П.А. КОШЕЛЬ

Жизнь семян

О начальном моменте жизни растения – прорастании семени – знаменитый русский ученый К.А. Тимирязев писал: «Едва ли какое явление в жизни растения обращало на себя так много внимания, как именно это первое ее проявление: оно вызывало на размышление и ученых, и мыслителей, и поэтов; оно облечено даже каким-то покровом поэтической таинственности; мы видим в нем олицетворение самой жизни, символ пробуждения от сна и смерти. Действительно, есть что-то заманчивое, подстрекающее мысль в этом внезапном пробуждении деятельности в теле, до тех пор, по-видимому, не отличавшемуся от тел окружающей мертвой природы. Есть что-то загадочное в этой скрытой затаившейся жизни, которая вдруг прорывается наружу».

На заре истории человечества, когда сбор и запасание на зиму питательных семян и корней дикорастущих растений были основой его хозяйственной деятельности, весеннее пробуждение жизни в прорастающем семени должно было обратить на себя внимание нашего далекого предка, и, несомненно, было воспринято им как чудо.

От случайных наблюдений над прорастанием семян первобытный человек перешел к сознательному посеву их на разрыхленной почве. Этот процесс посева на протяжении многих веков совершался как религиозный обряд, на основе которого со временем возникли разнообразные религиозные легенды об умирающих, предаваемых земле и воскресающих богах. Таковы древнеегипетские религиозные легенды о воскресении бога Осириса, древние легенды финикийцев о воскресении Адониса и фригийцев об Аттисе, культ которых был связан с общим весенним пробуждением растительности и, в особенности, с воскресением к жизни зерна, погребенного древним земледельцем на пашне.

Религиозные легенды и мифы, связанные с посевом и прорастанием семян, служили жрецам рабовладельческого общества средством принуждения населения к работе на полях, где эта работа проводилась под видом служения божеству.

Первые попытки логического разрешения загадки прорастания семени мы находим у Аристотеля и Теофраста. Аристотель широко пользовался теорией самопроизвольного зарождения организмов и, наряду с развитием растений из семян, признавал возможность зарождения их в земле, в илистой почве болот под влиянием тепла и влаги. Теофраст относился скептически к этой теории своего учителя, оставляя возможность самопроизвольного зарождения только для малых и самых простых растений, для всех же остальных он признавал лишь размножение при посредстве семян. Оба философа древности вполне единодушно рассматривали семя как зачаток «растительной души», представляющей собою как бы упрощенный вариант «души животной». «Растительная душа» семени служит только для питания, роста и размножения, в отличие от «животной души», способной к ощущениям.

Средневековая наука в лице Альберта Великого (ХIII в.) примитивную «вегетативную душу» семени пыталась объяснить как начало строительное и формирующее, благодаря которому семя строит органы, отвечающие жизненной работе растения. «В каждом, даже самом крошечном, зерне, – пишет Альберт Великий, – скрыт зародыш будущего растения». Далее он, подобно древним философам, проводит аналогию между развитием семени растения и зародыша животного: «...как менструальная кровь, притекая к формирующемуся животному, питает его, так и мучнистые вещества, находящиеся в зерне, служат пищей для развивающегося растения».

Таким образом, уже ученые Средних веков различали в зернах злаков две основные части – зародыш и запасы питательного вещества (эндосперм), которые молодой проросток использует на первых стадиях своего развития.

Более подробные сведения о строении семени сообщает Андреа Чезальпино, которого называли Аристотелем XVI в. В своем знаменитом труде, вышедшем в свет около 1575 г., Чезальпино посвящает целую главу рассуждениям о строении и жизнедеятельности семян.

«В каждом семени, – пишет Чезальпино, – находится как бы зачаток нового растения. Подобно тому, как в яйце есть частицы, в которых находятся как бы очертания будущего животного, а вся остальная масса служит для питания, так и в семени растения главная его часть содержит в себе корень и побег и называется зародышем, а вся остальная часть идет на питание зародыша. Особенно хорошо видно это в зерне пшеницы, где имеется как бы почка или глазок; если эту часть поранить, из семени ничего не выйдет. Поэтому муравьи имеют обыкновение выгрызать эту часть зерна, прежде чем запрячут его в землю. Если же остальная часть семени будет повреждена (она бывает прогрызена червяками), а зародыш останется нетронутым, то семя все равно прорастет».

Весьма подробно Чезальпино описывает процесс прорастания семян некоторых двудольных растений. Отражая дух нового времени – стремление к физическим представлениям о явлениях природы, – он прибегает подчас к наивно механистическому толкованию физиологических процессов, сопровождающих прорастание семени.

«Будучи посеяны, семена легко всасывают влагу из земли и разбухают; при этом возбуждается тепловое начало, в них самих заключенное: подобно этому происходит возникновение тепла при соединении влаги с негашеной известью. В семени влага, смешавшись с молокоподобным веществом семени и с переваренным питательным веществом, увеличивает размеры зачатка. Тогда из сердца семени появляется корешок. Остальное зародышевое вещество у большинства растений выходит на свет из кожуры в виде двух маленьких листоподобных образований. Та точка, откуда выходят эти два зародышевых листика, есть сердце, т.е. головная часть корня и место выхода побега; на последнем также постепенно появляются листочки, но совершенно другого рода, чем те два, которые возникают при прорастании. Обычные листья даются в качестве защиты нежному побегу, в то время как первые зародышевые листья служат для подачи сердцу питания из семян. Они мясисты, потому что состоят из питательного вещества. Вследствие этого две части, на которые разделено семя, как бы соединены сердцем зародыша».

В этих выражениях Чезальпино ясно представляет не только основные черты морфологии семени двудольных растений, но и дает объяснение физиологической функции семядолей. Далее он столь же обстоятельно описывает процесс прорастания семян однодольных растений.

«У тех семян, у которых нет разделения на половинки (например, зерно пшеницы), мякоть семени очень мало выступает из кожуры, а росток выходит сбоку семени, и кажется, что самое семя к нему прилегает... В этом случае семя не выходит из коры, а остается в соединении с основанием молодого ростка как его придаток до тех пор, пока вся молочная влага зерна и его жир не перейдут на питание молодого ростка, после чего само истощенное семя засыхает».

Из этих цитат мы узнаем, что ученым XVI в. были известны различия в строении семян однодольных и двудольных растений.

Более обстоятельные данные по морфологии семени и установлению названий отдельных его частей мы находим в работах Мальпиги (1675); им же даны подробные описания и первые верные изображения семян различных растений.

Следующим шагом в развитии морфологического изучения семени являются исследования И.Гертнера (1732–1791).

Гертнер, родившийся в Германии, несколько лет провел на службе в Петербурге. Здесь же им была задумана и начата классическая работа о строении семян. В 1770 г. он вернулся из России на родину, в Вюртемберг, где целиком отдался обработке накопленного им громадного количества данных о строении семян. В 1788–1791 гг. вышел в свет его замечательный научный труд «О плодах и семенах растений», посвященный морфологии семян. Гертнер обследовал свыше 1000 растительных видов и выяснил, что семена цветковых растений и споры тайнобрачных представляют собой совершенно различные образования, хотя и служат одной и той же цели – размножению растений. Он показал, что настоящие семена всегда содержат зародыш растения с зачаточным корешком и почечкой, в то время как спора представляет собою простое одноклеточное образование. Гертнер тщательнейшим образом изучил положение зародыша в семенах различных групп растений, направление корешка зародыша, число, вид и расположение семядолей. Он первым назвал белком, по аналогии с белком яйца птицы, ту составную часть семян однодольных, которую в настоящее время называют эндоспермом.

Только через полвека после Гертнера, в 60-х гг. XIX в., Д.Буссенго получил более точные данные о составе семян, исследуя прорастание семян в темноте. Он заканчивает описание своих опытов следующими выводами: «Семя заключает в себе пищу для зародыша, составленного из крахмала, превращаемого в сахар, из белковины и жиров... Почти такой же состав представляет собою и яйцо животного, доставляющее пищу зародышу».

Особое внимание Гертнер уделил изучению строения семян растений из семейства злаков. Он впервые отметил характерный для этих семян орган зародыша, который он описал под названием щитка. Он же впервые дал правильное морфологическое толкование этого органа, рассматривая его как видоизменение одного из семядольных листков зародыша.

Продолжение следует