Один лист или два?
В церкви английского городка Грантчестер, что неподалеку от Кембриджа, пол вокруг алтаря украшен мозаикой. На пол этот равномерно нанесены повторяющиеся цветочные узоры. Один узор — лилия с шестью лепестками, а другой — роза с пятью лепестками, и оба они — символы кембриджского колледжа Тела Христова, покровителя грантчестерской церкви. Вы запросто можете пройти мимо, не обратив на узоры внимания, — подумаешь, всего лишь два цветка, выбранных художником без всякой видимой причины. Но — вот ведь совпадение! — эти два цветка и количество их лепестков отображают основное фундаментальное различие между цветковыми растениями, различие, на котором строится вся классификация растений.
В отличие от многих других способов систематизации мира природы, это различие было обнаружено удивительно поздно. Люди на протяжении нескольких тысяч лет выращивали, потребляли и исследовали растения, а сия существенная разница была обнаружена только в XVII веке натуралистом Джоном Рэем[39]. Он заметил, что ростки цветковых растений чуть-чуть отличаются друг от друга и что значение этого отличия весьма велико. В докладе, адресованном только-только рождающемуся Лондонскому королевскому обществу по развитию знаний о природе, он писал: «Великое множество растений появляются из земли с двумя листьями, которые в большинстве случаев не похожи на листья, появляющиеся впоследствии… эти два листка есть не что иное, как две доли семени». Затем он переходит к описанию более малочисленной группы растений, чьи «семена всходят с такими же листьями, как и все последующие, и чье семя не разделено на доли».
Два разных класса ростков, выявленных Рэем, получили названия «однодольные» (те, которые появляются с одним листом) и «двудольные», которые всходят с парными листьями, образовавшимися из двух семядолей. Те, у кого есть дача с приусадебным участком, наверняка видели, что всходящий лук выпускает один длинный лист, а капуста — два листка, таким образом, лук — однодольное растение, а капуста — двудольное.
В определенном смысле тот факт, что это фундаментальное различие так долго оставалось незамеченным, не кажется таким уж странным. В мире существует около 350 семейств двудольных и чуть более 50 семейств однодольных, и, если вы взглянете на взрослые растения одного и того же класса (каждого из этих классов), вам может показаться, что они совершенно не похожи друг на друга. Класс однодольных включает в себя лилии, тростник, осоку, злаки, ирисы, орхидеи и пальмы. Среди двудольных мы найдем жимолость, подсолнух, лютики, розы, горчицу, мальву, примулу, флоксы, львиный зев, мяту и герань. Разницу между представителями этих двух классов можно заметить, только присев на корточки и вглядевшись в совсем иные части растений, причем желательно через лупу.
Однако эти два класса растений играют совершенно разные роли в жизни человека. Один ботаник заметил, что «опыляемые ветром однодольные дают нам то, благодаря чему мы живы». Хлеб и каши, которые мы едим, а также пиво, которое мы пьем, — все это дают нам однодольные. Но опыляемые ветром злаки, из которых вырабатывают все эти продукты, производят на нас куда меньшее впечатление, чем растения с драматически яркими цветками (см. следующую главу «Цветок — молоток!») — те, которым для размножения нужно приманивать к себе насекомых-опылителей.
Корни, листья, части цветка и даже совокупность крошечных трубочек, составляющих сосудистую систему растения, — все это в конечном счете сводится к самому первому отличительному признаку — одному или двум листкам на стадии всходов. И есть еще одна столь же простая и не менее долго остававшаяся незамеченной черта, различающая эти два класса: у цветков однодольных растений бывает три или шесть лепестков, а у цветков двудольных — четыре или пять. Как видим, шестилепестковая лилия с грантчестерской мозаики — однодольное растение, а роза с ее пятью лепестками — двудольное.
Цветок — молоток!
Все мы в общих чертах представляем себе отношения между цветами и некоторыми видами насекомых и птиц. Функция цветка — приманивать насекомых и мелких птиц, чтобы те опустились на него, и на их лапки и тельце попала пыльца, содержащая мужские половые клетки для оплодотворения прочих цветков. Таким образом насекомые и птицы доставляют эти клетки к женским органам других растений. Задача цветка — привлечь внимание, и решается она обычно благодаря сочетанию ярких лепестков и соблазнительного запаха, источаемого нектаром. Но у разных растений различаются и стратегии.
Результаты исследования, проведенного в 2007 году, продемонстрировали, на какие хитрые уловки пускаются различные растения ради того, чтобы добиться наилучшего опыления. Группа ученых из Корнелльского университета задалась вопросом, почему в состав нектара одного растения семейства пасленовых, а именно табака оттянутого (Nicotiana attenuata), входит никотин — химическое вещество, которое отпугивает как раз тех существ, которых растению нужно привлечь. Главные опылители табака оттянутого — бабочка бражник и птица колибри, и оба этих вида не любят запах и вкус никотина.
Ученые догадались, что, помимо привлечения определенных существ, табак оттянутый должен еще и отпугивать других. Некоторые гусеницы питаются цветками — неплохо, чтобы такие держались подальше, как и отдельные виды пчел, которые подлетают к цветку сбоку и высасывают нектар, не перенося при этом пыльцу на другие цветки.
И наконец, недостающий фрагмент мозаики: цветки должны привлекать внимание, но в меру. Например, у некоторых орхидей вообще нет нектара, они полагаются только на свою замысловатую красоту. Когда ученые добавили в чашечки орхидей нектар, насекомые стали подолгу задерживаться в цветке и в итоге успевали облететь и опылить гораздо меньшее количество растений. Так что чрезмерная привлекательность может уменьшить эффективность опыления. Чем больше времени отдельное насекомое (или птица) посвящает одному цветку, тем меньше других цветков оно посетит, оставив там часть собранной пыльцы.
И как же вышеперечисленные факторы объясняют свойства цветков табака оттянутого? Ученые решили сыграть на пропорциях двух главных составляющих: отталкивающего никотина и привлекательного запаха нектара. Они вывели несколько генномодифицированных разновидностей табака оттянутого: от варианта с цветками без запаха и огромным количеством никотина до растения с очень душистыми цветками без всякого никотина. Затем к растениям допустили опылителей и стали наблюдать, какие насекомые и птицы направятся к каким цветкам и надолго ли задержатся.
