Дарвин с удовольствием называл себя геологом (он написал три геологических исследования, основанные на наблюдениях, сделанных во время путешествия на «Бигле», и создал оригинальную теорию происхождения коралловых атоллов, которая была экспериментально подтверждена только во второй половине двадцатого века), однако настаивал на том, что он – не ботаник. Несмотря на замечательное начало, положенное в восемнадцатом веке Стивеном Гейлсом в книге «Статика растений», где описаны увлекательные эксперименты по физиологии растений, ботаника оставалась полностью описательной и таксономической дисциплиной: растения идентифицировали, классифицировали и называли, но не исследовали. Дарвин, напротив, был прежде всего исследователем, сосредоточенным на поисках ответов на вопросы «как» и «почему» относительно структуры растений, а не ответов на вопрос «что».
Ботаника не являлась для Дарвина развлечением или хобби, как для многих деятелей викторианской эпохи. Изучение растений соединялось у него с теоретической целью, а цель имела отношение к эволюции и естественному отбору. Казалось, как писал сын Чарлза Дарвина, Фрэнсис, «он всегда был заряжен энергией теоретизирования, которая была готова мчаться по любому каналу, и, таким образом, ни один факт, каким бы мелким и незначительным он ни представлялся, не мог избежать вливания в этот бурный поток главной теории». Поток тек в обоих направлениях, и сам Дарвин часто повторял, что «невозможно быть хорошим наблюдателем, не будучи при этом активным теоретиком».
В восемнадцатом веке шведский ученый Карл Линней доказал, что у растений есть половые органы (пестики и тычинки), и создал на этом свою классификацию. Но тогда считалось, будто растения сами себя оплодотворяют, – иначе зачем им понадобилось бы иметь одновременно мужские и женские половые органы? Сам Линней шутил по поводу своей идеи, изображая цветок как спальню, где находились девять тычинок и один пестик, уподобляя все это одной девице, окруженной девятью любовниками. Схожий образ встречается в поэме деда Дарвина «Любовь растений». Такова была атмосфера, в которой рос юный Чарлз Дарвин.
Однако после возвращения из путешествия Дарвин был вынужден, из теоретических соображений, поставить под сомнение идею о самооплодотворении. В 1837 году он записал в своем дневнике: «Не подвергаются ли растения, пусть даже они имеют одновременно мужские и женские признаки, влиянию со стороны других растений?» Если они развиваются, рассуждал Дарвин, то перекрестное опыление для них жизненно необходимо. Действительно, никакие изменения не были бы в противном случае возможны, и в мире росло бы одно-единственное растение, а не поразительное их многообразие, какое мы и наблюдаем. В начале сороковых годов девятнадцатого века Дарвин начал экспериментально проверять свою теорию, исследуя множество цветов (среди них азалию и рододендрон) и доказав, что у многих из них есть структуры, препятствующие самоопылению или сводящие его к минимуму.
Но только после выхода в свет «Происхождения видов» в 1859 году Дарвин обратил пристальное внимание на растения. Если в его ранних работах преобладали наблюдения и коллекционирование, то теперь во главу угла был поставлен эксперимент как единственный способ получения новых знаний.
Как и другие, Дарвин наблюдал, что цветки примулы могут существовать в двух разных формах: в форме «булавки» с длинным стержнем и в форме «бахромы» с коротким стержнем. Этой разнице ботаники не придавали особого значения. Однако Дарвин, исследуя цветки примулы, которые собирали его дети, обнаружил, что число «булавок» соотносится с числом «бахромчатых» цветков как один к одному.
У него мгновенно разыгралось воображение: соотношение один к одному – это то, что можно ожидать от вида, в котором раздельно существуют мужские и женские организмы. Не может ли быть такого, что из гермафродитов – растений с длинными цветками – развиваются женские растения, а из бахромчатых, коротких цветков – мужские? Неужели это промежуточная форма, то есть эволюция в действии? Это была любопытная идея, но она не выдерживала критики, поскольку цветки с короткими стержнями, предполагаемые «самцы», производили столько же семян, как и цветки с длинными стержнями, то есть «самки». Здесь, как выразился друг Дарвина, Томас Гексли, мы видим «убиение красивой теории непривлекательным фактом».
Но в чем же тогда смысл разделения цветков на разные типы и равное соотношение их? Оставив в стороне теорию, Дарвин начал эксперименты, выступив в роли усердного опылителя. Лежа на лугу, он переносил пыльцу с цветка на цветок: с длинностержневых на длинностержневые, с короткостержневых на короткостержневые, с длинностержневых на короткостержневые, и наоборот. Когда созрели семена, собрал цветы, взвесил их и обнаружил, что самый богатый урожай семян уродился на цветках, подвергнутых перекрестному опылению. Отсюда Дарвин заключил, что разная длина стержней – специальный инструмент, возникший у этих растений для того, чтобы облегчить аутбридинг, который путем перекрестного опыления повышает количество и жизнестойкость семян. Он назвал это «гибридной энергией». Дарвин писал: «Вряд ли во всей моей научной жизни что-либо принесло мне большее удовлетворение, чем выяснение смысла строения этих растений».
Это представляло особый интерес для Дарвина (в 1877 году он опубликовал книгу «Разные формы цветков растения одного вида»), но главное, что его интересовало: каким образом цветковые растения приспособились к использованию насекомых в качестве инструмента собственного оплодотворения? Издавна было подмечено, что насекомых привлекают определенные цветы. Они садятся на них, а затем взлетают, покрытые пыльцой. Однако никто не предполагал, что это имеет какое-нибудь значение, поскольку ученые считали, что цветы размножаются исключительно самоопылением.
Дарвин заподозрил это в сороковые годы девятнадцатого века, а в пятидесятые поручил детям чертить на бумаге маршруты самцов пчел. Особенно его восхищали дикие орхидеи, произраставшие на лугах вокруг Дауна, и он начал с них. Позднее с помощью друзей и многочисленных корреспондентов, присылавших ему орхидеи, в частности Гукера, который к тому времени стал директором Кью-Гарденс, Дарвин обратил внимание и на тропические орхидеи всех видов.
Работа с орхидеями продвигалась быстро и успешно, и в 1862 году он уже отправил рукопись в типографию. Эта книга имела длинное и витиеватое, в викторианском духе, название: «О различных ухищрениях, с помощью коих британские и произрастающие в иных местах орхидеи опыляются насекомыми». Намерения и надежды Дарвина выражены в следующих строчках первой страницы:
«В своей книге “О происхождении видов” я привел лишь общие причины моей убежденности в том, что существует почти универсальный закон природы: высшие органические существа должны скрещиваться с другими индивидами… Здесь я хочу показать, что высказывался, не вдаваясь в детали… Этот труд предоставляет мне возможность показать, что изучение органических существ может быть интересным как для наблюдателя, который убежден в том, что строение каждого из них подчиняется вторичным законам, так и для человека, рассматривающего любую мелкую деталь как результат участия Творца».
Дарвин как бы бросает перчатку другим исследователям, говоря: «Объясните это лучше, если сумеете».
Дарвин исследовал цветы так тщательно, как никто прежде, и в своей книге об орхидеях приводит огромное количество деталей – намного больше, чем в «Происхождении видов». Дарвин делал это не из-за педантизма или одержимости, а потому, что чувствовал и понимал, насколько здесь важна каждая мелочь. Ботанические исследования Дарвина, как писал его сын Фрэнсис,
«представили аргументы против тех критиков, кто догматически рассуждал о бесполезности частных структур и, следовательно, о невозможности их появления и развития посредством естественного отбора. Изучение орхидей позволило ему заявить: “Я могу показать значение бессмысленных, на первый взгляд, борозд и рогов, и кто теперь посмеет утверждать, что та или иная структура бесполезна?”»
