01.12.2023
При упоминании Чарльза Дарвина у большинства возникают образы бесстрашных викторианских морских путешествий, гигантских черепах и галапагосских вьюрков. Мало кто из нас ассоциирует Дарвина с растениями. Эта честь, как правило, принадлежит его деду, Эразму Дарвину, который писал эротические стихи на эту тему.
Хотя книга Дарвина "О происхождении видов", в которой изложена его теория эволюции путем естественного отбора, затмила все остальные его исследования, его карьера продолжалась еще более двух десятилетий после выхода в свет этой эпохальной работы. Большую часть времени стареющий натуралист уделял изучению ботаники, и его исследования привели к открытиям, которые, если бы он не прославился теорией естественного отбора, сделали бы его известным ботаником.
Дарвин плавал на корабле "Бигль" с 1831 по 1836 год, исследовал прибрежные районы Южной Америки и обогнул земной шар. Но вернувшись на родину в возрасте всего 27 лет, он больше никогда не покидал Британию. Болезнь, мучившая его до конца жизни, привела к тому, что в 1842 году он поселился в Даун-Хаусе, своем доме в сельской местности Кентиша, и прожил там до самой смерти 40 лет спустя.
Хотя Дарвин уже завоевал репутацию ученого, последние годы жизни он вряд ли проводил в праздности. Он превратил свои сады и теплицы в Даун-Хаусе в личную лабораторию. Вместо того чтобы путешествовать, чтобы увидеть далекие экзотические виды, Дарвин привозил образцы к себе, переписывался с ботаниками и коллекционерами из дальних стран и организовывал отправку семян и растений к себе домой. Он также совершал вылазки в британскую сельскую местность, чтобы понаблюдать за местными орхидеями, формы которых его завораживали. Дарвина захватил вопрос о том, почему цветы имеют так много форм, размеров и расположений, хотя все они предназначены для одного и того же - оплодотворения.
Дарвин писал на разные ботанические темы, в том числе о плотоядных растениях. Но самой важной его работой по ботанике стала, пожалуй, вышедшая в 1862 году книга об орхидеях под названием "О различных способах, с помощью которых британские и иностранные орхидеи оплодотворяются насекомыми, и о положительных последствиях скрещивания". В этой и других книгах он писал о цветочных формах и перекрестном опылении, что позволило получить строгие экспериментальные данные, благодаря которым его теория естественного отбора получила широкое признание в научном сообществе. Эксперименты Дарвина с цветами также заложили основы зарождающейся области репродуктивной биологии растений.
После публикации книги "О происхождении видов" Дарвин ожидал отклика со стороны своих коллег в виде критики способности теории объяснить известные явления - к такому научному спаррингу он был готов. Но чего он не ожидал, так это нападок на его характер как ученого. Поскольку "Происхождение" было основано главным образом на всесторонних наблюдениях Дарвина, использовавшего свою теорию для объяснения увиденного, ученые того времени критиковали его за отсутствие способности делать предсказания и направлять эксперименты, как это должна делать любая полезная теория.
Недоброжелатели Дарвина считали, что "Происхождение" - это не более чем потакание диким спекуляциям, кардинальный грех для респектабельного викторианского ученого. Однако, изучая орхидеи, Дарвин ставил строгие эксперименты и делал предсказания - которые оказались верными - на основе своей теории естественного отбора. Например, он предсказал, что многочисленные цветочные адаптации, которые он наблюдал, существовали для того, чтобы обеспечить ауткроссинг, или оплодотворение цветков другими особями, кроме них самих. Затем он проверил эту гипотезу с помощью более чем десятилетних экспериментов по опылению и обнаружил, что самоопыление приводит к снижению приспособленности и повышению стерильности. Инбредные растения, как и инбредные животные, не очень хорошо себя чувствуют, по крайней мере, в течение долгого времени - это явление сейчас известно как инбредная депрессия.
Ричард Беллон, доцент Мичиганского государственного университета и специалист по истории науки XIX века, сказал: "Ботаника действительно показала, что [естественный отбор] может быть инструментом для продвижения вперед и открытия новых вещей в мире природы, и ученые ценят теории не столько потому, что они говорят им, что думать, сколько потому, что они дают им возможность что-то сделать в мире природы".
Демонстрация его теории на растениях, а не на животных, также перевела разговор о естественном отборе с напряженных и трудноразрешимых дебатов об эволюции человека на более безопасную и знакомую территорию. Исследование орхидей вывело естественный отбор "из одной из этих очень спорных сфер абстрактных, религиозных и метафизических спекуляций в тот тип работы, где вы просто опускаетесь на землю и пачкаете колени", - говорит Беллон. "Даже натуралисты, которые скептически, а в некоторых случаях и непримиримо враждебно, относились к эволюции путем естественного отбора, по крайней мере, восхищались тем, что он делал в рамках такого рода исследований. Если они готовы присоединиться к нему и запачкать свои колени, они могут вести беседу там, где, если бы они говорили о происхождении человека, они абсолютно точно остались бы враждующими сторонами".
Дарвин сам признал эту стратегию в письме к американскому ботанику Асе Грею, назвав свою работу с орхидеями "фланговым движением" на врага". К 1863 году, следующему за публикацией "Орхидей", научные дебаты о естественном отборе изменились в его пользу.
Но значение ботанических работ Дарвина не исчерпывается его победой, убедившей современных ученых в ценности его теории естественного отбора. Его исследования заложили новую парадигму для изучения флористической адаптации, которая вдохнула новую жизнь в целую область. "Дарвин не просто занимался ботаникой, он вдохновил буквально тысячи других исследований, больших и малых, которые начались с его основных предположений, а затем перешли к другим видам, а затем и к другим средам", - говорит Беллон. Дарвиновское объяснение диковинных растительных форм как результата естественного отбора, а не фантазии божественного творца, позволило ученым понять многие ранее непонятные явления. Вестибулярные органы, или органы, которые деградировали и становились бесполезными по мере эволюции видов, впервые обрели смысл. Казалось нелогичным, что Бог наделил цветок сморщенными, нефункциональными остатками тычинки, но было логично, что тычинка, больше не нужная для эффективного размножения, деградирует на протяжении многих поколений.
"Если говорить только об объеме исследований, то [работа Дарвина по опылению] действительно оставила неизгладимое наследие и в некотором смысле послужила стимулом для развития огромной области, которой сегодня является репродуктивная биология растений", - говорит Спенсер Барретт, заслуженный профессор экологии и эволюционной биологии из Университета Торонто. "Трудно взять в руки номер большинства ведущих журналов по экологии и эволюционной биологии и не увидеть, что кто-то публикует что-то по опылению этого растения, или по системе спаривания этого растения, и так далее. Все это можно проследить, в некотором роде, до Дарвина".
"Он определенно был ботаником", - добавляет Барретт. "В этом нет никаких сомнений".
Выводы, которые Дарвин сделал на основе своих работ по изучению растений, в значительной степени сохраняют свою актуальность и сегодня. Барретт считает, что такое долголетие можно объяснить всесторонностью его экспериментов и наблюдений. "Дарвин не довольствовался изучением одного вида", - говорит Барретт. "Он просто делал это снова и снова, на разных видах и разных семействах. Он действительно хотел получить общий результат".
Дарвин потратил больше лет на работу с растениями, чем с любым другим видом организмов. Он использовал ботанику для обоснования своей теории эволюции и в процессе работы основал область репродуктивной биологии растений. Человек, известный тем, что потряс мир биологии до основания, никогда не был так счастлив, как в те годы после путешествия на "Бигле", сидя в своей оранжерее-лаборатории в Даун-Хаусе и изучая цветы.