Палеонтология антрополога. Книга 2. Мезозой

Как вы там, потомки?

Покрытосеменные, или цветковые, иногда расцениваются как группа отделов или надкласс Angiospermae, иногда как класс Magnoliopsida. Главные и самые яркие достижения цветковых — цветок, двойное оплодотворение и плод, а дополняется эта красота изобретением и плотным внедрением трахей.

Цветок — крутейшее достижение цветковых. Яркие красивые лепестки издали сигналят опылителям, чаще всего насекомым, о том, куда надо лететь за вкусным нектаром. На угощение, конечно, придётся потратиться, но это окупится гарантированным опылением. Правда, дремучие мезозойские опылители, видимо, не всегда хорошо соображали, так что неспроста у примитивнейших покрытосеменных цветок часто такой большой, очень яркий и пахучий, — чтобы даже самый тупой жук понял, куда ему лететь и соваться.

Самонесовместимость обеспечивает отторжение своей пыльцы, чтобы не было самооплодотворения. Для растений, у которых мужские и женские клетки расположены рядышком в одном цветке, самооплодотворение может быть большой проблемой, оно снижает гетерозиготность и может привести к переходу вредных рецессивных аллелей в гомозиготное состояние, а это нехорошо. Проблема решается несколькими путями. Можно иметь на одном растении цветки только одного пола, но это снижает плодовитость. А можно обеспечить самонесовместимость, причём она бывает разная. Спорофитная самонесовместимость — когда прорастание пыльцы выключается рыльцем пестика; гаметофитная самонесовместимость — когда прорастание пыльцы выключается при взаимодействии пыльцевой трубки спермия и проводящей ткани столбика пестика. Совершенствование самонесовместимости позволило держать обоеполые цветы на одном растении без риска самоопыления и тем повышать число семян.

Кроме самонесовместимости, важно и отторжение чужой пыльцы. У голосеменных растений семяпочка открыта через микропиле, так что туда вполне может попасть пыльца другого вида; в этом случае часто отторгается вся купула, а это затратно, особенно учитывая долгое выращивание шишек. У покрытосеменных никаких отверстий-пиль нет, стенки завязи и, в будущем, настоящий околоплодник целиком и полностью закрывают семяпочку, так что прорастание пыльцевого зёрна можно предотвратить заранее, на дальних подступах. Отсюда-то и происходят названия двух главных групп семенных растений — «голо-» и «покрыто-». Пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, распознаётся как своё и прорастает пыльцевой трубкой прямо свозь ткани столбика; спермии плывут по этой трубке внутрь зародышевого мешка. Герметичность же зародышевого мешка позволяет избежать засорения чужой пыльцой. В сочетании с распознаванием чужой пыльцы это, кроме прочего, позволяет жить цветковым огромными сообществами в десятки и сотни видов, в отличие от голосеменных, у которых, как правило, один вид формирует бесконечные однообразные леса.

Двойное оплодотворение обеспечивает зародыш питательными веществами. В женском семязачатке есть яйцеклетка и центральная клетка завязи, а в мужском пыльцевом зерне — два спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу — зародыш нового растения. Второй же сливается с центральной клеткой. Она же у большинства покрытосеменных с самого начала диплоидна, то есть имеет двойной набор хромосом, так что после добавления генома спермия получается триплоидная клетка, из которой развивается эндосперм (правда, у кубышки эндосперм всё же диплоидный, а у некоторых особоодарённых растений он имеет до 15 хромосомных наборов). Суть в том, что лишний хромосомный набор позволяет быстро накапливать питательные вещества, хотя нормального развития эмбриона уже не получается. Выходит, что эндосперм — это брат-близнец с лишним хромосомным набором, несформировавшийся, зато с избыточным весом и очень вкусный, предназначенный на съедение нормально-развивающемуся диплоидному братцу. Двойное оплодотворение — изощрённый способ прокормить потомство, возникший только у покрытосеменных. Тем удивительнее, что у некоторых орхидей двойное оплодотворение пропало; у них слишком мелкие семена, в них нет места для запасов, а питание и прорастание обеспечивается за счёт симбиоза с грибами. Орхидеи вообще весьма нестандартны и настолько постмодерновы, что отвергли даже, казалось бы, самые прогрессивные достижения предков, выйдя на новый уровень. Как знать, может, растения будущего произойдут от орхидей?

Плод — третье великое достижение цветковых. Неспециалисты часто путают понятия «семя» и «плод». Разница же проста: семя — это только производное оплодотворения, развитие зиготы, то есть будущее поколение, детёныш растения. А плод состоит из семени в середине и околоплодника снаружи. Околоплодник же — это производное тканей растения-мамы, стенок завязи, то есть фактически стенки матки, в которой развивается ребёнок.

Назначение околоплодника — гарантия распространения семян. Если он яркий, ароматный, сочный и вкусный, кто-нибудь на него позарится, съест, а семечки расплюёт во все стороны. Чтобы зародыши в семенах не пострадали, семенная кожура намного прочнее, желательно вообще непробиваемая, а содержимое семени на всякий случай может быть ещё и ядовитым. Например, у абрикоса или сливы красивая съедобная мякоть — это околоплодник, а косточка — семя, а ядрышко косточки горькое и вообще пропитано смертельно ядовитой синильной кислотой (с одного такого ядрышка человеку ничего не будет, но от горсти можно и помереть). Правда, некоторые животные умудряются есть и семена, например, грызуны, но семеноеды, с точки зрения растений, — плохие. Например, если Вы обгрызаете яблоко, а кочерыжку с косточками выкидываете, то Вы — хороший примат. А вот я, например, жадно лопаю всё целиком, а косточки разгрызаю, то есть с точки зрения яблони — злой, плохой примат, фу таким быть.

Околоплодник может быть не только вкусным, но сухим и лёгким, чтобы семена разносились ветром или водой, колючим или липким, чтобы прицепляться-приклеиваться к животным и путешествовать на них. В любом случае, он обеспечивает расселение растений.

Таким образом, цветковые изящно решили массу проблем — с опылением, пропитанием и перемещением.

Наконец, не вполне эксклюзивное, но тоже неплохое достижение цветковых — усовершенствование сосудов.

Трахеи — мёртвые клетки в виде длинных трубок, в которых отверстия находятся только на торцах, в отличие от коротких трахеид, у которых отверстия есть ещё и по бокам. Трахеи перекачивают воду от корней наверх, к листьям. У цветковых трахеиды и трахеи обычно присутствуют одновременно, но у орхидей трахеиды исчезают. Правда, это накладывает ограничение на поперечный транспорт воды и веществ и не позволяет быть толстыми, а уж тем более деревьями, зато в длину можно тянуться сколько угодно.

Вообще-то, голосеменные гнётовые тоже независимо обрели трахеи (а также почти-цветы и почти-плоды), но радости им это не добавило. Как видно, отдельные достижения, даже очень крутые, могут не привести к эволюционному успеху, если не сопровождаются целым комплексом поддержки в других системах органов и тканей.

Ситовидные трубки — почти мёртвые клетки, без ядра и с ситовидными полями (ситечками из мелких отверстий) на торцах, в отличие от заострённых ситовидных клеток споровых и голосеменных, имеющих ядро и ситовидные поля по бокам. Ситовидные трубки перекачивают раствор сахара от листьев вниз, к корням. Чтобы сахар не полимеризовался по пути, он растворяется специальными ферментами, а поскольку своего ядра у ситовидных трубок нет, ферменты вырабатываются клетками-спутницами, имеющими ядро и множество митохондрий.