Злая собака (zly_pies) wrote,
Злая собака
zly_pies

Category:

Триумф семян. Цитаты.

Много букв

Концентрированный запас энергии в компактной переносной "упаковке" открыл широкую перспективу для эволюции и позволил семенным растениям распространиться по всей планете. Для человечества использование заключенной в семенах энергии подготовило почву для современной цивилизации. И по сей день основой рациона человека служат зерновые продукты - питание, предназначенное для зародышей растений.

***

Семядоли не запас питательных веществ!
Семя содержит три основных элемента: зародыш растения ("детеныш"), кожуру ("коробку") и какую-либо питательную ткань ("завтрак"). Обычно "коробка" открывается при прорастании семени и зародыш, питаясь "завтраком", посылает корни вниз и побег со своими первыми настоящими зелёными листьями - вверх. Но также часто бывает, что "детеныш" съедает завтрак преждевременно, задолго до прорастания семян, направляя всю потреблённую энергию в зародышевые листья, называемые семядолями. Это хорошо нам знакомые половинки гороха, грецкого ореха или фасоли - зародышевые листья, содержащие запас питательных веществ, настолько крупные, что заполняют почти всё семя.

***

Клетки зародышевого корешка как длинные резиновые шарики
После 29-дневного покоя косточка номер 3 увеличилась в весе. Я перепроверил весы, но результат был тот же - самая обнадёживающая десятая доля унции, которую я когда-либо измерял. "Большинство семян набирают влагу непосредственно перед прорастанием", - утверждала Кэрол. Этот процесс получил жизнеутверждающее название "набухание". Почему он часто занимает так много времени - вопрос спорный. В некоторых случаях воде необходимо проникнуть сквозь толстую семенную кожуру или вымыть химические ингибиторы. Но причина может быть и менее очевидной и составлять часть стратегии семени, позволяющей отличить кратковременный моросящий дождь от постоянной высокой влажности, необходимой для роста растения. Как бы то ни былo <...> все косточки авокадо начали набирать вес. Внешне они не изменились, но внутри у них что-то определенно творилось.
...
Каждый первичный корень рос удивительно быстро, из крохотного зародышевого корешка превращаясь в устремлённый вниз бледный корешок, троекратно увеличивавшийся в размерах за несколько часов.
...
Обеспечьте семя водой, и клетки зародышевого корня проделают, в сущности, то же самое, становясь всё длиннее и длиннее по мере наполнения влагой. Этот процесс может продолжаться часы или даже дни - активная вспышка роста происходит прежде, чем клетки на кончике корня хотя бы озадачатся делением, чтобы обеспечить рост за счёт образования новых клеток.

***

Человек и семена
Для человечества овладение способами хранения и обработки покоящихся семян дало возможность заниматься сельским хозяйством, и это умение продолжает определять судьбы народов.
...
Когда дело доходит до кражи пищи у зародышей растений, ни одно животное не сравнится в этом искусстве с Homo Sapiens, а значение семян в человеческом рационе трудно переоценить.
...
Похоже, что где бы люди ни переходили от охоты и собирательства к земледелию, основой этому послужили один или два вида злаков.
...
Шимпанзе ищут поджаренные семена деревьев афцелии, следуя за лесными пожарами.
...
По одной из гипотез, преодоление физических трудностей при поедании семян с твердой скорлупой, возможно, даже способствовало появлению характерной формы человеческого черепа. <...> Привычка раскусывать крупные твердые предметы, такие как орехи, объясняет изменения в древних черепах. <...> Когда вам в следующий раз случится открыть пакетик арахиса, отметьте, какими зубами вы обычно разгрызаете самые твердые скорлупки. Велика вероятность, что вы поместите орех сбоку рта, прямо за клыками — там ваш череп наилучшим образом распределяет усилие при укусе. Это премоляры, или малые коренные зубы, и если Стрейт прав, то использование их для разгрызания скорлупы орехов — глубокий и давний эволюционный инстинкт.

***

Среди всех веществ, в которых семена запасают энергию - от масел и жиров до белков, - ни одно не служит лучшим продуктом питания, чем крахмал. Он представляет собой длинные цепочки из молекул глюкозы, наподобие хрупкого ожерелья с сахарными бусинами. Ферменты, содержащиеся в человеческом кишечнике и даже в слюне, могул легко разорвать это "ожерелье" и высвободить сахара. Однако если слегка изменить химическое строение крахмала, то получится целлюлоза, неусвояемое человеком растительно волокно, образующее листья, стебли, ветви и стволы деревьев. Крахмал и целлюлоза отличаются только тем, как соединены в них молекулы глюкозы: всего несколько перестановок атомов - и тонкая бечёвка превращается в стальную проволоку. Если бы не слабые связи между молекулами глюкозы в крахмале и наша способность легко их разрывать, перемолотые семена злаков проходили бы сквозь наш кишечник, как горсть опилок. Известно, что содержание крахмала в семенах злаков достигает 70% - это доступный запас энергии, который возник в ходе эволюции, чтобы обеспечивать рост растений, а теперь он снабжает энергией более половины всей нашей активной жизнедеятельности.

***

Стратегия однолетних растений: всё или ничего.

Однолетние растения следуют жизненной стратегии "всё или ничего", которая заставляет растения вкладывать все свои ресурсы в семена. Располагая только одним вегетативным сезоном для жизни и размножения, однолетние растения не нуждаются в долгоживущих стеблях и листьях, но образуют многочисленные крупные семена, делающие их привлекательным объектами для культивирования.

***

С жидким, внеклеточным, эндоспермом, содержащим достаточно влаги, и богатой маслами копрой, обеспечивающей запас энергии, кокосовый орех может расти неделями без какой-либо поддержки извне.

***

Семена, запасающие масла, обладают большей энергией на единицу массы, чем крахмалистые семена. Масла энергетически более выгодны, чем целая куча крахмала. <...> ...семена обычно не прибегают к этому богатому энергетическому запасу вплоть до самого конца прорастания. Большинство видов растений располагает достаточным количеством сахаров в семени, чтобы зародыш пробудился к жизни и лишь потом начала более сложный процесс освоения имеющихся резервов. Крахмал относительно просто разлагается на сахара, но требуется целая последовательность химических реакций, чтобы превратить белок, жир или масло в вещество, пригодное для извлечения из него энергии, идущей на образование и жизнедеятельность клеток. <...> С точки зрения эволюции самое важное - это молодое растение, содержащееся в семени, и создание условий для его развития. Но если можно объяснить, почему семена растущих в лесу деревьев, таких как какао или миндаль, используют в качестве запасных веществ в семени масла и жиры, обеспечивающие юному растению постоянный медленный рост в тени, остаётся непонятным, почему семена горчицы, растущей на открытых полях, применяют тот же самый способ для быстрого роста.

***

Британский физик Уильям Лоуренс Брэгг однажды сказал, что наука не столько обнаруживает новые факты, сколько "открывает новые способы их объяснения".

***

Фрекинг и гуаровая камедь
В Раджастане оптовая цена гуаровой камеди подскочила на 1500% всего за два года, иногда удваиваясь в течение недели. Крестьяне, которые вели натуральное хозяйство и скармливали гуар коровам, неожиданно обнаружили, что могут заработать на нём достаточно, чтобы купить сначала телевизор, а затем мотоцикл. Теперь многие из них строят новые дома и проводят отпуск с семьёй за рубежом. Недостаток бобов в 2011-2012 гг. привёл к прекращению ряда проектов по бурению скважин в Северной Америке. А курс акций нефтяного гиганта Halliburton Corporation упал почти на 10% за неделю, когда компания предупредила своих акционеров, что цена гуаровой камеди теперь составляет почти треть стоимости фрекинга и "окажет большее воздействие на прибыль во втором квартале, чем ожидалось".
<...>
Неудивительно, что они нашли замену в виде других растущих в сухом климате бобовых растений, семена которых содержат эндосперм, таких как кэроб, тара и кассия.

***

Нерепрезентативность геологической выборки

"С сухопутными растениями в геологической летописи есть проблема, - пояснил Билл. - Они плохо сохраняются там, где растут". Для образования окаменелостей необходимы мелкозернистые осадочные породы и вода - вполне обычные в болотистой местности, где процветали споровые растения, но редкие где-либо ещё. Поэтому, если гигантские хвощи и плауны преобладают в ископаемых остатках каменноугольного периода, это ещё не означает, что они преобладали в ландшафтах каменноугольного периода. <...> Палеонтологи называют это погрешностью сохранения.

***

Споровое размножение

Каждая спора представляет собой единственную клетку с толстыми стенками и не имеет никакой дополнительной защиты или запасов питательных веществ. Спора прорастёт, если только попадёт на подходящий участок влажной почвы, но даже тогда она не превратится в новый папоротник, как мы его себе представляем. Вместо этого из споры вырастет отдельное неузнаваемое растение - заросток - крохотная зелёная пластиночка сердцевидной формы и размером меньше ногтя. Именно это растение оснащено всем необходимым для полового размножения папортников и носит название гаметофит (то есть производящее гаметы).
Гаметофиты образуют неподвижно сидящие на них яйцеклетки, а также отправляют во внешнюю среду свободно плавающие сперматозоиды, способные проложить себе путь по мутной воде в почве на расстояние от одного до двух дюймов. Только в этом случае, если это путешествие приведёт сперматозоид к находящейся по соседству яйцеклетке и произойдёт оплодотворение, из образовавшейся зиготы вырастет спорофит (растение, производящее споры) - это и есть знакомый нам всем папоротник.
...
В природе постоянное перемешивание генов при обрзовании семян обеспечивает им значительный эволюционный потенциал. В то время как споровые растения осуществляют половое размножение случайным образом и часто сами с собой, семена сочетают гены от двух родителей регулярно и напрямую, используя сложное строение цветков.
...
В то время как споровые растения скрещивались лишь время от времени, семенные растения постоянно перемешивали гены.

***

Дарвин и Мальвы

Увлечение Дарвина семенами началось, когда он наблюдал за мальвой - полевым и садовым цветком, проросшим там, где через густой тенистый лес проложили новую дорогу. Он пришёл к выводу, что семена, по-видимому, лежали в почве "сотни лет не потревоженными" с тех самых пор, когда на этом месте ещё не было леса, а находились возделанные поля. Самые поразительные примеры такого повторного возвращения к жизни появляются, когда нарушение почвенного покрова вскрывает давно погребенные запасы семян, иногда в самых неожиданных местах. Весной 1667 г. лондонцы пришли в изумление: их город зацвёл. Внезапно появились поля золотых крестоцветных и других диких цветов, простираясь к северу от Темзы, где шестью месяцами ранее Большой пожар уничтожил тысячи жилых и нежилых строений, обнажив землю и запасы семян, пролежавших там много поколений.

***

Высыхающие животные артемии
Есть несколько живых существ, которые научились этому трюку: некоторые нематоды, коловратки, тихоходки и группа крошечных ракообразных <...> Подобно семенам, их высохшие яйца могут ждать годами — в дикой природе или в почтовом пакете, — и клетки артемий прекрасно вспоминают, как восстанавливаться, когда оказываются в аквариуме. В настоящее время специалисты считают, что у высохших семян и «Морских обезьянок» много общего: их клетки, пребывая в стеклоподобном состоянии, сохраняют жизненные функции.

***

Банк семян и блокада Ленинграда
Город выстоял в блокаду, но для семенного банка оставалась опасность мародерства со стороны голодающего населения, и многие самоотверженные сотрудники (по разным данным, от 13 до 28 человек) умерли от голода, оставаясь на своих рабочих местах, но так и не притронулись к тысячам пакетиков с рисом, кукурузой, пшеницей и другими драгоценными зернами, находившимися под их опекой.

***

Коэволюция
Но как только грызуны принялись грызть семена, растения и их поедатели фактически вступили в гонку вооружений: более крепкие зубы приводили к появлению более твердых защитных оболочек и наоборот, отчего эти древние семена превратились в желуди и орехи с толстой твердой скорлупой, знакомые нам сегодня. (Другие семена отвечали на эту угрозу, еще больше уменьшаясь в размерах в надежде, что их проглотят целиком или вообще проигнорируют.) Перед деревьями грызуны поставили эволюционную дилемму: шанс распространять семена против риска полностью их потерять. Для грызунов открытие питательных запасов в семенах оказалось эволюционной золотой жилой: они быстро стали самой многочисленной и разнообразной группой млекопитающих на планете.

Идея коэволюции — совместной эволюции — подразумевает, что изменения в одном организме могут приводить к изменениям в другом: если антилопа начинает бегать быстрее, то гепарду придется стать еще проворней, чтобы ее поймать. Традиционные объяснения описывают этот процесс как танго между знакомыми партнерами, где в ответ на каждый шаг следует ответный изящный контршаг. В реальности же на танцполе эволюции зачастую толпится намного больше участников.
...
Во многих случаях развивавшиеся отношения стали взаимовыгодными: грызуны получали пищу и в процессе поедания распространяли некоторое количество семян растения. Грызунов в данном уравнении направляет только голод, но для растений это сродни балансированию на проволоке. Их семена должны быть достаточно привлекательными, чтобы их захотели съесть, но достаточно твердыми и неподатливыми, чтобы их нельзя было сгрызть на месте. Твердая оболочка заставляет грызунов уносить семена с собой и разгрызать позже, в безопасной обстановке норы или кладовой. В идеале грызуны потом забывают, где спрятали запасы, или погибают прежде, чем успеют вернуться и их съесть.
...
Среди поедателей семян одна из самых долгих эволюционных историй принадлежит птицам. Они ведут свое происхождение от динозавров, и некоторые из них развили органы, способные дробить семена, более 160 млн лет назад. Палеонтологи узнали это по ископаемым остаткам, содержащим характерные кластеры гастролитов, особых мелких камешков, которые можно найти в птичьих потрохах. У современных птиц измельчение пищи по-прежнему зависит от этих камешков, и самые крепкие гастролиты обнаруживаются во внутренностях буквально всех поедателей семян — от кур, канареек, дубоносов и соек до, пожалуй, самой знаменитой в мире группы птиц.
...
Отличия в длине клюва меньше полумиллиметра определяют, какие птицы смогут расколоть самые крепкие семена, а какие не смогут. Во времена голода такое различие становится вопросом жизни и смерти, и в итоге клювы целой популяции могут измениться за одно поколение.
...
Какой бы прочной ни была скорлупа семени, всегда найдется крыса, попугай или спортивный фанат, который придумает способ пробиться через эту защиту.
...
Эволюционная радиация — быстрый рост разнообразия видов (например, рост видов млекопитающих, последовавший сразу за вымиранием динозавров).

***

Капсаицин
Когда капсаицин вступает в контакт с языком человека, носовыми пазухами или другими чувствительными областями, он вызывает то, что химики описывают как «ощущение непереносимого жжения и раздражения». Повара и любители острого соуса могут описывать его по-другому, но причина та же: химический трюк, который обманывает естественную систему тела, распознающую тепло. В норме ожоговые рецепторы в коже активируются только при температуре выше 109 °F (43 °C) — температуре, при которой может начаться физическое повреждение клеток. Например, когда вы обжигаете рот горячим супом, боль, которую вы ощущаете, — это результат правильной работы этой системы. Однако если откусить кусочек острого перца, такая же реакция возникает при любой температуре. Молекулы капсаицина связываются с теми же самыми ожоговыми рецепторами и открывают шлюзы, обманывая тело и вызывая род боли и прилива эндорфинов, который обычно сопровождает серьезные травмы. С точки зрения мозга во рту бушует пламя. Это ощущение может длиться несколько секунд, минут или даже дольше, при высоких дозах, но в конце концов капсаицин распадается и тело понимает, что ему не причинено никакого вреда.

Людям это ощущение может доставлять удовольствие — этакий кулинарный эквивалент американских горок или фильма ужасов: страшно, но на самом деле не опасно. По некоторым исследованиям, приятное возбуждение, вызванное всплеском эндорфина, наступает сразу после того, как ослабевает чувство жжения во рту, а это значит, что, как это ни странно звучит, мы едим острый перец именно потому, что его так приятно перестать есть.
...
Белая ткань, называемая плацентой, производит капсаицин и удерживает 80 % этого вещества. Приблизительно 12 % передается семенам, а остальное уходит в ткань плода, в основном в кончик, чтобы животное, откусившее его, почувствовало жгучий вкус капсаицина и не успело причинить растению значительный ущерб.

***

Кофеин
Та же самая химия, которая убивает личинок жуков и заставляет корчиться слизней, мешает клеткам растения делиться. Мы уже касались этой проблемы выше, но нелишне повторить: чтобы успешно прорасти, кофейному растению требуется вывести растущие кончики крошечных корешка и побега подальше от богатой кофеином части семени. Семя решает эту задачу, быстро набухая, переполняя водой заранее образовавшиеся клетки юного растения и отодвигая верхушки побега и корня как можно дальше от себя. Только после того, как они выйдут за пределы семени, может начаться деление клеток меристемы и настоящий рост. Но, как только это удается, происходит нечто еще более интересное. По мере роста побега кофеин уходит из истощающегося эндосперма и распространяется в окружающей почве, где сдерживает рост ближайших корней и не дает прорастать другим семенам. Иными словами, кофейные зерна умеют уничтожать конкуренцию на корню: они выделяют собственный гербицид, расчищая крошечный участок земли, чтобы объявить его своим. В жизненно важной борьбе семени за прорастание и укоренение это эволюционное преимущество настолько же важно, как и отпугивание вредителей.
...
Кофеин также обнаруживается в цветочном нектаре цитрусовых деревьев, но не в их семенах и листьях <...> Апельсины, лимоны и лаймы защищают себя эфирными маслами и другими соединениями, по-видимому сохраняя кофеин для единственной цели — манипулирования «сознанием» пчел.
...
Как сказал один философ, кофе «химическим и фармакологическим путем добился того, чего рационализм и протестантская этика стремились достичь посредством духовности и идеологии». На практике кофе подготовил и тело, и разум к работе в помещении, которая становилась обычной в маленьких и больших городах — к управленческой и коммерческой деятельности и промышленному производству. И вовсе не совпадение, что слова «кофе», «фабрика» и «рабочий класс» в их современном значении и написании появились в английском языке именно в XVIII в. Этот напиток стал особенно популярен у рабочих в городах, и Лондон когда-то мог похвастаться более чем 3000 кофеен — одно заведение на каждых 200 жителей.
...
Кофейные зерна в придачу к кофеину содержат по меньшей мере 800 других соединений — и это делает ежедневную чашку кофе в некотором смысле самой химически сложной пищей в человеческом рационе. Большинство компонентов кофе никогда не изучались, так что их влияние на здоровье остается неизвестным.
...
Кофейни называли «грошовыми университетами», утверждая, что там можно получить изрядное образование, всего лишь прислушиваясь к разговорам завсегдатаев-интеллектуалов.

***

Растения и смысл жизни
Для растений весь смысл состояния покоя заключен в будущем - в распространении своего потомства во времени.
...
Отдаление от родителей позволяет молодому растению избежать поедания, конкуренции с родителем и своим поколением, а также заражения множеством видоспецифичных вирусов и других патогенов, скопившихся вокруг взрослых деревьев.
...
Потомок, который зачахнет еще на материнском дереве или упадет прямо вниз, означает лишь бесплодную попытку продолжения рода. Если такие семена вообще прорастут, то недолго проживут в тени взрослого родителя. (В некоторых случаях взрослые растения выпускают в окружающую почву токсины, чтобы потомки не стали их конкурентами.)
...
«Экономическая эффективность» может показаться вовсе не ботаническим термином, но вся жизнь растений зависит от сбалансированности внутреннего бюджета. Энергия, питание и вода — вот валюта растительного царства: те ограниченные ресурсы, которые требуется распределять между жизненными задачами. Если целиком вложиться в распространение, возникает риск обделить семена питанием или защитой, не говоря о росте и защите листьев, стеблей и корней. В мире растительной экономики производство мясистого плода — дело дорогостоящее. Садоводы и фермеры знают это по опыту: к разряду «требовательных к почвам» растений на любом садовом участке относятся крупноплодные культуры, такие как помидоры, дыни, тыквы, баклажаны, огурцы и перцы. Добавление удобрения или какого-то количества компоста смещает баланс, помогая этим видам больше вкладывать в производство чего-то сочного и мясистого. В дикой природе растения перебиваются тем, что дает им местная почва и погода. Но даже в благоприятный год из-за огромных энергетических расходов на образование плодов сезон плодоношения почти всегда остается коротким, что только увеличивает их ценность.

***

Хлопок

Полет и плавание (как мы скоро узнаем) оказались достаточным эволюционным стимулом, чтобы превратить отдельные микроскопические клетки в гигантские волокна длиной больше двух дюймов (5 см). Неудивительно, что их трудно распутать. Притом что каждый волосок толщиной всего в одну клетку, семя хлопчатника размером с полгорошины может запросто отрастить пуховую шубу из более чем 20 000 ворсинок.
...
Трудно преувеличить важность хлопка в формировании облика современного мира. Историки назвали его «волокном революций» и «двигателем промышленной революции». Он стал первым глобальным массово производимым товаром и обусловил появление «торгового треугольника», связавшего американские плантации, британские фабрики и африканские работорговые порты: хлопок-сырец плыл на восток, готовые ткани — на юг, а рабская рабочая сила — на запад. Как сформулировал Карл Маркс, «без рабства нет хлопка, без хлопка нет современной промышленности». Маркс написал эти слова в 1846 г., в то время когда торговля хлопком составляла 60 % американского экспорта — весьма впечатляющая цифра — и давала работу одному из пяти британских рабочих.

***

Триплоиды
Слово «тетраплоидный» говорит о количестве хромосом в ядре клетки. Как выяснил еще Грегор Мендель, у растений обычно два набора хромосом, по одному от каждого родителя; такое состояние генетики называют «диплоидным». Но иногда в процессе клеточного деления что-то идет не так, из-за чего получаются семена, число хромосом у которых удвоено по сравнению с обычным двойным набором. В природе это важный источник изменчивости, который может приводить к новым признакам, разновидностям и видам. Альмендро — тетраплоид, как и Дарвинов хлопок. Но в середине XX в. селекционеры-растениеводы обнаружили, что хромосомный набор можно удвоить химическим путем и что скрещивание тетраплоида с диплоидным родительским растением дает бесплодные гибриды. Для арбузов итогом стал нормальный с виду и сладкий на вкус плод, не способный образовывать семена. Это делало товар более привлекательным для потребителя, а компаниям по продаже семян обеспечивало контроль над рынком, поскольку садоводам и фермерам пришлось каждый год покупать новые семена, а не сохранять собственные.

***

В своей книге 2008 г. «Музыкофилия» (Musicophilia) Сакс упоминает более раннее образное выражение, которым шотландцы называют безумно привязчивые мелодии: «личинка волынщика» («piper’s maggot»).
Tags: книги, цитаты
Subscribe

  • Минское море. Три медведя.

    Если чо, это антиреклама, а не то, что вы подумали. Спойлер: довольно отстойное морожко оказалось. Последний раз на ММ мы рыбачили зимой аж...…

  • Снегири

    В Беларуси внезапно включили зиму. Внезапно надолго. Эксгибиционисты Снегири замёрзли и подались поближе к людям. Со всех концов…

  • Тут ручаi як рушнiкi

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments