Роман с персидской пшеницей
Роман с персидской пшеницей
1
Почему Николай Вавилов начал с иммунитета растений?
Может быть, тему работы ему подсказал Прянишников? Или Ростовцев, Рудзинский — в общем кто-нибудь из его первых учителей?
Но тогда он должен был хоть словом обмолвиться об этом в предисловии к своей монографии по иммунитету, где, как того требует традиция и элементарная порядочность, благодарит всех, кто содействовал ему. Да, он благодарит и Прянишникова, и Рудзинского, и Ростовцева, и Бэтсона, и профессора Редингского университета Персиваля… Но за что?
«За внимание и интерес к работе».
«За сочувственное отношение к его (то есть автора. — С. Р.) начинанию».
«За средства и участок для опытов».
«За любезное разрешение вести наблюдения над огромной коллекцией сортов пшеницы, собранных со всего света».
И наконец, «глубокая признательность нашей alma mater Петровской академии и ее совету за готовность печатать этот труд, невзирая на огромные расходы, и особенно инициатору напечатания его в „Известиях“ Петровской академии глубокоуважаемому учителю профессору Д. Н. Прянишникову».
И ни слова о теме исследования.
То было собственное его начинание!..
Он выбрал эту тему, конечно, потому, что она была интересной. И новой. И практически значимой.
Но разве мало других интересных, новых, практически значимых проблем ставила перед учеными жизнь? Что же толкнуло Николая Вавилова к этой?
Может быть, постояв в нерешительности у развилки, он вспомнил о прежних своих стремлениях к медицине?.. И еще раз засомневался в правильности избранного пути?.. И решил, что раз уж не дано ему лечить людей, то он будет «лечить» растения… Право же, психологически вполне вероятно, что именно такими были его внутренние побуждения.
А внешним толчком мог послужить хотя бы кратковременный приезд на родину основоположника фагоцитарной теории Ильи Ильича Мечникова. Ведь именно в 1911 году — том самом, когда Вавилов приступил к своим исследованиям, Илья Ильич в последний раз посетил Россию, чтобы вести наблюдения над чумой, вспыхнувшей в астраханских степях.
Приезд этот взбудоражил передовую общественность страны. Ведь с именем Мечникова давно уже отождествлялась независимость русской науки, ее гордость и неподвластность полицейскому режиму царизма.
Вавилова со школьных лет привлекала личность Мечникова. Он хорошо знал его биографию. Знал, что Мечников — ученый до мозга костей. Что он считает науку единственной силой, способной преобразить человеческое бытие.
Мечников хотел заниматься наукой, только наукой.
В России наукой заниматься не давали. Честное и бескорыстное служение ей уже делало человека опасным для существующего режима. Его травили, писали на него доносы.
Он уехал.
Он стал ближайшим сотрудником Пастера.
Своей теорией иммунитета Мечников показал, каким образом организм животного и человека борется с вторгающимися в него микробами. Он установил, что вахту здоровья в организме несут особые подвижные клетки — их он назвал фагоцитами. Стоит появиться болезнетворному микробу — фагоциты набрасываются на него и уничтожают. Иногда микробы размножаются быстрее, чем с ними успевают расправиться фагоциты, — человек заболевает. Стал ясен механизм действия вакцин, уже применявшихся против некоторых болезней благодаря открытиям Дженнера и в особенности Пастера. Вакцины приготовляют из убитых или ослабленных возбудителей болезни. Не причиняя вреда организму, они «мобилизуют» армию фагоцитов и держат ее в боевой готовности.
Все это Вавилов хорошо знал. Он знал и то, что на растительные организмы, а они во многом сильно отличаются от животных, Мечников свою теорию не распространял.
Поэтому, приступая к исследованиям, Вавилов прежде всего хотел одолеть литературу по иммунитету растений. Но ее почти не было в библиотеках Москвы. Не оказалось ее и в Бюро микологии и фитопатологии в Петербурге. Мы знаем уже, что он изменил план занятий: пока Артур Артурович Ячевский добывал нужные ему книги, он углубился в генетику и систематику культурных растений и грибов.
И вот эта перестановка в занятиях стала его везением.
2
Как шел к своему открытию Илья Ильич Мечников?
Он изучал блуждающие клетки в организме животного. В поисках удобного объекта для исследований Мечников остановился на личинках морской звезды. Это был удачный выбор! Потому что личинка прозрачна, и блуждающие клетки можно разглядывать в микроскоп.
Правда, сами блуждающие клетки тоже прозрачны, но это препятствие Мечников обошел, введя в тело личинки порошок кармина. Блуждающие клетки сразу же «напали» на зернышки кармина, поглотили их и окрасились в красный цвет.
До великого открытия оставался один шаг, и скоро Мечников сделал его!
Он вонзил под кожу личинок («великолепных, прозрачных, как вода», — восторгался Илья Ильич), шипы розы. И на следующий день увидел, что шипы плотно окружены блуждающими клетками. Этот опыт, признавался Мечников, «и составил основу теории фагоцитов, разработке которой были посвящены последующие двадцать пять лет моей жизни».
Не раз, должно быть, Вавилов вдумывался вэти слова.
Двадцать пять лет! Для чего понадобились они, если главное совершилось за два дня?
Дело в том, что убедить ученый мир в достоверности фагоцитарной теории оказалось нелегко.
Нашлись критики, которые считали выводы Мечникова слишком смелыми. Будущее показало ошибочность их позиции, но в то время они имели право сомневаться.
Не так-то просто было доказать, что фагоцитарная теория справедлива для всех низших и высших животных и человека. Мечников ставил новые и новые опыты, все более тонкие и остроумные. Критики выдвигали не менее остроумные и тонкие возражения. Мечников впадал в отчаяние. Но в конце концов критики сложили оружие.
Двадцать пять лет ушло на то, чтобы доказать, что реакция иммунитета имеет одну и ту же природу, что она в основном не зависит от особенностей организма, в котором протекает…
3
И вот, углубившись в работы по иммунитету растений, Вавилов увидел, что исследователи — видимо, под впечатлением работ Мечникова — исходят из тех же посылок.
Реакция иммунитета едина в своей основе!
Идея, доказательству которой Мечников отдал двадцать пять лет упорнейших, полных драматизма исканий, исследователями иммунитета растений принималась за аксиому.
Но ведь, кроме единства, между живыми организмами естьи различия (для проблемы растительного иммунитета они темболее существенны, что растения-хозяева и грибы-паразиты, как установил впоследствии Н. И. Вавилов, прошли длительный путь совместной эволюции на общей для них родине).
Каждый вид, даже разновидность и сорт обладают определенными, присущими только им особенностями.
И если Мечников в конце концов доказал что открыртая им на личинках морской звезды реакция иммунитета присуща всему животному миру, то из этого вовсе не следует, что и у растений эта реакция одинакова…
Не то чтобы ничего, полезного не было в работах исследователей невосприимчивости растений. Их наблюдения, опыты заслуживали самого пристального внимания. А вот выводы…
Вавилов знакомится с трудами австралийского ученого Кобба, работавшего с пшеницей. Кобб заметил, что сорта с узкими, вертикально расположенными листьями, сорта, у которых листья, стебли, колосья покрываются легким восковым налетом, не поражаются грибами. Восковой налет служит своего рода панцирем, сквозь который споры гриба не могут проникнуть в ткани растений, как не могут они закрепиться и на вертикально расположенных листьях.
Важное наблюдение! Но какой вывод делает из него исследователь? Он спешит выступить с механической теорией иммунитета, заявляя, что все случаи невосприимчивости у растений объясняются их чисто внешней защищенностью.
Но вот Вавилов читает другие работы и убеждается что, хотя пассивный, как его стали называть, иммунитет встречается в природе, он не имеет широкого распространения. Основная причина невосприимчивости — в физиологической реакции организма на уже вторгшегося паразита.
В чем же суть этой реакции? Один ученый высевал паразитов на выжимки клеточного сока различных растений и установил любопытное соответствие: грибы хорошо развиваются в соке листьев того растения, которое от них и страдает. Как тут не разразиться теорией! Именно химический состав клеточного сока привлекает того или иного паразита!
Но в других работах с не меньшей убедительностью доказывается, что дело не в химическом составе, а во внутриклеточном давлении…
Вавилов подходил к проблеме иначе.
Как систематик, генетик, эволюционист.
Он представлял себе взаимодействие растений-хозяев с грибами-паразитами результатом длительной эволюции.
Отношения между различными формами растений и паразитов слишком сложны и разнообразны.
Разнообразны. В этом все дело.
К одним и тем же паразитам разные растения относятся неодинаково. Одни легко поражаются, другие — слабо, третьи обнаруживают стойкий иммунитет. Интересно, конечно, узнать, каким именно образом организм растения борется с вторгшимся в него паразитом. Но так ли это важно на первых порах? Генетика подсказывает более простой и надежный путь. Использовать естественную невосприимчивость одних форм и путем скрещивания обогащать их генами другие, восприимчивые формы. А для этого надо конкретно знать, какие формы действительно обладают иммунитетом, а какие — нет. Ответа на этот вопрос не дадут умозрительные рассуждения. Нужен прямой опыт с возможно большим количеством видов и сортов.
Подход так прост, что больше нечего прибавить. Кроме, пожалуй, того, что начинать Вавилову приходилось почти с нуля. Скорые на теоретические обобщения, его предшественники располагали лишь единичными фактами.
И если Вавилов еще весной 1911 года, то есть до того, как познакомился с литературой по иммунитету, приступил к обследованию посевов 350 сортов овса и 650 сортов пшеницы, то это говорит о том, что без помощи интуиции он все же не обошелся.
Тысяча сортов! Та самая тысяча делянок, обход которых он начинал каждый день с восходом солнца и продолжал до тех пор, пока глаза еще могли различать бурые пятнышки ржавчины на листьях растений. Сеновал рабочего станции Нила Ивановича Хохлова, на котором хозяин разрешал ему ночевать, редко оставался пустым. Николай так мало бывал дома, что у его племянника А. Н. Ипатьева, написавшего воспоминания о своих дядьях братьях Вавиловых, даже сложилось впечатление, будто Николай Иванович одно время постоянно жил в Разумовском. Зато приезд его домой всегда характеризовался «веселым шумом, который он привозил с собой»*.
От простого описания поражаемости сортов Вавилов переходит к скрещиваниям иммунных форм с пораженными, чтобы по характеру расщепления гибридов судить о наследственной структуре исходных форм. Расщепление дало сложные математические соотношения. А между тем ученик Бэтсона профессор Биффен — чуть ли не единственный, кто до Вавилова ставил подобные эксперименты, — утверждал, что расщепление по иммунитету укладывается в простые менделевские правила: 3:1.
Вавилов впоследствии вспоминал, что, убедившись в неправоте Биффена, он, «как Фома неверующий», усомнился даже в самих законах Менделя… Но нет! Законы Менделя оставались незыблемыми: об этом говорили соотношения по другим признакам тех же самых гибридов. Попросту иммунитет оказался наследственно сложным свойством, за проявление его отвечает несколько пар генов, причем не только рецессивных, как утверждал Биффен, но иногда и доминантных. (В этом и было расхождение с Биффеном, о котором он должен был рассказать через год Бэтсону, о котором спорил с самим Биффеном, но безрезультатно.)
Вавилов стремится охватить все многообразие культур: от злаков переходит к бобовым, плодовым, огородным. В орбиту его интересов попадает лен, виноград, роза.
Изнуряющая поденщина…
Впрочем, он любил эту черновую работу по добыванию фактов. Рассказывают, впоследствии, когда Николай Вавилов уже стоял во главе советской сельскохозяйственной науки и за массой дел не мог постоянно вести эксперименты, лучшим отдыхом для него было поработать в лаборатории или на опытной делянке. Да и сам он говорил, выступая в 1938 году перед аспирантами:
«Я, вероятно, больше всех вас катаюсь по всем нашим отделениям, два раза был в Отраде Кубанской, две недели сам сеял. Я привык все сам проделывать, все операции до посева включительно»*.
Привык!.. Он мог бы добавить, что привычка у него старая — с первых самостоятельных шагов в науке.
Справедливость, впрочем, требует сказать, что на селекционной станции в Петровке у него были помощники. Вернее, помощницы: сначала Ольга Вячеславовна Якушкина, потом Александра Юльевна Тупинова-Фрейман. Обе работали преданно и самоотреченно.
«Природа <…> дает ответ каждому, кто умеет ее спросить. И перед натуралистом встает большой основной вопрос — сумеет ли он спросить природу?» — так говорил старший современник Н. И. Вавилова русский ботаник В. Арнольди.
Николай Вавилов сумел спросить природу — ответы посыпались сами.
Выяснилось, что грибы-паразиты строго специализированы по растениям-хозяевам. Каждая форма гриба избирательно поражает один род, или один вид, или одну разновидность растений, но уж этот свой объект умеет отличить точно — не хуже опытнейшего ботаника.
…Постепенно, идя от растения к растению, от одного вида грибов к другому, разрабатывал Вавилов физиологическую, как он называл, а правильнее — генотипическую теорию растительного иммунитета, как назвал ее впоследствии П. М. Жуковский.
4
Но не все в складывавшейся теории было гладко.
В каталоге образцов селекционной станции под № 173 значилась «персидская пшеница», полученная от немецкой семеноводческой фирмы «Гааге и Шмидт» и по многим внешним признакам относившаяся к виду мягких пшениц.
Можно представить себе, как, пряча в усы усмешку в очередной свой приезд в Петербург, Вавилов показывал растеньица персидской пшеницы Константину Андреевичу Фляксбергеру.
— Типичный Triticum vulgare, — отвечал «заведующий пшеницей», посасывая трубку и выпуская клубы дыма в густую рыжую бороду.
Недоумевая, как это такой способный практикант задает столь элементарные вопросы, Константин Андреевич с обычной невозмутимостью раскрыл свою пухлую книгу и, показывая записи и рисунки, стал растолковывать, почему эту яровую черноколосую расу следует относить к виду мягких пшениц.
— Значит, Triticum vulgare? — переспросил Вавилов.
— Так точно, дорогой коллега, vulgare, можете мне поверить.
Но Вавилов не поверил.
Персидская пшеница обнаружила удивительную стойкость к мучнистой росе. Все другие формы мягкой пшеницы ею поражались; потому что гриб мучнистой росы как бы всеяден. Он словно не замечает сортовых различий, хорошо себя чувствует на любых формах мягких пшениц. И вот — одна непокорная!
И надо же было случиться, что Вавилов начал работать с персидской пшеницей в первое же лето. Не натолкнулся на непонятный факт, когда теория уже выкристаллизовалась в его сознании, а начал с непонятного факта.
Что же делать? Может быть, просто отбросить единственный факт, противоречащий тысяче! Вряд ли кто посмеет упрекнуть за это. На худой конец можно сделать оговорку, что вот есть один непонятный случай. Наверное, не раз искушала Вавилова эта мысль. Но вслед за таким искушением приходило другое: заглянуть поглубже в природу персидской пшеницы.
Вавилов вооружается лупой, потом микроскопом… И видит, что персидская пшеница не так уж похожа на мягкую! Зерно ее покрыто мелкими морщинами. Хлорофилловые зерна в листьях вдвое крупнее, чем у обыкновенных мягких пшениц.
А что покажут скрещивания Персидской пшеницы с другими мягкими? Большинство растений вообще не дали семян, другие при высеве в следующее лето оказались бесплодными. Картина знакомая! Именно так и должны вести себя гибриды отдаленных форм, принадлежащих к разным биологическим видам. Наконец последняя проверка. По просьбе Вавилова цитолог станции Александра Гаврииловна Николаева производит подсчет числа хромосом в клетках персидской пшеницы. Ну, конечно же! Их оказалось 28, тогда как у мягкой должно быть 42! Но если персидская пшеница не относится к мягкой, то к какому виду ее отнести?
«Персидскую пшеницу надо выделить в отдельный биологический вид!» — решает Вавилов.
Решает, конечно, не сразу. Только в 1918 году делает этот шаг, и тогда многим показавшийся рискованным.
Ведь известно, что каждый ботанический вид объединяет огромное разнообразие форм. Персидская пшеница же была представлена одной-единственной. Выделяя ее в отдельный вид, Вавилов как бы утверждал, что должно существовать разнообразие еще не найденных форм персидской пшеницы. И ведь речь шла о пшенице, пристально изучавшейся уже двести лет и, казалось, настолько известной, что об открытии нового вида не могло быть и речи.
Но вот в 1922 году профессор Тифлисского университета П. М. Жуковский в горах Кавказа нашел посевы персидской пшеницы. Еще лично незнакомый с Вавиловым, Жуковский состоял с ним в деятельной переписке, заочно причислял себя и своих учеников к вавиловской школе. Он, естественно, поспешил прислать образцы Вавилову.
«Относительно Triticum persicum ваше определение верно, — отвечал обрадованный Вавилов. — Ваше открытие для меня особенно интересно, т. к. я вот уже 11-й год имею дело с персидской пшеницей. Скрещивали мы ее со всеми видами, многими разновидностями. Чем больше ею занимаюсь, тем больше любопытного. В шутку я говорил <…>, что у меня давно подготовлен целый роман с персидской пшеницей. Ее исследовали мы и цитологически, и анатомически, и гибридологически, и в техническом отношении. Мука из нее получается своеобразная, сладковатая, малого подъема, но очень вкусная»*.
Скоро выяснилось, что стойкость к мучнистой росе вовсе не отличает в целом этот вид. Гриб поражает отдельные разновидности и сорта, оставляя в неприкосновенности другие. И если единственный образец из коллекции селекционной станции Петровки оказался стойким, то было это исследовательским счастьем Николая Вавилова. Тем счастьем, о котором говорил Пастер: оно посещает лишь подготовленные умы.
5
До конца жизни Николай Вавилов будет следить за всем новым в области растительного иммунитета. Продолжит — пусть урывками — экспериментальные исследования; даже в своей квартире на подоконнике будет наблюдать болезни овсов. В 1935 году выйдет новый вариант его монографии. В 1940-м он выступит с большим докладом, в котором сформулирует основные законы естественного иммунитета растений.
Но даже в годы самой интенсивной работы над иммунитетом эта проблема не может поглотить его целиком. Он слишком часто отвлекается. То публикует совместно с О. В. Якушкиной исследование о физиологических свойствах некоторых форм овса. То его занимает межвидовой гибрид мягкой пшеницы с однозернянкой. То он отправляется в длительную экспедицию. То публикует очерк учения о прививках растений… Лишь в 1919 году он печатает монографию по иммунитету в разоренной типографии Петровки. Сам помогает набирать, брошюровать, переплетать книгу.
Но, возвращаясь к иммунитету, Вавилов мысленно беседует с Ильей Ильичом Мечниковым: соглашается, спорит, доказывает.
И через три года после смерти основоположника теории фагоцитов, склонившись над законченной уже рукописью «Иммунитета растений», Вавилов в последний раз перелистает ее и, прежде чем отнести на высший суд — Дмитрию Николаевичу Прянишникову, на титульном листе напишет:
Посвящается памяти великого исследователя иммунитета
ИЛЬИ ИЛЬИЧА МЕЧНИКОВА.
Он не знает, что история науки рядом поставит их имена.
«Основоположником учения об иммунитете вообще был И. И. Мечников; основоположником учения об иммунитете растений к инфекционным заболеваниям является Н. И. Вавилов». Эта выписка из редакционного предисловия к четвертому тому «Избранных трудов» Н. И. Вавилова.