За порогом вражды

Орхидеи и картошка: у них было что-то общее

В этих изломанных и странных цветках гений растения достигает крайних пределов и необыкновенным пламенем как бы расплавляет стену, разделяющую царства природы…

Морис Метерлинк

У нас уже был случай отдать должное красоте цветов орхидей, их чудесному тонкому аромату.

Орхидеи, особенно тропические, которые часто называют "жемчужинами природы", пользуются заслуженной популярностью у садоводов и любителей. Их выращивают в массовых количествах в оранжереях США, Франции, ФРГ, Швеции, Австралии и других стран. Особое место занимает культура орхидей в Англии, где эти цветы считаются своего рода предметом роскоши. В честь орхидей начиная с 1954 года раз в три года проводятся всемирные конференции с богатыми выставками цветов, привлекающими тысячи людей. Выращиванием этих замечательных растений всю жизнь занимался Дарвин.

Секрет популярности орхидей на Западе не только в их красоте и экзотичности. Большинство их видов цветет с сентября по февраль, когда мало других цветов. Кроме того, многие из них природа наградила чудным даром — долгой жизнью. Даже в срезанном виде орхидеи могут благоухать сорок, пятьдесят, а то и девяносто дней, оставаясь такими же свежими и яркими.

Орхидеи довольно легко размножаются черенками, верхушечными побегами, частями корневища. Но садоводы давно мечтали о создании новых, необычных сортов. К этому их побуждали также коммерческие интересы и капризы моды. Случалось, что за одну диковинную орхидею платили столько же, сколько стоит большой двухэтажный дом! Вывести же новый сорт можно, как известно, только путем гибридизации. При этом нельзя миновать выращивания цветов из семян. Тут-то на пути садоводов и ученых встало непреодолимое препятствие.

Орхидеи производят миллионы крошечных семян, покрытых толстой, непроницаемой оболочкой и почти лишенных запаса питательных веществ. Из-за этого и в природе зародыш развивается очень медленно. В искусственных же условиях семена орхидей не прорастали вовсе. В лучшем случае после длительного набухания на свет появлялся крохотный росток, который вскоре погибал. Как садоводы ни бились, какие только условия ни создавали — результат был один.

Впервые гриб на корнях орхидей обнаружил русский ботаник В. К. Варлих, а тайну прорастания семян орхидей разгадал на рубеже нашего века французский ботаник Ноэль Бернар. Он разработал особые методы культивирования, поначалу немало удивившие садоводов: при каждом оранжерейном хозяйстве потребовалось создание специальной! лаборатории. Но только благодаря новым методам было налажено промышленное выращивание орхидей и получены в изобилии невиданные раньше гибридные цветы. Кропотливость культивирования этих "цариц оранжерей" дала основание Метерлинку сказать, что они "более нуждаются в уходе ювелира, чем садовника".

Бернар начал с изучения обычной во Франции подземной орхидеи — гнездовки. Подобно подъельнику, гнездовка лишена хлорофилла и имеет желто-буроватый цвет. Свое название она получила за форму залегания корней. Мясистые и очень многочисленные, они сплетены у нее вокруг корневища, вместе с которым напоминают по форме птичье гнездо. Из "гнезда" торчит толстый и короткий стебель с несколькими прижатыми чешуйками вместо листьев. Подземные органы развиваются десять лет и более. Затем они выбрасывают гроздь коричневых цветов. Стрелка, на которой они сидят, настолько слабосильна, что часто не в состоянии пробиться сквозь почву. Тогда цветы распускаются в земле, не увидев дневного света.

Бернар систематически исследовал стебли гнездовки, цветущие под землей, собирал её семена и пытался их проращивать, однако из этого ничего не выходило.

Но вот в один прекрасный весенний день, прогуливаясь после полудня по лесу Фонтенбло и по обыкновению занимаясь раскопками, Бернар вдруг напал на совершенно необычный экземпляр орхидеи. У нее были созревшие плоды. Раскрыв один из них, ученый к великой радости и немалому удивлению обнаружил в нем сотни проросших семян! Собственно, это были уже не семена, а молодые растеньица гнездовки, каждое около 3 мм длиной. Такого не случалось увидеть еще ни одному человеку.

Бернар тотчас прервал прогулку и почти бегом направился в свою лабораторию. Здесь он принялся внимательно рассматривать срезы проростков под микроскопом. Все они без исключения содержали в своих клеточках крошечные клубочки чрезвычайно тонких волоконец. Не было сомнения, что это мицелий какого-то гриба, проникшего в семена.

О том, что орхидеи живут в симбиозе с грибами, было известно. Но никто не мог предполагать, что гифы гриба, обосновавшегося в корневище, могут через стебель добраться до плодов и заразить зреющие в них семена. Счастливая находка, сделанная в 1899 году, натолкнула Бернара на мысль, что проникновение гриба в зародыши — не случайность, а необходимое условие прорастания семени. Стало ясно, почему у орхидей иногда наклевывались семена на компосте, где раньше росло материнское растение.

Свою гипотезу Бернар проверил экспериментально. Он извлекал под микроскопом клубочки гриба из корней и культивировал их отдельно на питательных студнях, где они образовывали подобие плесени. Одновременно в строго стерильных условиях из спелых плодов гнездовки брались семена и высевались в стеклянные пробирки с питательной средой. Семена слегка разбухали, но не прорастали. Тогда Бернар внес в пробирки с семенами по кусочку "плесени". Результат оказался чудодейственным. Как только нити гриба проникли в семена, те начали дружно прорастать, и через несколько месяцев из них выросли нормальные растения. Так было впервые доказано, что в прорастании семян орхидей обязательно должен принимать участие гриб.

Гнездовка, как и грибы, — растение сапрофитное. Она может жить лишь на готовой органической пище, получаемой через посредство гриба-сожителя. Сапрофитными орхидеями особенно богаты тропические леса. Как же усваивают орхидеи свою пищу?

Проростки орхидеи: 1 — без гриба, 2 — с грибом (участок, занятый мицелием гриба, затемнен) (по Бернару), 3 — "деревцо" мицелия гриба в клетке корня картофеля (по Магру)

Оказывается, питание у них аналогично внутриклеточному пищеварению низших животных и очень напоминает способ борьбы со всякого рода инфекцией у животных и человека. Бернар и русский ботаник В. Л. Комаров назвали этот процесс фагоцитозом у растений. Состоит он в следующем.

Мы уже говорили о "деревцах"-клубочках и переваривании гиф. Если у зеленых орхидей это один из дополнительных источников получения пищи, то у сапрофитных он становится основным. Вступает он в свои права уже на стадии прорастания семян. Зародыш двигается в рост только тогда, когда в его нижних клеточках появляются спирально скрученные гифы гриба. Как в зародыше, так и в тканях взрослой орхидеи эти клубочки постоянно перевариваются клетками-хозяевами, в которые они проникли. От них остается лишь небольшой нерастворимый остаток. Но в клетки внедряются новые гифы, и с ними повторяется то же самое. Отнятые у гриба питательные вещества частично откладываются про запас в виде зерен крахмала.

Бернар считал, что скручивание гиф в клубочки — нечто весьма сходное со склеиванием чужеродных бактерий, происходящим в крови и лимфе животных. Только если у животных фагоцитоз лежит в основе иммунитета и направлен на охрану их здоровья, то в орхидеях он стал способом питания.

У некоторых сапрофитных орхидей существуют специальные фагоцитарные клетки, которые намного крупнее остальных. Только в них и проникают гифы гриба своими концами. Из кончика гифы в клетку хозяина выделяются капельки питательной жидкости. Сами же гифы остаются, по-видимому, целыми и невредимыми.

Бернар отнес симбиотические грибы орхидей к роду ризоктония. Это низшие базидномицеты, не образующие плодовых тел. Но к союзу с редкими экзотическими растениями оказались способными и высшие базидиомицеты, у которых вырастают обычные шляпки. В тропиках, особенно на острове Ява, на Малаккском и Индокитайском полуостровах, подобных ассоциаций немало. Самый известный пример — лиана-сапрофит галеола гидра с Филиппин. Ее гриб-кормилец поселяется на гниющих стволах погибших деревьев, за счет соков которых и существует этот сложный симбиоз. Среди грибов — кормильцев орхидей есть и паразиты, сосущие соки живых деревьев. Так, жизнь японской орхидеи гастродия элата совершенно немыслима без гриба армиллария меллеа, одного из самых опасных вредителей наших лесов. В его отсутствие она не в состоянии размножаться даже клубнями.

Но вернемся к обычным орхидеям, своими цветами украшающим жизнь людей. Со времен Бернара в их разведении был достигнут огромный прогресс. Теперь их научились выращивать в "чистом" виде — без всяких грибов. Их просто "кормят" витаминами, сахарами и составами специально подобранных минеральных солей. Правда, дело это чрезвычайно хлопотное. Впрочем, для наших самых обычных северянок — ятрышника и любки — заменить гриб ничем другим пока не удалось.

Какими бы методами ни пользовались в цветочных хозяйствах, в природе прорастание семян орхидей и рост молодых сеянцев целиком зависят от гриба. У орхидей, лишенных хлорофилла, эта зависимость остается пожизненной. Вспомним, что для самого важного в жизни — заключения "брачного союза" и оставления потомства — им необходима еще помощь насекомых и птиц. Выходит, что жизнь орхидей всецело "в руках" их симбионтов. Разрушьте хотя бы одно звено в их сложных симбиотических связях с окружающим миром, и эти хрупкие, изнеженные создания молчаливо сойдут со сцены жизни. Как мало в них самостоятельности и как много нужно для того, чтобы поддержать их красоту!

Бернар отличался не только пытливым умом. Ему были свойственны также широта взглядов и склонность к теоретическим обобщениям. Изучая орхидеи, он заметил, что они никогда не цветут на первом году жизни, а для продолжения своего существования отращивают разные зимующие органы — корневища, клубни, луковицы, которые от поколения к поколению образуются на все более ранних стадиях развития. Отсюда Бернар сделал вывод, что постепенно укреплявшийся союз орхидей с грибами мог стать исторически главной причиной превращения однолетних растений в многолетние.

Чтобы проверить свою гипотезу и выяснить, всегда ли клубне-образование связано с симбиозом [4], Бернар, естественно, обратился к изучению самого обычного и широко распространенного растения, образующего массу клубней, — картофеля. К тому же цикл развития картофеля совпадает с циклом многих орхидей.

Бернар стал обследовать кустики картофеля в тот момент, когда у них начинают формироваться клубни, надеясь обнаружить грибную "инфекцию". Однако, просмотрев немалое число растений, ни у одного из них постоянной микоризы он не нашел. Неудача не обескуражила ученого. Предположив, что утрата грибного симбионта могла произойти вследствие введения картофеля в культуру, он приступает к исследованию его предков и диких сородичей.

Усилия Бернара были теперь сразу вознаграждены. Корни чилийского дикорастущего растения соланум маглия, наиболее близкого к нашему картофелю и подобно ему также дающего клубни, оказались сильно зараженными микоризным грибом. В итоге Бернар получил первое подтверждение своей гипотезы, что наш картофель — соланум туберозум — происходит от предков, находившихся в симбиозе с грибами. Исчезновение же гриба у культурного картофеля — результат его переноса в новые, удаленные от родины края, где практически нет грибов, способных с ним соединяться. Теперь считают также, что свою способность давать в культуре высокие урожаи "земляных яблок" картофель сохранил благодаря хорошему уходу и подкормке удобрениями.