Культурные, дикие – сколько их?

 

Еще во время своей первой экспедиции (в Среднюю Азию и Северный Иран) Вавилов обратил внимание на исключительное многообразие форм, свойственное местной ржи, которая здесь считалась сорняком. «Чоу‑дар» называли ее по‑персидски, что значит «терзающая пшеницу». Ту же кличку услышал Николай Иванович и в соседнем Афганистане в 1924 году. Надо же: «незваный гость»! Хуже: «вредитель»! И это о злаке, который в Европе и Сибири кормит миллионы. Но там, в более северных районах, он отнюдь не отличается богатством разновидностей: их там раз, два – и обчелся, даром что занимают они необозримые просторы.

В 1917 году Вавилов впервые выдвинул, а впоследствии детально разработал теорию, объяснившую происхождение «цивилизованной» ржи от дикой ее предшественницы.

Продвигая озимую пшеницу из центра ее происхождения в окружающие районы, в том числе дальше на север, человек прихватывал и сорно‑полевую рожь – от нее он просто не умел отделаться. Но в менее благоприятных почвенно‑климатических условиях эта назойливая и зловредная спутница не в пример своей соотечественнице‑неженке оказалась гораздо выносливей. Былая «персона нон грата» юга стала желанной гостьей в холодных краях. Постепенно отобралисъ самые неприхотливые и наиболее продуктивные ее расы. «Дикарка» превратилась в самостоятельную культуру.

Вавиловская схема приложима и к иным растениям.

Бесспорно, не хлебом единым жив человек: биологию интересуют не только используемые в земледельческой практике зеленые друзья, кормящие нас, одевающие, снабжающие сырьем технику. Скорее даже наоборот: академическая ботаника отдавала явное предпочтение не им, а их неприрученным собратьям.

Еще Чарлз Дарвин сетовал на то, что она «очень мало занималась культурными породами, считая их не стоящими внимания». Восполнению этого пробела Вавилов посвятил всю свою жизнь.

Параллельно изучались у нас, конечно, и дикие растения. В 1931 году на конференции Ботанического института АН СССР было принято постановление провести инвентаризацию «зеленого имущества» в масштабах всей нашей страны и создать всеобъемлющий справочник «Флора СССР». Предстояло решить нелегкую проблему. Родина наша обширна, на ее территории расположено множество почвенно‑климатических зон, в каждой свой мир, отличающийся большой качественной пестротой. Даже на островах Северного Ледовитого океана встречаются десятки видов растений, в лесных областях средней полосы их количество достигает 1500, а на юге, на Кавказе, – оно свыше 6000? В начале XX века стало очевидным: столь грандиозный труд не под силу одиночкам. Осуществить его взялся большой исследовательский отряд, включавший почти сто ученых Москвы, Ленинграда, Киева, Ташкента, Тбилиси, других городов и возглавленный академиком В. Л. Комаровым, а после смерти Владимира Леонтьевича (1945 г.) – Б. К. Шишкиным.

Когда всесоюзная перепись зеленого населения закончилась, выяснилось, что в границах нашего Отечества насчитывается 17 520 видов растений, относящихся к 1676 родам и 160 семействам. Сведения о них заняли 22 000 страниц печатного текста – целых 30 томов! Работа не имеет прецедентов в мировой научной литературе. Аналогичное ботаническое сочинение для Северной Америки составляется нью‑йоркскими флористами вот уже седьмой десяток лет и все еще не подошло к концу. «Флора СССР» с ее широким географическим охватом – от тундры до субтропиков – явится подспорьем при подготовке подобных руководств для всего северного полушария.

Заложенные в ней оригинальные идеи, ее исчерпывающие фактические данные уже нашли применение в некоторых сопредельных социалистических государствах.

Коллекция содержащихся в ней сведений нужна биогеохимикам, геоботаникам, географам, лесоводам, фармацевтам, селекционерам. Она поможет нашему народному хозяйству еще полнее освоить богатейшие растительные ресурсы русской земли.

Среди авторов «Флоры СССР» мы встречаем имена вавиловцев: С. В. Юзепчука, М. Г. Попова и других.

Когда называлось количество видов, фигурирующих в этой колоссальной описи, то речь шла только о высших растениях. Низшие их сородичи (к ним относятся водоросли и грибы) тоже представляют несомненный интерес для науки. В познание низших растений большой вклад внесли наши ученые Л. И. Курсанов, В. М. Арнольди, А. А. Еленкин, А. Т. Вакин, С. И. Ванин и другие.

Ботанико‑географические исследования, велись в России издавна, но особенно широкий размах приобрели они в советский период (В. В. Алехин, Е. М. Лавренко, В. Б. Сочава). Хорошую репутацию у нас и за рубежом имеют монографии по истории флор, по их происхождению (Д. К. Зернов, Е. В. Вульф, И. М. Крашенинников и другие).

Новая наука (о растительных сообществах) создана академиком В. Н. Сукачевым. Она выявляет тесную взаимосвязь между зеленым покровом и окружающей средой (почва, влага, атмосфера, организм).

Развивая идеи Г. Ф. Морозова, Сукачев создал учение о жизни леса, о его типах.

Впрочем, простое перечисление имен, пожалуй, ничего не даст ни уму, ни сердцу читателя. Подробный же рассказ о достижениях советской ботаники, наверное, превзошел бы по объему капитальный труд «Флора СССР».

 

Растения, нажимайте кнопку сами!

 

В 1932 году по инициативе академика А. Ф. Иоффе, считавшего залогом прогресса в сельском хозяйстве широкое внедрение точных физико‑химических приемов и самой совершенной экспериментальной аппаратуры, был организован Агрофизический институт. Он до сих пор остается единственным в мире научным учреждением такого профиля.

В одной из его лабораторий (электрофизиологической) советские ученые Б. С. Мошков и В. Г. Карманов провели серию интересных опытов. Они задались вопросом, какие световые и температурные режимы наиболее выгодны для развития зеленых организмов при искусственном солнце – под лучами электрических ламп.

Советские ученые создали специальную установку с мощными зеркальными лампами накаливания.

Избыток тепла в ней поглощается проточной водой, циркулирующей между прозрачными стенками особой ванны‑перегородки. Задерживая инфракрасные лучи, этот фильтр оберегает растения от перегревания.

В то же время он пропускает радиацию, которая обеспечивает нужную интенсивность фотосинтеза – процесса, при котором под действием света в хлорофилле, зеленом пигменте растения, углекислый газ и вода превращаются в органические соединения.

Несложная вроде бы аппаратура, а продемонстрировала высокую эффективность. Урожаи томатов удается снимать до 6 раз в год. В рекордно короткие сроки вызревают также огурцы, многие другие овощи.

В наши дни электросветокультура стала обычным делом в парниково‑тепличных хозяйствах Москвы, Ленинграда, Урала, Сибири; особенно важное значение имеет она для районов Крайнего Севера.

Наряду с лампами накаливания широкое применение в качестве искусственных солнц нашли также источники холодного света. Особенно крупный вклад в развитие люминесцентной техники внесен академиком С. И. Вавиловым и его школой. Сергей Иванович (брат академика Н. И. Вавилова) – физик, но его работы сыграли свою роль и в биологии. Академик А. Ф. Иоффе – тоже физик, профессор Б. С. Мошков – биофизик, тем не менее именно они были основоположниками электросветокультуры, преобразившей сельское хозяйство. Биология породнилась с физикой, и этот союз принес замечательные плоды.

Свет – один из важнейших факторов в жизни растений. Однако выяснилось и другое: ежесуточно погружаясь на несколько часов во мрак, царство флоры не просто уступает неумолимому закону природы, не равнодушно подчиняется ему, а испытывает в этом определенную потребность. Регулярные изменения в окружающей среде от сезона к сезону, от дня к ночи (и еще более частые) вызвали ритмичность физико‑химических процессор в живых организмах.

Долгое время господствовал взгляд, будто листья прекращают усваивать углекислый газ из воздуха к ночи лишь потому, что они не в состоянии делать это в темноте. Если же освещать их и дальше, то вроде бы хлорофилл должен работать по‑прежнему активно. Нет! Академик С. П. Костычев и его сотрудники нашли, что даже в Заполярье, где день длится месяцами, фотосинтез регулярно приостанавливается: он протекает волнообразно – синхронно с суточным вращением Земли. То же самое наблюдается и при непрерывном искусственном освещении. Такая очередность жизненных проявлений внутренне свойственна организму. Похоже, что в его клетках тикают некие биологические ходики, с которыми соразмеряется весь уклад его существования.

Профессор И. И. Тунар обнаружил, что поглощение химических веществ корнями у томатов, подсолнечника, фасоли, кукурузы, овса также подчинено строгому ежесуточному расписанию. Возбуждение и торможение охватывают все растение целиком. Но так как любая физиологическая функция зеленого организма теснейшим образом связана с фотосинтезом и фактически полностью зависит от него, то понятно, сколь важно для согласованной работы всего живого «часового механизма» правильное чередование светового воздействия, которое, как выяснили М. X. Чайлахян и Б. С. Мошков, воспринимается через листья.

Вскрыв закономерности фотопериодизма, ученые превратили световой луч в золотой ключик, с помощью которого можно регулировать ход биологического «хронометра».

Известно, что одни культуры (соя, просо, табак, хризантемы) быстрее зацветают при коротком дне и долгой ночи, другие (например, хлебные злаки), наоборот, – предпочитают поменьше спать, подольше бодрствовать. Иногда лишние 2–3 часа темноты заметно задерживают развитие растений. С другой стороны, чересчур долгое пребывание на свету тоже вредно. Как угодить прихотям самих растений?

Физико‑химические процессы, протекающие в недрах листьев и корней, стеблей и побегов, поддаются строгому учету с помощью чувствительных приборов.

В соответствии с характером зарегистрированных сигналов специальный автомат может включать или выключать осветительную аппаратуру. Впервые такое устройство сконструировано лет десять назад в Агрофизическом институте В. Г. Кармановым. Сегодня ученые и инженеры создают более совершенные установки, где по директивам самого растения регулируются еще и температурный режим, влажность воздуха, содержание углекислоты и прочие технологические параметры. Придет пора, когда появятся полностью машинизированные полуфабрики‑полуплантации, где умным электронным агрегатам будут переданы все полномочия агрономов.

Светоулавливающий аппарат листьев наделен изумительным совершенством. Но его эффективность, как мы убедились, зависит от многих факторов.

Подбирая наилучшее, наиболее благоприятное их сочетание, человек увеличит урожаи сельскохозяйственных культур в 10–20 раз по сравнению с нынешними (средними), считает профессор А. А. Ничипорович (Анатолий Александрович является представителем СССР в специальном комитете Международной биологической программы, занимающемся фотосинтезом и другими проблемами. Всего в Национальный комитет МБП вошли 32 наших ученых).

Механизм фотосинтеза интересен и с другой точки зрения. Это патент природы, еще не расшифрованный конструкторами высокоэкономических электронных преобразователей энергии. Фредерик Жолио‑Кюри как‑то сказал: «Хотя я верю в будущее атома, однако настоящий переворот в энергетике наступит лишь в тот день, когда мы сможем осуществлять массовый синтез молекул, подобных хлорофиллу, или даже лучше его».

Понятно, почему так важно проникнуть в тонкую механику фотосинтеза. И здесь опять‑таки ученым помогают точные методы физики и химии, роль которых неоднократно подчеркивал К. А. Тимирязев, основоположник учения о фотосинтезе.

В свое время немецкий химик А. Байер полагал, что кислород, выделяющийся при фотосинтезе, образуется при разложении углекислого газа. Эта схема долго пользовалась широким признанием. Академик А. П. Виноградов, применяя радиоактивные изотопы, доказал, что кислород порождается не углекислотой, а водой.

Наряду с мечеными атомами эффективным инструментом исследования в руках физиологов стал электронный парамагнитный резонанс. Именно так сотрудникам институтов биофизики и биохимии удалось обнаружить радикальные формы хлорофилла и точно измерить их концентрацию.

Заметьте, какие здесь названы институты: агрофизики, биофизики, биохимии. Проблемой фотосинтеза занимаются также в Государственном оптическом институте, Институте радиационной и физико‑химической биологии, Институте геохимии и аналитической химии, в Эстонском институте физики и астрономии, в Белорусском институте физики, в белорусской же Лаборатории биофизики и изотопов… Это говорит не только о том, сколь широк у нас фронт поисков в одной из самых интересных и важных областей физиологии растений, но также о том, что тимирязевская идея физико‑химического подхода к биологическим явлениям нашла свое блистательное развитие. Вся мощь современного исследовательского арсенала физики брошена на изучение процессов, протекающих в недрах зеленого листа. Фотоны, электронные скачки, энергетические уровни – нынче эти физические понятия прочно вошли в обиход науки о живой клетке. Уже написаны книги о квантовой биологии.

Фитотрон. Этот термин образован от греческого слова «фитон» – «растение». Созвучный с названиями ламп и ускорителей («магнетрон», «циклотрон»), он обозначает уже знакомую нам технократическую «зеленую республику», где умные приборы управляют развитием и плодоношением растений. Не является ли этот союз флоры и техники символом всей современной биологии, квантовомеханизированной, опирающейся на химию, физику и математику?

 

Сады земные и неземные

 

…25 веков назад в знойной безлесной Вавилонии на том месте, где сейчас находится иракский городок Хилле, зазеленел сказочный оазис. Он представлял собой многоярусное сооружение. На просторных площадках, покрытых мощными пластами плодородной почвы, покачивали своими широколиственными кронами стройные пальмы, курчавились невиданные в здешних краях кустарники, вьющиеся растения низко свешивались через бортики балконов, яркие диковинные цветы пестрым ковром устилали землю между стволами. Кругом простирались голые, выжженные равнины, а тут царила прохлада, напоенная пряным ароматом трав, под сенью деревьев умиротворенно журчали ручьи…

Эти великолепные чертоги с солнечными белокаменными лестницами и тенистыми тропинками были воздвигнуты по повелению Навуходоносора: вавилонский владыка решил сделать подарок своей венценосной супруге Амитис. Царица была родом из Мидии, из страны, занимавшей северо‑запад нынешнего Ирана и юг Азербайджана. Именно оттуда (из вавиловского центра происхождения культурных растений!) вывозились семена и рассада для пышного оазиса‑дворца. Стоустая молва, разнесшая по городам и весям славу о замечательном архитектурно‑ботаническом ансамбле, превратила его впоследствии в «висячие сады Семирамиды».

Проектирование комплекса и организация работ – все это требовало сложных инженерных расчетов, владения хотя бы элементарными основами геометрии, алгебры, механики, науки о сопротивлении материалов. Короче говоря, теми сваями, на которых поднялось к небу зеленое чудо Вавилона, оказались именно точные дисциплины, в том числе математика.

Прошли тысячелетия. От висячих садов остались жалкие руины. Далеко вперед шагнула наука и техника. А арабские крестьяне продолжали пользоваться теми же орудиями труда, что и при Навуходоносоре.

Остались в ходу шадуфы – водоподъемные приспособления, похожие на колодец с черпаками, – примерно такие же, как и те, с помощью которых рабы качали воду для орошения древних вавилонских садов.

Но вот в 1952 году в стране. пирамид, неподалеку от вавилонских развалин, произошла революция. Она разрушила то, что казалось нерушимым, – несправедливый порядок землепользования, когда у одних – дворцы и сады, у других – нищенские наделы. Вскоре в независимую страну прибыли десятки экскаваторов, землесосных снарядов, гидромониторов, бульдозеров, сотни автомашин, кранов, камнедробилок. Они поступили из Советского Союза. Началось сооружение Садд аль‑Аали – Великой нильской плотины под Асуаном. Объем, ее – 17 хеопсовых пирамид!

За плотиной разольется одно из величайших искусственных морей на планете. Этот гигантский резервуар будет снабжать поля водой, которая раньше при разливах стекала в Средиземное море.

Электрический ток нальет силой мускулы машин.

Живительная влага и не менее живительная энергия способны сотворить чудо прекраснее садов Семирамиды.

Первый проект Асуанского гидроузла представила знаменитая английская фирма «А. Гибб и партнеры». Однако наилучшей международная комиссия признала другую работу – ту, что была выполнена в московском институте «Гидропроект» под руководством инженера Н. А. Малышева.

– Знаете, что в этой стройке самое главное? То, что от нее выигрывает весь народ, все 30 миллионов, – сказал Николай Александрович Малышев в беседе с писателем Георгием Кублицким. – Главное именно это, а не 17 пирамид Хеопса.

Пирамида Хеопса… Ее строили 20 лет. 100 тысяч полуголодных рабов, изнемогающих от зноя и жажды, подбадриваемых кнутами надсмотрщиков, вручную, разве что с помощью самых примитивных орудий, выламывали известняковые глыбы, перетаскивали их на себе, отесывали, поднимали и аккуратно ставили одну на другую. Тысячи людей гибли от непосильного труда, из‑за частых аварий, тысячи несчастных были безжалостно истреблены по окончании строительства, чтобы никто не узнал, как расположены внутренние ходы, ведущие к саркофагу и окружавшим его сокровищам. Тысячи живых приносились в жертву ради одного мертвеца.

Едва ли отрадней выглядела картина работ при сооружении пресловутых висячих садов, которые также предназначались для ублаготворения одного избранника.

А сегодня между развалинами Вавилона и долиной пирамид стоит Садд аль‑Аали. От Великой нильской плотины в выигрыше весь народ. И воздвигнуть новое «чудо света» помогли арабам именно русские – те, что за 35 лет до египтян совершили революцию. Социалистическую революцию, отнявшую у помещиков землю, открывшую перед сельским хозяйством путь к коллективизации, путь к машинизации, электрификации, химизации.

Все угодья, все сады и дворцы перешли в руки народа, переданы ему в вечное пользование. Парки, принадлежавшие некогда императорской фамилии и царским вельможам, стали общегосударственным достоянием; некоторые из них превращены в ботанические сады. На обновленной земле появились каналы и плотины, искусственные моря и полезащитные лесополосы. Освоена целина, в жаркую пустыню пришла вода; холодные северные края согреты теплом электростанций. Благодаря электросветокультуре возникают ангары‑оазисы, где урожаи снимают круглый год. Исследуется возможность управлять погодой, вызывать или предотвращать осадки; исправно действует противоградовая служба.

Наступит день, когда человек заложит первый сад‑дворец на Луне или иной планете.

Ждет ли там человека плодородная целина?

Скорее всего нет. Однако перед сельским хозяйством открыта реальная возможность земледелия без земли.

На первый взгляд перед нами явный парадокс.

Вспомнить хотя бы сугубо сельскохозяйственные термины «агрономия», «агротехника». В них неспроста фигурирует греческий корень «агро» – «поле», «земля». И все же…

Живая плоть зеленого организма в своей основной массе (95 процентов сухого веса) построена из соединений, рождающихся при фотосинтезе. Другими словами, львиную долю своего рациона растение извлекает из воздуха, не из земли. Мало того, почва – далеко не идеальная среда для ее зеленых обитателей.

На Нижегородской выставке 1896 года К. А. Тимирязев демонстрировал вегетационный домик, где растения развивались в своеобразных аквариумах – в искусственных жидких средах, без почвы. Этому методу, который получил название «гидропоника» («работа воды»), Климентий Аркадьевич прочил большое будущее. Тимирязевское предвидение оправдалось. Разумеется, практическому осуществлению идеи предшествовали многолетние поиски и других ученых, прежде всего классические работы академика Д. Н. Прянишникова и более поздние исследования Д. А. Сабинина (1940–1948) по физиологии корневой деятельности растений.

В наши дни гидропонические установки – не только опытные, но и производственные – имеются во многих странах. Например, на маленькой Кубе они занимают солидную площадь – 13 гектаров. Есть они и у нас – в Москве, Ленинграде, Киеве, Риге, в других городах. Наибольшее распространение получила, правда, не чисто водная культура, а гравийная и песчаная.

В зернистый грунт периодически нагнетается питательный раствор. Смочив корни, оставив на них водяную пленку, он стекает в особый резервуар, а в зазоры между камешками и песчинками снова засасывается свежий воздух. Такая полная смена жидкой среды на газовую и обратно, неосуществимая на полях, благотворно сказывается на растениях; нет нужды во вспашке, рыхлении, прополке, подкормке, а это нелегкие работы! Упрощается борьба с вредителями, уборка урожая. Технологический процесс поддается автоматизации.

Теоретически интересные и практически важные изыскания ведутся вот уже много лет подряд в Армении под руководством академика Гагика Степановича Давтяна, члена Международного общества почвоведов. В Араратской долине помидоры, морковь, огурцы, редис, фасоль, сахарная свекла в условиях гидропони. ческой культуры давали в несколько раз более высокие урожаи, чем. на полях, причем не один раз за сезон, а многократно. Овощи поспевали на полтора месяца раньше обычного срока. Тем же способом выращиваются пряности, цветы. В 1961 году в лаборатории агрохимии АН Армянской ССР разработана и построена автоматическая вегетационная камера для непрерывного производства зеленых кормов. Недавно создана новая установка – шестиэтажная. В ней с площади 86,4 квадратного метра убирается столько травы, сколько можно получить при сенокосе на 30–35 гектарах природных лугов.

«Фитотроны и вегетационные камеры искусственного климата, – говорит Г. С. Давтян, – стали не только техническим средством теоретических исследований, но и прообразом будущих высокопроизводительных фабрик растительной продукции, не зависящих от климата и почвы».

Трудно переоценить значение этих работ.

Плодородные почвы находятся в опасности – их развеивают ветры, смывают водные потоки. На Земле совершенно непригодными для сельского хозяйства стали свыше 50 миллионов гектаров – целая Франция!

Между тем население планеты растет. К 2100 году оно, вероятно, удесятерится.

Разрешить проблему продовольствия поможет гидропоника. Разумеется, она не противопоставляется интенсивному земледелию, а дополняет его. Она окажется незаменимой на высокогорных станциях, в пустынях; для нее найдут место в городах, на крышах домов, или, например, под землей, в отслуживших свой век шахтах, в плотинах электростанций, ею воспользуются экипажи морских судов и даже космических кораблей.

Кстати, в дальних межпланетных рейсах еще больше пригодится аэропоника. Она хороша тем, что обходится без гравия или песка, которые окажутся лишним балластом на борту космического корабля.

Растения здесь не погружены в грунт, а закреплены на решетке, их корни висят в воздухе и опрыскиваются питательной смесью из пульверизатора. Вот уж поистине висячие сады!

Индустриализация и электрификация сулят настоящий переворот в сельском хозяйстве. Но еще большие надежды возлагаются на успехи биологической науки.

 

Эстафета поколений

 

В Чехословакии, в городе Брно, есть монастырский садик, небольшой, неказистый. Он не поражает посетителей ни роскошью, ни разнообразием зеленого мира, ни пышностью или оригинальностью архитектурного обрамления. Тем не менее он снискал всемирную известность, способную затмить славу садов Семирамиды.

Сто с лишним лет назад здесь, на делянке размером 35 на 7 метров, над грядками с горохом колдовал скромный августинский монах Грегор Мендель

С 1856 года по 1863‑й он провел серию опытов по скрещиванию гороха. Тщательно обработав экспериментальные результаты по всем правилам математической статистики, он вывел свой знаменитый закон, который лег в основу современной генетики.

Раньше считалось, что отличительные родительские признаки – скажем, окраска цветов или семян у гороха – смешиваются в потомках, как кофе и молоко. Даже в 1867 году, уже после того, как Мендель доложил о своем открытии Обществу естествоиспытателей в Брно, инженер Флемминг Дженкин, возражая Дарвину, говорил примерно так: пусть отцу или матери присуща какая‑то характерная особенность. У детей останется лишь половина этого качества, у внуков – четверть, у правнуков – «осьмушка» и так далее. Стремительно убывающая геометрическая прогрессия рано или поздно сведет на нет первоначальное свойство.

Прибегнув к столь вескому контраргументу, Дженкин, как ему казалось, опроверг дарвиновскую теорию (она предполагает, что в процессе естественного отбора выживает и побеждает в конкуренции с себе подобными сильнейший – тот, кто лучше других приспособлен к суровым условиям окружающей среды. Родительские качества закрепляются в потомстве и передаются из поколения в поколение).

«Но Дженкин рассуждал, как чистый математик, – писал впоследствии К. А. Тимирязев. – А химик – тот знал бы, что, сливая синюю и желтую жидкость, не всегда получишь зеленую, а порою даже красный осадок. Во сколько же раз сложнее вопрос о слиянии двух организаций, так смело и победоносно разрешенный Дженкином! При одном шестипалом родителе не получаются дети с 5¹∕₂ пальцами, а или с 5, или с 6 пальцами. Я указывал, наконец, как на самый наглядный пример (выводивший из себя моих противников) – на нос Бурбонов, сохранившийся у герцога Немурского, несмотря на то, что в его жилах течет ¹∕₁₂₈ крови Генриха IV. Мендель доказал, что при скрещивании, например, зеленого и желтого гороха получится не желто‑зеленый (то есть не пятнистый и не средней окраски), а в первом поколении исключительно желтый. Но, что еще удивительнее, в следующем поколении вместо исключительно желтых получаются и те и другие, в отношении трех желтых к одному зеленому… Самым важным результатом является, конечно, тот факт, что признаки не сливаются, не складываются и не делятся, не стремятся стушеваться, а сохраняются неизменными, распределяясь между различными потомками. Кошмар Дженкина, испортивший столько крови Дарвину, рассеивается без следа».

Эпоха Менделя не была подготовлена к правильному истолкованию этих строго количественных соотношений, к объяснению их физико‑химической подоплеки. Находка гениального чешского ученого так и осталась незамеченной. Только через 35 лет ее извлекли из‑под спуда на свет божий – после того, как в 1900 году сразу три ботаника (голландец Г. де Фриз, австриец Э. Чермак и немец К. Корренс) пришли к одному и тому же открытию. Три к одному – к тому самому, которое уже сделал некогда Мендель, создавший своего рода гибрид биологии и математики.

Следует, однако, упомянуть, что еще в 1874 году менделевский труд был подробно, с глубоким пониманием его сущности и значения, изложен в диссертации «О растительных помесях» нашим соотечественником И. Ф. Шмальгаузеном, отцом выдающегося советского зоолога И. И. Шмальгаузена, дополнившего эволюционное учение открытием неизвестной Дарвину формы отбора.

Постепенно выкристаллизовалась гипотеза о генах – «атомах наследственности», благодаря которым отдельные признаки, передаваемые из поколения в поколение, сохраняются неизменными (например, желтая или зеленая окраска у гороха). После опытов американского ученого Томаса Гента Моргана (1909–1917 годы) стало ясно: гены не что иное, как звенья хромосом – длинных нитевидных телец, присутствующих в каждой клетке и хорошо различимых под микроскопом.

Аппарат наследственности обеспечивает изумительную стабильность признаков на протяжении многих, и многих поколений (вспомните хотя бы «нос Бурбонов»!). Человеческий организм состоит из миллиардов клеток, а развивается из одной‑единственной: размножаясь делением, она стереотипно издает себя массовым тиражом. Но как это выглядит физически, на уровне доклеточных структур, долгое время оставалось неясным. В 1927 году профессор МГУ

Николай Константинович Кольцов выдвинул гипотезу: менделевские «наследственные задатки» суть многоатомные звенья гигантской молекулы, воспроизводящейся подобно тому, как в типографии с оригинального набора отливаются матрицы. Когда клетка делится, то каждая ее хромосома, удваиваясь, должна давать пару цепочек‑близнецов, в точности повторяющих молекулярное и атомное строение исходного образца. Идея Кольцова, переросшая впоследствии в матричную теорию ауторепродукции (самовоспроизведения), нацелила биологов на изучение физико‑химических основ генетики.

Самокопированием хромосом сопровождается и образование половой клетки, но в ней от полного комплекта хромосом обычной клетки остается лишь половина их, причем из каждой пары в половую клетку может попасть как отцовская, так и материнская хромосома. Мало того: в процессе такого деления парные хромосомы могут обмениваться генами. Возникают различные комбинации наследственных структур, а с ними и телесных признаков. Это приводит к тому, что дети, будучи похожи на своих родителей, в то же время отличаются от каждого из них, порой даже очень заметно, – ученые говорят о комбинативной изменчивости.

Тем не менее генетическая эстафета сохраняет постоянным весь комплекс главных свойств. У гороха всегда рождается горох, от ржи ожидают рожь, из зерен пшеницы не вырастает овес. Что посеешь, то и пожнешь. То же самое относится и к животным. От обезьяны – обезьяна, от человека – человек…

Как же тогда человек произошел от обезьяны?

Как появились на Земле и люди, и обезьяны, и рожь, и горох – словом, чем объяснить то необычайное разнообразие видов в царстве фауны и флоры? Ведь мир живого начинал свою родословную с примитивнейших организмов!

Дарвин полагал, что, несмотря на весь свой биологический консерватизм, организмы способны изменяться, а их виды – эволюционировать, развиваться по разным направлениям. Но лишь в XX веке был вскрыт внутренний механизм изменчивости.

В 1899 году, за год до воскрешения менделизма, русский ученый академик С. И. Коржинский обосновал идею мутаций – отклонений от наследственной программы, полученной от родителей. А в 1926 году в «Журнале экспериментальной биологии» появилась статья «Некоторые моменты эволюционного учения с точки зрения современной генетики», написанная профессором С. С. Четвериковым. В ней Сергей Сергеевич, развивая линию, намеченную еще Тимирязевым, впервые поставил дарвинизм на фундамент менделизма, синтезировал оба учения, нашел тот перекресток обоих направлений, откуда началась столбовая дорога современной биологии.

Выдающийся советский генетик сделал вывод: изменчивость организмов обусловлена точечными мутациями в хромосомах, случайными опечатками при стереотипном переиздании наследственной программы. Такая ошибка выражается едва заметным искажением какого‑то одного, причем крохотного звена в длинной хромосомной цепочке. Отклонения в свойствах у животного или растения при этом могут быть и малозаметны и настолько значительны, что повлияют на всю судьбу существа и его рода. Если новый признак благоприятен для его носителя, он облегчит ему борьбу за «место под Солнцем», позволит ему выжить в процессе естественного отбора и передать новую черточку потомкам. Если нет – организм погибнет, его династия оборвется. Так когда‑то внезапное изменение в генотипе некоторых обезьян направило развитие их потомков по боковому руслу, привело к появлению человека. А теперешние гориллы, орангутанги, шимпанзе и их сородичи – представители иной эволюционной ветви.

Без мутаций нет эволюции. Разумеется, и без них комбинативная изменчивость обеспечила бы довольно богатое разнообразие признаков. Но богатое лишь в пределах того генофонда, который отпущен природой виду. Раздвинуть же его рамки, пополнить его могут только мутации. Пополнить новыми факторами, определяющими строение, облик, поведение, а в конечном счете судьбу организма.

Именно мутации поставляют новый материал для естественного отбора. Они как бы выступают с новыми предложениями перед равнодушным и неумолимым судьей, обрубающим нежизнеспособные побеги на генеалогическом древе и пропускающим в будущее лишь те из них, что наилучшим образом гармонируют с суровыми условиями окружающей среды.