Прошло несколько лет, и в 1841 году Дарвин прочитал книгу Шпрепгеля «Раскрытая тайна природы в строении и оплодотворении цветов».
Дарвин был поражен, прочитав у Шпренгеля, что существуют растения с обоеполыми цветками двух типов, наподобие того, что нашел он у желтого льна.
Не менее поражен был Дарвин открытием Шпренгеля того, что в обоеполых цветках разновременно созревают тычинки и пестики. Почему? Шпренгель отвечал: «…по-видимому, Природа не хочет, чтобы какой-либо цветок опылялся своею собственной пыльцой».
«Природа не хочет?..» — творец «Происхождения видов» не мог с этим согласиться. Но сами факты, открытые Шпренгелем, очень заинтересовали его. Нужен был эксперимент для проверки их.
Семнадцать лет Дарвин собирает материал из окружающей природы, выписывает его из Бразилии, Северной Америки, с острова Цейлон, получает из Кью, разыскивает сведения в журналах и другой литературе.
Дарвин ставит опыты, наблюдает, получает семена, подсчитывает их: «Мне кажется, ничто во всей моей научной деятельности не доставляло мне такого удовлетворения, как разъяснение смысла строения этих растений».
Он начинает работу с изучения примул. В то время эти растения широко входили в английскую садовую культуру, а в природе много встречалось диких видов.
Из книг Дарвин узнал, что цветки примулы имеют разницу в длине тычинок, а исследуя цветки примулы, Дарвин нашел и другие различия.
В этом легко убедиться каждому. Примулу можно найти весной на лугах; она зацветает очень рано золотисто-желтыми цветками, собранными зонтиком на длинном цветоносе. Листья примулы продолговатые, сморщенные, волнистые по краям, бархатистые. Осторожно иглой или булавкой надо разорвать сросшийся венчик цветков с нескольких примул, рассмотреть тычинки и пестик. В цветках одних примул пестик значительно короче тычинок, рыльце гладкое, пыльца крупная, зев венчика короткий. В цветках других примул пестик возвышается над тычинками, рыльце шероховатое, пыльца мелкая, трубочка венчика длинная.
До Дарвина ботаники считали эти различия просто случаем изменчивости.
Дарвин срывает примулы в различных местах обитания. Он измеряет при помощи микрометра длину пестиков и тычинок и всюду находит отчетливую разницу между ними.
Ни в садах, ни в природе Дарвин не нашел цветков двух типов на одном растении. Однажды он собрал пятьсот двадцать два зонтика с растений в различных местах, срывая с каждого растения по одному зонтику. Оказалось, что двести восемьдесят одна примула имела короткий пестик, а двести сорок одна — длинный. Отсюда Дарвин заключил: «Две формы существуют в диком состоянии почти в равных количествах».
Все эти предварительные исследования заставляли предположить, что, по всей вероятности, различия между цветками примулы — явление, связанное со всей жизнью вида.
Дарвин применяет испытанные им средства: наблюдения за посещением примул насекомыми и подсчеты семян.
Он наблюдал, как крупные насекомые садились на цветки с длинными тычинками. Вымазавшись пыльцой, они летели к примулам, цветки которых имели длинные пестики. Пыльца же коротких тычинок переносилась насекомыми на короткий пестик другого экземпляра.
Эксперимент раскрыл тайну примул.
Дарвин опыляет примулы разных видов в другом порядке, чем это происходит при помощи насекомых.
Он опыляет рыльце длинного пестика пыльцой коротких тычинок другого растения с длинным пестиком. Незаконное опыление, — называет его Дарвин. В то же время он производит и законное опыление растений того же вида.
Бесчисленные незаконные и законные опыления… Результаты тщательно подсчитываются. Кучки семян ссыпаются в пакетики, нумеруются. Дарвин боялся потерять хотя бы одно семечко или положить его не в ту кучку.
Об этих часах «веселого» подсчета и вспоминал Френсис Дарвин.
Отсчитывать по семечку сотни, тысячи, десятки тысяч семян, записывать длинные ряды цифр, сводить их в таблицы, измерять сотни тычинок и пестиков, — многие сказали бы: скучное занятие!
Для Дарвина же эти работы были и своеобразным отдыхом от писания книг, и путем, которым он шел к новым открытиям.
Цифры ясно сказали, что законные опыления дают большее количество семян, чем незаконные. Потомство, получаемое при законных опылениях, как правило, здоровее, сильнее и плодовитее.
Ключ к пониманию строения примул был найден: крупные насекомые, опыляющие примулы, переносят пыльцу с длинных тычинок на рыльце длинного пестика, а пыльцу коротких тычинок — на рыльце короткого пестика другого растения примулы.