Скандальная правда о сексуальной жизни растений - Майкл Аллаби

Как вы уже поняли, гермафродиты и однодомные растения способны к самооплодотворению. Это удобно, потому что опылители могут пройти мимо, не впечатленные предлагаемыми лакомствами, а ветер и вовсе явление ненадежное — может рассеять пыльцу в неверном направлении и на много километров от генетически совместимого женского растения. Таким образом, самооплодотворение — это полезная запасная стратегия, и она работает. Группа экологов под руководством Дены Гроссенбахер из Университета Миннесоты изучила данные о географическом распределении растений из сотен видов в двадцати родах и пятнадцати семействах и обнаружила последовательную закономерность. Селферы — виды, размножающиеся самооплодотворением, — встречаются на бóльших расстояниях, чем виды, которым требуется партнер.

Селферы также обосновываются в более высоких широтах, чем родственные им «парные» растения, и разница в размерах их ареалов со временем продолжает увеличиваться, поскольку селферы и близкородственные им сторонники традиционных отношений эволюционно разошлись.

Так что самооплодотворение работает, но у него есть один серьезный недостаток. Повторное скрещивание — это вредно. Исследователи обнаружили, что после примерно четырех поколений самооплодотворения растения вырождаются и производят меньше семян, а скрещивание с другими экземплярами сразу же восстанавливает их размер и продуктивность. Следовательно, большинство растений используют самооплодотворение с осторожностью и держат в рукаве запасной план.

Гермафродит первоцвет нашел гениальное решение. В следующий раз, когда зацветет примула, найдите минутку и изучите ее цветки — и вы обнаружите, что при ближайшем рассмотрении они вовсе не такие одинаковые, как кажется издалека. Посмотрите на цветок, и вы заметите, что лепестки соединены у основания, где образуют трубку. В центре вы можете увидеть зеленую дискообразную структуру с желто-оранжевым клубком под ней. Зеленый диск наверху — это рыльце, структуры под ним — пыльники. Рыльце немного похоже на булавочную головку и имеет примерно такой же размер. Кроме того, в центре лепестков вы можете увидеть желто-оранжевые пыльники. Этот тип соцветия называется зонтиковидным.

Как же это работает? Насекомые садятся на первоцветы в поисках нектара — он находится на дне трубки у основания цветка, поэтому когда «десантник» высаживается, он должен дотянуться до самого дна своим длинным хоботком. Если насекомое садится на булавочное соцветие, то уже прилипшая к его хоботку пыльца (после последнего приема пищи) окажется в верхней части рыльца. Тогда насекомое получит больше пыльцы на хоботке из пыльников на полпути вниз. Если оно выберет мутовчатый цветок, пыльца на конце его хоботка находится в правильном положении для встречи с рыльцем на полпути вниз, и к середине хоботка прилипнет больше пыльцы. Чарльз Дарвин стал первым ученым, заметившим это различие в цветках примулы, и он также отметил, что пыльцевые зерна из булавочных цветков меньше, чем из мутовчатых.

Однако растения для перестраховки производят пыльцу разных размеров, что затрудняет успешное взаимодействие пыльцы одного типа с рыльцем цветка того же типа, тем самым уменьшая вероятность самоопыления. А также генетические различия между этими двумя типами гарантируют, что спермии не могут оплодотворить цветки того же типа.

Если все это правда, то в пучке сорванных примул должно быть одинаковое количество булавочных и мутовчатых соцветий. Честное слово, так оно и есть — но вы можете проверить и сами.

Поговорим об авокадо (Persea americana) — практически идеальной пище. Насыщенные клетчаткой, витаминами и другими полезными веществами, его плоды содержат почти все, что нужно для здоровья и долголетия. Они растут на широколиственных вечнозеленых деревьях, родственных лаврам, возникли в Центральной Америке и широко культивируются в теплых краях. Деревья авокадо производят обоеполые цветы. Они изобрели поистине гениальный способ избежать самооплодотворения.

Есть два типа деревьев авокадо — назовем их А и Б. На деревьях типа А цветы открываются утром как пестичные, но закрываются в полдень и остаются закрытыми ровно сутки, чтобы явиться миру в качестве тычиночных — их пыльники теперь полны пыльцы. Деревья типа Б не отстают, открывая свои цветки днем как пестичные, а после ночного отдыха — как тычиночные[8].

Это означает, что ни один из видов деревьев не может опылять себя сам, потому что его мужские и женские репродуктивные органы никогда не функционируют одновременно. Деревья авокадо категорически против близкородственного скрещивания.

Некоторые цветки авокадо (Persea americana) раскрываются днем как пестичные (рыльцевая фаза), проводят ночь в закрытом состоянии, а на следующее утро раскрываются в качестве тычиночных (пыльниковая фаза). Другие раскрываются утром как пестичные, закрываются в полдень и ровно через сутки являются как тычиночные

Более того, подобное чередование половой принадлежности помогает деревьям А- и Б-типов плодоносить и, следовательно, давать семена, что ставит их на пару ступеней выше всех нас. Здорово придумано, не так ли?

Иногда растение может потерять контроль над своей половой принадлежностью. Это происходит, когда вторгающийся извне организм изменяет отлаженный механизм для своих собственных целей. Это, конечно, неумышленно — едва ли заскочивший перекусить дальнобойщик интересуется действиями хозяина заведения. Это происходит с кожистым горицветом, со многими полевыми цветами и даже с живой изгородью.

Существует два гибридизующихся горицвета, красный, или дрема двудомная (Silene dioica), и белый (S. latifolia), а также другие виды рода Silene, обнаруженные в восточной части Северной Америки, и паразитический грибок Microbotryum lychnis-dioicae (ранее называвшийся Ustilago violacea), живущий по всей Европе и Северной Америке. Грибок поражает пыльники цветов, питаясь ими и полностью захватывая их. Зараженные цветы часто живут дольше, чем их здоровые собратья, и даже после того, как лепестки зараженных цветов увяли, волокна грибка все еще в расцвете сил. Однако в конце концов пораженные пыльники взрываются, выпуская облачка грибковых спор.

Я описал один из способов, которым грибок продолжает свой род, и с его точки зрения он делает это просто шикарно. Горицветы двудомны, они несут тычиночные и пестичные цветки на отдельных растениях. Когда грибок поражает женское растение, он запускает развитие тычиночных структур, называемых стаминодиями. Другими словами, женский цветок становится мужским. Грибок достигает этой волшебной трансмутации, ведя себя химически как Y-хромосома, которая отсутствует у пестичных цветков, и тем самым делает их тычиночными. Конечно, такие трансгендеры не дадут хорошего потомства, но грибок это совершенно не волнует. У него только одна цель: произвести как можно больше себе подобных, для чего он заполняет пыльники своими спорами. Да, для вас они все еще похожи на пыльники — по крайней мере, если вы насекомое. Мухи и пчелы посещают их в поисках пищи, цветки остаются неоплодотворенными, но гости не уходят без «подарка» в виде грибковых спор, которые переносят с собой к следующему цветку горицвета, участвуя в распространении грибка. Только размножение, ничего личного,