Борис Александрович Алмазов
Хлеб наш насущный
Отступление первое
Первобытный человек не искал новых источников питания, пока его насыщали старые. В неолите (новокаменном веке), когда население планеты настолько увеличилось, что охота перестала достаточно кормить, человек был вынужден заняться земледелием. Долгое время производство хлеба в какой-то степени удовлетворяло прирост населения, хотя голод был вечным спутником человека и хлеба всегда не хватало. Неурожай был главной бедой в страшной троице: стихийные бедствия, эпидемии и недород…
Медленно, от столетия к столетию, совершенствовались способы обработки земли, увеличивались урожаи. Однако росло и население планеты. К XX веку произошел демографический взрыв. Чтобы население Земли увеличилось до миллиарда, потребовалось около двух миллионов лет, а вот четвертый миллиард возник всего за пятнадцатилетие: с 1960 по 1975 год. Сейчас на пороге уже девятый миллиард. Дело осложняется тем, что пахотной земли, пригодной для производства хлеба на нашей планете мало.Для того , чтобы накормить всех есть два пути. Первый – экстенсивный – то есть, увеличивать количество пашни. Так происходило во все предшествующие нашему времени столетия. Однако, давайте посчитаем. К 1975 году на каждого жителя нашей планеты приходилось примерно 3 гектара земной тверди. Из них 10 процентов вообще лишены почвы – это либо скалы, либо ледники, 40 процентов находятся в таких климатических зонах, что не могут быть использованы ни под пашню, ни под выпас скота. Остается 1,5 гектара со всеми таежными дебрями и джунглями. Кроме того, на этой сравнительно малой площадке (квадрат со стороной 125 метров) должны разместиться все домашние и дикие животные. Земли-кормилицы оущтимо не хватает. Поэтому поэтому пожалуй, единственный путь развития продовольственной базы человечества – интенсивыный. То есть без увеличения посевных площадей – увеличить урожаи. Иными словами, с той же территории снимать больше хлеба, кормов для скота и так далее. Предвидя стремительный рост населения, Вавилов мечтал резко поднять урожаи. Он считал что культурные сорта хлебных злаков, используемые столетиями, исчерпали свои возможности. Нужна, так сказать «свежая кровь», новые сорта, созданные природой, чтобы в старые злаки добавить новые качества. Пока еще есть возможность, пока в природе еще можно отыскать диких предков наших культурных злаков, нужно создать фонд, нужно создать банк сортов, коллекцию, с которой мог бы работать селекционер.
Отступление второе
Чтобы понять цель поисков Вавилова и сущность его открытия, мы должны поговорить о генетике. Название этой науки происходит от греческого слова «генезис» -«происхождение». Значит, наука эта о происхождении, о законах наследственности и изменчивости организмов. Основы генетики заложил чешский ученый Г.Мендель. Он установил принцип дискретности или прерывности в наследовании признаков и свойств организмов. Ученый выяснил, что признаки родительских растении при скрещивании не уничтожаются и не смешиваются, а передаются потомству, причем либо в форме, характерной для одного из родителей, либо в промежуточной, и обязательно проявляются в последующих поколениях. Мендель был убежден, что существуют материальные носители наследственности, особые для каждого организма. Впоследствии их назвали генами. Открытие было сделано в 1865 году. Позднее американский ученый Т. X. Морган развил идеи Менделя и создал хромосомную теорию наследственности. Проще всего представить хромосому в виде книги, где гшены её страницы. Он объяснил, как расположены гены внутри хромосом и как они взаимодействуют. В 20-х годах XX века стала развиваться мутационная генетика – учение о возникновении изменений в наследственных признаках организмов. Н И Вавилов открыл закон гомологических рядов. Он установил, что у родственных растений возникают сходные мутации, поскольку у них сходный состав генов. На основании закона, открытого ученым, можно предвидеть появление тех или иных изменении у культурных растений. Забегая вперед, скажу, что сейчас ученые -селекционеры, то есть те, кто занимается выведением новых сортов злаков, да и не только злаков, уже умеют создавать совершенно невиданные и несуществующие в дикой природе растения, манипулируя на уровне генов. Они уже научились подавлять ненужные гены с другой наследственностью и выбирать те, которые нужны человеку. Дело это очень сложное, за ним будущее. Однако, чтобы заниматься генной инженерией, нужно иметь эти самые гены и по возможности весь «сортамент», созданный великим генетиком – природой.
Вавилов мечтал создать запас генов—коллекцию семян всех сортов и всех видов растений, но успел заложить лишь основу огромной коллекции в ВИРе – Всесоюзном институте растениеводства, носящем теперь его имя.
Но вернемся на полвека назад. К тому времени, когда Вавилов еще стоял на пороге своих открытий, когда он еще только догадывался, что бывают первичные, исходные сорта культурных растений и вторичные, которые произошли от смешения с сорняками или от тех, которые сами считались сорняками.
Главный хлеб
Это, безусловно, пшеница. На земном шаре ею засевают 235 миллионов гектаров, из них около четверти составляют пшеничные поля в СССР. Самый вкусный хлеб – пшеничный. Почему? Начнем издалека. Сейчас в мире насчитывают около четырех тысяч сортов этой культуры. Не путайте сорта с видами. Природа создала всего двадцать шесть видов пшеницы. Главных из них всего два – твердая и мягкая. Эти названия произошли не от того, что одни зерна тверже, другие легче «на зуб». Стекловидные сорта мягкой пшеницы с янтарно-прозрачным твердым зерном дают особо ценную муку – крупчатку. У мягкой пшеницы растяжимая, длинная клейковина, у твердых – упругая, короткая. В ядре клетки мягкой пшеницы насчитывается 42 хромосомы, твердой – 28.
Самый лучший, самый пышный хлеб получается из сортов мягкой пшеницы. Из твердой делают манную крупу и макароны, так как ее клейковина в воде не разваривается.
В начале XVIII века итальянский ученый Бекарри стал полоскать в воде кусок теста, чтобы узнать, что же останется, и получил упругую, нерастворимую массу. В конце XIX века этот опыт был проведен в нескольких странах мира. Среди исследователей был выдающийся русский ученый П. А. Костычев. Он сделал химический анализ полученной массы и определил, что клейковина на 80 процентов состоит из белковых соединений, небольшого количества жиров и клетчатки, а белок, как известно,– основа жизни. Если исследовать всю нашу пищу, то выяснится, что главную роль в ней играет белок!
В настоящее время мир испытывает острейшее белковое голодание. Белка не хватает животным, поэтому так остро стоит проблема кормов. Белка недостает и людям. Во многих развивающихся странах Африки жители получают его чудовищно мало. В переводе на пищевые продукты там приходится одно яйцо на человека на двое суток. На нашей планете ежедневно более пятидесяти тысяч человек умирают от голода.
Белковую проблему решают ученые всего мира и разных областей науки. Получение кормового и пищевого белка – это две проблемы, тесно связанные между собой.
Возьмем пшеницу. Чем больше в муке клейковины, тем она ценнее! Как говорят хлеборобы, это сильная мука. Они так и называют ее: сильная, средняя и слабая. А разница между ними весьма ощутимая: из 100 килограммов сильной муки можно испечь 115 килограммов самого лучшего хлеба, из того же количества слабой – только 90. Помножьте это число на те миллионы тонн зерна, которые снимают с полей, и станет ясно, что из одинакового количества зерна можно получать весыма различное количество хлеба. Мука из сильной пшеницы хороша еще и тем, что ее можно добавлять к слабой, и тогда ее хлебопекарные качества улучшаются. А середняки, или филлеры, как называют сорта пшеницы среднего качества, дают неплохой хлеб, но смесительной ценностью не обладают. Вот тут-то и начинаются сложности для селекционеров: мало вывести урожайный сорт, нужно, чтобы в зерне было высокое содержание белка! А сорт в этом повинен не всегда, есть и иные причины. Сорт – это начало хлеба. Но от момента, когда сортовое зерно выдано на посев, до каравая на столе – длинный путь, при котором всяких сложностей и трудностей не счесть. И теперь, когда мы познакомились с одной сотой, а может, и тысячной долей проблемы хлеба, вернемся в горы, туда, где.Вавилов разыскивал предков нашей пшеницы.
Откуда хлеб пришел? (Продолжение)
Наша кормилица рожь – по происхождению сорняк! Вот первое открытие, которое сделал Вавилов в своем первом путешествии. Для местного иранского крестьянина, выращивающего пшеницу, уничтожение ржи в ее посевах и сейчас серьезнейшая задача.
В Афганистане ученому попались два вида сорной ржи – с ломким и неломким колосом. Неломкая вырастала вровень с пшеницей и шла в амбары, избавиться от нее не было никакой возможности. Ломкая вызревала раньше пшеницы, ее колосья распадались и так густо усеивали землю, что афганские крестьяне вынуждены были перед посевом пшеницы вениками выметать с поля зерна ржи. Сорная рожь попадалась ученым и до Вавилова, но они считали, что эту культуру когда-то здесь возделывали, а потом стали сеять пшеницу и она осталась на полях как сорняк.
Вавилов был категорически не согласен с этим мнением. Первой была пшеница! Допустить, что рожь возделывали на полях прежде пшеницы так же нелепо, как предположить, например, то, что сначала человек возделывал василек, кукуль и иные растения, засоряющие посевы. Не случайно на Востоке рожь именуют не иначе как «терзающая пшеницу». В старинных же рукописях о ржи не упоминается вообще: ее тогда не считали культурным растением. В 1924 году на афганских рынках Николай Иванович уврщел живую коллекцию пшеницы и ржи. В долинах рожь попадалась как примесь к пшенице. Но чем выше в горы, тем больше сортов ржи, в том числе почти культурной, продавали крестьяне. Холода вымораживали теплолюбивую пшеницу, и на полях афганских горцев возделывалась уже одна рожь! Вавилов и другие ученые-ботаники разыскали множество сортов самой разной дикой ржи: серно-полевой, горной, лесной… Одни растения были однолетними, другие многолетними. Может быть, именно тогда у Николая Ивановича и появилась мысль о том, что ученый, занимающийся хлебными культурами, должен внимательно присмотреться к сорным растениям: а вдруг среди них тоже есть предки современных культурных сортов злаков-кормильцев? Не случайно все научные определители растений в один голос утверждают: «Большинство злаков хорошо приспособлены к опылению ветром и производят много пыльцы. Пыльца может переноситься и насекомыми». Кто знает, может, на древних полях, где доисторический земледелец выращивал дикую пшеницу, и произошло опыление, в результате которого появились предки наших культурных сортов, а уж древний жнец заметил эти новые растения, бережно их отобрал и посеял отдельно?
Вскоре Вавилов едет в Сирию. Время, надо сказать, было самое неподходящее: там война! О том, как он добывал визу, которую не давали даже военным, как ходил с белым платком на палке по местам боев, рискуя получить пулю, как лежал с приступами малярии, можно написать приключенческую повесть… Когда-то совсем молодым Николай Иванович выписал слова великого русского ученого К. А. Тимирязева, который был не просто великим ученым, а совестью и духовным наставником русской и советской интеллигенции: «Успеха в жизни достигает тот, кто поставил перед собой большие задачи, шаг за шагом идет, проверяя себя, останавливаясь время от времени, оглядываясь назад и подсчитывая, что сделано и что осталось сделать».
Всю свою подвижническую жизнь Вавилов руководствовался этими словами. Каждое дело, каждое путешествие он начинал с четко поставленной цели и шел к ней невзирая ни на что! Самая главная цель ученого была в том, чтобы накормить всех людей. Сухим языком науки это формулировалось так: «…научное обоснование самой идеи мобилизации растительных ресурсов, поисковой работы, направленной на овладение растительными богатствами Земли». В Сирии Вавилов копался в каменных россыпях, выуживая крошечные зернышки дикой пшеницы двузернянки, по-русски – полбы, пшеницы во всех отношениях знаменитой. Про нее среди ботаников ходили слухи, что растет она на щебневых и каменных россыпях, абсолютно безразлична к засухе и почве. Ну как было не отправиться за такой пшеницей даже под пулями!
«История открытия сирийской двузернянки романтична,– пишет в своей замечательной книге «Мир растений» А. В. Смирнов.– Ее обнаружили в 1855 году. Гербарий, несколько колосков, привезли в Вену. Там он лежал почти 20 лет никому не нужный в пыли шкафов в Музее естественной истории. Наконец в 1873 году на него наткнулся немецкий ботаник Ф. Кернйке. Стал определять. Вышло, что новый вид. Кернйке не поверил. 13 лет ждал, боялся обнародовать открытие». Ботаник И. Ааронсон в 1906 году отыскал сирийскую двузернянку у подножия горы Джебал-Сафед. Он поразился крупным колосьям и заявил, что отныне начинается новая эра в селекции пшеницы. Вавилову во многом пришлось разочаровать своих предшественников. Когда он розыскал двузернянку, колосья уже осыпались. Копаясь между корнями, Николай Иванович убедился, что почва плодородная, влаги достаточно, так как она конденсировалась на камнях в холодные ночи. Значит, чтобы состоялось это чудо – хлеб, нужна земля. И это условие пока что никто отменить не в состоянии. Вавилов отправляет очередные ящики с зернами в Ленинград. И дело тут было не только в том, что дикие полбы вообще редкость, а в том, что именно они были исходной формой для культурной пшеницы, той самой, что известна человечеству с незапамятных времен. «Сеял Бата полбу»,– говорится в древнеегипетской сказке, которой, по самому приблизительному подсчету, 6 тысяч лет. «Есть же давай мне вареную полбу»,– пишет А, С. Пушкин в сказке «О попе и о работнике его Балде». Но не погоня за уникальными образцами и музейными редкостями двигала ученым, а жизненная необходимость в хлебе насущном, нужда в исходном материале для новых сортов пшеницы. Самый распространенный в мире сорт твердой пшеницы – Харьковская 46 – создан при участии одного из древнейших сортов полбы. Так удалось ли все-таки найти предка нашей пшеницы? Сорок лет работали ботаники над этим вопросом, и академик П. Жуковский подвел итог этому этапу поисков: «Происхождение мягкой пшеницы остается неизвестным». Что же, все труды, страдания и поиски напрасны?«Напрасных трудов не бывает!» – скажет незадолго до смерти П. П. Лукьяненко (а умер он в поле, где трудился всю жизнь) – создатель лучшей озимой пшеницы сорта Безостая 1, пригодной почти для всех районов мира. «Мне повезло! – говорил он в телеинтервью.– У меня кое-что получилось! Судьба счастливая! По те селекционеры, которым не удалось вывести новые сорта, что же, они трудились напрасно? Напрасных трудов не бывает! Они прошли теми дорогами, что заканчиваются тупиком,– значит, нужно искать другую дорогу! – И после короткой паузы добавил: – Пока заканчиваются щупиком! А там кто его знает! Бывает, что тропочка, по которой уже давно в науке никто не ходил и все счи- тали, что там пути нет, оказывается главной дорогой! Напрасных трудов не бывает!» Ну, а средства на научный поиск? Ведь все эти опытные поля, делянки, институты стоят денег—и все впустую? Не дороговато ли? Нет! Когда речь идет о хлебе, вообще трудно говорить о рентабельности! Недаром еще в баснях Древнего Шумера рассказывалось, как богач, оголодав, готов был отдать все свои сокровища за черный сухарь. Цена хлеба – жизнь! Если же говорить о затратах и деньгах, то даже в этой области успех селекционера дает колоссальную прибыль. Так, на выведение сорта Безостая 1 и ее внедрение коллектив, руководимый П. П. Лукьяненко, истратил 100 тысяч рублей! Вроде бы немало. Но с 1959 по 1973 год только в СССР (а произрастает этот сорт теперь и за рубежом) на суммарной площади в 75.5 миллиона гектаров он дал дополнительно зерна примерно на 3 миллиарда рублей! (данные на 1986 г) Иными словами, на каждый рубль, истраченный селекционерами, ежегодно приходится 30 тысяч рублей чистой прибыли. Следовательно, вкладывание денег в науку – дело выгодное. Так что же удалось выяснить за сорок лет поисков предков пшеницы?
Эгилопс и спельта
«…Эгилопская проблема должна быть распутана…– телеграфировал в Ленинград Н. И. Вавилов.– Впереди проблема спельты». Что это за эгилопс такой и какое отношение имеет к пшенице? Ученые сначала сравнили дикую полбу с культурной мягкой пшеницей. Различий было предостаточно – тут и тонкостенная соломина, и способность куститься, и многое другое… Откуда все это? Где могла дикая полба получить такие качества? Кто «поделился» с ней генами? И вскоре припомнили, что во Франции однажды был переполох, настоящая сенсация: там нашли эгилопс пшеницевидный и решили, что это родоначальник мягкой пшеницы. Однако сведения оказались ложными. Русский ботаник Э. Регель доказал, что это не родоначальник, а всего лишь гибрид эгилопса с культурной мягкой пшеницей. И все же, значит, сорняк эгилопс может скрещиваться с пшеницей? А то, что это мелкая травка с ломким колосом, ничего? Может, именно в гибриде эгилопса и только что открытой двузернянке проявятся какие-то новые, скрытые свойства?
Скрестили двузернянку с эгилопсом оттопыренным и получили… спельту. Вот это была действительно сенсация! Спельта, по мнению ученых,– предок мягкой пшеницы, но в отличие от культурной полбы известна в диком виде. Спельта – культурная пшеница с ломким колосом, как у полбы, и плотно сидящими в колосе зернами. Это та самая пшеница спельта, которую издавна возделывали в горных районах ФРГ, Бельгии, Франции и Швейцарии. Это именно ее убирали во времена Римской империи галлы специальной жатвенной повозкой. Из-за ломкости колосьев спельту невозможно было косить.
Однако во всех других отношениях спельта полна достоинств: дает урожаи на беднейшей горной почве, не боится болезней, вредных насекомых, холодов, глубокого снега; дает хорошую муку, годную на хлеб и пирожные, а подсушенные зерна восковой спелости можно использовать для приготовления специального супа. Интересно одно загадочное обстоятельство. Существует родственница спельты – пшеница Маха, тоже ломкоко
лосная. Убирают ее с помощью специальных палочек— шкнави, связанных вроде секатора. И пшеница, и прием, которым ее убирали раньше, до сих пор существуют в Грузии. Вавилов в одной из своих экспедиций вдруг обнаруживает такие же палочки для уборки колосьев в Астурии – испанской провинции. Не это ли еще одно свидетельство какой-то древней связи между Грузией (древнее название – Иверия) и Иберийским полуостровом? Когда-то спельта господствовала на европейских полях, однако была вытеснена оттуда другими сортами мягкой пшеницы. Причиной послужила невымолачивае- мость – серьезный недостаток, особенно при механической молотьбе и уборке комбайном. …Когда удалось скрестить эгилопс и двузернянку, казалось, что загадка мягкой пшеницы решена. Однако в Западной Европе, где есть спельта, нет ни эгилопса, ни двузернянки. Таким образом, если допустить, что когда-то произошло случайное скрещивание двузернянки и эгилопса, то нужно еще ответить на вопрос: где это произошло? Эгилопс и двузернянка есть в Передней Азии и в Закавказье, но там нет спельты! Лет полтораста назад спельту вроде бы видели в Иране, затем об этом же сообщал академик Жуковский… И вот продовольственная комиссия ООН отправляет в Иран немецкого ученого Куккукка, который был знаменит не только фантастической фамилией, но и неимоверным упорством. И в 1952 году он обнаружил спельту там, где 4 тысячи лет назад на высоте двух километров над уровнем моря ее возделывали луры, настолько удаленные от центров цивилизации, что даже арабы, покорившие Иран в VII веке, не добрались до них. Однако это не конец сенсациям. В нашей стране долгое время не удавалось обнаружить чистые посевы спельты, подобные тем, которые обнаружил Куккукк. Если и попадались ученым колосья, то это были отдельные растения в посевах мягкой пшеницы в Закавказье и Средней Азии. Местное население никак их не выделяло. И вот в 1969 году сотрудник ВИРа профессор Р. А. Удачин находит в таджикской части Ферганской долины на высоте 1150 метров над уровнем моря чистые посевы древней спельты, которую, по утверждению местных крестьян, возделывают там с незапамятных времен. Есть у нее и местное название – «гандуми обджувози» – пшеница, обмолачиваемая на водяных крупорушках, в отличие от мягкой пшеницы – «гандуми галлогови», обмолачиваемой прогоном волов. В самих названиях слышен голос столетий, а ведь открытие, по научным меркам, сделано буквально «вчера»! Итак, на стыке биологии, географии, генетики, если хотите, и истории, сделано открытие. Почему оно так важно? Для чего были необходимы десятки лет труда, самопожертвования, настоящих подвигов, свойственных скорее географам и великим путешественникам, а не селекционерам? И после этого утверждают, что про мягкую пшеницу все-таки мало что известно. Давайте разберемся. Современная мягкая пшеница произошла не от двузернянки, а от однозернянки и двух эгилопсов. Стало быть, спельта – ее сестра. Недаром же она выделена в отдельный вид! История спельты говорит о многом. И прежде всего о том, что с давних времен люди делились знаниями и семенами, то есть самым дорогим, что имели. То, что спельта, родившаяся в Азии, долгое время была господствующим злаком в Европе,– это ли не доказательство братства всех землепашцев планеты?! Не воин, но пахарь, поделившись зерном с соседом, иноплеменником и чужестранцем, оставил по себе вещественную память. История пшеницы – гимн миру и сотрудничеству. Меч о битве в ратном поле, Серп о жатве говорил, Но своей жестокой воле Меч серпа не покорил! С этих стихов С. Маршака можно начинать любой рассказ о хлебе. Но мне могут возразить, что это все, так сказать, лирика, а вот что конкретного дало это открытие? Новый запас генов! Ради этого стоило рисковать и трудиться. И доказательство, что прапрапрапшеница смешивалась с сорняками, открывает целую новую область поисков, о которых и пойдет речь дальше.
