Триумф семян: Как семена покорили растительный мир и повлияли на человеческую цивилизацию

Поиск воды – вполне очевидная первоочередная задача растения. Без воды прекращаются рост и фотосинтез, а питательные вещества не поступают из почвы. Но у зародышей в семенах есть и другие основания начинать рост таким способом, и лучше всего это можно продемонстрировать на кофейных зернах. Каждый, у кого есть просыпающиеся рано утром маленькие дети, знает, что кофейные зерна содержат сильнодействующий и очень своевременный в такой ситуации заряд кофеина. Но помимо того, что кофеин пробуждает к деятельности усталых млекопитающих, он еще и влияет на деление клеток. Практически кофеин тормозит этот процесс настолько эффективно, что исследователи используют его для воздействия на рост самых разных организмов – от традесканции до хомячка. В кофейных зернах это свойство кофеина обеспечивает состояние покоя, но создает отдельную проблему, когда наконец приходит пора прорастания. Как же семена ее решают? Прорастающие семена кофе направляют поглощенную воду в корень и в побег, чтобы клетки быстро наполнились и растянулись, унося растущие концы зародышевых органов на безопасное расстояние от подавляющего действия кофеина, содержащегося в зернах.

Косточки авокадо содержат несколько слабых ядов, чтобы отпугнуть вредителей, но ничего, что могло бы задержать процесс прорастания, если уж он начался. Несколько дней я наблюдал за тем, как растут и ветвятся корни, прежде чем дождался первой зелени – крошечных побегов, которые появились из расширяющихся трещин на верхушках косточек. «Следующий этап правильно назвать активной подачей энергии из семядолей», – рассказала мне Кэрол, поясняя, как энергетический запас, который начинался как «завтрак», припасенный в семенах и перекочевавший затем в семядоли, теперь обеспечивает резкий рост в высоту молодого побега. Всего через две недели я обнаружил, что стал опекуном уже не семян, а саженцев молодых деревьев, мало чем напоминавших косточки, с которыми я нянчился месяцами. Как отец, я уже был знаком с переменами и преображениями, происходившими в юной жизни Ноа, и мне невольно вспомнилось одно из высказываний Кэрол. В начале своей карьеры они с Джерри решили, что слишком заняты наукой, чтобы завести ребенка. Теперь я понял, что, изучая семена, они так или иначе посвятили себя изменчивой жизни детей. Десятилетия работы Кэрол и Джерри показывают, как много пока неясного в том, что происходит внутри прорастающего семени. Вопросы, поставленные еще 2000 лет назад «отцом ботаники» Теофрастом, продолжают озадачивать ученых. Как ученик и последователь Аристотеля, Теофраст проводил всесторонние исследования растений в Лицее и писал труды, столетиями сохранявшие свое значение. Занимаясь самыми разными растениями – от нута до ладана, – он подробно описал прорастание семян, поражаясь долговечности и разнообразию «самих семян, почвы, состояния атмосферы и времен года, когда их сеют». За долгие годы, прошедшие с тех пор, ученые разобрались во многих процессах, определяющих состояние покоя, пробуждение и рост заключенного в семени зародыша. Точно установлено, что прорастающие семена поглощают воду и происходит удлинение зародышевых корней и побегов в результате увеличения их клеток в объеме. За этим этапом следует быстрое деление клеток верхушечных меристем, и питательные вещества, содержащиеся в семенах, снабжают энергией этот процесс. Но конкретные сигналы, которые запускают все эти события и управляют ими, остаются под покровом тайны.

Прорастание включает в себя множество химических реакций, так как после состояния покоя запускается активный обмен веществ, синтезируются все гормоны, ферменты и другие вещества, необходимые для превращения питательных запасов семени в ткани нового растения. У авокадо эти запасы богаты и разнообразны – от крахмала и белка до жирных кислот и сахаров, – так что в питомниках нет необходимости вносить в почву удобрения, пока саженцы не подрастут. Пересаживая свои молодые деревца в почву для горшечных культур, я заметил, что у каждого из них семядоли все еще крепко держатся у основания стебля подобно паре ладоней. В течение многих месяцев и даже лет после того, как у молодых деревьев авокадо появились корни и листья, они все еще могут почерпнуть частицу энергии из «завтраков», приготовленных их «матерями». Такая щедрая забота авокадо о потомстве имеет обоснование. Как и деревья альмендро, авокадо эволюционировали во влажных тропических лесах, где из-за скудного освещения под пологом молодые растения страдают от голода. Поэтому обильный запас собственной пищи обеспечивает всходам существенное преимущество. История авокадо (и их семян) была бы совсем иной, если бы они были родом из пустынь или с высокогорных лугов – мест, где каждое молодое растение легко получает доступ к солнечному свету.