Нить истории: Как прялка, веретено и ткацкий станок помогли построить цивилизацию

Большая часть из примерно полусотни видов дикого хлопчатника бесполезна для текстильщиков: на семенах этих растений не больше пуха, чем на персике. Но около 1 млн лет назад семена одного из африканских видов Gossypium обзавелись сравнительно более длинными клочками пуха с расслоенными волосками, каждый в отдельной скрученной ячейке. «Это случилось лишь однажды – в африканской группе», – объяснил Уэндел.

В кабинете он вручил мне пакет крошечных коробочек дикого хлопчатника травянистого (G. Herbaceum), ближайшего из ныне произрастающих потомков африканского вида, от которого произошел весь дающий волокно хлопчатник. В них главным образом семена, а пуха ровно столько, чтобы удержать их на месте. «Задолго до появления людей природа приготовила нам это», – объяснил Уэндел. Ученые не знают точно, почему появилось волокно: оно не помогает привлечь птиц, которые к тому же редко разносят семена хлопчатника. Возможно, волокно способствовало прорастанию семян, так как привлекало микроорганизмы – в присутствии достаточного количества воды они ослабляли твердую оболочку семени. Но наверняка мы не знаем. Какой бы ни была причина, геном хлопчатника с волокнами сохранился. Ученые назвали его геномом A.

Мутация, благодаря которой растение обзавелось волокном, стала первой удачей для будущих любителей джинсовой ткани. Вскоре произошло нечто еще более удивительное. Семена африканского хлопчатника неизвестным образом пересекли океан. Этот вид прижился в Мексике и скрестился с местным хлопчатником D. Как и остальные виды хлопчатника, носитель генома D волокно не давал, а вот новый гибрид – да. У него имелся генетический потенциал для появления сортов с еще более обильным волокном, чем у африканского предка: организм, как правило, получает от каждой родительской особи по одному набору хромосом, а у этого растения более двух наборов – 26 пар вместо 13. (У растений вместо обычной диплоидии широко распространено явление полиплоидии.) Генетики называют гибрид из Нового Света AD.

Как и первоначальная африканская мутация, трансокеанский гибрид AD возник лишь однажды. В 1980-х годах, когда Уэндел занялся хлопчатником, существовали две конкурирующие теории, объясняющие, как соединились геномы A и D. Согласно первой, этот гибрид возник не менее 65 млн лет назад, до расхождения литосферных плит, когда Южная Америка и Африка еще составляли единое целое. «На другом конце спектра, – вспоминает Уэндел, – находились "контикиисты"», утверждавшие, что люди, вероятно, привезли семена с собой по воде и поэтому «полиплоидным видам хлопчатника 5000–10 000 лет». («Кон-Тики» – построенный из бальзового дерева плот Тура Хейердала, отправившегося в 1947 году из Перу во Французскую Полинезию, чтобы проверить гипотезу, могли ли древние люди совершать дальние морские путешествия.)

Ошибались и те и другие. Теперь генетики, научившиеся секвенировать ДНК, способны определить возраст вида по тому, сильно ли пары оснований отличаются от пар оснований родственного вида. Скорость мутаций вполне предсказуема, и ее можно сверить с имеющимися фоссилиями, чтобы определить, когда два вида произошли от общего предка. Частота мутаций разнится: многолетние растения эволюционируют медленнее однолетних, к тому же не все виды остаются в палеонтологической летописи, поэтому оценки неточны, но все же дают некоторое представление об истине. «Можно ошибиться в два, три или четыре раза, – объясняет Уэндел, – но не в десять, сто или тысячу раз».

В случае таинственного гибрида хлопчатника этого достаточно. Исходные геномы A и D и гибрид AD слишком схожи для того, чтобы существовать еще в то время, когда на Земле жили динозавры: A и D разошлись всего 5–10 млн лет назад и чересчур различны для того, чтобы их гибрид появился благодаря вмешательству человека. «У версии "Кон-Тики" нет ни малейшего шанса, – полагает Уэндел. – Полиплоидный хлопчатник сформировался определенно до появления людей». Мы не знаем ни того, как семена хлопчатника пересекли океан, ни даже того, какой именно это был океан: Атлантический или Тихий. Может быть, семена доставил обломок пемзы или принес ураган. Как бы то ни было, произошло нечто очень маловероятное. «И вот эволюционное значение действительно редких событий», – говорит Уэндел.

В этом случае значение было не только для эволюции, но и для культуры и торговли. Благодаря дополнительному генетическому материалу древние американские селекционеры получили гораздо больше возможностей. В итоге, объясняет Уэндел, «селекция смогла дать более длинное, прочное и тонкое волокно, чем одомашненный в Старом Свете геном A». Хлопчатник AD из Нового Света, предок вида, напитавшего своими плодами промышленную революцию и подарившего нам джинсы, обязан своим появлением удивительной случайности.

В диком состоянии, однако, даже самое урожайное растение хлопчатника является сомнительным источником волокна, тем более для ткани. По обоим берегам Атлантического океана дикий хлопчатник представляет собой негустой, чахлый кустарник. В его мелких коробочках в основном семена, оболочка которых настолько тверда, что они редко прорастают. Задолго до появления термина генетически модифицированный организм люди превратили это не слишком многообещающее растение в, по выражению Уэндела, «машину для плодоношения». Люди самостоятельно получили наполненные волокном коробочки, теперь известные как хлопок.

На юге Африки и в долине реки Инд, на Юкатане и на побережье Перу земледельцы отбирали для разведения семена растений, обладавших наиболее длинным и густым волокном. Они научились надрезать твердую оболочку семян, чтобы те проклевывались, и искали семена помягче. Они предпочитали белые коробочки природным оттенкам коричневого. Они выбирали экземпляры, созревавшие быстро и примерно в одно время. Эти манипуляции породили четыре одомашненных вида хлопчатника: два в Старом Свете, Gossypium arboreum и Gossypium herbaceum, и два в Новом – Gossypium hirsutum и Gossypium barbadense.

«Четыре вида хлопчатника, – отмечают Уэндел и его соавторы в статье об окультуривании хлопчатника, – превратились из разномастных многолетних кустарников и низкорослых деревьев с мелкими водонепроницаемыми семенами, покрытыми скудными, жесткими, слабо разделенными волокнами, в невысокие плотные растения с выраженной годовой периодичностью, с изобильными длинными белыми ворсинками (lint) на крупных семенах, которые охотно прорастают» {15} .

15

Джонатан Уэндел, личные беседы, 21 сентября 2017 года, 26 сентября 2017 года, а также электронное письмо автору от 30 сентября 2017 года; Susan V. Fisk, "Not Your Grandfather's Cotton," Crop Science Society of America, February 3, 2016, www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160203150540.htm; Jonathan Wendel, "Phylogenetic History of Gossypium," video, www.eeob.iastate.edu/faculty/WendelJ/; J. F. Wendel, "New World Tetraploid Cottons Contain Old World Cytoplasm," Proceedings of the National Academy of Science USA 86, no. 11 (June 1989): 4132–4136; Jonathan F. Wendel and Corrinne E. Grover, "Taxonomy and Evolution of the Cotton Genus, Gossypium," in Cotton, ed. David D. Fang and Richard G. Percy (Madison, WI: American Society of Agronomy, 2015), 25–44, www.botanicaamazonica.wiki.br/labotam/lib/exe/fetch.php?media=bib: wendel2015.pdf; Jonathan F. Wendel, Paul D. Olson, and James McD. Stewart, "Genetic Diversity, Introgression, and Independent Domestication of Old World Cultivated Cotton," American Journal of Botany 76, no. 12 (December 1989): 1795–1806; C. L. Brubaker, F. M. Borland, and J. F. Wendel, "The Origin and Domestication of Cotton," in Cotton: Origin, History, Technology, and Production, ed. C. Wayne Smith and J. Tom Cothren (New York: John Wiley, 1999): 3–31.

У одомашненного хлопчатника волокно длиннее и белее, чем у дикого, и его больше (Jonathan Wendel)

Итак, дела шли неплохо. Но тысячелетиями во многих ныне важнейших хлопководческих регионах не рос ни один из четырех одомашненных видов хлопчатника. Хлопчатник невозможно выращивать в дельте Миссисипи, на Высоких равнинах в Техасе, в Синьцзяне или Узбекистане. Одомашненный хлопчатник растет лишь в теплом, без заморозков, климате. Это обусловлено тем, что растения хлопчатника при цветении обычно ориентируются на долготу дня. Цветки, а затем семена – и окутывающее их волокно – появляются лишь тогда, когда изменяется продолжительность дня и когда день становится короче. (Некоторым сортам, кроме того, требуется низкая температура.) Таким образом, у себя на родине, в тропиках, хлопчатник может не цвести до декабря или января и образовывать коробочки ранней весной. А там, где бывает холодно, растения не живут столько, чтобы успеть дать потомство.

Вот почему Мак Марстон, взглянув в микроскоп на образец, не вполне поверил своим глазам. Археолог Элизабет Брайт, знакомая аспирантка Калифорнийского университета (Лос-Анджелес), попросила его опознать семена, привезенные из Кара-Тепе, поселения доисламского времени у Аральского моря, на северо-западе Узбекистана.

В IV или V веке н. э. в некоем доме вспыхнул пожар, и вещи внутри обуглились и подверглись консервации, в их числе – множество семян, хранившихся, по-видимому, для посадки. Вымочив семена в воде и пропустив через сито, Брайт очистила их от грязи. Она разложила образцы по контейнерам размером с кассету для фотопленки и передала Марстону, чтобы тот выяснил, какому растению они принадлежат.