Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир

Полумесяц и серп

Благодаря смелым и новаторским исследованиям происхождения культур, проведенным Николаем Ивановичем Вавиловым и накопившимся впоследствии ботаническим и археологическим данным большую часть территории Ближнего Востока стали величать «колыбелью земледелия». Этот Плодородный полумесяц, включающий в себя земли в Междуречье и вдоль берегов Тигра и Евфрата и протянувшийся через всю долину реки Иордан, стал известен как место рождения евразийского неолита, один из первых очагов возникновения земледелия на планете. Именно здесь человек впервые стал выращивать пшеницу, ячмень, горох, чечевицу, вику чечевицевидную, нут и лен – растения, которые считаются «базовыми культурами» евразийского неолита. Согласно недавним исследованиям, в данный список также можно добавить конские бобы и инжир.
Археологические данные подтверждают существование очень ранних земледельческих сообществ на территории современных Турции и Северной Сирии, примерно 11 600-10 500 лет назад. Тем не менее некоторые сведения указывают на то, что ближневосточные народы употребляли в пищу дикие злаки задолго до того, как они были введены в культуру. Следы окультуренных злаков, включая ячмень, полбу и пшеницу однозернянку, часто обнаруживаются в более поверхностных, более молодых археологических слоях, непосредственно над более глубокими и древними отложениями, в которых кроются следы их диких аналогов: первые пшеница, ячмень, рожь и овес, присутствие которых зафиксировано археологами, представляют собой собираемые человеком дикие злаки.
Так, в Гилгале в долине реки Иордан были найдены тысячи зерен дикого ячменя и овса возрастом от 11 400 до 11 200 лет. А в Абу-Хурейра, на Евфрате, были обнаружены следы присутствия дикой ржи с первыми признаками окультуривания: утолщенные зерна, вероятно прошедшие через обмолот. Более того, в некоторых местах археологические находки позволяют сделать интересные предположения относительно того, как охотники-собиратели обрабатывали собранные ими дикие злаки.
Несколько десятилетий археологи ломали голову над тем, для чего могли служить выдолбленные в камне небольшие углубления, которые встречались по всему Южному Леванту. Некоторые думали, что эти ямки размером с чашку могли остаться после состязаний древних камнетесов в мастерстве. Другие же полагали, что эти отверстия символизируют человеческие гениталии. (Я, конечно, признаю, что некоторые артефакты действительно представляют собой отображение важных анатомических особенностей человека, было бы удивительно, если бы этого не происходило. Однако невозможно не отметить, что толкование бугорков и отверстий как имеющих сексуальное значение скорее позволяет нам понять образ мыслей археолога, чем древнего создателя подобного артефакта.) В любом случае именно этим таинственным углублениям есть и более прозаическое объяснение: это могли быть ступы для готовки, в частности для перемалывания зерен в муку.
Многие из таких предполагаемых ступок были найдены в памятниках натуфийской культуры, которая 12 500 лет назад, то есть 800 годами раньше первых проявлений неолита в регионе, уже полностью сформировалась. Свое название она получила по Вади-эн-Натуф на территории Западного берега реки Иордан, где в 1920-е годы проводила раскопки в пещере исследовательница Дороти Гаррод. Археологический период, совпадающий со временем существования натуфийской культуры, носит название позднего эпипалеолита. Это означает что-то вроде «периферийного палеолита» – данный термин указывает на ожидание перемен. Развитие общества и культуры в тот момент четко прослеживается по археологическим данным, но это еще не чистый неолит.
Натуфийская культура появилась в Южном Леванте около 14 500 лет назад, и с ее распространением связаны важные перемены, а именно переход от бесконечного кочевничества к оседлости. Натуфийцы все еще относились к охотникам-собирателям, однако не перемещались с места на место. Эти люди строили постоянные, круглогодичные поселения, а не временные стоянки. И уже 12 500 лет назад они умели выдалбливать в камне отверстия, напоминающие ступки. Единственным крупнозерновым злаком, который рос в регионе в эту эпоху, был дикий ячмень. Интересно, что не так давно одна группа археологов решила протестировать эти каменные ступы: насколько удобны они были для перемалывания зерен в муку?
Ученые постарались сделать опыт максимально аутентичным. Пусть они и не были одеты как древние натуфийцы, зато использовали орудия, подобные тем, что изготавливали древние люди. Для начала нужно было собрать ячмень с помощью каменного серпа: предыдущие опыты доказали, что срезание стеблей растения с помощью точных копий кремневых серпов приводило к появлению такого же блеска, как на обнаруженных при раскопках кремневых орудиях, которые и приняли за серпы. Затем колосья помещали в корзину. Используя изогнутую палку, нужно было обмолотить ячмень, отделив ости – длинные волоски – от вторичных колосков. Последние далее истирались в ступе конической формы деревянным пестом для удаления оснований остей и шелухи. После этого мякину отвеивали, слегка дуя на нее. Очищенные зерна снова помещали в ступку и превращали в муку, измельчая и растирая деревянным пестом. В конце эксперимента археологи даже сделали из полученной муки тесто и испекли пресные плоские лепешки, напоминающие питу, на древесных углях в костре. После этого исследователи съели экспериментальный хлеб и, вероятно, пошли пропустить по стаканчику пива.
Для опыта была использована настоящая древняя ступа, выдолбленная в камне, со стоянки в Хузук Муса. В этом памятнике археологи обнаружили тридцать одну узкую ступку конической формы, а также четыре площадки для обмолота неподалеку. Опираясь на результаты эксперимента, ученые высказали предположение, что 12 500 лет назад натуфийцы, обитавшие в Хузук Муса, могли без труда обрабатывать таким методом достаточно ячменя, чтобы его хватало примерно сотне человек в качестве основного продукта питания. Важно отметить удобство использования конических ступ для отделения зерен злаков от шелухи. Неочищенный ячмень мог использоваться в качестве крупы, для каши или муки грубого помола. А вот из очищенного от шелухи ячменя получалась мука более тонкого помола, которая могла использоваться только с одной целью – для выпекания хлеба. Удивительно, что древние жители Хузук Муса, вероятно, собирали ячмень, обмолачивали его и смалывали в муку, чтобы печь хлеб по крайней мере за тысячу лет до того, как злаки стали выращиваться как культура.
Предположение о том, что хлеб стал основным продуктом питания народов Ближнего Востока за сотни лет до появления земледелия, позволяет лучше понять, что такое неолитическая революция. Ведь как только люди стали собирать и обрабатывать дикие злаки, введение в культуру этих растений – не только ячменя, но и пшеницы и других зерновых – стало неизбежным. Если определенный продукт приобретает настолько важное значение в рационе, то становится неблагоразумно полагаться на естественный урожай диких злаков. Надежнее выращивать их самостоятельно. Однако в этом случае приходится предположить, что наши предки начали намеренно выращивать дикие растения. При этом зарождение земледелия было скорее счастливой случайностью, чем результатом тщательно разработанного плана.
По крайней мере, некоторые характерные отличия культурных злаков от их диких предков появились по воле случая или же были непредвиденными последствиями действий человека. Основное различие между дикими и культурными злаками заключается в прочности центральной оси (стержня), к которой прикрепляются зерна, образуя колос пшеницы. У диких разновидностей эта ось хрупкая, она легко ломается: отдельные вторичные колоски, содержащие зерна, отделяются от стержня по мере вызревания, рассеиваясь по ветру. А вот колос культурной пшеницы остается нетронутым и после того, как поспеет. У нее жесткая, но далеко не хрупкая ось. Такая особенность определенно была бы серьезным недостатком для дикорастущего растения, поскольку семена не разносятся свободно ветром и не сеются. В дикой природе подобная мутация оказалась бы вредной и исчезла бы в ходе естественного отбора. Зато в культурной форме злаков твердая и прочная ось превращается в преимущество.
Если сбор урожая производился только после вызревания большинства колосьев, то на растениях с хрупкой центральной осью практически не осталось бы зерен, а вот у мутировавших форм с прочной осью зерна оставались бы в своих колосках. И все хорошо прикрепленные зерна подверглись бы обмолоту, некоторые пошли бы в пищу, остальные – на новый посев. Таким образом, доля растений с прочной осью и их семян увеличивалась бы с каждым поколением. Это очередной пример фактически «самоотбора» определенного признака. Земледельцам не приходилось выбирать растения, сохранявшие до конца все свои зерна. Им просто нужно было подождать вызревания большей части пшеницы, и тогда в собранном урожае оказывалось значительное количество зерен от растений с прочной осью, так, распространение данного признака вполне могло являться непредвиденным результатом ранних методов земледелия.
На самом деле возможно, что отбор злаков по прочности оси начался еще до перехода к земледелию. Представьте, что вы – охотник-собиратель и возвращаетесь в поселение с полными руками диких злаков на обработку. По пути множество зерен осыпается. Но если у собранной вами пшеницы прочные оси колосьев, то их зерна остаются на месте. Вернувшись домой, вы принимаетесь за обмолот, и здесь, очевидно, часть зерен также упадет на землю, они прорастут и взойдут. Может, первые поля зерновых появились именно вокруг площадок для обмолота, еще до начала земледелия? Такую возможность, несомненно, стоит рассматривать, но, в конце концов, пшеницу с прочной осью нужно было посеять. Вероятно, данный признак развился непреднамеренно, как результат применения древних техник сбора и обработки урожая, но, как только это привело к формированию конкретных разновидностей злака, они оказались в полной зависимости от человека: эти растения не смогли бы выжить без нашей помощи. Ведь они вырастали лишь по краям площадок для обмолота или в полях, где их сеял человек.
В течение приблизительно трех тысяч лет такой признак, как прочная ось, медленно, но верно распространялся в популяции древней пшеницы, по мере того как люди стали сильнее зависеть от урожая зерновых и перешли к их выращиванию. В Леванте находили небольшое количество неосыпающейся пшеницы однозернянки и полбы возрастом до 11 000 лет. Но уже к 7-му тысячелетию до н.э. (9000 лет назад) во многих местах доля неосыпающейся пшеницы составляла 100 %: определенно данный признак стал нормой – как говорят генетики, «закрепился» – в популяциях древних культурных злаков.
Превращение пшеницы из дикого в культурный злак затянулось надолго. Параллельно с этим медленным преобразованием также медленно менялись и орудия охотников-собирателей, ставших земледельцами. При археологических раскопках в более поздних слоях находят все больше и больше серпов. В отличие от более современных серпов с изогнутым металлическим лезвием древние орудия были сделаны из кремня или кремнистого сланца – в конце концов, речь идет о каменном веке. Длинные каменные лезвия закреплялись на деревянной рукоятке (археологам это достоверно известно, поскольку несколько найденных серпов сохранились полностью). Своеобразный «серпяной блеск» по краю указывал на то, что серпы полировались в результате многократного срезания богатых кремнием травяных стеблей. Появился этот инструмент не просто так, скорее всего, довольно долго его использовали для срезания тростника и осоки, а потом уже приспособили для срезания колосьев диких злаков. Около 12 000 лет назад серпы получили большое распространение: их часто находят в археологических памятниках этого возраста, в основном в Леванте, на западной оконечности Плодородного полумесяца. Ученые объясняют растущую популярность серпов развитием зависимости от зерновых, ведь кажется маловероятным, что обитатели Леванта просто стали упорно резать все больше и больше тростника.
Около 9000 лет назад серпы становятся распространенным орудием на территории Плодородного полумесяца. При этом нельзя сказать, что их используют повсеместно, в связи с чем некоторые археологи предполагают, что использование этого орудия скорее зависит от культурных предпочтений, а не представляет собой необходимое условие для сбора урожая злаков. Данная идея далеко не так удивительна, как кажется: по имеющимся данным, сбор колосьев пшеницы и ячменя вручную – так, как это до сих пор делают бедуины племени бедул, живущие в долине в районе Петры, – почти настолько же эффективен, как и использование каменного или даже металлического инструмента. Вероятно, распространение серпов на Ближнем Востоке 9000–6000 лет назад было связано скорее с вопросом культурной идентичности – служило «знаком» земледельцев, – чем способом повышения эффективности сбора урожая. Тем не менее нельзя утверждать, что рост числа серпов сугубо символичен, поскольку он свидетельствует о растущей потребности человека в злаках, которые изначально представляли лишь небольшую долю всех собираемых растений, как ясно из некоторых археологических раскопок. Но к 7000 году до н.э. в большинстве мест, где были обнаружены следы растений, уже преобладают зерновые. И пшеница, которую тогда собирали и использовали в пищу, не только не осыпалась, ее зерна были более крупными, чем у диких предков растения. Еще один пример того, как новый признак, который стал бы недостатком в дикой природе – слишком крупные семена труднее рассеиваются ветром, – оказался важным преимуществом для земледельцев.
Небольшое увеличение размера зерна наблюдается у диких видов пшеницы еще до появления прочной оси колоса. Затем в течение трех-четырех тысяч лет зерна постепенно укрупняются. Частично данный признак вызван генетическими изменениями, но он также в большой степени обусловлен условиями окружающей среды, ведь зерновым проще расти на возделанной почве, где не приходится соперничать с сорняками и можно даже рассчитывать на обильный полив.
Зерно современной культурной пшеницы содержит три важных компонента. Первый из них – эмбрион нового растения, или зародыш: в конце концов, речь идет о семени. Второй – оболочки (околоплодник, или плодовая оболочка, и семенная оболочка), составляющие около 12 % веса зерна и известные нам также в виде отрубей. Но самая крупная часть – это эндосперм, на который приходится 86 % веса зерна. Как желток в яйце, эндосперм создает среду для развития эмбриона пшеницы. В этой части зерна содержится крахмал – в очень большом количестве, – а также масла́ и белки. И именно несоразмерное изменение объема эндосперма приводит к росту размеров зерна, позволяя помещать все больше и больше питательных веществ в каждое семя. При этом изменяются и пропорции самого зародыша, пусть и не так кардинально, как доля эндосперма, но все же значительно. Более того, у злаков с крупными зернами есть еще одна важная характеристика, связанная с прорастанием и ранней стадией роста: их всходы гораздо более мощные, чем у видов с мелкими зернами.
Логично предположить, что увеличение размера зерна явилось результатом строгого, тщательного отбора, производимого древними земледельцами. Но опять же, возможно, данный признак был отобран ненамеренно. Первые земледельцы были, вероятно, заинтересованы в увеличении площади и урожайности полей, а не отдельных зерен. Разновидности пшеницы с крупными зернами и с более живучими всходами, скорее всего, имели естественное преимущество по сравнению с разновидностями, семена которых более мелкие. Конкуренция между всходами – вероятно, не достигавшая такой остроты среди диких растений, чьи семена разносил ветер, – на густо засеянных культивируемых полях могла быть весьма ожесточенной. Медленно, от лета к лету, поля занимала пшеница с более крупными зернами, к большой радости земледельцев.
Эти два важных признака – прочная ось, с которой не осыпаются зерна, и больший размер самих зерен – не развивались одновременно у всех видов. Совершенно очевидно, что это не взаимозависимые черты, как, например, цвет шерсти и послушание у собак. Каждый признак, таким образом, формировался с определенной скоростью и в силу определенных причин. И вероятно, как первые попытки приручения волков, преследовавших охотников-собирателей ледникового периода, процесс окультуривания растений был гораздо менее осознанным со стороны человека, чем принято считать. Но даже в отсутствие конкретного намерения действия людей привели к значительным изменениям зерновых, повысивших, пусть и почти случайно, их урожайность. По мере распространения и закрепления культурных признаков приобретающие их растения становились все более ценными для человека. Доля пшеницы в рационах древних людей постоянно возрастала, что обеспечило ее будущую роль одного из базовых пищевых продуктов.
Продолжительная и запутанная история окультуривания пшеницы больше похожа на сюжет любовного романа. Двое потенциальных партнеров – в данном случае вид Homo и вид Triticum – встречаются. Судьба свела их вместе, хотя знакомство могло бы никогда не состояться. Но это столкновение пробудило нечто, дремавшее в каждом из партнеров. И вот они начинают танец. Они растут вместе. Человеческая культура изменяется, подстраиваясь под существование Triticum; пшеница эволюционирует, чтобы стать еще более привлекательной для людей.
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.
Показать оглавление

Комментариев: 0

Оставить комментарий