Чтение онлайн

Однако на деле история этого союза чуть более сложна. Прежде всего речь идет не об одном типе пшеницы. В современной ботанике до сих пор различают три крупные группы, которые когда-то выделил Николай Вавилов на основе различия в количестве хромосом. Более того, современная генетика помогла человеку понять сложные взаимоотношения между этими группами.

Так, пшеница однозернянка, как дикорастущая, так и культурная, принадлежит к видам с простым двойным набором хромосом: их всего семь пар. На языке генетики такой организм именуется диплоидным (кстати, и мы с вами тоже диплоидные). В определенный момент в далеком прошлом у одной из разновидностей однозернянки набор хромосом удвоился. Это происходит время от времени, в основном в результате ошибки при делении клетки. Клетка удваивает набор хромосом, но по какой-то причине не делится на две самостоятельные клетки и так и существует одна с двойным набором хромосом. В результате такого удвоения хромосомного набора в древности появилась тетраплоидная пшеница, обладающая четырнадцатью парами хромосом (или семью парами хромосомных пар). Тетраплоидные древние дикорастущие предшественники пшеницы двузернянки и твердой пшеницы появились приблизительно 500 000–150 000 лет назад, задолго до неолитической революции.

Затем произошло скрещивание культурной пшеницы двузернянки (тетраплоидной) и дикого эгилопса (диплоидного), плодом которого стала разновидность пшеницы с двадцать одной парой хромосом, то есть с тройным набором хромосомных пар – гексаплоидный организм. По оценкам, гибридизация произошла около 10 000 лет назад, и ее плодом стал вид Triticum aestivum – пшеница мягкая, или летняя.

Зачем одному растению удвоенный набор хромосом? Ведь большинство организмов прекрасно обходятся двумя наборами. Кажется, что четыре это уже слишком. А шесть наборов – это просто расточительство. Но полиплоидность, то есть присутствие нескольких наборов хромосом, наблюдается у многих растений, и ни одно из них не страдает из-за этой особенности. На самом деле она даже дает некоторые преимущества. Наличие дополнительных генов означает, что если один из генов подвергнется мутации, то другой сможет «занять его место» и выполнить соответствующую функцию. Более того, мутировавший ген может получить новую, необычную роль в рамках генома. Сочетание генетического материала из различных источников – как это произошло при скрещивании пшеницы двузернянки и эгилопса – может способствовать укреплению гибрида благодаря совместной работе новых комбинаций генов, даже без новых мутаций. Помимо этого, полиплоидность часто связана с увеличением размера клеток растений, что, в свою очередь, приводит к росту размера семян и улучшению урожайности. Однако не все так прекрасно, и полиплоидные организмы тоже сталкиваются с проблемами. Так, например, усложняется процесс размножения, ведь приходится распределять все многочисленные хромосомы. Это может создать проблемы для развития зародыша, иногда даже приводящие к его гибели. Но, по крайней мере, у мягкой пшеницы развитие гексаплоидности в конце концов определенно пошло растению на пользу.

В частности, урожайность мягкой пшеницы повысилась благодаря одной мутации, придавшей необычную форму пшеничному колосу. У древних предшественников этого вида колосья плоские, а вторичные колоски расположены последовательно по сторонам от центральной оси. Но у мягкой пшеницы одна-единственная полезная мутация вызвала изменение формы: колос имеет квадратную форму с расположенными плотно друг к другу вторичными колосками – эта классическая форма колоса делает пшеницу легко узнаваемой среди остальных злаков. Вероятно, гибрид полбы и эгилопса, известный нам как мягкая пшеница, Triticum aestivum, сразу же показал свою урожайность, чем привлек внимание ранних земледельцев.

Итак, пшеница и человек заключили союз, который длится уже многие тысячелетия и со временем лишь крепнет. Но с чего все началось? В какой точке на бескрайних просторах Плодородного полумесяца впервые появился каждый из этих злаков, а именно пшеница однозернянка, пшеница двузернянка и мягкая пшеница?

В течение двух столетий Ближний Восток оставался Меккой для археологов, и одной из целей экспедиций было установление географической родины базовых культур неолита. Но даже с появлением новой дисциплины археоботаники, с ее особым подходом к отдельным видам растений (который Николай Вавилов, несомненно, одобрил бы), точный источник происхождения культур был не совсем точно и ясно определен, по крайней мере до недавнего времени.

Плодородный полумесяц представляет собой обширную область, охватывающую часть территории современных Израиля, Иордании, Ливана, Сирии, Турции, Ирана и Ирака. Как мы уже видели, во время археологических раскопок в данном регионе находят семена злаков, первоначально дикорастущих, а позже замещенных культурными разновидностями. Помимо этого, здесь пересекаются зоны распространения отдельных видов дикорастущих пшеницы, ячменя и ржи. Однако речь идет о действительно огромной территории. В свое время Николай Вавилов уделял внимание каждому виду, тщательно записывая и собирая образцы культурных и дикорастущих разновидностей и используя данные для определения родины каждого из них. Какое-то время генетика и археология, казалось, шли нога в ногу.

Великий австралийский археолог Гордон Чайлд, светило Лондонского института археологии, рассматривал возникновение земледелия как важное качественное изменение в истории человечества. В 1923 году ученый ввел термин «неолитическая революция». Переход от охоты и собирательства к земледелию был подобен смене политического режима. Старые порядки были свергнуты. Новая волна прокатилась по Месопотамии и Леванту, сметая все на своем пути. Все получилось великолепно: как из творческого центра распространяются идеи, так из центров одомашнивания появлялись новые виды. Комплекс характерных признаков неолита, выделяемых археологами, включая все базовые культуры, точно совпадал с вавиловскими «Центрами происхождения». По всей видимости, на северной дуге Плодородного полумесяца и находился очаг революции, полностью изменившей мир. Элитная группа протоземледельцев на Ближнем Востоке осмелилась приручить природу, а затем их быстро растущее население заняло окружающие земли, распространив, таким образом, новые идеи.

От подсчета числа хромосом, как это делал Николай Вавилов, генетики перешли к декодированию ДНК. К началу 1990-х годов технология развилась настолько, что ученые могли исследовать несколько сходных сегментов ДНК различных растений и сравнивать последовательность нуклеотидов в них. Данная методика более эффективна, чем изучение отдельной небольшой области генома. Итак, ученые исследовали ДНК дикорастущих и культурных разновидностей пшеницы однозернянки и обнаружили, что все культурные сорта этого вида пшеницы располагаются на стройном генеалогическом древе с единственным корнем. Создавалось впечатление, что все разновидности пшеницы однозернянки произошли от одной конкретной популяции растений. ДНК культурной однозернянки наиболее полно совпадала с ДНК ее дикорастущих разновидностей, что встречаются у подножия Караджадага на юго-востоке Турции. По результатам этого анализа, казалось, было установлено значительное сходство видов пшеницы, обладающих двумя наборами хромосом, к которым относится и пшеница двузернянка. У этих растений также прослеживался общий источник, который тоже, вероятно, располагался у склонов Караджадага. Общая родина обнаружилась и у разновидностей ячменя, на этот раз – в долине реки Иордан. Молекулярная генетика, молодая наука, вступила в спор об источнике происхождения окультуренных растений – и разрешила его. Результаты исследований (в ходе которых изучали молекулы, а не кучи мусора), дававшие некую уверенность, которую никогда не могла подарить археология, и достойные публикации в научных журналах с наиболее обширной аудиторией, казалось, поставили точку в этом вопросе.

Получается, Вавилов и Чайлд были правы: злаковые были введены в культуру за короткий срок, в изолированных центрах, откуда они потом распространились на волне бурного развития земледелия. Старая теория о неолитической революции подтвердилась. Действительно, существовали очаги и единственный источник происхождения для каждой злаковой культуры. Даже казалось, что избранная культурная группа на юго-востоке Турции придумала и воплотила в жизнь восхитительный замысел, поднявший их до уровня древней элиты и позволивший населению расти и осваивать соседние территории.

Такая красивая история – если бы только она оказалась правдой! Однако к началу XXI века в фундаменте данной научной теории появились первые трещины. Археологи и археоботаники в один голос заявляли, что введение в культуру растений, скорее всего, представляло собой продолжительный и сложный процесс. Так, археоботанические данные из долины Евфрата свидетельствовали, что для формирования у пшеницы однозернянки прочной оси – стержня пшеничного колоса, не дающего зернам осыпаться до обмолота, – потребовалось около тысячи лет. Это не противоречит результатам генетического анализа только в том случае, если ранние культуры с самого момента их появления были строго изолированы от диких сородичей для предотвращения гибридизации. Однако такая ситуация маловероятна.

Археологи, ведущие поиски истоков земледелия, многократно предлагали на роль колыбели неолитической революции различные участки на территории Плодородного полумесяца. Результаты раскопок неолитических слоев, проводившихся Кэтлин Кеньон в Иерихоне в 1950-х годах, навели на мысль о том, что земледелие зародилось в Южном Леванте. В то же время другие ученые указывали на северные и восточные окраины Плодородного полумесяца, а именно на холмы в преддверии Тавра и Загроса. Затем основным кандидатом стал «Золотой треугольник» между реками Тигр и Евфрат и горами Тавр, где также пересекались зоны произрастания многих «базовых культур». Тем не менее по мере накопления археологических данных имеющиеся сведения все четче указывали на вероятность одновременного окультуривания злаков на значительно более обширной территории. Более того, оказалось, что история раннего земледелия полна ложных путей и тупиков. Приблизиться к разгадке по-прежнему не удавалось. На Ближнем Востоке следы неолита были неравномерно и хаотично разбросаны по огромной территории и нескольким тысячелетиям истории.

Факты – результаты археологических раскопок и данные генетического анализа – подтверждали противоположные точки зрения на процесс окультуривания.

Компьютерное моделирование свидетельствовало о том, что результаты генетических исследований могут оказаться недостоверными, поскольку с помощью методик генетического анализа нельзя установить наверняка, происходит ли злаковая культура из единого источника или же из разных, с большим числом последующих скрещиваний. Однако идея быстрого и локального введения в культуру большого числа растений по-прежнему преобладала, пока внутри самого лагеря генетиков не начались разногласия. По мере расширения области исследований сложность открываемых отношений все возрастала.