Величайшее благо или величайшая ошибка?

Вместе со своими сотрудниками Осборн взялся за решение этого вопроса. Результаты их исследования, опубликованные недавно в журнале Evolution Letters, пролили новый свет на поставленный им вопрос. Осборн рассуждал следующим образом. Важнейшим отличием одомашнивания диких злаков была смена путей распространения их семян. Если раньше эти семена выбрасывались растением окружающую среду и их выживание зависело от случая, то распространение семян одомашненных растений целиком стало зависеть от сеятеля - человека. Это не могло не сказаться на свойствах самих семян. Стало быть, стоит присмотреться – отличаются ли семена диких злаков (и других растений) от семян своих одомашненных сородичей, и если отличаются, то чем?

Мысль оказалась плодотворной. Измерения, произведенные группой Осборна, показали, что одомашнивание резко сказалось на размерах семян. Так, семена одомашненного маиса оказались, в среднем, в 15 раз больше семян дикого маиса. Одомашненные семена сои – в 7 раз. Правда, семена одомашненного ячменя и пшеницы больше диких семян всего на 60% и 15% соответственно, но при том размахе, с которым они высаживаются, увеличение даже на несколько процентов имеет огромное значение для урожая в целом.

Означает ли это, что уже первые сеятели целенаправленно воздействовали на дикие растения, скрещивая их ради увеличения размера семян? Нет, - отвечает профессор Осборн. – Эти недавние собиратели наверняка были куда больше заинтересованы в увеличении размера листьев или корней, которые были для них более важной частью диеты, чем семена. Отсюда следует, что первые земледельцы, скорее всего, не занимались целенаправленным скрещиванием. Они просто сажали семена в удобренную и политую почву, чтобы растение было побольше размерами, а уж случайности эволюции, видимо, привели к увеличению размеров семян. Это хорошо видно на примере сладкого картофеля. Хотя люди не сажают его семенами, но одомашнивание и в этом случае означало посадку в удобренную и политую почву, а размер семян у одомашненного сладкого картофеля больше, чем у дикого, причем примерно в тех же границах, что у одомашненных злаков. Выходит, этот рост размеров явно был вызван самим процессом одомашнивания, а не каким-либо целенаправленным воздействием первых земледельцев на отобранные семена.

Иными словами, дело обстояло так: первые земледельцы создавали для растения почву, подходящую для увеличения его размеров; такая почва способствовала также росту размера некоторых семян (за счет каких-то генетических мутаций); а затем уже земледельцы отбирали более крупные семена, с которыми было легче работать и которые давали больше пищи. И чем больше становилось этой пищи, тем больше новорожденных можно было выкормить, и поэтому число земледельцев должно было (во всяком случае, на первых порах) быстро расти, перегоняя число охотников и собирателей.

Чтение этой статьи вызвало в моей памяти другую статью, в которой тоже обсуждался переход охотников и собирателей к земледелию. Ее написал известный американский эволюционный биолог Джаред Даймонд, автор двух бестселлеров «Ружья, микробы и сталь» и «Коллапс: почему одни общества выживают, а другие умирают».  В отличие от Осборна, Даймонд не вдавался в технические детали этого перехода – он хотел доказать, что сам переход к земледелию был величайшей ошибкой в истории человечества. Ни больше, ни меньше.  Неправы те, - писал Даймонд, - кто утверждает, будто в результате этого перехода люди стали жить лучше, потому что именно ему мы якобы обязаны всеми благами современной цивилизации, вплоть до ее культуры и искусства. Верно, создание Парфенонов и симфоний Бетховена требует свободного времени, но неверно, будто это время появилось у людей в результате перехода к земледелию. Как показывают исследования, современные охотничье-собирательские племена, живущие в Африке и некоторых других местах, - например, бушмены, - тратят на добычу пищи всего 12-19 часов в неделю. Можно ли это сравнить со временем работы крестьянина, даже при наличии у него современного с-х оборудования?

Несравнимы и их диеты. Растительная и мясная диета охотников-собирателей содержит много больше белков и куда лучше сбалансирована, чем углеводородная, в основном, диета крестьян. Средняя дневная еда того же бушмена содержит 2140 калорий и 93 грамма белков. И трудно представить себе, что бушмены, которые полагаются на 70 с лишним видов растений, будут вымирать от голода стотысячными массами, как, например, ирландские крестьяне во время картофельной засухи 1840-х гг.

Те же археологические исследования позволили ученым оценить физическое здоровье древних людей, Палеопатологи, изучавшие древние скелеты, обнаружили, что средний рост мужчин Греции и Турции в конце последнего ледникового периода составлял 176.7 см. а женщин 167.6 см; с переходом к земледелию он стал снижаться и 3000 лет назад составлял всего 160 и 152 сантиметра соответственно. Он и сейчас еще не достиг ледниковых цифр. Изучение скелетов древних американских индейцев-охотников показало, что у них было на 50% меньше зубных дефектов, вызванных скудной пищей, чем у сменивших их земледельцев, в 4 раза меньше костных дефектов, вызванных анемией. Их средняя продолжительность жизни составляла всего 26 лет. Но у первых земледельцев она упала до 19-ти! И это не удивительно. Жизнь земледельцев сокращают низкопротеиновая диета, зависимость от одной монопольной культуры и огромная скученность, способствующая распространению болезней и эпидемий.

Но переход к земледелию, - продолжает Даймонд, - навлек на человечество еще одно проклятие – глубокое социальное расслоение. Охотники и собиратели не могли создавать большие запасы еды или концентрировать ее источники (скот, плодовые деревья и т.п.), поэтому у них не было королей, знати и так далее. Земледелие усилило также неравенство между полами. Охотники и собиратели не могли позволить женщинам рождать чаще, чем раз в 3-4 года, потому что матерям приходилось переносить своих детей при переходах с  места на место; жены земледельцев могли чаще рожать, что преждевременно подрывало их здоровье.

Как же случилось, что этот переход к земледелию все же случился? Даймонд считает, что основным стимулом здесь был быстрый рост оседлого населения. Мужчины-земледельцы попросту уничтожали небольшие группы охотников и собирателей и вытесняли оставшихся в районы, малоблагоприятные для жизни. И в результате, - печально заключает Даймонд, - тот здоровый и успешный образ жизни, который люди практиковали на протяжении двух миллионов лет, почти повсеместно сменился тем уродливым и бесперспективным социальным неравенством, которое мы видим вокруг себя последние 10 тысяч лет.

Он убедил вас? Меня почему-то нет.

************************************************************************************************************************

                                        Как корни ищут воду

В мае этого года в журнале Nature Plants появилась статья группы английских и японских ученых (Даниэла Дитрих и др.), которые разгадали, кто управляет движением корней растений в поисках влаги. Вообще говоря, слово «движение» как-то не связывается в нашем сознании с растениями. Обычно мы представляем себе нечто движущееся, когда говорим о животном: оно бежит, оно ползет, оно нападает, оно прячется. Говоря же о растении, мы, как правило, видим в воображении нечто неподвижное. Даже если его красиво колышет ветер или раскачивает буря, это не оно само – это его движут. Но если вдуматься, то растение в действительности неподвижно только как целое – оно не сдвигается с места; отдельные же его части непрерывно совершают некое движение: поднимается вверх стебель, разворачиваются листья, открываются и закрываются лепестки цветов, лопаются почки, растут и ветвятся в земле корни. Руководит этими движениями окружающая среда – солнечный свет, нагретый воздух, влажная почва, а сами движения, с точки зрения науки, делятся на два главных вида.

Один вид – ученые называют его «настиями», или «настическими движениями» - это отклики растений на стимулы, приходящие из окружающей среды и не имеющие какого-либо определенного направления. Иногда такой отклик - это просто рост (например, под влиянием повышения температуры или появления каких-то химических веществ в среде), иногда более сложные движения, вроде «никтонастии», когда лепестки цветка закрываются на ночь, или «тригмонастии», когда т.н. Венерина мухоловка закрывает свою ловушку, ощутив прикосновение насекомого.

Второй – и даже более важный – вид движений, именуемый «тропизмом», растения совершают под влиянием неравномерного распределения того или иного стимула в среде. Это всегда направленное движение – оно направлено в сторону повышения или уменьшения стимула, - как говорят, с сторону его градиента. Стебель растет в сторону света, корень углубляется в сторону силы тяжести, подсолнух поворачивается в сторону солнца, а ползучая лиана растет в ту сторону, откуда ощущает прикосновение дерева (и это уже не тригмонастия, как у Венериной мухоловки, а тригмотропизм).

А вот корни, кроме того, что углубляются, еще и растут – например, в сторону градиента влаги. Кто же это распознает такой градиент и управляет ростом в его сторону? Когда-то такая же загадка была в отношении силы тяжести, и после долгих исследований, начатых еще Дарвиным, выяснилось, что ростом корня в сторону гравитации (равно как и ростом стебля против гравитации) управляет группа клеток, получивших название статоцитов. В этих клетках, расположенных на самом конце корня, вырабатывается и накапливается крахмал, который под действием силы тяжести оседает вниз и тянет за собой всю клетку. А поскольку она окружена волокнами белка актина, которые пронизывают верхушку корня, то это натяжение передается всей верхушечной части, т.н. «меристеме», где сосредоточены зародышевые («стволовые») клетки корня. Под воздействием такого «грависигнала» в меристеме возникает направленный вниз поток молекул гормона роста, т.н. аксина, которое стимулирует деление и рост стволовых клеток в ту же сторону. Если же корень чуть изогнулся и грависигнал приходит к его клеткам под некоторым углом, поток аксина идет иначе и не дает корню особенно отклоняться от вертикали (если только ничего не мешает чисто механически).

Эта картина объясняет также рост стебля преимущественно вверх (с такими же небольшими изгибами) за счет того же аксина, который в стволовых клетках стебля действует противоположным образом, вверх. Но она, понятно, не объясняет роста корней в сторону воды, т.е. в сторону большей влажности почвы. И потому группа Даниэлы Дитрих, занявшаяся таким «гидротропизмом», прежде всего попыталась выяснить, какие специализированные клетки корня работают в этом случае. С помощью лазерного «скальпеля», ученые снимали один слой клеток колумеллы за другим, но гидротропизм не исчезал. Это означало, что клетки, управляющие гидротропизмом, находятся под этой оболочкой кончика корня, в самой меристеме.

На следующем этапе исследования группа занялась поиском того гормона, который отвечает за рост клеток меристемы в сторону воды. Оказалось, что основную роль тут играет некий гормон АВА во взаимодействии с белком MIZ-1. Когда исследователи подавляли образование этого комплекса, гидротропизм исчезал, когда восстанавливали, он возвращался. И на последнем этапе работы, подавляя гидротропический комплекс в разных слоях верхушки корня, авторы сумели наконец найти ту группу особых клеток, которая отвечает на сигнал: «Вода!» Она действительно оказалась лежащей под оболочкой корня, в его т.н. «кортексе». Таким образом, выяснилась принципиальной важности деталь: оказалось, что гидротропизм управляется другой группой клеток и другими гормонами, нежели гравитропизм.

Два тропизма – два разных механизма. А три? А много? Воистину, не так уж она проста, жизнь растений, какой кажется на первый взгляд.

Рафаил Нудельман

"Окна", 3.08.2017