«Триумф семян». Глава из книги

Глава 4. Что умеет плаунок

«Сделать так, чтобы вы попали в угольную шахту, практически невозможно», — Билл ДиМишель сказал именно то, что мне совсем не хотелось услышать. «Угледобывающие компании находятся под двойным прессингом: им постоянно предъявляют обвинения в нарушении правил техники безопасности и проклинают за глобальное потепление, — пояснил он. — Поэтому они не слишком приветствуют появление новых лиц в команде, особенно любопытных биологов, пишущих книги».

Это лишало меня надежды на прогулку по лесу каменноугольного периода, но я не смог предугадать следующий шаг Билла. Как куратор отдела ископаемых растений в Смитсоновском институте, он годами возглавлял палеоботанические экспедиции, проводившие исследования в угольных шахтах. Вместе с коллегами из всевозможных университетов и правительственных учреждений Билл обнаружил в Иллинойсе долину древней реки длиной 100 миль, где каждая деталь древнего леса сохранилась на каменном своде шахты. «Мы просто смотрим вверх и отмечаем растения на картах, — рассказал он. — Выясняем, что там росло». На словах это выглядело просто, но на самом деле лес, представленный на этих картах, переворачивал все прежние представления о происхождении семян. «Что не может меня не радовать, — продолжил Билл свой рассказ, — так это то, что существует множество других мест, где те же самые окаменелости можно увидеть практически на поверхности. Скажите, что вас интересует, и я постараюсь все разузнать».

Шесть месяцев спустя я стоял рядом с Биллом на дне пустынного каньона, наблюдая за несколькими десятками палеонтологов со всего мира, карабкающихся вверх по склону к темной полосе на скале. «Для кого-то в Нью-Мексико это всего лишь пласт угля», — сказал Билл улыбаясь. Тонкая жила во всю стену над нами хотя и уступала по масштабу той, что была в шахте в Иллинойсе, но во всем остальном мало чем от нее отличалась: образцы окаменелых остатков растений древнего заболоченного леса превосходно сохранились в окружающей их горной породе.

Вскоре каньон наполнился эхом ударов молотков о камни — исследователи добрались до угольного пласта и углубились в него. Шел первый день палеонтологической конференции, посвященной переходу от каменноугольного периода к пермскому — переломному моменту в истории Земли, когда климат резко изменился от жаркого и влажного к сухому и переменчивому. Специалисты традиционно считают, что триумф семян начинается с этого момента. Гигантские хвощи и другие споровые растения, преобладавшие на болотах каменноугольного периода, зависели от теплой и влажной окружающей среды. Они не смогли приспособиться к изменившимся условиям пермского периода, предоставившего семенным растениям возможность размножиться, одержать верх над споровыми и занять ведущее положение в мировой флоре. Это и в самом деле увлекательная история, но для Билла и некоторых других специалистов у нее есть один недостаток — она совершенно не соответствует действительности. Никто не отрицает, что в пермском периоде начался упадок споровых растений, но, по всей видимости, настоящее победное шествие семян по планете началось гораздо раньше.

«Я занимался полевыми исследованиями, ожидая конкретных результатов», — рассказывал Билл, объясняя, как азбучная истина может отяготить сознание предвзятым мнением. «Теперь я отправляюсь в поле наблюдать. Я считаю более продуктивным просто выкопать яму и посмотреть, что там найду». За 30 лет работы палеонтологом в Смитсоновском институте Билл ДиМишель выкопал множество ям. В своей одежде цвета хаки и бейсбольной кепке, крепкий и подтянутый, он перемещается по раскопкам в Нью-Мексико как опытный профессионал, редко размахивая молотком, но всегда оказываясь в нужном месте, чтобы обсудить новую находку. «У вас все хорошо получается, ребята, — кричит он кому-то. — Все идет отлично!» Билл подогревает энтузиазм молодых ученых, но после двух часов общения я понимаю, что в основе его долгой карьеры действительно лежит неисчерпаемая любознательность. На каждый вопрос, который задаю я, у него находится дюжина собственных вопросов. Он просто фонтанирует свежими идеями, призванными помочь избавиться от наслоений старого мышления. Как палеонтолог, работающий на раскопках, он делает свои интеллектуальные открытия, удаляя кучу переработанной породы.

Именно такой подход открыл Биллу глаза и помог уловить нечто новое, когда он проводил исследования в угольной шахте в Иллинойсе. Большая часть ископаемой растительности выглядела как типичный лес каменноугольного периода, в котором преобладали древовидные споровые растения, родственные современным хвощам и плаунам. Но везде, где древний рельеф повышался даже незначительно, Билл и его коллеги находили окаменевшие остатки преимущественно семенных растений. А когда они обнаружили боковое русло, наполненное обломками с соседнего склона, оказалось, что все это остатки хвойных растений. Никто не сомневается в преобладании споровых растений в заболоченных лесах, образовавших залежи угля, но болота занимали лишь незначительную часть ландшафтов каменноугольного периода. А что росло на склонах холмов, на возвышенностях, в горах?

«Эй, Билл!» — позвал кто-то и жестом показал на каменную плиту у основания склона. Там находилось запечатленное в камне краткое изложение истории, ради которой я и приехал в Нью-Мексико. «Отличный образец, Скотт», — сказал Билл, наклонившись, чтобы посмотреть поближе. Ученые приехали на конференцию из самых разных стран — из Китая, России, Бразилии, Уругвая и Чехии, однако мир специалистов по каменноугольному / пермскому периоду так немногочислен, что все они обращаются друг к другу просто по имени. Плита аккуратно раскололась по центру, открыв зеркальные изображения двух лежащих рядом стеблей растений — гигантского хвоща из рода каламитов и раннего голосеменного растения из группы птеридоспермов, или семенных папоротников. Четкий каменный рельеф каламита с темными гранями и бороздками выглядел как увеличенный стебель любого современного хвоща. Стебель семенного папоротника напоминал кожу ящерицы — он был чешуйчатый, черного и оранжевого цветов, выделявшихся на желтовато-коричневом фоне породы. Оба вида давно вымерли, но для меня то, что я видел их рядом, служило воплощением древней борьбы между спорами и семенами.

Рис. 4.1. Эти ископаемые растения из угольного пласта в Нью-Мексико подводят итог древнему противостоянию между спорами и семенами. Стебель гигантского древовидного хвоща из рода каламитов лежит рядом со стеблем семенного папоротника. Они росли по соседству в обширных влажных лесах каменноугольного периода. Фото © 2013 by Thor Hanson

Я сделал снимок и вскарабкался вверх по холму, чтобы присоединиться к дальнейшим поискам. Скальная порода, нависшая над угольным пластом, легко откалывалась, и вскоре я сам стал находить окаменелости — несколько семенных папоротников и хвощей, но в основном смесь листьев, стеблей и острых палочек, не поддававшихся определению. Вокруг меня азартно работали палеонтологи, обмениваясь оживленными репликами. Я знал, что там, где я видел только пыль и непонятную мешанину, их глазам представал реконструированный древний мир. Я попытался вообразить каламиты и семенные папоротники в виде живых растений, и в моей памяти тут же всплыли иллюстрации из учебников или из книг доктора Сьюза, на которых были изображены пейзажи каменноугольного периода: туманное болото с огромными, покрытыми мхами деревьями, которое населяют похожие на тритонов амфибии размером с лошадь. Этот мир существовал задолго до появления динозавров, не говоря уже о более знакомых нам созданиях, таких как птицы и млекопитающие. Там должны были обитать стрекозы и некоторые виды пауков, но не было муравьев, жуков, шмелей и мух. Хотя «болото без комаров» звучит очень заманчиво, этот лес показался бы нам весьма странным без знакомых нам обитателей. Но потом я напомнил себе, что если Билл прав, то пейзаж каменноугольного периода на самом деле мог иметь для нас и гораздо более привычный вид.

«Каменноугольный период следовало бы назвать хвойным, — заявил он во время одной из наших бесед. — Полученные нами данные прямо говорят о том, что образование угля тогда играло второстепенную роль». Поставив под сомнение общепринятую точку зрения, Билл и его команда начали находить неопровержимые доказательства существования скрытой флоры — сообщества голосеменных растений, которые росли на холмах над болотами. Хотя вполне возможно, что этот лес господствовал во всех ландшафтах, кроме самых влажных мест, он тем не менее не оставил после себя практически никаких следов — разве что случайные листья и ветки, которые смыло в болота. «С сухопутными растениями в геологической летописи есть проблема, — пояснил Билл. — Они плохо сохраняются там, где растут». Для образования окаменелостей необходимы мелкозернистые осадочные породы и вода — вполне обычные в болотистой местности, где процветали споровые растения, но редкие где-либо еще. Поэтому, если гигантские хвощи и плауны преобладают в ископаемых остатках каменноугольного периода, это еще не означает, что они преобладали в ландшафтах каменноугольного периода.

Новые палеоклиматические исследования еще больше подкрепляют эту точку зрения, доказывая несостоятельность представления о каменноугольном периоде как об однообразной эпохе с повсеместным теплым и сырым климатом. Напротив, в то время жара сменялась оледенением и наоборот. Уголь образовывался только в наиболее жарких и влажных условиях, которые чередовались с длительными засушливыми периодами, когда семенные растения покрывали большую часть суши. Согласно такому взгляду, споровые растения уступают ведущую позицию и оказываются в роли своего рода второстепенных игроков как в географическом, так и в историческом плане. Но так как споровые растения росли на болотах, то они оставили после себя непропорционально большое и в конечном счете вводящее исследователей в заблуждение количество окаменелостей — палеонтологи называют это погрешностью сохранения.

Рис. 4.2. Классическое изображение леса каменноугольного периода представляет болотистый ландшафт, где преобладают папоротники, хвощи и другие споровые растения. Данные современных исследований дают основание предполагать, что только небольшая часть суши была влажной и жаркой и что хвойные и другие семенные растения доминировали на обширных территориях с повышенным рельефом. Неизвестный автор. «Наши местные папоротники и родственные им растения» (Our Native Ferns and Their Allies), 1894. Иллюстрация Элис Прикетт, технический консультант Том Филлипс, Иллинойский университет, Урбана-Шампейн

«Где Тор? — я услышал, как кто-то меня зовет. — Чехи нашли семена!» Я провел с группой всего полдня, но все уже, по-видимому, знали, чем я занимаюсь. Стоило мне появиться среди них, как я сразу заслужил право на обращение по имени. Подошел начальник экспедиции и вручил мне небольшой кусок камня с черными крапинками. Сквозь увеличительное стекло они выглядели как арбузные косточки, окруженные тонкими пленками. Я спросил Билла, что это такое, но он только пожал плечами: «Лучше всего назвать их просто крылатыми семенами». Ископаемые семена редко поддаются определению, так как практически никогда не встречаются рядом с растениями, которые их образовали. Позднее в тот же день я понял, что подразумевал Билл, когда рассматривал витрины с окаменелостями в Музее естественной истории и науки штата Нью-Мексико в Альбукерке. Там было представлено множество собранных за десятилетия семян с этикетками вроде «Семя?», «Семяпочка?», «Часть шишки?» или «Неизвестный орган плодоношения». Как-то даже был случай, когда «семена хорошо известного древнего растения» оказались, при детальном рассмотрении, окаменелыми останками беспозвоночного животного многоножки.

«Я бы очень хотел, чтобы кто-нибудь занялся ископаемыми семенами», — сказал мне куратор на неформальной встрече после конференции (нам подали вино, пиво и плотные закуски в помещении склада, заполненного окаменелостями). «У нас, например, есть семя, напоминающее косточку манго, но с большим килем, как у парусной лодки, и все покрытое волосками. Какому растению оно принадлежало, никто не знает!»

Я искренне с ним согласился. Изучение древних семян позволило бы прояснить ситуацию со скрытыми растительными сообществами, о которых говорил Билл. В конце концов, каждому неизвестному семени, хранящемуся в музее, должно соответствовать семенное растение, которое росло выше по склону над болотом и роняло в него свои семена. Кроме того, эти семена относились к эпохе, когда все их основные качества — наличие запасных питательных веществ, способность распространяться, замирать в состоянии покоя и защищаться — еще только развивались. Для биологов, изучающих семена, самым волнующим в теории Билла является то, каким образом она повлияет на наши представления об эволюции семян.

Традиционная точка зрения относит появление семян к началу каменноугольного периода или чуть раньше — к девону. За последующие 75 млн лет ничего существенного не произошло. Таким образом, приходится допустить, что семенные растения со всеми своими преимуществами прозябали на болотах, пока в пермском периоде климат не изменился. Однако предлагаемая версия событий не отвечает на два важных вопроса. Во-первых, если семена представляли собой столь значительный и успешный результат эволюционных преобразований, то почему они играли такую незначительную роль в течение долгого времени? Во-вторых, если способности семян питать, защищать и пребывать в состоянии покоя так хорошо подходят к сухому климату со сменой сезонов, то почему считается, что они возникли на болоте? Гипотеза, перемещающая эволюцию семян с болот на возвышенности, как раз и убирает эти противоречия. Семенная стратегия внезапно предстает перед нами как логичное приспособление, которое позволило ранним семенным растениям заселить огромные пространства незанятой территории. Билл и его единомышленники, число которых постоянно растет, теперь полагают, что семенные растения преобладали в каменноугольном периоде, распространяясь и размножаясь в виде многообразных форм, на которые ископаемые остатки только намекают. Быстрый расцвет семенных растений в пермском периоде наконец-то находит логичное объяснение. Когда климат окончательно стал засушливым, семенные растения стремительно завоевали жизненное пространство по очень веской причине: они там уже были.

«Я действительно пытался сложить эту головоломку в течение всей своей долгой карьеры», — сказал мне Билл, особо отметив, что высоко ценит вклад своих сотрудников в решение этой задачи. Но смена устоявшихся взглядов в науке никогда не проходит без разногласий. «Некоторые мои коллеги категорически со мной не согласны, — признался Билл. — Но я продолжаю их убеждать, просто стараюсь быть сдержанным и улыбаюсь. Мой научный руководитель всегда говорил: „Не спорь, просто продолжай работать“». Похоже, Билл воспринял этот совет всерьез. После поездки участники конференции переместились в помещение, где провели презентации своих исследований. При этом постоянно возникали горячие дискуссии, но Билл в них не участвовал (и действительно улыбался). Позже, однако, я слышал, как он сформулировал свое философское кредо несколько иначе: «Никогда не спорь с глупцом — он все равно ничего не поймет».

Если кто-либо из коллег Билла и в самом деле был «категорически с ним не согласен», то я их в Альбукерке не видел. Все, с кем я разговаривал на конференции, разделяли точку зрения об изменчивом климате каменноугольного периода, в котором леса, образовавшие уголь, были существенной, но никоим образом не главной частью ландшафта. Приветливый британец по имени Говард Фэлкон-Лэнг, поддерживая идею быстрой эволюции семенных растений на возвышенностях, предложил перенести время возникновения хвойных растений на 10 млн лет назад. Аспирант из Канады рассказал, что его руководитель посоветовал ему «держаться поближе к Биллу и научиться всему, чему сумеет». Но яснее всего высказался Станислав Оплуштил из Праги. Он признался мне, что раньше твердо придерживался традиционных представлений, но теперь считает проблему решенной: «Билл изменил мою точку зрения на этот вопрос».

Я покинул Нью-Мексико, полностью пересмотрев свои взгляды на каменноугольный период. Огромные тритоны и стрекозы остались, но теперь я представлял их на более привычном для всех нас фоне хвойного леса. Билл ДиМишель перенес историю эволюции семян из болота на сухую возвышенную местность, где множество приспособлений семян к засушливому климату сразу приобрело смысл. Но от спор к семенам ведет долгий путь. Для того чтобы по-настоящему оценить это преобразование, следует задать несколько нескромных вопросов о частной жизни растений.

Когда споровые растения приступают к половому размножению, они обычно делают это в темном влажном месте и зачастую — сами с собой. Папоротник, например, ежегодно образует тысячи или даже миллионы микроскопических спор, которые возникают по краям или на нижней стороне его листьев и разлетаются как дымовая завеса. Каждая спора представляет собой единственную клетку с толстыми стенками и не имеет никакой дополнительной защиты или запасов питательных веществ. Спора прорастет, если только попадет на подходящий участок влажной почвы, но даже тогда она не превратится в новый папоротник, как мы его себе представляем. Вместо этого из споры вырастет отдельное неузнаваемое растение — заросток — крохотная зеленая пластиночка сердцевидной формы и размером меньше ногтя. Именно это растение оснащено всем необходимым для полового размножения папоротников и носит название гаметофит (то есть производящее гаметы).

Гаметофиты образуют неподвижно сидящие на них яйцеклетки, а также отправляют во внешнюю среду свободно плавающие сперматозоиды, способные проложить себе путь по мутной воде в почве на расстояние от одного до двух дюймов (2–5 см). Только в том случае, если это путешествие приведет сперматозоид к находящейся по соседству яйцеклетке и произойдет оплодотворение, из образовавшейся зиготы вырастет спорофит (растение, производящее споры) — это и есть знакомый нам всем папоротник. Последовательность событий может отличаться в деталях, но у всех споровых растений за половое размножение отвечает самостоятельное поколение, которое нуждается в воде, чтобы сперматозоид сумел подплыть к яйцеклетке. Эти особенности прекрасно оправдывали себя при сырой погоде, но создали затруднения, когда обширные болота каменноугольного периода начали высыхать. Половое размножение превратилось в проблему, а два поколения (спорофита и гаметофита) в жизненном цикле еще более усложняли приспособление к меняющемуся климату.

«Если бы споровые растения попытались обзавестись существенными адаптациями, — объяснил Билл, — то их пришлось бы приобрести для обоих поколений жизненного цикла. А это очень непросто». Иными словами, крошечный гаметофит не только выглядит иначе, но он также имеет совершенно другие потребности в почве, влаге, свете и других условиях. «Я обычно говорю своим студентам: „Представьте, что ваши яйцеклетки и сперматозоиды созревают в уменьшенной до одной трети копии вас самих и затем эти маленькие копии должны заняться половым процессом, чтобы получились новые вы. А что, если они выглядят совсем иначе? Что, если они совершенно самостоятельны и не подозревают о вашем существовании? Что, если вы решили жить в другом месте? Если они не захотят или не смогут там жить, то не сможете и вы!“»

В каком-то смысле семена возникли как ответ на ограничения, существовавшие у спор. Вместо того чтобы осуществлять половое размножение на поверхности земли, семенные растения стали объединять мужские и женские родительские гены прямо на материнском растении, снабжать потомство пищей и распространять его в прочной защитной оболочке, которая могла противостоять стихии и обеспечить прорастание там и тогда, где и когда для этого создавались подходящие условия. Со временем они даже заменили плавающие сперматозоиды пыльцой, чтобы больше не зависеть от воды. Поскольку сохранилось не так много ископаемых семян, которые можно исследовать, специалисты все еще спорят о деталях этого преобразования. Однако все согласны с тем, что это произошло в раннем каменноугольном периоде. И хотя каждый шаг этих преобразований не мог быть запечатлен в камне, сохранились живые образцы — потомки споровых растений, которые существуют и даже процветают вокруг нас. Мне не нужно ехать на конференцию, чтобы их увидеть, — они растут прямо в моем саду.

Ежедневно во время короткой прогулки до Енотовой Хижины я прохожу мимо споровых растений — начиная с мхов на газоне и кончая небольшим участком с папоротником-орляком, который пережил годы выкашивания, прополки сорняков, разведения костров и опустошительных набегов наших кур. Но то самое споровое растение, которое я хотел увидеть, растет в нескольких милях вниз по дороге, на скалистом утесе над морем, где приезжающие на наш остров туристы наблюдают за косатками. Ранним январским утром, захватив с собой сэндвичи, я отправился туда, чтобы отыскать небольшое, но от этого не менее интересное растение — плаунок.

Безмятежная водная гладь простиралась подо мной, покрытая лишь мелкой, искрившей на солнце рябью прилива, пока я шел, выбрав самый короткий путь. Не удержавшись, я остановился перекусить на открытом месте, чтобы впитать как можно больше тепла от зимнего солнца — такого редкого в наших краях. Однако, прежде чем развернуть сверток с сэндвичами, я заметил предмет своих поисков, выглядывавший из трещины в скале рядом со мной. По правде говоря, я знал, что найду его без особых усилий. Я часто водил сюда экскурсии и однажды с гордостью наблюдал, как мои студенты-ботаники внимательно рассматривали эти мелкие растения, не обращая ни малейшего внимания на проплывавшую мимо стаю косаток. (Выросшие на острове, они были хорошо знакомы с китообразными, а вот плаунок увидели впервые!)

Я присел, чтобы рассмотреть растение поближе. Плаунки, или селагинеллы, ведут свое происхождение непосредственно от лесных гигантов каменноугольного периода. Хотя это растение достигало всего нескольких дюймов в высоту, его листья, прижатые к маленькому стеблю, выглядели бы вполне уместно среди ископаемых в Нью-Мексико. Но то, что умеет плаунок, выделяет его из всех остальных споровых растений, когда-либо живших на планете. Я отщипнул кончик растения и, старательно прищурившись, попытался разглядеть его в солнечном свете. Затем я потер глаза и вздохнул. Следует признать, что я достиг момента в жизни, когда уже не могу любоваться спорами, если забыл захватить с собой очки.

Мне удалось получить хорошо сфокусированное изображение того, что я искал, с помощью препаровальной лупы по возвращении в Енотовую Хижину. Споры буквально светились, уложенные в крапчатые золотистые спорангии у основания каждого листа. Но в том, что многие крошечные предметы выглядят очень красиво при увеличении, нет ничего необычного. Необыкновенными делают эти споры их разные размеры. Внизу стебля споры большие и гладкие, как речная галька, а ближе к верхушке располагаются маленькие споры, они высыпаются из золотистых спорангиев, как кучки красноватой пыли. Плаунки умеют то, чему пришлось научиться и предкам семенных растений, а именно разделению полов. Крупные споры — женские, предшественники яйцеклеток, а мелкие — мужские, предшественники сперматозоидов. Такая система не только увеличивает генетическое разнообразие, но и позволяет растениям начать «упаковывать завтрак», вкладывая энергию (в виде запасных веществ) в женские споры, предназначенные для того, чтобы образовать новое растение. Несмотря на то что женские и мужские споры по-прежнему путешествуют самостоятельно и дают при прорастании отдельное поколение гаметофитов, а сперматозоиды все еще нуждаются в воде для оплодотворения, это удачное приспособление возникало по меньшей мере четыре раза в ходе эволюции споровых растений. И один раз привело к появлению семян.

Рассматривать плаунок, как и раскапывать хорошо сохранившуюся окаменелость, — означает заглянуть в прошлое. Как современные посланцы древности, разные по размеру споры плаунков отражают переломный момент в эволюции, который привел к появлению семян. Зная о разделении полов, гораздо проще представить себе продолжение этой истории. С течением времени ранние семенные растения научились не разбрасывать женские споры, а сохранять их, позволяя женским гаметофитам с яйцеклетками развиваться прямо на материнском растении, на особых листьях (мегаспорофиллах). Мужские споры продолжали рассеиваться и превратились в разносимые ветром зерна пыльцы, каждое из которых представляет собой мужской гаметофит. Как только такая пыльца попала на яйцеклетку и произошло оплодотворение, растение неожиданно приобрело все основные составляющие семени: жизнеспособный зародыш, который может быть защищен, обеспечен питанием и отпущен, чтобы вырасти сразу в новое растение. Такой механизм дал семенным растениям немедленное преимущество, когда климат стал сухим. В то время как споровые растения для осуществления полового процесса нуждались в воде для своих влаголюбивых гаметофитов и плавающих сперматозоидов, семенные растения могли опыляться с помощью ветра. А их выносливое, хорошо обеспеченное пищей потомство оказывалось на почве, подготовленное к тому, чтобы просто дожидаться подходящих условий для прорастания.

Рис. 4.3. Плаунок, или селагинелла Уоллеса (Selaginella wallacei). В качестве общего предшественника всех семенных растений плаунки сделали эволюционный скачок, разделив мужские и женские споры. Мужские споры (микроспоры) — предшественники пыльцы — изображены слева вверху; они высыпаются из микроспорангия наподобие кучки пыли. Женские споры (мегаспоры) намного крупнее и находятся прямо под ними, в мегаспорангиях, по четыре штуки в каждом. Иллюстрация © 2014 by Suzanne Olive

Палеонтологическая летопись эволюции семян остается неполной, но, как и в случае с плаунком, другие современные растения помогают заполнить пробелы, показывая возможные пути преобразований. Большинство людей знают дерево гинкго как декоративное растение или источник эликсиров для укрепления памяти и улучшения кровяного давления. Но гинкго также единственный уцелевший представитель семейства ранних семенных растений, чья пыльца все еще образует плавающие сперматозоиды — пережиток споровой эпохи. Группа напоминающих пальмы деревьев, называемых саговниками, также сохранила это свойство, а одно из них — замия — производит сперматозоиды такого размера, что их видно невооруженным глазом. (Снабженные тысячами подвижных ресничек, сперматозоиды замии, растущей на побережье Колумбии, превышают по размеру сперматозоиды любого другого растения или животного.) Вместе с хвойными и некоторыми другими менее известными видами, саговники и гинкго образуют группу голосеменных растений, получивших такое название потому, что их семена созревают без каких-либо покровов, на поверхности особых листьев (мегаспорофиллов) или семенных чешуй в шишках.

Голосеменные преобладали в мировой флоре начиная с каменноугольного периода (там и тогда, где и когда климат был более засушливым) в течение всей эпохи динозавров и остаются широко распространенными растениями в наши дни. Каждый, кто пробовал семена пинии в соусе песто, знаком с голосеменными. Около миллиарда людей живет в лесах умеренного пояса или по соседству с ними, где растут сосны, пихты, тсуги, ели, кедры, кипарисы, каури и другие хвойные, по-прежнему покрывающие большую поверхность суши, чем любые другие растения. Однако, несмотря на свое широкое распространение, эти древние деревья давно уже уступили первенство в растительном разнообразии более молодой группе семенных растений-новаторов.

Последний важный шаг в эволюции семян был сделан, когда некоторые голосеменные растения научились укрывать свои семена. Сделали они это примерно так же, как поступают люди после купания, и по тем же причинам. В трехлетнем возрасте мой сын Ноа все еще использует синюю пластиковую ванну, которую мы купили, когда он был младенцем. Теперь он выбирается из нее сам, но, как только ему это удается, я немедленно закутываю его в большое пушистое полотенце. Я делаю это не из стыдливого отношения к наготе, а потому, что его маленькое голое тельце выглядит очень уязвимым. У меня оно вызывает инстинктивную родительскую реакцию кормить и защищать. И хотя растения не способны на осознанные умозаключения относительно полотенец, та же эволюционная причина побудила одну из групп голосеменных растений укрывать свои семена — свернуть подлежащий лист, чтобы заключить в него развивающийся семязачаток с яйцеклеткой. Ботаники называют такой лист плодолистиком, а растения, у которых есть такое приспособление, — покрытосеменными. По-латыни это звучит как «ангиоспермы», что буквально означает «семена в сосуде».

Я не видел ископаемых покрытосеменных растений в Нью-Мексико. «Неправильная конференция», — сказал мне мрачно один из участников. Скалы, видимо, тоже были неправильные, потому что в них отсутствовали отложения нескольких важных геологических периодов. Хотя это кажется простым, даже очевидным шагом — защитить семя, обернув вокруг него лист, — растения не выработали этого механизма до раннего мелового периода. К тому времени голосеменные растения уже более 160 млн лет были самой широко распространенной группой растений. Для сравнения: возникновение всего разнообразия плацентарных млекопитающих — от грызунов и летучих мышей до китов, муравьедов и обезьян — заняло в три раза меньший промежуток времени. Ботаники до сих пор ломают головы над этой задержкой, но никто не подвергает сомнению тот факт, что поместить семя в обертку оказалось хорошей идеей. Однажды появившись, покрытосеменные растения распространились с такой скоростью, что Дарвин считал их расцвет «ужасной тайной», нарушавшей его концепцию постепенно нарастающих изменений. Теперь покрытосеменные составляют подавляющее большинство растений, и именно их семена преимущественно обсуждаются в этой книге.

С эволюционной точки зрения скачок от споровых к голосеменным растениям был важнейшим преобразованием. Билл ДиМишель сетовал по поводу нашего пристрастия к покрытосеменным растениям. «Это искажает историю, — говорил он мне. — Просто так получилось, что их очень много». Но нет никаких сомнений в том, что, когда растения начали укрывать свои голые семена, это усовершенствование открыло ряд новых возможностей. В конце концов, полотенце — это только начало. В гардеробе Ноа имеются полосатые пижамы, но люди могут прикрывать свою наготу чем угодно — шортами, гавайской рубашкой, платьем для коктейлей или даже бронежилетом. Как и одежда, плод может служить защитой, но также и привлекать, предоставляя покрытосеменным растениям мощное средство, чтобы обманом заставить животных распространять свои семена. (Мы рассмотрим взаимосвязь плодов, семян и животных, включая человека, в главе 12.)

Еще более важным следствием появления покрытосеменных растений, чем эволюция плода, стало их влияние на механизм опыления. Когда семязачаток с яйцеклеткой находится внутри замкнутого вместилища (завязи), ветер становится менее надежным способом опыления. Взамен при переносе пыльцы с цветка на цветок покрытосеменные все больше полагались на животных, особенно на насекомых. Яркие лепестки, нектар, аромат — все привлекательное, что мы связываем с цветками, — возникло в ответ на эту потребность. Опыление из случайного, зависимого от ветра процесса превратилось в наиболее детально разработанный природой (и к тому же красивый) способ получения новых сочетаний генов. Эти преобразования позволили покрытосеменным растениям быстро достичь многообразия, которое так озадачивало Дарвина, а также приобрести еще одно название — 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.