О чем думают растения? Тайная жизнь, скрытая от посторонних глаз

Наша непреднамеренная ошибка, приведшая к выведению беззащитных сортов кукурузы, стоила нам дорого. Ежегодные потери урожая кукурузы от этого вредителя во всем мире оцениваются в миллиард долларов США. На протяжении десятилетий диабротика была страшным бичом растениеводов, и на борьбу с этим насекомым направлялись гигантские средства, а в атмосферу попали тонны инсектицидов. Природная способность кукурузы была восстановлена только с помощью генно-инженерных манипуляций: в современные сорта был введен ген, регулирующий выработку кариофиллена, позаимствованный у майорана. Короче говоря, чтобы восстановить утраченные свойства кукурузы, пришлось создать генетически модифицированные (трансгенные) растения.

Половые отношения у растений

Один из моментов в жизни, когда растения в наибольшей степени нуждаются в общении, особенно с животными, наступает при опылении. Этот период, который можно назвать периодом спаривания растений, является важнейшей фазой их жизненного цикла, поскольку от него зависит вероятность их воспроизведения. Очевидно, все виды растений различаются между собой, однако большинство видов – от герани до дуба – придерживаются нескольких общих правил. Например, часто для оплодотворения необходимо, чтобы пыльца (растительный эквивалент мужского семени) была перенесена с одного цветка на другой. Но прежде чем обратиться к рассмотрению удивительного общения между растениями и животными, давайте поговорим о том, как размножаются растения.

Для начала введем определение самоопыляющихся, или аутогамных (от греч. autos — сам и

gamos – сексуальный союз), и перекрестноопыляющихся, или аллогамных (от греч. alios — другой и gamas — сексуальный союз), растений. Самоопыляющиеся растения используют «автаркический» метод, опыляя самих себя путем переноса пыльцы от тычинок (мужских половых органов) на пестик (женский половой орган) того же цветка. Напротив, для опыления перекрестноопыляющихся растений пыльца должна быть перенесена от пыльника (окончания мужского полового органа, содержащего пыльцевые зерна) одного цветка на рыльце (принимающую пыльцу часть женского органа) цветка другого растения того же вида, поэтому данный процесс и называют перекрестным опылением.

Еще одно различие между растениями заключается в локализации половых органов. В данном отношении растения можно разделить на три основные категории: гермафродиты, двудомные и однодомные растения.

Рис. 4–2. Пыльцевое зерно. У растений эти зерна играют роль мужских гамет (мужских половых клеток)

Наиболее многочисленную группу составляют растения гермафродиты, в цветках которых содержатся и женские, и мужские половые органы. Таким образом, теоретически цветок каждого такого растения может опылять сам себя, поскольку обладает полной репродуктивной системой. И поэтому в соответствии с приведенным выше определением растения гермафродиты относятся к самоопыляющимся растениям. Самооплодотворение – очень удобный процесс, который практикуется многими растениями, особенно травами (такими как пшеница или рис). Эти растения, а наряду с ними также некоторые виды орхидей, фиалок и плотоядных растений, являются клейстогамными (от kleistos— закрытый и gamos— сексуальный союз), т. е. опыляют сами себя еще до раскрытия цветка.

Хотя теоретически самоопыление возможно у всех растений гермафродитов, на практике оно реализуется нечасто, поскольку имеет ряд физических и химических ограничений. Почему это так, если мы только что сказали, что самоопыление – очень удобный процесс?

Самооплодотворение – очень удобный процесс, который практикуется многими растениями, особенно травами (такими как пшеница или рис).

Причину понять легко, если сравнить самоопыление с близкородственным скрещиванием у животных: эволюция не благоприятствует такому способу воспроизведения, поскольку он снижает вероятность новых генетических комбинаций. Поэтому у растений появилось несколько специфических механизмов, препятствующих самоопылению. В частности, в одном и том же растении женские и мужские половые органы созревают в разное время.

Следующую группу растений составляют двудомные виды, у которых мужские и женские цветки располагаются на растениях разного пола (т. е. у них существуют «мужские» и «женские» растения). К этой группе относится древнее дерево гинкго (Ginkgo biloba), которое можно считать живым ископаемым, а также лавр, иглица шиповатая, тис, крапива и остролист.

Наконец, третью категорию составляют однодомные растения, у которых на одном и том же растении находятся и мужские, и женские цветки; к этой группе относятся, например, дуб и каштан.