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

«Я начинала как миколог», — сообщила она и объяснила, как изобилие поганок на дождливом Тихоокеанском Северо-Западе помогло ей уехать из дома близ Чикаго. Она занималась ими в расположенном в лесистой местности кампусе колледжа Вечнозеленого штата (штат Вашингтон), а потом поступила в магистратуру, чтобы продолжать изучать предмет своей страсти. «Меня завораживают взаимодействия грибов с растениями», — сказала она: то, как они обмениваются питательными веществами с корнями в почве и обнаруживаются везде, от коры до цветков и внутренних структур листьев. Поэтому, когда профессор биологии Джошуа Тьюксбери попросил ее помочь определить гриб, растущий на семенах дикого стручкового перца, она отнеслась к этой просьбе с самым пристальным вниманием. В то время Тьюксбери уже начал свое исследование стручкового перца от Юго-Запада США до боливийского района Чако, где он обнаружил вид, варьировавший по остроте от совершенно неострого в сухих местообитаниях до того, что Ноэль описала как «определенно острее табаско», во влажных. В средних по влажности местах две эти формы росли бок о бок, и различить их можно было, только попробовав (иногда приходилось это делать до нескольких сотен раз в день). Профессору Тьюксбери крупно повезло: он нашел себе идеального сотрудника — миколога, любящего острую пищу. «Я переношу острое лучше среднего человека», — сообщила Ноэль. Но, когда я попросил ее уточнить, насколько лучше, она рассмеялась и призналась, что держит бутылочку острого соуса в ящике стола на работе. «И Джош тоже!» — добавила она.

Боливийские стручковые перцы представляли собой редкую возможность для исследования. Судя по всему, они находились в том ключевом моменте своей эволюции, когда острота только еще возникала. «Мы знаем, что первые стручковые перцы не были жгучими», — уверенно сказала Ноэль и объяснила, что все современные виды, какими бы острыми они ни были, произошли от нежгучего общего предка. Какая бы экологическая проблема ни вызвала появление характерной остроты, этот процесс, видимо, все еще продолжался в Боливии, где некоторые перцы стали острыми, а другие нет. Если бы Ноэль и остальная команда смогли выяснить, что там на самом деле происходит, они бы наконец поняли, как и почему стручковый перец приобрел остроту. С химической точки зрения ответ был очевиден.

Ученые давно прослеживали остроту стручковых перцев по наличию капсаицина — соединения, которое вырабатывается в белой губчатой ткани, окружающей семена в плодах. Такой тип химических соединений ученые называют алкалоидами, и он, возможно, гораздо лучше вам знаком, чем вы предполагаете. Все алкалоиды имеют в основе похожую азотистую структуру — набор строительных блоков, из которых растения собрали более 20 000 различных соединений. То, что в их состав входит азот, имеет особое значение, потому что это жизненно важный элемент, требующийся растениям для роста, и они не стали бы его расходовать на алкалоиды без особой цели. Обычно такой целью является какая-либо форма химической защиты. И поскольку растениям часто требуется защищать себя от животных, алкалоиды почти всегда оказывают воздействие и на человека. Они могут быть острыми, как капсаицин, но это лишь ничтожная часть их свойств. Даже в краткий список обычных алкалоидов входят некоторые из самых известных в мире стимуляторов, наркотиков и лекарственных средств, от кофеина и никотина до морфина, хинина и кокаина. В Боливии, однако, лишь немногие млекопитающие интересовались стручковыми перцами, даже неострыми. С точки зрения Ноэль, это наводило на подозрение, что все дело в грибах, растущих на семенах.

«Грибной патоген для семян — самый сильный способ эволюционного давления, — пояснила она. — Семена — это потомство, прямая связь с приспособленностью и выживаемостью». Иными словами, если грибы убивали семена неострых перцев, то это давало растениям весомое основание выработать в ответ какую-либо химическую защиту. В конце концов, вряд ли существует лучший двигатель эволюции, чем жизнь или смерть потомства. В ряде элегантных экспериментов Ноэль показала, что грибы и в самом деле убивали значительную часть зараженных ими семян и что острые семена были значительно более устойчивы к этому воздействию, чем неострые. Капсаицин замедлял или останавливал рост многих видов грибов и в природе, и в лабораторных чашках Петри, что подтверждало: перцы эволюционировали именно с этой целью. Но успех Ноэль только породил новый вопрос. Почему не все стручковые перцы стали острыми? Если капсаицин — такая прекрасная защита, тогда почему некоторые растения продолжают производить стручки не более жгучие, чем яблоко?