Показательны в этом отношении результаты селекции некоторых злаковых растений на повышение в них содержания так называемых незаменимых аминокислот, т. е. тех, которые человек и животные самостоятельно синтезировать не могут и должны получать в готовом виде вместе с пищей. А многие растения, весьма богатые по общему содержанию белков, содержат мало незаменимых аминокислот. В результате отсутствия хотя бы одной из них в организме может прекратиться синтез ряда белков, играющих первостепенную роль в нормальной жизнедеятельности. Не зря белки называют протеинами (от греческого протос — первостепенный). По этой же причине многие селекционеры сосредоточили свои усилия на повышении содержания в злаках незаменимых аминокислот, и в первую очередь наиболее дефицитной — лизина. Но стоило только добиться первых положительных результатов, как вскоре обнаружилось, что сорта, более богатые лизином, стали и более уязвимыми для паразитов. Дошло до того, что недавно был даже предложен метод определения незаменимых аминокислот в зерне по анализу личиночных шкурок мучного хрущака, питающегося этим зерном.
Селекция на качество заставляет также «убирать» из состава растений так называемые вторичные метаболиты (алкалоиды, гликозиды, фенолы), которые хотя и ухудшают питательные и вкусовые свойства урожая, но вместе с тем являются факторами его устойчивости к болезням.
Можно указать и на другие причины высоких потерь урожая, и совсем не обязательно в названной последовательности. Но даже из того, что сказано, вытекают важные практические выводы. И важнейшими из них являются два, неразрывно между собой связанные.
Во-первых, вместе с концентрацией и интенсификацией сельского хозяйства возникают одновременно и более благоприятные условия для развития болезней, вредителей и сорняков. В этих условиях многие прежние методы защиты урожая, вполне отвечавшие требованиям небольшого хозяйства, оказываются малоэффективными и даже вовсе неосуществимыми. Нужны новые подходы и методы защиты растений с максимальным, конечно, использованием многовекового опыта земледелия.
Во-вторых, применение новых подходов неизбежно связано с вмешательством в природу. Но при этом надо учитывать не только видимый эффект, но и максимально предвидеть все возможные отрицательные последствия в будущем.
Современная экология — наука о взаимоотношениях организмов и окружающей среды в одинаковой мере отвергает две крайние точки зрения, все еще встречающиеся по данному вопросу. С одной стороны, голый прагматизм, оправдывающий все средства для спасения от голода (нельзя умирать от голода сидя на мешке с золотом во имя будущих поколений). С другой стороны, экологический утопизм, отвергающий химические средства защиты растений и призывающий вернуться назад к природе.
Все очевиднее становится, что за вмешательство в природу надо платить и с ней нельзя вступать в конфликт. Еще до внедрения своего открытия в сельскохозяйственное производство ученому следует знать о том, каким образом оно может повлиять на биосферу в будущем. В этом состоит великая ответственность ученых перед природой и обществом.
ОСНОВОПОЛОЖНИК УЧЕНИЯ
О ФИТОИММУНИТЕТЕ
Если ты выстрелишь в прошлое из пистолета,
будущее выстрелит в тебя из пушки.
Общеизвестно, что успехи науки XX в. определяются не столько открытиями отдельных талантливых ученых, сколько объединенными усилиями коллективов, способных превратить эти открытия в мощные направления науки и обеспечить их практическое применение. В связи с этим все более важную роль начинают играть ученые, сочетающие в себе талант исследователя и организатора. Таких ученых сравнительно немного, и их имена становятся быстро известными во всем мире. Но даже среди них уникальная роль принадлежит выдающемуся советскому биологу Николаю Ивановичу Вавилову. Именно поэтому ЮНЕСКО приняло решение отметить в 1987 г. во всем мире столетие со дня его рождения.
О Н. И. Вавилове, с именем которого связано становление и развитие многих направлений в биологии, в том числе и фитоиммунологии, написано очень много — писали его соратники, ученики, историки науки, писатели. И тем не менее в книге о фитоиммунологии мы не можем не рассказать о ее основоположнике.
1920 год. Гражданская война. Страна разорена. Не жалея сил, отказывая себе в самом необходимом, народ трудился над восстановлением разрушенного хозяйства. Огромным было стремление народа к науке и культуре, к строительству новой жизни. В такой обстановке собрался III Всероссийский съезд селекционеров. На трибуне 33-летний, но уже хорошо известный профессор. Зал с затаенным дыханием слушает об открытии им параллельной изменчивости у близких видов и родов растений. Свое открытие Николай Иванович назвал законом гомологических рядов в наследственной изменчивости (от греческого «гомос» — соответственный, подобный). Суть закона коротко сводится к тому, что все виды растений, отличаясь друг от друга характерными свойствами, вместе с тем имеют много сходного. Поэтому, обнаружив изменчивость признаков у одного рода или вида, можно ожидать подобную же изменчивость и у других близких нм видов и родов.
Делегаты съезда аплодируют молодому ученому. Его исследования открывают новые, ранее неизвестные пути планомерного поиска иммунных форм среди огромного числа растений, нужных человеку. Вновь открытый закон сравним с периодической системой Д. И. Менделеева, позволяющей предсказывать существование новых химических элементов с определенными свойствами.
Впервые было дано научное обоснование распределению различных форм культурных растений по земному шару. Результаты этих поистине грандиозных по замыслу и масштабам исследований легли в основу фундаментального труда «Учение о происхождении культурных растений после Дарвина». В поисках необходимых для сельского хозяйства растений Николай Иванович исколесил чуть ли не всю планету. Это не был поиск вслепую, а целенаправленные экспедиции по научно обоснованным маршрутам. Он сумел проникнуть в труднодоступные районы Азии, Африки, Южной Америки, не посетив, вероятно, Австралию потому, что она не представляла интереса для поиска нужных для сельского хозяйства растительных форм (так оно и оказалось впоследствии).
В результате Н. И. Вавилов вместе со своими сотрудниками создали самую цепную в мире коллекцию семян, она включает более 250 000 образцов растений, принадлежащих 1740 видам. Коллекция является как бы живой, поскольку непрерывно высевается и изучается более чем в 100 различных по почвенно-климатическим условиям районах Советского Союза. Опа служит неиссякаемым кладезем для создания новых сортов сельскохозяйственных растений, превосходящих старые по урожайности, скороспелости, засухоустойчивости, морозоустойчивости, устойчивости к болезням, пищевым и технологическим достоинствам.
Мы начали свой рассказ о Н. И. Вавилове с его доклада на съезде селекционеров, так как именно селекции в значительной мере были подчинены его исследования в области фитоиммунитета. Придавая большое значение всем способам защиты растений от болезней, он все же считал, что радикальное решение проблемы может быть достигнуто путем широкого использования иммунных сортов.
Теме иммунитета растений, как любимому детищу, Николай Иванович оставался верен всю свою жизнь, несмотря на широкий спектр своих интересов, многогранность деятельности и огромную занятость.
Свои исследования по фитоиммунитету П. И. Вавилов начал с изучения устойчивости хлебных злаков к паразитарным грибам в Петровской, ныне Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. Серию важных исследований он выполнил также в Англии, где ему была предоставлена обширная коллекция пшениц разных видов и сортов. После 8 лет упорного труда, в 1919 г., Н. И. Вавилов опубликовал свою работу «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям», которую посвятил памяти великого исследователя иммунитета Ильи Ильича Мечникова. Ничего подобного в мировой литературе еще не было.
7