Текст книги "Восхождение на гору Невероятности"

Дупликация и делеция сегментов могут происходить не только у концов, но и в средних отделах животного. Точно так же дупликация и делеция суставов конечностей возможны в середине и на периферии. Можно убирать и вставлять сегменты, словно придаточные предложения в середине длинной фразы, то есть говорить о “грамматике” эмбриологии артроморфов. Помимо того, что артроморфы подчиняются правилам “грамматических” вставок, к ним применимы и принципы калейдоскопической эмбриологии. На каждый количественный параметр тела артроморфа (например, на угол той или иной клешни или ширину того или иного сегмента) влияют три гена, численные значения которых увеличиваются – как именно, я сейчас объясню. Один ген влияет на данный сегмент, второй – на все животное в целом, третий – на подотделы сегментов, так называемую тагму. Этот термин взят из настоящей биологии. Грудь и брюшко настоящих насекомых – тоже тагмы.

Рис. 7.12. Артроморфы с разным количеством сегментов. Родитель (вверху) дал потомков с двумя различными мутациями.

На любой отдельно взятый орган – скажем, клешню – оказывают влияние все три гена в совокупности. Во-первых, каждый сегмент имеет свой индивидуальный ген. Тут нет калейдоскопического эффекта, так как мутация этого гена меняет только данный сегмент. На рис. 7.13а показан артроморф, каждому сегменту которого отвечают разные значения гена для угла клешни в этом сегменте. Поэтому углы клешни во всех сегментах разные. Кстати сказать, все артроморфы обладают билатеральной симметрией.

Второй из трех генов влияет на все сегменты животного в целом, в том числе и на угол клешни. При его мутации одновременно меняются все клешни во всех сегментах по всей длине животного. Артроморф, показанный на рис. 7.13b, отличается от своего предшественника с рис. 7.13а только слегка недоразвитыми, укороченными клешнями. Ген, который влияет на размер клешни на уровне всего животного, мутировал (его значение стало меньше). Из-за этого уменьшилась каждая клешня по отдельности, но во всем прочем в каждом сегменте клешни не изменились относительно друг друга. Как я уже говорил, математически это выражается умножением численного значения гена для угла клешни в данном сегменте на численное значение гена для угла клешни животного в целом. Конечно, угол клешни – лишь один из многих количественных параметров, которые синхронно меняются во всем “поезде” в зависимости от совокупного эффекта разных факторов. Так, гены, влияющие на длину ног на уровне всего тела, перемножаются с генами, влияющими на длину ног в данном сегменте. На рис. 7.13c и 7.13d показаны артроморфы, у которых отсутствуют вариации сегментов, но отличаются гены угла клешни на уровне целого организма.

Рис. 7.13. Артроморфы, отобранные для иллюстрации влияния генов: (а) артроморф, в каждом сегменте которого проявились разные варианты гена угла клешни; (b) мутация гена угла клешни для всего тела; (с) артроморф с абсолютно одинаковыми сегментами; (d) единичная мутация повлияла на ген угла клешни для всего тела артроморфа (с); (е) размер туловища меняется от головы к хвосту, но конечности не затронуты мутацией; (f) артроморф с тремя отличающимися тагмами, но в пределах одной тагмы все элементы одинаковы; (g) тот же артроморф с измененными конечностями в третьей тагме; (h) артроморф (f) с измененными конечностями в одном сегменте.

Третий класс генов влияет на отдельные участки тела, тагмы, например, на грудной отдел членистоногого. У насекомых три тагмы, но артроморфы могут иметь их сколько угодно, причем в каждой тагме может быть сколько угодно сегментов – по законам нашей “грамматики” мутациям подвержены как количество сегментов в целом, так и их количество в тагме. Каждой тагме соответствует набор генов, определяющих форму тела, конечностей и клешней в ее пределах. На рис. 7.13f изображен артроморф с тремя тагмами. Как правило, различия между тагмами более заметны, чем различия внутри одной тагмы. Как и в рассмотренном уже случае воздействия генов всего организма, эффект дает перемножение величин генов.

Итак, каждая характеристика – например, угол клешни – в количественном отношении определяется численными значениями трех генов, а именно: сегментного гена угла клешни, гена угла клешни для данной тагмы и гена угла клешни для всего организма. Умножение на ноль дает тот же ноль, отсюда – если в данной тагме ген размера конечности равен нулю, то в ее сегментах вовсе не будет конечностей (как на брюшке осы) независимо от величин двух других генов. На рис. 7.13g вы видите дочку артроморфа с рис. 7.13f, чей ген размера конечностей для третьей тагмы изменен. На рис. 7.13h – еще одна дочка того же артроморфа с рис. 7.13f, но у нее изменился только ген конечностей для одного сегмента.

Таким образом, эмбриональное развитие артроморфов представляет собой как бы трехуровневый калейдоскопический процесс. Возможны изменения в пределах одного сегмента – тогда эти изменения отображаются на другой стороне тела один раз. Возможно калейдоскопическое отображение на уровне всего организма, как бы в масштабе многоножки, – при этом эффекты мутации повторяются во всех сегментах, а заодно отражаются зеркально на противоположной стороне. И бывают промежуточные калейдоскопические “мутации насекомого” (на уровне тагмы), которые влияют на сегменты в локальной группе и не влияют на остальные сегменты. Думаю, если бы артроморфам пришлось бороться за жизнь в реальном мире, то, по тем же соображениям экономики эволюции, которые мы обсуждали в связи с зеркальной симметрией, такой трехуровневый калейдоскоп дал бы им преимущества. Допустим, если конечности средней тагмы выполняют функции ходильных ног, а задней – жабр, то усовершенствования, приобретаемые в ходе эволюции, сериально повторялись в пределах сегментов одной тагмы, не затрагивая другую. Едва ли дыхательные конечности выиграют от тех же усовершенствований, что и ходильные конечности. Стало быть, такие мутации, которые при первом же проявлении отражаются во всех сегментах тагмы, могут быть полезны. С другой стороны, можно извлечь дополнительную выгоду от мелких изменений конечностей в отдельных сегментах – в таком случае предпочтителен эмбриологический процесс с дополнительной тенденцией к выбросу одних только билатерально симметричных мутаций. И наконец, могут оказаться полезными мутации, эффект которых проявляется во всех сегментах тела одновременно, которые не отвергают уже существующие в сегментах и тагмах вариации, а усиливают их – например, перемножаясь.

Размышления о биологии подсказали нам с Тедом идею добавить в уже готовую программу артроморфов “переменный” ген. Благодаря ему то или иное свойство артроморфа – предположим, угол клешни – планомерно увеличивается или уменьшается по мере продвижения от головы к хвосту. У артроморфа с рис. 7.13е сегменты практически одинаковы, за исключением того, что их размер меняется с отрицательным градиентом. Тело сужается от головы к хвосту.

Размножение и селекция артроморфов идут по той же схеме, что и в программе для биоморфов. В центре экрана сидит артроморф-родитель, окруженный потомством со случайными мутациями. Как и с биоморфами, селекционер (человек) видит не гены, а только результат их влияния – форму тела, – и из разных форм отбирает пригодные для разведения (опять‐таки неполового). Выбранный артроморф перемещается в середину и окружает себя выводком собственных деток-мутантов. От поколения к поколению из‐за непредсказуемых мутаций меняются за кадром количество генов и их численные значения. Селекционер видит только ряд постепенно эволюционирующих артроморфов. Можно сказать, все артроморфы произошли от , как и все биоморфы – от . Сегменты тел аккуратно закрашены исключительно для красоты – в программе этой функции нет, хотя в дальнейшем, при трехуровневом генетическом контроле, ее нетрудно будет добавить. На рис. 7.14 показана коллекция артроморфов, подобная парку биоморфов (рис. 1.16); я периодически выводил “новые виды”, стараясь выдерживать стиль биологического реализма.

У представленных в моем зоопарке форм изменчивости подвержено все, что допускает калейдоскопическая эмбриология. Можно выделить группу, в которой наличие хотя бы одного переменного гена вызывает сужение тела. Можно различить четкое деление тел на тагмы – отделы последовательно расположенных сегментов, сходных между собой и явно отличающихся от других. Но даже в пределах одной тагмы можно различить вариации. В природе насекомые, ракообразные и пауки способны к таким же калейдоскопическим мутациям. Самый наглядный пример – гомеозис у членистоногих, когда в результате мутаций какой‐нибудь сегмент начинает развиваться по сценарию другого сегмента.

Рис. 7.14. Зоопарк артроморфов. Коллекция артроморфов, выведенных методами селекции и отобранных на глазок за внешнее сходство с природными членистоногими.

Рис. 7.15. Гомеозис: (а) дрозофила с четырьмя крылышками; в норме у дрозофилы вторую пару крыльев заменяют жужжальца, как на рис. 7.11; (b) типичная гусеница тутового шелкопряда (вверху) и гусеница, несущая мутацию (внизу). У нормальной гусеницы настоящие членистые конечности расположены только в трех грудных сегментах, у мутанта – девять “грудных” сегментов.

На рис. 7.15 показаны примеры гомеозиса у дрозофилы и гусеницы тутового шелкопряда. У нормальной дрозофилы, как и у всех мух, одна пара крылышек. Вместо второй – жужжальца (мы о них говорили). У изображенной на рисунке дрозофилы-мутанта вместо жужжалец выросла вторая пара крыльев, да вдобавок вместо третьего грудного сегмента дуплицировался второй грудной сегмент. Для артроморфов подобного эффекта можно добиться “грамматической” дупликацией с последующей делецией. На рис. 7.15b вы видите мутанта гусеницы шелкопряда. У всех нормальных гусениц, и шелкопряд не исключение, имеются три пары “настоящих”, составленных из члеников ног, хотя, как я уже говорил, в задних сегментах ноги мягкие, так сказать, “преобразованные”. Однако гусеница-мутант (рис. 7.15 внизу) крепко стоит на девяти настоящих ногах – как и правый артроморф с рис. 7.12. Самый известный случай гомеозиса – мутация antennapedia – был выявлен у дрозофилы. У мухи с мутацией гена antennapedia там, где должны были бы быть антенны, образовались обычные лапки. Механизм развития ног включился не в том сегменте, в каком положено.

Подобные мутанты выглядят форменными уродцами и вряд ли выживают в природе, что лишний раз подтверждает неприятие гомеозиса эволюцией. Именно поэтому я, проходя мимо стола с закусками на одном банкете в Австралии, невольно загляделся на блюдо с горой голенастых морепродуктов, хотя моя привередливость не позволила мне задержаться рядом с ним надолго. Мое внимание привлекла тварь, известная австралийским гурманам как глубоководный жук. Это разновидность омаров из группы, которую называют по‐разному – испанские омары, “тапочки” или лопатоносые лангусты. На рис. 7.16 изображен типичный представитель рода Scyllarus, экспонат Оксфордского университетского музея естественной истории. Меня поразило то, что у этого существа было явно два задних конца. Обман зрения был вызван тем, что передние антенны (строго говоря, вторая пара антенн) выглядели в точности как уроподы – конечности, характерные для заднего конца тела омаров. Почему антенны приобрели такую форму, я не знаю. Возможно, они служат лопатами или призваны обманывать хищников, как обманули меня. У омаров чрезвычайно развит быстрый сгибательный рефлекс, для этой цели предназначен гигантский нейрон. При малейшей угрозе они отскакивают назад как ошпаренные. Хищник мог бы предвидеть эту неприятность и подкрасться сзади. С обычным омаром военная хитрость удалась бы, но то, что вроде бы находится сзади по отношению к Scyllarus, запросто может оказаться перед ним, и тогда предусмотрительный хищник выберет самую неподходящую позицию для атаки. Не знаю, насколько справедливо такое предположение, но, по‐видимому, омарам их нетипичные усики приносят какую‐то пользу. Омары пускай устраиваются в жизни как хотят, я же, глядя на них, выдвину более смелую гипотезу. Мое мнение таково, что мы имеем дело с явлением гомеозиса в природе, аналогичным мутации типа antennapedia у лабораторных мушек-дрозофил. Однако здесь мутация была включена в естественный эволюционный процесс. Предположим, в древности сциллариды подверглись гомеозисной мутации, и подпрограмма развития уропод сместилась в те сегменты, где должны были бы сформироваться усики – и новая форма оказалась выгодной. Если я прав, тогда это подтверждает теорию “счастливых уродов”, о которой мы говорили в 3 главе, и мы наблюдаем тот самый редкий случай, когда естественный отбор “одобрил” макромутацию.

Рис. 7.16. Может, это удачный пример гомеозиса, реализовавшегося в ходе эволюции? Scyllarus, лопатоносый лангуст.

Однако это все спекулятивные рассуждения. Эмбриологи изучают гомеозисные мутации в лабораторных условиях и реконструируют детальную картину механизмов, обеспечивающих формирование сегментированного тела членистоногих в процессе эмбрионального развития. Их подробные отчеты чрезвычайно интересны, но мы не будем сейчас на них отвлекаться. В заключение я бы предложил читателю сопоставить некоторых настоящих членистоногих с компьютерными артроморфами и их калейдоскопическими мутациями.

Попробуйте представить себе, как членистоногие, изображенные на рис. 7.17, видоизменились бы под влиянием калейдоскопических “генов” артроморфов. Может быть, появятся особи с сужающимся телом, как на рис. 7.13е? Взгляните еще раз на подлинных членистоногих и вообразите какие‐то мелкие мутационные изменения, влияющие, например, на крайние членики конечностей или форму сегментированного туловища. Пусть для начала воображаемая мутация будет влиять на отдельно взятый сегмент. Готов поспорить, вы сразу подумали, что она должна зеркально отразиться с другой стороны, но это вовсе не обязательно. Теперь представьте себе мутацию, влияющую на кончики ножек, но в последовательно расположенных сегментах. На рис. 7.17 приведены примеры насекомых, у которых последовательные сегменты очень похожи. Третий вариант – мутация, влияющая на крайние членики конечностей всех сегментов – точнее, тех сегментов, где вообще есть конечности. Что касается меня, то, занимаясь артроморфами и их трехуровневой калейдоскопической эмбриологией, я стал по‐новому смотреть на живых членистоногих – таких, как на рис. 7.17. Более того, как и в случае с отражающими мутации зеркалами, легко догадаться, что эволюционный потенциал эмбрионального развития артроморфов с калейдоскопическими “ограничениями” на поверку может оказаться куда выше, чем при хаотическом, ничем не ограниченном процессе. В этом ключе особи, показанные на рис. 7.17, и все прочие не нарисованные здесь членистоногие обретают для меня особое значение.

Рис. 7.17. Вот что может происходить с сегментами: представители членистоногих. По часовой стрелке, начиная сверху слева: четыре ракообразных, пальпиград (щупальцеходное, дальний родственник пауков и скорпионов) и ракоскорпион (эвриптерид, вымерший гигантский “морской скорпион”, его длина достигала почти трех метров).

В этой главе я хотел прежде всего донести до вашего сознания, что эмбриологический калейдоскоп парадоксальным образом служит как ограничивающим, так и стимулирующим фактором эволюции независимо от области его применения – в сегментах и линейных сегментных кластерах, выстроенных от головы до хвоста насекомого, или при зеркальном отображении у моллюсков. Ход эволюции ограничивается в том смысле, что калейдоскоп сужает спектр вариаций, с которыми мог бы работать естественный отбор. Эволюция стимулируется, так как естественный отбор (позволим себе несколько его очеловечить) не тратит времени на сканирование заведомо бесперспективных зон. Каждой из основных групп животных, которые населяют мир, – членистоногим, моллюскам, иглокожим, позвоночным – присущ свой, плодотворный с точки зрения эволюции, тип эмбрионального развития с калейдоскопическими ограничениями. У калейдоскопической эмбриологии есть все для того, чтобы унаследовать землю. Всякий раз, когда калейдоскопический режим, или “зеркало”, становился причиной удачного всплеска форм в эволюции, все генеалогические линии в новом пуле видов наследовали этот режим и это зеркало. Это уже не обычный дарвиновский естественный отбор, а его разновидность нового, более высокого уровня. И вывод о том, что вследствие такого отбора произошла эволюция с повышением способности эволюционировать, уже не кажется игрой разгоряченного ума.

Глава 8
Пыльца и самоуправляемые ракеты

Однажды мы ехали с моей шестилетней дочкой Джульет по загородному шоссе, и она показала мне на цветы у обочины. “Как по‐твоему, зачем они нужны?” – спросил я ее. Она ответила весьма рассудительно. “Во-первых, – сказала Джульет, – чтобы было красиво, и потом, чтобы пчелы могли делать для нас мед”. Ее слова растрогали меня, но, к моему большому сожалению, я был вынужден объяснить ей, что она ошибается.

Моя девочка ответила примерно так же, как ответили бы многие взрослые, жившие в разные времена. На протяжении веков люди полагали, что всякие твари существуют ради нашей пользы. Это ясно прописано в первой главе книги Бытия. Человеку дано право “владычества” над всем живым, а звери и растения должны услаждать нас и служить нам. Как обоснованно пишет сэр Кит Томас, историк, в своей книге “Человек и природа” (Man and the Natural World), эта идея царила в средневековом христианстве и сохраняется по сей день. В XIX веке преподобный Уильям Кирби уверял, что вошь является необходимым условием стремления к чистоте. По мнению епископа Джеймса Пилкингтона, жившего в эпоху Елизаветы I, дикие звери воспитывают в людях отвагу и дают им шанс поупражняться в воинских искусствах. В XVIII веке некий автор писал, что слепни созданы для того, “чтобы люди, защищаясь от них, тренировали свой ум и развивали промышленность”. Омарам дан твердый панцирь, чтобы мы научились аккуратно вскрывать клешни, прежде чем приступить к трапезе. Еще один набожный автор средневековья рассуждал о пользе сорняков – дескать, усердный труд на прополке облагораживает нас.

Считалось, что животным позволено разделить с нами наказание за первородный грех. Кит Томас в связи с этим цитирует епископа XVII столетия: “Что бы ни случилось с ними плохого – это наказание не им, а отчасти нам”. Надо полагать, это должно их утешить. В 1653 году Генри Мор утверждал, что крупному рогатому скоту и овцам жизнь нужна прежде всего для того, чтобы мясо оставалось свежим до тех пор, “пока мы не проголодаемся”. Согласно такой идеологии семнадцатого века, животные, очевидно, хотят только одного – попасть к нам на стол.

 
      К вам куропатки с голубями,
      Как к Ною, прилетели сами,
      И бык с ягненком на убой
      Пришли покорно к вам домой,
      И все животные Земли
      Себя вам в жертву принесли.
 

В романе “Ресторан «У конца вселенной»”, который входит в научно-фантастическую сагу “Автостопом по галактике”, Дуглас Адамс высмеял людское самомнение в футуристически абсурдной сцене. Как только герой и его друзья уселись за столик в ресторане, к ним, подобострастно кланяясь, подрулило крупное четвероногое и с приторной вежливостью предложило себя на обед. Его породе, объяснило животное, целенаправленно привили желание быть съеденным, а заодно способность четко и недвусмысленно формулировать свое желание: “Лопатки кусочек не желаете?.. Тушеной, под соусом из белого вина?.. Огузок тоже настоящий деликатес… Я много работал над ним, меня откармливали зерном, мясо получилось высший сорт”. Артур Дент, как наименее искушенный член галактической компании, пришел в ужас, однако его приятели заказали по солидному бифштексу, и приветливое создание рысцой поскакало в сторону кухни на убой (гуманным методом, добавило оно, ободряюще подмигнув Артуру).

Дуглас Адамс сочинил откровенную комедию, но вот вам выдержка из современной брошюры, которую мне прислал один из многих креационистов, с кем я переписывался; я привожу текст дословно, и, насколько я понимаю, здесь нет ни капли юмора.

О банане можно сказать следующее:

1. Его форма удобна для человеческой руки.

2. Его поверхность не скользкая.

3. По его внешним признакам можно судить о качестве внутренней части: зеленый цвет означает неспелость, желтый – идеальную спелость, черный говорит о том, что фрукт перезрелый.

4. Чтобы банан было удобно чистить, у него есть заостренный кончик.

5. “Обертка” (кожура) хорошо снимается по разметке.

6. “Обертка” биоразлагаемая.

7. Его форма удобна для рта.

8. Сужающийся конец удобно входит в рот.

9. Он приятен для вкусовых рецепторов.

10. Он загнут к лицу, что облегчает процесс поедания.

В нашей культуре до сих пор доминирует идея подчинения всего живого нашей выгоде, даже в тех случаях, когда для этого не осталось никаких оснований. Теперь же в интересах науки надо найти другую, не антропоцентричную, систему описания природы. Если и говорить, что животные и растения пришли в этот мир с какой‐то целью – а такое преувеличение допустимо, – то уж точно не ради блага людей. Нам следует научиться смотреть на мир нечеловеческими глазами. Что касается цветов, c которых мы начали этот разговор, пожалуй, разумнее взглянуть на них глазами пчел и других существ, участвующих в опылении.

Вся жизнедеятельность пчел разворачивается в пестром мире цветов, источающем сладкие запахи и нектар. Я имею в виду не только медоносных пчел – есть еще тысячи различных видов, и все они полностью зависимы от цветов. Их личинки питаются пыльцой, а “моторчики” взрослых особей могут работать на единственном виде топлива – на нектаре, который им тоже поставляют только цветы. “Поставляют им” – не праздная фигура речи. В отличие от нектара, пыльца нужна не только для обеспечения ею пчел, растения производят ее в основном для собственных нужд. Пчелы оказывают ценные услуги по доставке пыльцы с цветка на цветок, и за это им позволяется ее есть. Но совсем другое дело – нектар. Кроме как кормить пчел, больше его производить незачем. Нектар вырабатывается в огромных количествах исключительно для приманивания и питания пчел и прочих насекомых-опылителей. Пчелы усердно трудятся за нектарное вознаграждение. Чтобы получить фунт клеверного меда, пчела должна облететь десять миллионов цветков.

“Цветы существуют для того, чтобы обеспечивать нас пыльцой и нектаром”, – могли бы сказать пчелы. Даже они были бы не совсем правы. Но если люди думают, что цветы созданы исключительно им на радость, то у пчел гораздо больше прав на такое мнение. Можно было бы даже сказать, что цветы – во всяком случае, самые яркие и красивые– такие яркие и красивые именно по той причине, что за ними “ухаживают” пчелы, бабочки, колибри и другие труженики лугов. В основу этой главы легла моя лекция, которую я назвал “Ультафиолетовый сад”. Это аллегория. Ультрафиолетовый свет невидим для нас. Его различают пчелы, причем как определенный оттенок – так называемый пчелиный фиолетовый. Глазам пчел цветы предстают в ином цвете (рис. 8.1). И чтобы выяснить, какой же прок от цветов, мы тоже будем изучать их с точки зрения не человека, а пчелы.

Рис. 8.1. (а) фото энотеры, Oenothra, сделанное при естественном (для человека) освещении; (b) тот же цветок, сфотографированный в ультрафиолетовом свете (видимом для насекомых и не видимом для нас), – в середине появился узор в виде звезды. Вероятно, этот узор указывает насекомым, где искать нектар и пыльцу.

“Ультрафиолетовый сад”, играющий на “странностях” пчелиного зрения, – это просто аллегория, которая помогает нам взглянуть под другим углом на вопрос о том, кто (или что) получает пользу от существования цветов и вообще всех живых созданий. Цветы, будь у них глаза, видели бы еще более ненормальный в нашем понимании мир, чем пчелы с их недоступным нам ультрафиолетовым фильтром. Какими видели бы пчел растения? Какая, с точки зрения цветов, польза от пчел? Пчелы – это самоуправляемые ракеты для переноса пыльцы с одного цветка на другой. Этот тезис требует объяснений.

Начнем с того, что преимущества перекрестного опыления основаны на общих принципах генетики. Если у растений происходит самоопыление, то пропадают все плюсы полового размножения – какие именно, можно обсудить отдельно. Если женские цветки дерева опыляются пыльцой с его же мужских цветков, ему тоже не имеет смысла волноваться об опылении. В этих случаях наиболее эффективный вариант размножения – производство вегетативных клонов. Разумеется, многие растения так и живут, и можно выдвинуть аргументы в пользу такого способа. Однако, как мы уже знаем, иногда находятся еще более веские аргументы в пользу перетасовки генов разных растений одного вида. Чтобы объяснить это подробно, нам пришлось бы надолго отвлечься от основной темы, но, очевидно, игра в половую рулетку сулит немалый куш, иначе естественный отбор не подогревал бы так страсти в животном и растительном мире. Но если перетасовать свой набор генов со вторым таким же, взятым у себя самого, а не у стороннего партнера, выигрыш практически обнулится.

Для растений цветки ценны только своей способностью обмениваться генами с другим растением, которое имеет отличный от их собственного набор генов[26]26
  Не надо забывать, что словосочетание “обмен генами” – это метафора. На самом деле все организмы одного вида имеют один и тот же набор генов. Автор говорил это в главе о моделировании “биоморфов”. Особи одного вида отличаются друг от друга вариантами одних и тех же генов. Таких вариантов может быть бесконечно много, так как они получаются в результате мутаций. Каждый вариант гена – это аллель. Биологически правильно говорить, что организмы при половом размножении обмениваются аллелями генов. – Прим. научного редактора.


[Закрыть]. К примеру, травянистые растения часто прибегают к помощи ветра. Воздух перенасыщен пыльцой, лишь малая часть которой благополучно достигает женских органов цветков своего вида, а все остальное достигает носов и глаз многострадальных аллергиков. С определенной точки зрения, бессистемный метод опыления крайне неэкономичен. Зачастую гораздо целесообразнее использовать крылья и мускулатуру насекомых или других живых опылителей, таких как колибри. Тогда пыльца с большей вероятностью попадет к “целевой аудитории”, а следовательно, ее понадобится меньше. С другой стороны, придется потратиться на привлечение насекомых. Часть средств идет на рекламу – яркую окраску лепестков и манящие ароматы. Часть – на взятки нектаром.

Рис. 8.2. Мимикрия орхидеи под насекомое. Ophrys vernixia.

Для насекомого нектар – это первоклассное авиатопливо, и его производство дорого обходится растениям. Некоторые растения прибегают к рекламным хитростям и тем самым сокращают расходы. Лидеры в этой области – орхидеи, чьи цветки и видом и запахом напоминают самок насекомых. Самцы пытаются совокупиться с цветком (рис. 8.2) и незаметно для себя либо принимают груз – комочки пыльцы, либо сбрасывают эти комочки в конечном пункте путешествия. Существуют “пчелиные” орхидеи, цветок которых мимикрирует под самку пчелы, а также орхидеи, специализирующиеся на имитации самок мух или осы. Одна из орхидей, мимикрирующих под осу, называется очень правильно – молоточковая орхидея (дракея). У нее (не зря она называется молоточковая!) на определенном расстоянии от той части цветка, где формируется пыльца, на изогнутом пружинистом стебельке висит, покачиваясь, своеобразное чучелко осы (рис. 8.3). Самец садится на чучелко, и сразу срабатывает пружина. Эта пружина начинает ритмично, с силой, раскачивать самца и бить его о “наковальню” цветка, где и хранится запас пыльцы. Когда ему наконец удается вылететь на свободу, оказывается, что к его спине прикреплены два пыльцевых мешочка.

Орхидея кориантес – не менее коварное растение, она действует примерно так же, как насекомоядная саррацения, но с одним существенным отличием. Ее цветок выделяет солидную порцию душистого нектара, аромат которого напоминает половой аттрактант, феромон, выделяемый самками пчел определенного вида. Самцы летят на призывный запах и падают в цветок, рискуя потонуть. Единственный путь к спасению – узкий туннель. Не желая расставаться с жизнью, пчела наконец находит его и пробирается к выходу. На дальнем конце туннеля, у выхода, располагается самая труднопроходимая его часть. Пройдет несколько минут, прежде чем самец проползет сквозь этот участок. В последнем рывке он получает ровно себе на спину два шарика пыльцы. Дальше он улетает – и, битый, но не поумневший, снова падает в другую орхидею. Снова едва не тонет, отчаянно карабкается по туннелю и задерживается на выходе. За это время вторая орхидея разгружает его – процесс опыления завершен.

Не стоит переживать из‐за того, что пчела не извлекла урока из печального опыта. Мы снова должны побороть соблазн приписать животному сознательный умысел. С растениями это, пожалуй, даже труднее. В обоих случаях более корректно говорить о неосознанно разработанном механизме. Пчелы переносят пыльцу, в которой содержатся гены, необходимые для развития орхидей, способных управлять повадками пчел. Если под влиянием набора генов, который был получен с пыльцой, сформируются цветки, которые не так умело руководят пчелами, менее вероятно, что пчелы станут таскать на себе их пыльцу. Поэтому, по мере смены поколений, орхидеи вырабатывают способность контролировать поведение пчел – хотя надо признать, что орхидеям не всегда удается обдурить пчел и принудить их к спариванию.

Рис. 8.3. Молоточковая орхидея, Drakaea fitzgeraldii: (а) оса садится на приманку; (b) шарнирный механизм срабатывает, и оса ритмично бьется спинкой о пыльник тычинки.

В удивительном поведении орхидей выражается важный аспект стратегии опыления. Похоже, многие цветы готовы потратить все свои ресурсы на привлечение не кого попало, а животных какого‐то одного вида. Типичный пример – если вы видите в джунглях Нового Света красные трубчатые цветки, то с уверенностью можете сказать, что они опыляются колибри. Яркий красный цвет манит птиц – насекомые его не распознают. Узкие длинные трубочки рассчитаны исключительно на такой же узкий и длинный клюв колибри. Другим цветкам нужны только пчелы и никто другой, и, как уже говорилось, нередко их окраска проявляется лишь в невидимой для нас ультрафиолетовой части спектра. Третьим требуются ночные бабочки. Чаще это белые цветы, которые предпочитают ароматы визуальной рекламе. Наивысшей точкой прогресса в индивидуальном опылении, наверное, можно считать симбиоз фиговых деревьев и “работающих” только с ними инжирных наездников (ос-бластофаг) – с этого примера начинается наша книга и им же заканчивается. Но почему растениям не все равно, кто их опыляет?

Вероятно, привязанность к конкретному виду опылителя дает особое преимущество, самое большое из тех, что растение получает при переносе пыльцы живыми существами, а не ветром. При этом сужается целевая область. Ветер гонит пыльцу по окрестностям и рассеивает ее повсюду с большими потерями. Опыление с помощью крылатых “специалистов широкого профиля” несколько эффективнее, но тоже не слишком рентабельно. Пчела может перелететь с цветка одного вида совсем на другой, и пыльца пропадет даром. Обычные пчелы не разбрасывают ее хаотически, как это делают травянистые растения, чья пыльца летит по ветру, однако куда она попадет – неизвестно. Сравните это с деятельностью “личных помощников” орхидей или ос, которые опыляют цветки инжира. Словно крошечный самоуправляемый снаряд, или, как пишут в медицинской литературе, “волшебная пилюля”, насекомое с грузом пыльцы направляется именно туда, куда нужно растению. Мы узнаем, что бластофага летит не на первую попавшуюся смоковницу, а на дерево единственно подходящего из 900 возможных видов фиговых деревьев. Подбор опылителя позволяет достичь огромной экономии в производстве пыльцы. С другой стороны, как мы тоже увидим, возрастают другие затраты, и неудивительно, что для некоторых растений при их способах роста и развития опыление ветром оказывается более выгодным. Другие растения предпочитают нечто среднее между пульверизатором и самоуправляемой ракетой. Пожалуй, фиговое дерево – это крайний случай зависимости от целевого опыления и определенного вида опылителей, но мы оставим это для финального аккорда.