Елена ГолецЧтобы понять чему способствует перекрестное опыление растений, проследим путь развития у них этого важного свойства.
История развития зеленого мира
Известно, что в далеком прошлом, когда единственными представителями зеленого мира являлись одноклеточные водоросли, у них наряду с простым делением возникло слияние двух клеток с образованием новой клетки, способной снова размножаться простым делением.
У многоклеточных водорослей уже были специальные части тела, образующие мужские и женские клетки.
Первые формы опыления растений
С выходом водорослей на сушу, когда размножение стало осуществляться в условиях воздушного окружения, возникли первые ветроопыляемые растения.
Появление различных насекомых привело к связи между ними и цветковыми растениями: некоторые насекомые стали питаться пыльцой. Но благодаря этому насекомые оказались невольными переносчиками пыльцы с цветка на цветок.
Таким образом, кроме ветра, у растений появились и другие посредники при опылении — насекомые. Конечно, это не шло во вред растениям, наоборот, новая форма опыления оказалась более совершенной.
С этого времени между насекомыми и некоторыми цветковыми растениями возникают новые виды связей, которые привели к изменению как цветков, так и их опылителей — насекомых.
Приспособления, облегчавшие насекомым распознавание растений
Несомненно важное значение для укрепления связи между опыляемыми растениями и, насекомыми-опылителями имели приспособления, облегчавшие насекомым распознавание растений.
Так, естественный отбор идет по линии развития яркого околоцветника. Постепенно у многих растений в цветке возникает дополнительное средство привлечения насекомых — клетки, выделяющие сахаристое вещество. Впоследствии из этих клеток произошли нектарники.
Некоторые растения выделяют пахучие вещества. Эти вещества возникли, вероятно, как полезное защитное приспособление (защита от высыхания, от врагов), а позднее стали служить для насекомых средством распознавания растений. Такова в самых общих чертах картина усовершенствования перекрестного оплодотворения.
Польза перекрестного оплодотворения
Совершенствование перекрестного оплодотворения в процессе исторического развития служит еще одним доказательством полезности его для жизни зеленого мира. Но в чем эта польза?
Вспомним процесс оплодотворения. После опыления пыльца прорастает, образуя тончайшую пыльцевую трубочку, которая проникает вглубь пестика, где находится завязь. В завязи имеется семяпочка (одна или несколько), а в семяпочке — яйцеклетка. Из последней и развивается зародыш нового растения.
Однако возникновение этого зародыша возможно лишь в том случае, если произойдет оплодотворение, то-есть мужская клетка по пыльцевой трубочке проникнет в яйцеклетку и они сольются. Но одинаковы ли будут по своим качествам оплодотворенные клетки, получившиеся в результате самоопыления и перекрестного опыления? Конечно, не одинаковы.
Когда происходит самоопыление и самооплодотворение, то сливаются, то-есть взаимно ассимилируют друг друга, две половые клетки, совсем или почти совсем одинаковые по своей наследственности, так как они образованы одним и тем же организмом.
Наследственность у новой клетки будет почти такая же, как и у каждой из двух слившихся клеток в отдельности. А это значит, что в обмене веществ нового организма ничего не изменяется, приспособленность его к условиям жизни останется той же, без изменений.
Иное происходит при перекрестном опылении и оплодотворении. Здесь сливаются две клетки от двух организмов с разной наследственностью. Пусть это растения одного вида, но живущие в несколько различных условиях, значит, и наследственная природа их будет несколько различаться.
Перекрестное опыление орешника
Взять, например, два куста орешника в одном и том же лесу. Когда-то их предок-орешник дал потомство, от которого впоследствии возникли эти кусты. Прошло, быть может, много поколений.
Растения существовали в сходных, но все же не тождественных условиях: по-разному питались, росли при неодинаковом освещении, увлажнении и т. д. Они остались растениями одного вида, но от поколения к поколению расходились.
Иногда очень легко обнаружить разницу кустов орешника даже по наружным признакам — например, по форме орехов. Для своей жизни эти два разошедшиеся растения уже нуждались и в несколько различных условиях.
А когда ветер перенес пыльцу от сережки одного куста на рыльце пестика другого и произошло перекрестное оплодотворение, то в возникшем из такой клетки зародыше сочетались уже две наследственности — от двух несколько разных кустов орешника.
Растение, выросшее из образовавшегося семени, имеет несколько иной обмен веществ и проявляет большую приспособленность к окружающей среде. Возникновение новых приспособлений к жизни у растений зависит еще и от того, в каких условиях будет происходить их развитие.
Необходимо помнить, что растение развивается как под действием наследственности, выработавшейся в сходных условиях на протяжении многих поколений, а поэтому более или менее устойчивой, так и под действием изменчивости, проявляющейся под влиянием изменения обмена веществ в зависимости от окружающих условий.
Изменение условий жизни организма всегда влияет на обмен веществ, но это влияние может быть и очень значительным и совсем ничтожным. Перекрестное опыление поэтому и дает большую возможность проявиться творчеству в природе, то-есть возникновению чего-то нового, полезного для жизни растения. Но в природе не существует направленности: сохранение или закрепление того или иного качества определяется полезностью этого качества в данных условиях.
Перекрестное опыление растений в работе И.В. Мичурина
Иван Владимирович Мичурин своими замечательными работами показал, как можно успешно управлять развитием растений, используя перекрестное опыление растений. При создании новых сортов он обычно использовал растения, полученные перекрестным опылением от пар с разной наследственностью.
Для перекрестного опыления он подбирал растения и географически отдаленные, то-есть из мест, отличающихся различными физико-географическими условиями жизни, и отдаленные по родству — лучшие далекие разновидности и даже виды. Но самое главное заключается все же не в получении помеси (гибрида), а в воспитании у него требуемых качеств.
Мичурин, проявляя тонкую наблюдательность, находчивость и глубокое понимание сложности живого организма, создал свою замечательную систему воспитания гибридных растений. Он воздействовал на молодой, неустойчивый гибрид, изменяя условия его существования: почву, температуру, влажность, яркость освещения и т. д., подбирая такие условия, которые способствовали бы формированию у растения наиболее ценных для нас качеств.
Ученый считал, что если организм будет развиваться из семени, полученного в результате перекрестного опыления растений с несколько различной наследственностью, он окажется более отзывчивым на изменение условий окружающей его среды.
Мичурин воздействовал на молодой организм направленно, учитывая особенности наследственной природы каждой из взятых для скрещивания форм, тщательно изучая влияние, которое могут оказать на развивающееся растение те или иные условия жизни.
Для перекрестного опыления Мичурин подбирал такие сочетания растений, которые в естественных условиях не встречаются.
Возможно ли, например, естественное перекрестное опыление дикой груши из лесов Приморья с культурной формой такой же груши из Крыма или Южной Франции? Ясно, что это совершенно исключено. А между тем перекрестное опыление именно таких географически далеких форм и может дать помеси (гибриды) с очень ценными качествами, если, конечно, удастся путем направленного воспитания закрепить и развить их.
При опылении далеких по своему происхождению форм, которые существенно отличаются друг от друга по обмену веществ, оплодотворение не наступает. Такие растения, как правило, или не дают семян, или они оказываются не всхожими. Можно ли добиться перекрестного оплодотворения и получить помеси между ними?
Мичурин установил, что разные по своей природе растения легче сращиваются, чем скрещиваются: клетки их тела по обмену веществ ближе между собой, чем специализированные клетки, участвующие в оплодотворении.
Мичурин применял различные способы сращивания растений, пытаясь сблизить их биологически, сделать более сходными, родственными по обмену веществ. Как известно, его опыты увенчались полным успехом.
Метод сращивания Мичурин широко использовал для воспитания растений. Впервые в мире он применил метод ментора (воспитателя) — воспитание растения с помощью другого растения.
Прививая в крону молодого растения веточки взрослых деревьев от одного или нескольких сортов, Мичурин стремился воздействовать привоем (растением, которое прививается) на подвой (растение, на котором делается прививка) и изменить у подвоя обмен веществ в желательную сторону.
Он использовал также воспитываемое растение и как привой, приращивая его к взрослому растению, чтобы передать через изменение обмена веществ те или иные ценные качества последнего своему воспитаннику.
Метод ментора — искусственный прием, но он также основан на общем законе жизни: свойстве белков самообновляться и изменять ход этого самообновления под воздействием условий среды.
Иван Владимирович Мичурин создал новое направление в биологии, указал пути дальнейшего овладения сложнейшими явлениями в жизни растений, связанными с обменом веществ. Этими путями в нашей стране идут тысячи продолжателей великого дела Мичурина.