Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир

Богиня картофеля, гора и океан

Как бы то ни было, после введения в культуру польза дикого картофеля для человека значительно возросла. Наиболее разительное отличие домашнего картофеля от дикого – размер клубней и длина столонов – тонких горизонтальных побегов, которые дают начало новым растениям. У дикорастущих видов столоны очень длинные, что позволяет молодым растениям развиваться на большом расстоянии от родителей; при этом клубни дикого картофеля мелкие. После введения в культуру укоротились столоны, а клубни стали крупнее; обе эти особенности сделали картофель менее приспособленным для жизни в дикой природе, зато упростили сбор урожая. Данное изменение сходно с появлением жесткой оси у пшеничных колосьев: серьезный недостаток для дикорастущего вида и благословение для растения, живущего бок о бок с людьми. Помимо прочего, у культурного картофеля значительно снижено содержание гликоалкалоидов, из-за которых клубни некоторых диких видов так горьки и даже ядовиты.
Постепенно картофель приобретал все большее значение для перуанцев, и цивилизации Анд быстро развивались. К I веку картофель занял прочное положение в качестве основной пищевой культуры. Империя инков, сформировавшаяся в XII веке и протянувшаяся от Эквадора до Сантьяго, жила благодаря этим подземным плодам. У инков даже была богиня картофеля, дородная Аксомама. Кроме того, они выращивали столько разновидностей картофеля, что пришлось придумать имена для каждой из них: от жутковатого «катари папа», змеиного картофеля, до плохо чистящегося «качан хуакачи», или «картофеля, от которого плачет невестка».
За пару тысячелетий до того, как веселые марсиане приучили британцев к картофельному пюре быстрого приготовления, древние обитатели Анд уже использовали подобный способ сохранения урожая картофеля. Им повезло жить фактически в морозильнике, по крайней мере после захода солнца. Ночью картофель выкладывали на землю, чтобы клубни промерзли. За день они оттаивали, и затем их топтали ногами, чтобы выжать лишнюю влагу. После этого картофель снова подвергали заморозке. После трех-четырех дней таких процедур он превращался в чуньо, то есть сублимированный картофель. Помимо дегидратации, такая обработка способствовала выводу гликоалкалоидов из клубней, что делало их менее горькими по сравнению со свежим картофелем. Несмотря на то что в ходе окультуривания – вероятно, даже еще до начала культивации – самые невкусные сорта картофеля были отсеяны, некоторые сохранили характерную горечь. Другой способ избавиться от нее – приправлять картофель глиной, которая связывает гликоалколоиды. Некоторые племена аймара, обитатели берегов озера Титикака, до сих пор предпочитают употреблять клубни картофеля таким образом. Но еще важнее то, что изготовление чуньо позволило хранить картофель в течение длительного времени, иногда нескольких лет. В то время как элиты земледельческих обществ Плодородного полумесяца богатели благодаря полным закромам пшеницы и тучным стадам, правители инков гордились обширными запасами сушеного картофеля. Чуньо стал настоящей валютой, им платили налоги крестьяне и получали вознаграждение за труд наемные работники.
К моменту открытия Западного полушария европейцами культурный картофель уже выращивали по всей Южной Америке, от высокогорных плато в Андах до чилийских низменностей. Когда испанцы вторглись на Южноамериканский континент, они также познали важность чуньо. Высоко в боливийских Андах, на высоте 4000 м над уровнем моря, они нашли гору, полную серебра, и назвали ее Черро-Рико, или «Богатая гора». Здесь инки веками добывали благородный металл, и испанские колонизаторы не могли упустить такую возможность. Сокровища, о которых мечтал Колумб, были совсем рядом, только руку протянуть. Из гор рекой потекло серебро, и у подножия их сформировался городок Потоси. Он стал местом, где располагался монетный двор испанских колоний, и в XVI веке 60 % мирового серебра добывали именно здесь. Сначала испанцы отправляли на рудники местное население – некоторых насильно, других – за вознаграждение, но, как оказалось, работа эта была опасной, и выдерживали шахтеры недолго. В XVII веке количество доступной рабочей силы значительно сократилось, и владельцы серебряных приисков переключились на рабов, которых десятками тысяч завозили из Африки. Кормили их как раз чуньо. Так заключенная в клубнях картофеля энергия преобразовывалась в бесконечный поток серебра, который испанцы пустили на европейские рынки.
Попав в Европу, серебро Анд стало воплощением мечты о Новом Свете – несметные богатства там действительно были. Но за эти сокровища, добытые в глубинах Богатой горы, приходилось платить ценой жизни и благополучия тысяч людей. И на этом проблемы не заканчивались. Приток серебра в Европу привел к инфляции и дестабилизации экономики европейских государств. А тем временем в Восточное полушарие добрался и продукт питания, на котором держалась добыча серебра в Южной Америке. Старый Свет познакомился с картофелем.
Но какой же из близкородственных подвидов Solanum tuberosum – родом из высокогорий Анд или с чилийских низменностей – первым попал в Европу? Ожидаемо на эту роль выдвигались обе группы сортов. Внешне они отличаются друг от друга очень мало: у чилийского картофеля листья шире, чем у андийского. Но здесь важную роль сыграла способность приживаться в других географических и климатических условиях, и дело здесь не в высоте и температуре, а в резкой смене широты.
Эволюция картофеля родом из Анд, с территории современной Колумбии, проходила в местности, достаточно близкой к экватору, а значит, эти сорта стали привычны к 12-часовому световому дню. Переезд в широты с более четко выраженными временами года дался бы этому сорту нелегко. И причиной этого были бы не столько короткие зимние дни, сколько длинные летние. При избытке света у картофеля замедляется формирование клубней. Но чилийские сорта, которые выращивали вдали от экватора, уже адаптировались к достаточно длинному световому дню летом.
Специалисты по физиологии растений выявили факторы, влияющие на клубнеобразование у картофеля. Листья этого растения определяют наличие солнечных лучей и длину светового дня и посылают химические сигналы, которые определяют развитие корней и клубней. Некоторые из таких химических сигналов удалось установить. В молекулярной биологии (и в астрономии) существует феномен: первым обнаруженным соединениям (или небесным телам) дают совершенно гениальные названия. А затем фантазия ученых иссякает, и открытые позже молекулы (и звезды) вместо имени получают сочетание букв – обычно это сокращение, отсылающее к длинным названиям составных элементов, – и цифр. Так, в процессе клубнеобразования задействован ряд участников от фитохрома В, гиббереллинов и жасмоната до miR172, POTH1 и StSP6A. К вероятному облегчению читателя, я не собираюсь всю оставшуюся главу посвятить описанию этого процесса и современному пониманию его молекулярных основ. (Возможно, конечно, некоторых это огорчит – приношу свои извинения, но данная книга все же о другом.) Достаточно будет сказать, что физиология клубнеобразования удивительно сложна. Таким образом, перед человеком встает знакомая дилемма: как изменить часть или несколько частей огромного механизма, не нарушая всего процесса? И какова вероятность появления именно такой случайной мутации, которая бы дала картофелю возможность произрастать и в умеренных широтах?
Даже несмотря на все накопленные человечеством знания об эволюции, все это еще кажется неразрешимой головоломкой. Тем не менее у загадки есть ответ, он должен быть, ведь мы знаем, что картофелю это удалось. Также нам известно, что небольшие изменения в определенных генах могут кардинально изменять роли ключевых участников биохимических процессов. Гены, имеющие такую важную, основополагающую функцию, часто называют мастер-регуляторными генами. Кодируемые ими белки – регуляторные факторы, действуют как молекулярные переключатели: они включают и выключают те или иные гены, или более тонко контролируют уровень их экспрессии. Поэтому существует вероятность того, что небольшое изменение в одном из генов, кодирующем один из таких важных молекулярных переключателей, приведет к значительным и множественным эффектам. Несмотря на то что на генетическом уровне процесс эволюции идет за счет небольших изменений, некоторые из них могут оказывать очень глубокое влияние на фенотип – строение и функции организма, и эволюция совершает неожиданный скачок.
Среди регуляторных факторов – молекулярных переключателей, контролирующих процесс образования клубней у картофеля, – есть как раз подходящий кандидат, а значит, и здесь крошечное изменение могло привести к выраженным изменениям в физиологии. Важной частью разгадки является и та изменчивость, что уже наблюдается в популяциях. Ведь вид – это не один организм или один геном. Он представляет собой сумму всех элементов, которые сами по себе разнообразны. По мере распространения культурного картофеля в южных широтах Южной Америки, где день летом длиннее, формирование клубней у некоторых растений происходило лучше, чем у других. Именно у этих растений появлялось преимущество при переезде в более умеренный климат. Естественный отбор отсеивал остальных.
Учитывая такую приспособленность к определенной широте, логично предположить, что у картофеля из Чили было больше шансов выжить в Европе, чем у экваториальных сортов с севера Анд. В 1929 году русские ботаники высказали именно такое мнение о родине выращиваемого в Старом Свете картофеля. Однако британские исследователи были уверены, что картофель попал в Европу из Анд. Исторические источники указывают на то, что это растение было завезено из Нового Света, когда испанцы еще только начинали колонизацию Чили, но прошло уже почти полвека с начала завоевания стран в северной части Анд: Колумбии, Эквадора, Боливии и Перу.
Многие ботаники были уверены, что лишь одна из этих гипотез соответствует реальности. Последние 60–70 лет преобладала теория о происхождении европейского картофеля из Северных Анд. В частности, ее подкреплял тот факт, что и у древних разновидностей картофеля с Канарских островов и из Индии были обнаружены андийские корни.
Затем в дело вмешались генетики и – как часто происходит – перевернули все с ног на голову. У картофеля с Канарских островов обнаружились и чилийские, и андийские предки. При этом у индийского картофеля четко прослеживалось чилийское происхождение.
Это открытие пробудило любопытство генетиков, и они решили изучить картофель, выращиваемый на Европейском континенте, проанализировав исторические образцы из гербариев с 1700 по 1910 год. Им удалось установить, что большая часть картофеля XVIII века с Европейского континента происходила от андийской разновидности растения. Вероятно, она быстро приспособилась к длинному световому дню в летний период. По-видимому, причиной этого стала адаптация, вызванная новой мутацией отдельного гена-регулятора, которая привела к множественным эффектам. Точнее, эта была не такая уж и новая мутация, ведь среди завезенного из Нового Света андийского картофеля уже могли быть сорта, привыкшие к длинному дню, ведь нам известно, что они время от времени встречаются среди растений этой разновидности. Поэтому возможно, что приспособиться к жизни в умеренных широтах оказалось не так уж и сложно, как предполагали ученые.
Но на этом история не закончилась. В образцах европейского картофеля, собранных после 1811 года, генетики нашли следы чилийского подвида этого растения. Ранее некоторые исследователи уже высказывали предположение о том, что сорта из Чили завозились в Европу с 1845 года, после того, как из-за массового заболевания растений андийский картофель, уже выращиваемый в Старом Свете, стал вымирать. Данная гипотеза всегда вызывала сомнения ученых, поскольку чилийский картофель не славится устойчивостью к болезням. Тем не менее, какова бы ни была причина появления чилийской группы сортов картофеля в Европе в XIX веке, она очень быстро приобрела большую популярность. Несмотря на то что первым в Восточном полушарии появился картофель родом из Анд, у его чилийского собрата, по всей вероятности, обнаружилось врожденное преимущество, возможно появившееся благодаря произрастанию в условиях долгого светового дня, и именно ДНК чилийского картофеля преобладает в культивируемых сегодня сортах.
Показать оглавление

Комментариев: 0

Оставить комментарий