего на средиземноморском побережье, с течением времени было получено более полудюжины известных овощей. Земледельцы, заинтересованные в сочных листьях, вывели из нее кочанную, листовую и кудрявую листовую капусту (кале). Отбор растений со съедобными боковыми почками и цветочными побегами позволил получить брюссельскую капусту, цветную капусту и брокколи, а отбор растений с толстым стеблем — кольраби. В некоторых случаях для улучшения культуры нужно было просто сохранять самые крупные семена, но иногда требовался более изощренный подход. Ассирийцы начали методично опылять вручную финиковые пальмы более 4000 лет назад, а в эпоху династии Шан (1766–1122 гг. до н. э.) китайские виноделы улучшили сорт проса, нуждавшийся в защите от перекрестного опыления. Наверное, никто лучше не выразил безотчетную связь между выращиванием растений и их изучением, чем народ менде в Сьерра-Леоне, у которых глагол «исследовать» происходит от фразы «пробовать новый рис».
В отличие от предшествующих бесчисленных селекционеров растений, Менделя не устраивало бездумное применение технологии, сущности которой он не понимал. Его талант состоял в любознательности, терпении, настойчивости и хорошем знании математики. В течение восьми лет он бережно разводил свой горох, чтобы проследить в ряду нескольких поколений судьбу определенных признаков, таких как длина стеблей, цвет стручков, положение цветков и — самый известный из них — форма семян: морщинистая или гладкая. Методично отмечая, у каких родителей получилось то или иное потомство, он выяснил, что признаки наследуются вполне предсказуемым образом и не смешиваются. В то время как большинство его современников, включая Дарвина, полагало, что скрещивание ведет к смешению признаков, Мендель обнаружил, что признаки наследуются в виде отдельных самостоятельных единиц, которые он назвал наследственными факторами. Изучение гороха показало, что в каждой особи присутствуют два варианта каждого признака, по одному от каждого родителя, причем наследуются они случайным образом. В соответствии с современной терминологией мы говорим, что каждый индивидуум содержит две аллели одного гена. Одни аллели, называемые доминантными, проявляют себя всегда (например, гладкая форма гороха), другие, называемые рецессивными, остаются незаметными, пока у индивидуума не появятся две такие аллели — такую ситуацию генетики называют двойным рецессивом (например, морщинистая форма гороха). Сегодня эта концепция по меньшей мере смутно знакома всякому, кто решал задачи с решеткой Пеннета на уроках биологии. И в самом деле, большинство учебников используют горох Менделя в качестве примера: скрещивание чистых линий гладкого и морщинистого гороха дает потомство с гладкой формой семян, но в следующем поколении появляются как гладкие, так и морщинистые семена в соотношении три к одному. Теперь это школьная задачка, но в 1865 г. Мендель был единственным человеком на планете, который мог ее решить. Когда все было подсчитано до последней горошины, Мендель подвел итог своим революционным открытиям в статье, ставшей одной из самых известных научных публикаций, оказавшей огромное влияние на развитие науки, но которую и по сей день мало кто удосужился прочитать.
В течение нескольких недель мой горох рядом с Енотовой Хижиной дал всходы и вырос, став недоступным для слизней. К июню он поднялся на шесть футов, обвивая временную решетку, которую я приставил к веранде, и я мог видеть первые лиловые цветки через окно позади моего стола. Мендель называл цветки гороха «своеобразными», потому что они прячут свои жизненно важные органы между двумя узкими лепестками. Но это было идеальное устройство для контроля опыления, и я последовал подробным инструкциям Менделя, удаляя молодые тычинки, прежде чем опылить рыльце пестика пыльцой по собственному выбору. Мендель выполнял все это до изобретения ватных палочек, и, следуя его примеру, я вскоре убедился, что если вывернуть цветок, то можно аккуратно перенести его пыльцу на рыльце пестика другого цветка. Я также почувствовал то умиротворение, которое Мендель, наверное, испытывал в своем саду, потому что свое знаменитое опыление он проводил тогда же, когда и я, — прохладным весенним утром, окруженный цветами и поющими птицами.
В качестве последнего шага в опылении гороха следовало накрыть цветки небольшими мешочками, чтобы предотвратить нежелательное попадание пыльцы. Вместо ткани я использовал бумагу, и, если бы не эта деталь, моя грядка с горохом, по-моему, была бы точным воспроизведением знаменитого моравского огорода. Это занятие напомнило мне время, когда я изучал деревья альмендро в Коста-Рике. Хотя они растут в тропиках и достигают высоты в 150 футов (45 м), они также принадлежат к семейству бобовых и украшены лиловыми цветками. И хотя я не опылял вручную деревья альмендро, моя диссертация была своего рода продолжением опытов Менделя. Он приоткрыл тайну происхождения семян, что позволило мне 150 лет спустя получать сведения о целых популяциях на основе их генотипа — какие деревья размножаются, как далеко распространяется их пыльца, и кто перемещает семена с места на место. Инструменты современной генетики могут быть различными, но я уверен, что Мендель прекрасно бы понял, чем я занимаюсь во влажном тропическом лесу и для чего все это делается. Тем не менее я сомневаюсь, что он был бы так настойчив в своих экспериментах, если бы знал, какие разочарования ожидают его впереди.
Сказать, что статья Менделя о горохе не наделала много шуму, было бы преувеличением, потому что ее вообще не заметили. С момента публикации в 1866 г. и до рубежа веков статью «Опыты над растительными гибридами» цитировали в научной литературе менее двух дюжин раз. Работа Дарвина, для сравнения, получила несколько тысяч откликов. Когда Мендель представил результаты своих исследований на заседании Общества естествоиспытателей в Брюнне, ему не задали ни единого вопроса. (Сообщение о «живой» реакции аудитории в местной газете, предположительно, было написано его другом или самим монахом.) При жизни Менделя те немногие, кто знал о его исследованиях, либо подвергали их сомнению, либо не понимали. Вполне возможно, что никто даже не выразил ему поддержку при обсуждении его умозаключений. Еще больше ухудшила ситуацию неудачная попытка Менделя повторить полученные результаты на ястребинке. Он не подозревал, что этот небольшой дикорастущий цветок из семейства астровых вообще редко утруждает себя опылением. Вместо этого ястребинка образует странные, одинаковые как клоны семена, которые не проявляют закономерностей наследования, так тщательно прослеженных Менделем у гороха. Это был неудачный выбор, вызвавший у него растерянность и сомнения в своей правоте. Биографы описывают молодого Менделя как одаренного человека, которого обожали ученики и который любил устраивать всяческие розыгрыши. Но в свои поздние годы он все более отдалялся как от общества, так и от науки. В 1878 г. путешествующий торговец семенами не мог убедить пожилого монаха даже поговорить о наследственности: «Меня удивило то, что, когда я спросил Менделя о его работе с горохом, он намеренно сменил тему разговора».
Хотя и невозможно узнать, о чем размышлял Мендель, одна история тем не менее свидетельствует, что он сохранил уверенность в своих результатах и предчувствовал значение, которое они со временем приобретут. Через много лет после смерти Менделя (он умер в 1884 г.) один из монахов вспоминал, как тот не без гордости повторял: «Мое время еще придет».
На моей грядке с горохом пришло время урожая. Стояло позднее лето, и растения поникли на жаре, стручки пожелтели, а горошины созрели и высохли внутри. Хотя Мендель часто работал один, ему помогали монастырские послушники, а также обученный ассистент. Мой персонал состоял из одного трехлетнего Ноа, но его любовь к любым занятиям с семенами сделала сынишку моим горячим единомышленником. Он выдернул растения, сел на тенистой веранде и начал вынимать горох из стручков, а затем молниеносно схватил пригоршню и отправил в рот. За годы до этого я совершил ошибку, взяв с собой собаку на проект по отлову млекопитающих, чтобы потом наблюдать, как она своим лаем мешает собирать многообещающие научные данные. В нынешнем случае я получил свои данные, потому что Ноа выплюнул-таки горох. В отличие от сладкого горошка с огорода его мамы, этот горох был зрелым, твердым и сухим, как сырая чечевица. Ноа ничего не сказал, но посмотрел на меня полным такого осуждения взглядом, что я невольно вспомнил одно из его первых высказываний, произнесенных однажды утром, когда я поставил перед ним его завтрак: «Мама готовит кушать. Папа готовит каку!»
Пока мы обрабатывали кучу стручков, я еще раз поразился невероятному терпению Менделя и огромному объему работы, который ему пришлось проделать, чтобы посчитать все эти семена. Несмотря на то что мой урожай был скромен (его сократил непредвиденный вредитель, к рассказу о котором мы вернемся в главе 8), к тому времени, когда мы покончили с последним стручком, работа приобрела несколько однообразный характер. Но это однообразие тоже было удивительным — на самом деле в нем и заключалась вся суть. Мой эксперимент повторял первый этап исследований Менделя: скрещивание чистых линий двух разновидностей гороха. Я скрестил гладкий, круглый вюртембергский горох с американским сортом под названием Bill Jump с морщинистыми семенами. Если Мендель был прав, доминантные гены, определяющие гладкую форму, должны были полностью подавить гены морщинистости. И теперь, после нескольких месяцев ухода за грядкой, перед нами был в точности ожидаемый результат: небольшая миска гладкого, круглого гороха, как будто гены сорта Bill Jump просто испарились. Я подобрал пригоршню гороха и пропустил их сквозь пальцы, наверное ощущая то же, что и Мендель: удовлетворение от того, что понимаешь процесс настолько хорошо, что можешь предсказать его результаты.