Так, пшеница однозернянка, как дикорастущая, так и культурная, принадлежит к видам с простым двойным набором хромосом: их всего семь пар. На языке генетики такой организм именуется диплоидным (кстати, и мы с вами тоже диплоидные). В определенный момент в далеком прошлом у одной из разновидностей однозернянки набор хромосом удвоился. Это происходит время от времени, в основном в результате ошибки при делении клетки. Клетка удваивает набор хромосом, но по какой-то причине не делится на две самостоятельные клетки и так и существует одна с двойным набором хромосом. В результате такого удвоения хромосомного набора в древности появилась тетраплоидная пшеница, обладающая четырнадцатью парами хромосом (или семью парами хромосомных пар). Тетраплоидные древние дикорастущие предшественники пшеницы двузернянки и твердой пшеницы появились приблизительно 500 000–150 000 лет назад, задолго до неолитической революции.
Затем произошло скрещивание культурной пшеницы двузернянки (тетраплоидной) и дикого эгилопса (диплоидного), плодом которого стала разновидность пшеницы с двадцать одной парой хромосом, то есть с тройным набором хромосомных пар – гексаплоидный организм. По оценкам, гибридизация произошла около 10 000 лет назад, и ее плодом стал вид Triticum aestivum – пшеница мягкая, или летняя.
Зачем одному растению удвоенный набор хромосом? Ведь большинство организмов прекрасно обходятся двумя наборами. Кажется, что четыре это уже слишком. А шесть наборов – это просто расточительство. Но полиплоидность, то есть присутствие нескольких наборов хромосом, наблюдается у многих растений, и ни одно из них не страдает из-за этой особенности. На самом деле она даже дает некоторые преимущества. Наличие дополнительных генов означает, что если один из генов подвергнется мутации, то другой сможет «занять его место» и выполнить соответствующую функцию. Более того, мутировавший ген может получить новую, необычную роль в рамках генома. Сочетание генетического материала из различных источников – как это произошло при скрещивании пшеницы двузернянки и эгилопса – может способствовать укреплению гибрида благодаря совместной работе новых комбинаций генов, даже без новых мутаций. Помимо этого, полиплоидность часто связана с увеличением размера клеток растений, что, в свою очередь, приводит к росту размера семян и улучшению урожайности. Однако не все так прекрасно, и полиплоидные организмы тоже сталкиваются с проблемами. Так, например, усложняется процесс размножения, ведь приходится распределять все многочисленные хромосомы. Это может создать проблемы для развития зародыша, иногда даже приводящие к его гибели. Но, по крайней мере, у мягкой пшеницы развитие гексаплоидности в конце концов определенно пошло растению на пользу.
В частности, урожайность мягкой пшеницы повысилась благодаря одной мутации, придавшей необычную форму пшеничному колосу. У древних предшественников этого вида колосья плоские, а вторичные колоски расположены последовательно по сторонам от центральной оси. Но у мягкой пшеницы одна-единственная полезная мутация вызвала изменение формы: колос имеет квадратную форму с расположенными плотно друг к другу вторичными колосками – эта классическая форма колоса делает пшеницу легко узнаваемой среди остальных злаков. Вероятно, гибрид полбы и эгилопса, известный нам как мягкая пшеница, Triticum aestivum, сразу же показал свою урожайность, чем привлек внимание ранних земледельцев.
Итак, пшеница и человек заключили союз, который длится уже многие тысячелетия и со временем лишь крепнет. Но с чего все началось? В какой точке на бескрайних просторах Плодородного полумесяца впервые появился каждый из этих злаков, а именно пшеница однозернянка, пшеница двузернянка и мягкая пшеница?
В течение двух столетий Ближний Восток оставался Меккой для археологов, и одной из целей экспедиций было установление географической родины базовых культур неолита. Но даже с появлением новой дисциплины археоботаники, с ее особым подходом к отдельным видам растений (который Николай Вавилов, несомненно, одобрил бы), точный источник происхождения культур был не совсем точно и ясно определен, по крайней мере до недавнего времени.
Здесь, там или повсюду
Плодородный полумесяц представляет собой обширную область, охватывающую часть территории современных Израиля, Иордании, Ливана, Сирии, Турции, Ирана и Ирака. Как мы уже видели, во время археологических раскопок в данном регионе находят семена злаков, первоначально дикорастущих, а позже замещенных культурными разновидностями. Помимо этого, здесь пересекаются зоны распространения отдельных видов дикорастущих пшеницы, ячменя и ржи. Однако речь идет о действительно огромной территории. В свое время Николай Вавилов уделял внимание каждому виду, тщательно записывая и собирая образцы культурных и дикорастущих разновидностей и используя данные для определения родины каждого из них. Какое-то время генетика и археология, казалось, шли нога в ногу.