При нападении гремучая змея, как подсказывают нам физические законы, не может сделать бросок дальше, чем на длину своего тела. Голова и передняя часть змеи подвижны, но хвост остается на месте. Тем не менее каждый, кто подвергся нападению, знает, что эти змеи способны летать по воздуху, как зулусские копья или кинжалы в фильмах про ниндзя. Та, что встретилась мне, вынырнула из кучи сухих листьев и с быстротой молнии бросилась на мой ботинок размытым пятном из клыков и ярости. Я узнал в ней американскую копьеголовую змею, прославившуюся на всю Центральную Америку роковым сочетанием сильного яда и вспыльчивого характера. Должен покаяться, что, отражая нападение этой агрессивной особы, я отпихивал ее палкой.
Как ни странно, исследование семян во влажных тропических лесах чревато многочисленными столкновениями со змеями. Этому существует простое объяснение: наука любит прямые линии. Линии и взаимосвязи, к которым они приводят, проявляются везде – от химии до сейсмологии, но для полевого биолога самая распространенная линия – это трансекта[6]. Не важно, считаете ли вы семена, изучаете следы кенгуру, определяете виды бабочек или отыскиваете обезьяний помет, перемещение по прямой как стрела трансекте, проложенной через ландшафт, – часто лучший способ получения объективных данных. Подобный метод исследования прекрасен, потому что позволяет тщательно изучить все, встреченное на пути, пересекающем по прямой болота, заросли, колючий кустарник и много чего еще, что в противном случае вы предпочли бы обойти. И он так же ужасен, потому что не позволяет избежать неприятностей на пути, пересекающем по прямой болота, заросли, колючий кустарник и много чего еще, что в другом случае вы предпочли бы обойти. Включая змей.
Впереди я слышал звяканье мачете о стебли лиан – мой помощник, Хосе Масис, прокладывал тропу через препятствия в джунглях. У меня было время прислушиваться, так как змея, промахнувшись мимо моего ботинка на пару дюймов, сделала нечто, совершенно сбивающее с толку. Она просто-напросто исчезла. Пестрый коричневый рисунок на спине змеи обеспечивает отличный камуфляж, и если бы я усердно не пробирался напрямую сквозь лес, тщательно осматривая подстилку из опавших листьев, то никогда бы не увидел этих змей в таком количестве, не говоря уже о реснитчатых гадюках, носатых ботропсах и изредка встречавшихся обыкновенных удавах. В некоторых местах змей попадалось больше, чем семян, и мы с Хосе разработали целую технологию, позволяющую убирать их с пути, иногда даже поднимая палкой и аккуратно отбрасывая в сторону. Теперь, когда разъяренная невидимая змея пряталась где-то у меня под ногами, возникли новые проблемы. Как лучше поступить: неподвижно стоять в надежде, что змея не готовится к новой атаке, или быстро убежать, и если так, то в каком направлении? После напряженного минутного колебания я отважился на шаг, потом еще на один. Вскоре я благополучно закончил свой маршрут по поиску семян (но не раньше, чем вырезал себе более длинную противозмеиную палку).
Научное исследование – это, как правило, монотонная однообразная работа, перемежаемая краткими, редкими моментами восторга и открытий. Потребовалось больше часа, чтобы мои долгие поиски увенчались успехом. Прямо на моем пути проросло семя высокого дерева альмендро, удивительная естественная история которого в первую очередь и привела меня в этот влажный тропический лес. Хотя оно и не приходится родственником европейскому и североамериканскому миндалю, его название (альмендро) объясняется сходством толстого маслянистого семени, находящегося внутри каждого плода, с семенем миндаля. Я отметил размер и местонахождение семени в своем полевом дневнике и присел, чтобы рассмотреть его поближе.
Оболочка семени, такая неподатливая в лаборатории, лежала аккуратно расщепленная на две половинки под давлением развивающегося ростка. Темный стебель (гипокотиль) дугой уходил в почву, а на его верхушке начали раскрываться две мясистые семядоли. Они выглядели невероятно зелеными и нежными – богатый запас пищи для зачатка бледного побега, едва различимого между ними. Удивительно, но каким-то образом это крохотное растеньице обладало задатками, позволяющими дорасти до полога леса высоко над моей головой, на первых порах полностью обеспеченное энергией, запасенной в семени. Та же история повторялась повсюду, куда бы я ни взглянул. Растения составляют основу огромного разнообразия влажного тропического леса, и абсолютное большинство из них начало свой жизненный путь точно так же – появляясь на свет как дар семян.
Что касается дерева альмендро, то превращение его семени во взрослое растение кажется особенно невероятным. Зрелые деревья вырастают до 45 м в высоту, а их стволы достигают 3 м в диаметре у основания. Они живут столетиями. Их твердая, как железо, древесина затупляет и даже ломает бензопилы. Когда они цветут, яркие лиловые цветки усыпают кроны, словно гирлянды, а опадая, ковром покрывают землю под ними. (Во время моего первого научного доклада об этом дереве у меня не было подходящей фотографии его цветков, но я вышел из положения, приведя наиболее подходящее сравнение, какое только смог придумать, – цвет волос Мардж Симпсон.) Дерево альмендро так обильно плодоносит, что считается ключевым видом, жизненно необходимым для рациона всех лесных обитателей – от обезьян и белок до находящегося под угрозой исчезновения крупного зеленого попугая – большого солдатского ары. Потеря этих деревьев может привести к необратимым изменениям в экосистеме леса и даже частичному исчезновению видов, которые от них зависят.
Я изучал дерево альмендро, потому что по всему его ареалу – от Колумбии на юге до Никарагуа на севере – оно подвергалось все большей опасности исчезновения из-за вырубки лесов с целью развития животноводства и земледелия, а также из-за повышения спроса на его плотную высококачественную древесину. Мои исследования были направлены на изучение возможностей выживания этого вида в быстро развивающихся сельскохозяйственных ландшафтах Латинской Америки. Сможет ли оно сохраниться на небольших участках влажного тропического леса, окруженных сельскохозяйственными угодьями? Будут ли по-прежнему опыляться цветки, распространяться семена, окажутся ли последующие поколения генетически жизнеспособными? Или эти величественные старые деревья, сохранившиеся на жалких пятачках леса в окружении пастбищ и полей, всего лишь «живые мертвецы»? Если эти гиганты не смогут успешно размножаться, то все их сложные взаимоотношения с другими лесными видами в конце концов распадутся.
Ответы на мои вопросы заключались в семенах. Пока мы с Хосе находили семена в достаточном количестве, их генетика могла рассказать нам недостающую часть истории. Каждое семя, которое нам попадалось, содержало ключ к ответу о его родителях, закодированный в ДНК. Тщательно собирая семена и отмечая на карте их местонахождение относительно положения взрослых деревьев, я рассчитывал выяснить, какие именно деревья размножаются, куда попадают их семена и как все это меняется во времени при расчленении леса на части. Проект продолжался несколько лет и включал шесть экспедиций в тропики, тысячи собранных образцов и бесчисленные часы, проведенные в лаборатории. В итоге я защитил диссертацию, написал несколько статей в научные журналы и получил на удивление обнадеживающие результаты о будущем деревьев альмендро. И только после того, как все образцы были изучены, результаты проанализированы, все статьи написаны и был получен диплом, я понял, что упустил нечто очень важное. Я по-прежнему не понимал, как, собственно, работают семена.
Проходили годы, начинались и заканчивались другие исследовательские проекты, но эта тайна все еще не давала мне покоя. Притом что все – от садоводов и фермеров до персонажей детских книжек – уверены, что семена обязательно взойдут, почему это все-таки происходит? Что скрывается внутри этих аккуратных «упаковок», ожидая лишь сигнала, чтобы начать создавать новое растение? Как только я наконец решил докопаться до ответа на эти вопросы, в моей памяти тут же возник проросток альмендро с хорошо различимой, как на картинке в учебнике, каждой частью его большого семени. Поездка в Коста-Рику за новым материалом даже не обсуждалась, но дерево альмендро далеко не единственный вид с крупными, легко прорастающими семенами. На самом деле почти любой продуктовый магазин, фруктовый ларек или мексиканский ресторан всегда располагает достаточным запасом крупных семян (окруженных сочными или сухими околоплодниками) хотя бы одного дерева из влажного тропического леса.
Приглашение актера Джорджа Бёрнса на главную роль в фильме «О Боже!» было блестящим решением режиссера. Когда Бёрнса в роли Всевышнего спросили, какую самую большую ошибку он допустил при сотворении мира, тот невозмутимо ответил: «Авокадо. Мне следовало сделать косточку поменьше». Помощники шеф-поваров, готовящие гуакамоле, наверняка с ним согласятся, но для учителей ботаники во всем мире косточка авокадо – просто идеальный объект. Под толстой коричневой кожурой все элементы семени представлены в крупном формате. Любому, кто хочет занять место в первом ряду на уроке по прорастанию семян, не нужно ничего, кроме чистой косточки авокадо, трех зубочисток и стакана воды. Достоинства авокадо не остались незамеченными ранними земледельцами, которые по меньшей мере три раза вводили дикие виды этого дерева в культуру, получая их из влажных тропических лесов Южной Мексики и Гватемалы. Жители Центральной Америки лакомились сочной мякотью авокадо задолго до расцвета цивилизаций ацтеков и майя. Я тоже отдал должное авокадо, злоупотребив аппетитными сэндвичами и кукурузными чипсами начос с соусом гуакамоле при подготовке к своему эксперименту. С дюжиной свежих косточек и пригоршней зубочисток я отправился в Енотовую Хижину, чтобы взяться за дело.
Енотовая Хижина стоит на нашем огороде – это старый сарай, обшитый обрезками пиломатериалов и рубероидом, получивший такое название благодаря своим прежним обитателям. В свое время еноты устроили себе там вольготную жизнь, каждую осень объедаясь нашим урожаем яблок. Однако мы вынуждены были отказать им в проживании, когда после рождения ребенка мне потребовалось офисное пространство за пределами нашего маленького дома. Хижина теперь может похвастаться электричеством, дровяной печью, водопроводным краном и множеством стеллажей – всем, что может потребоваться, чтобы пробудить мои авокадо к жизни. Но мне хотелось большего, чем просто добиться прорастания семян, – я и не сомневался в том, что увижу корни и зеленые побеги. Мне же было необходимо понять, какие силы внутри семени заставляют все это происходить и, прежде всего как такая продуманная система возникла в ходе эволюции. К счастью, я знал, с кем можно было бы об этом поговорить.
Кэрол и Джерри Баскин познакомились в первый день обучения в Университете Вандербильта, куда оба поступили в середине 1960-х гг., чтобы изучать ботанику. «Мы сразу начали встречаться», – рассказывала мне Кэрол. Поэтому они сидели рядом, когда профессор начал раздавать исследовательские задания, которые следовало выполнять парами. «Это стало запоминающимся событием, потому что мы в первый раз работали вместе», – вспоминала Кэрол. Тогда же они впервые обратились к теме, которая определила их дальнейшую научную карьеру. Хотя Кэрол и Джерри настаивают, что у них был самый обычный роман – общие друзья, схожие интересы, – однако на его основе возникло незаурядное интеллектуальное партнерство. Кэрол окончила аспирантуру на год раньше Джерри, но с тех пор они все делали вместе, опубликовав более 450 работ – научных статей, отдельных глав в книгах и целых монографий – о семенах. Лучших гидов для экскурсии по косточке авокадо не нашлось бы на всей планете.
«Я рассказываю моим студентам, что семя – это детеныш растения в коробке вместе со своим завтраком», – сказала Кэрол в начале нашей беседы. Она говорит с протяжным южным акцентом и так просто и доходчиво разъясняет самые сложные научные концепции, что они становятся абсолютно понятными. Неудивительно, что студенты считают ее одним из лучших преподавателей Кентуккийского университета. Я созвонился с Кэрол и договорился о встрече в ее кабинете – помещении без окон, в котором все поверхности покрывали стопки бумаг и книг, плавно перетекая в соседнюю лабораторию. (Джерри недавно уволился с работы, что неминуемо привело к перемещению его стопок бумаг и книг домой, на их кухонный стол. «У нас есть только два свободных места, где мы едим, – смеется Кэрол. – Это создает проблемы, когда мы хотим пригласить гостей».)
Своим сравнением с «детенышем в коробке» Кэрол точно подметила сущность семени: портативность, защищенность и обеспеченность питанием. «Но поскольку я биолог, занимающийся семенами, – продолжала она, – то могу предсказать события на шаг вперед: одни из этих детенышей заранее съедят весь свой завтрак, другие – только его часть, а некоторые к нему даже не притронутся до самого момента прорастания». Теперь Кэрол приоткрыла завесу над теми сложными проблемами, которые привлекали их с Джерри внимание в течение пяти десятилетий. «Ваша косточка авокадо, – добавила она со знанием дела, – съела свой завтрак целиком».
Семя содержит три основных элемента: зародыш растения («детеныша»), кожуру («коробку») и какую-либо питательную ткань («завтрак»). Обычно «коробка» открывается при прорастании семени и зародыш, питаясь «завтраком», посылает корни вниз и побег со своими первыми настоящими зелеными листьями – вверх. Но также часто бывает, что «детеныш» съедает завтрак преждевременно, задолго до прорастания семян, направляя всю потребленную энергию в зародышевые листья, которые называются семядолями. Это хорошо нам знакомые половинки гороха, грецкого ореха или фасоли – зародышевые листья, содержащие запас питательных веществ, настолько крупные, что заполняют почти все семя. Пока мы беседовали, я вытащил косточку авокадо из пакета на стол и вскрыл ее ногтем большого пальца. Внутри я увидел то, что Кэрол имела в виду. Напоминающие половинки ореха бледные семядоли заполняли все семя, окружая крошечный комочек, состоящий из готовых к развитию зачатка корня и зародышевой почечки – зачаточного побега. Семенная кожура представляла собой всего лишь тонкую пленку – похожий на бумагу материал, готовый разорваться на коричневые кусочки.
«Мы с Джерри изучали, как семена взаимодействуют со своим окружением, – рассказывала Кэрол. – Почему семена делают то, что они делают, и когда они это делают». Далее она объяснила, что стратегия семян авокадо очень необычна. Большинство семян высыхают, когда созревают, поэтому используют толстую защитную кожуру, чтобы сохранить влагу. Без воды рост зародыша замедляется вплоть до полной остановки – состояния задержанного развития, которое может сохраняться месяцы, годы и даже столетия, пока не появятся подходящие условия для прорастания. «Но не у авокадо, – предупредила Кэрол. – Если вы позволите этим семенам высохнуть, они погибнут». То, как она это произнесла, напомнило мне, что мои косточки авокадо – живые существа. Как и все семена, они представляют собой жизнеспособные растения, которые просто сделали паузу в развитии, ожидая, когда окажутся в земле, в нужное время и в нужном месте, чтобы пустить корни и начать расти.
Для дерева авокадо нужно такое место, где его семена никогда не подвергнутся обезвоживанию, а их прорастание возможно в любое время года. Стратегия авокадо связана с тем, что оно обитает в условиях с постоянно сохраняющимся теплом и влагой (которые можно найти во влажном тропическом лесу или в стакане воды в Енотовой Хижине). Семенам авокадо нет необходимости выживать в течение долгих засух или холодных зим, поэтому они делают только короткую передышку, прежде чем начать расти вновь. «Период покоя у авокадо – это просто промежуток времени, необходимый, чтобы начался процесс прорастания, – объяснила Кэрол. – И этот промежуток может быть совсем непродолжительным».
Я старался помнить об этом в течение долгих недель, пока мои косточки авокадо не начали подавать первые признаки жизни. Они стали моими неизменными молчаливыми спутниками: два ряда коричневых бугорков, выстроившихся на книжной полке под окном. Несмотря на ученую степень по ботанике, у меня имеется длинный список погибших домашних растений, поэтому я начал опасаться за свои семена. Но, как и любой настоящий ученый, находил утешение в сборе фактических данных, заполняя подробную таблицу числами и примечаниями. И хотя очень долго ничего не менялось, я испытывал некоторое удовлетворение, осматривая каждую косточку и тщательно определяя ее вес и размеры.