Многолетняя пшеница, чудеса в решете

                Мы смотрим на Луну и думаем:
                «А не слетать ли нам туда, черт возьми»!
                Аркадий Райкин

Раскатали мы губу на великие открытия науки: «Все могем, что только захочется»… Действительно: полеты в космос, появление компьютеров и Интернета, победа над многими болезнями и другие мечты ставшие былью совершились на наших глазах. Все это приводит к некоторому «головокружению от успехов». Мы ждем появления новых и новых чудес, но наши ожидания часто расходятся с реальными возможностями науки.
Прочитает молодой энтузиаст полторы книжки и родится в его голове сумасшедшая идея. А раз она сумасшедшая, то обязательно должна привести к великому открытию на уровне нобелевской премии. Удивительно точно сказал поэт А.К. Толстой:

Хорошо, братцы, тому на свете жить
У кого в голове ума немного есть,
А сидит там одно одинешенько
А сидит оно крепко накрепко.
И он прет вперед, напролом идет,
Давит встречного, поперечного.

Это еще хорошо, если «энтузиаст с пылающим взором» станет забрасывать своими прожектами Академию наук и писать в «компетентные органы» доносы, обвиняя во вредительстве всех несогласных с его бредовыми идеями. А если ему представится возможность осуществить свой проект? Труд ни в чем неповинного коллектива и громадные деньги будут выброшены псу под хвост. Годы пройдут, пока высоко сидящее начальство поймет, что финансирует мыльный пузырь и прикроет эту шарагу.
                ***
Примеров таких множество, но я приведу только один, из близкой мне области сельскохозяйственной науки.
Молча подразумевается, что почти любая проблема сельского хозяйства может быть решена средствами физиологии и генетики. Особенно заманчива глубокая перестройка растения, приводящая к возникновению новых свойств, выходящих за пределы возможного у обычных сортов. Считалось, что для решения задачи нужно только ввести новые гены в соответствующее растение путем гибридизации или (в последнее время) с использованием методов генной инженерии. Все просто и мило, как в детском конструкторе! Вопрос о РЕАЛЬНОЙ ВОЗМОЖНОСТИ таких решений тонет в фейерверке прошлых достижений селекции.
Одной из таких идей было создание многолетней пшеницы, способной давать урожай в течение 5 – 10 лет. Все просто – нужно соединить хозяйственные качества пшеницы с многолетним образом жизни диких злаков. Действительно, пырей, костер, овсяница, мятлик и многие другие злаки образуют кусты, плодоносящие по 10 - 15 лет.

Гибридизацию представителей различных ботанических родов к тому времени уже освоили. Гибриды пшеницы и ржи получены? Вот они - любуйтесь! Гибрид черемухи и черешни И.В. Мичурин получил? Получил! Г.Д. Карпеченко гибрид редьки и капусты получил? Чего еще надо! Значит, и многолетнюю пшеницу получить можно - посеял один раз, а потом каждый год собирай себе урожай.

Идея, конечно, интересная, хотя и напоминает русскую сказку: добыть за одну ночь скатерть-самобранку, сапоги-скороходы да меч-кладенец и все это не слезая с печи.

Ухватились за эту работу многие. Экономические перспективы были очевидны. Для многолетней пшеницы не потребуется ежегодной вспашки поля. А на пахоту и другие обработки почвы в мировом сельском хозяйстве приходится почти половина затрат энергии. Это сколько же бензина и дизельного топлива удастся сэкономить! Одновременно уменьшится эрозия (разрушение) плодородного слоя почвы. Прибавьте к этому ежегодную экономию семян для посева – самого полновесного, качественного зерна, которое надо вычесть из полученного урожая.

Насколько серьезно воспринималась властями эта работа? Мне рассказывали, что до войны в одном из павильонов Всесоюзной Сельскохозяйственной Выставки (ВСХВ) был вывешен громадный (в несколько квадратных метров) снимок, на котором была запечатлена беседа Сталина с Цициным. И подпись: «Дерзайте, мы вас поддержим».
И поддержали. На деньги, выделенные под эти исследования, были построены в Омске, где до войны работал Н.В. Цицин, прекрасные по тем временам теплицы. Омский СибНИИСХ пользовался ими еще сорок лет.

Окрыленные идеей создания многолетних зерновых культур, Н.В. Цицин пытался создать многолетний горох, скрещивая его с желтой акацией (!), А.И. Державин создавал еще и многолетнюю культурную рожь.
Многолетнюю пшеницу пытались получить многие ученые, но наиболее активно работали в этом направлении в лабораториях Н.В. Цицина и А.И Державина. Первая группа шла к многолетней пшенице гибридизацией с пыреем, вторая использовала дикую многолетнюю рожь. И в течение двух десятилетий ни один из участников этой работы не задал себе вопрос: возможно ли  В ПРИНЦИПЕ существование сельскохозяйственного растения такого типа. Настолько велика была уверенность в успехе.

Никто не сомневался, что успех близок. У всех было ощущение, что не Цицин, так Державин, не Державин, так Цицин облагодетельствуют нас многолетней пшеницей. Вопрос только в том, кто из них будет первый, кому достанутся все награды и чины. По поводу всеобщей уверенности в близком успехе мне вспоминается такой случай.

Где-то в середине 1950-х годов я, студент, получил туристическую путевку на Всесоюзную сельскохозяйственную выставку в Москве. Там действительно можно было увидеть все новинки. Директором ее в ту пору был тот самый академик Н.В. Цицин. Хожу по павильонам и, конечно, больше всего новыми сортами интересуюсь.
На каком-то перекрестке выкатывают мне навстречу целой толпой грузины и спрашивают: «Скажи дарагой, гдэ здэсь пшаныца - адын раз сэят, дэсят лэт убирать можна?» Боже мой! Значит, сделали! Значит ОНА здесь! Даже дух у меня захватило. По моей физиономии поняли грузины, что для меня это новость. И заспешили «дикие сыны гор» дальше. А я помчался за ними вслед и думаю: пусть там даже охрана стоит, пусть меня милиция заберет, но все равно я один колос украду и привезу его в свой родной институт! Настолько велика была уверенность, что задача уже решена.

Но так ничего и не получилось ни у А.И. Державина, ни у Н.В. Цицина, ни у других селекционеров. Точнее сказать, получилось, но далеко не то, что хотелось бы. Некоторые сорта пшеница содержат в своем названии буквы ППГ и номер. Это потомки скрещивания пшеницы с пыреем. От пырея в них осталось самое многое - кусочек хромосомы с ценным геном. Обычно это гены иммунитета к болезням, которые сейчас живут во многих пшеничных сортах. Есть пшенично-пырейные гибриды с полным набором хромосом обоих родителей, но они совсем не пригодны для использования в качестве зерновых культур. В конце концов, в лаборатории Н.В. Цицина были созданы образцы, которые авторы назвали «многолетние зерно-кормовые пшеницы». Что такое кормовое растение, нам понятно. Это то, что дает урожай зеленой травы или сена. А зерно-кормовое растение? Вроде бы и зерно должно давать. Но за этим стыдливым названием спрятано очень мелкое, щуплое зерно, и урожай его очень и очень мал. О полноценном зерне, пригодном для выпечки хлеба у многолетних пшениц не приходилось и говорить. Вот так!

В чем же причина этой неудачи? Как ни банально звучит – причина была в законе сохранения вещества, который в биологии действует точно так же, как в физике.

Дело в том, что возможности реального фотосинтеза у растения совсем не беспредельны. Ограничены, следовательно, запасы углеводов и белка в растении, их просто не хватает для одновременного обеспечения и высокой зерновой продуктивности, и создания вегетативных органов, предназначенных для зимовки. В зимующих почках, корневищах и корнях с осени должен быть накоплен запас сахаров, без этого зимовка невозможна. А на формирование семян пойдет то, что осталось. Все многократно плодоносящие растения тратят очень много веществ на образование вегетативных органов под урожай следующего года. Не случайно они дают мало семян.

Даже у очень зимостойкого многолетника весной отрастают не все растения, некоторые из них погибнут зимой. На месте погибшего растения в посеве остается дырка. В результате травостой многолетника с каждым годом изреживается, а урожай его падает. Чтобы этого не происходило, постоянно должно идти вегетативное размножение оставшихся растений, заполнение пустот в посеве - образование корневищ, корневых отпрысков. Значит, опять траты метаболитов на вегетативное восстановление, опять минус из зерновой продуктивности. Поэтому МНОГОЛЕТНЯЯ ПШЕНИЦА ВСЕГДА БУДЕТ ДАВАТЬ БОЛЕЕ НИЗКИЙ УРОЖАЙ, ЧЕМ ОДНОЛЕТНЯЯ. Она и не выдержала конкуренции с обычными высокоурожайными сортами.

И смешно и горько вспоминать, что ни один из участников этой работы не подумал об источниках вещества, об этом самом законе сохранения.
                ***
Этот и другие подобные случаи учат нас некоторым простым правилам. Если вы уверены в возможности реализовать свою сумасшедшую идею, то для проверки ответьте самому себе:

1. Почему этого не сделали ваши предшественники? Что такое вы знаете, можете и умеете, чего не могли, не знали или не умели они?
2. Не противоречит ли ваша идея облагодетельствовать человечество фундаментальным законам естествознания;
3. Будет ли вписываться это новшество в существующие хозяйственные технологии;

Для любознательных привожу библиографию литературы:
Державин А.И. Результаты работ по выведению многолетних сортов пшеницы и ржи // Изв. АН СССР. - 1938. - Сер. биол., № 3 - С . 663-665.
Державин А.И. Краткие итоги работ по гибридизации пшеницы с многолетней рожью и пыреями // Тр. Ставропольского СХИ. - 1960. - № 9. - 47-53.
Цицин Н.В. Отдаленная гибридизация растений. М.: Сельхозгиз, 1954. 432 с.
Цицин Н.В. Роль отдаленной гибридизации в эволюции растений. М.: Наука, 1975.
Цицин Н.В. Многолетняя пшеница. М.: Наука, 1978. 288 с.
Цицин Н.В. Теория и практика отдаленной гибридизации. М.: Наука, 1981. 159 с.