Правильное объяснение дихогамии попытался дать Шпренгель, но и ему не удалось до конца разгадать ее истинный смысл. Он полагал, что разновременное созревание тычинок и пестиков полезно для растения, потому что при этом молодые незрелые тычинки не мешают насекомому прикасаться к рыльцу и наоборот. Только Дарвин впоследствии дал этому важному явлению истинное объяснение, доказав, если растение опыляется пыльцой чужого цветка, оно приносит более здоровые и сильные семена.
Но если Шпренгель и не сумел до конца правильно объяснить явление дихогамии, то самый факт преобладания перекрестного опыления над самоопылением у громадного большинства цветковых растений был им установлен с несомненной точностью впервые в истории науки.
Опубликовав в 1793 г. результаты своего исследования, Шпренгель с нетерпением ожидал услышать мнение о нем авторитетнейших ботаников. Но его ожидало горькое разочарование. Необычность не лабораторно-гербарных, а полевых наблюдений и исследований автора, смелость сделанных им выводов, а главное – неизвестное имя человека, дерзнувшего пролагать новые пути в ботанике, смутили профессионалов. Кроме того, книга Шпренгеля появилась в свет в годы Французской революции, когда германская официальная наука поднималась на борьбу с опасной для устоев гражданской морали половой теорией цветка. Теория Шпренгеля была объявлена крамолой. Этот суровый приговор научных авторитетов определил не только судьбу книги, но и судьбу ее автора.
Шпренгель умер в 1816 г. в большой бедности, осмеянный и забытый всеми. Неизвестно даже место его погребения. «Зачем он родился на полвека раньше? – писал швейцарский ботаник Догель. – Зачем занимался охотнее блужданием по цветистым лугам, нежели посещением церквей? Зачем он позволил своему острому уму и своей способности логически мыслить совратить себя на еретические идеи, которые непременно должны были встретить противодействие? Зачем он порвал, с одной стороны, с церковью, а с другой – с догматикой застывшей на одном месте науки?
Открытие новых истин является в известные времена преступлением, которое наказывается преследованием, тюрьмою и смертью или, что еще хуже, уничтожением чести и счастья исследователя при помощи преднамеренного, презрительного и мертвого молчания».
Действительно, прошло почти полвека со дня никем не замеченной смерти Шпренгеля, прежде чем о его книге заговорили вновь. Хранившаяся в нескольких крупных библиотеках как забавный документ из истории науки, она была известна лишь немногим любителям. В числе таких библиофилов был и известный английский ботаник Роберт Броун. В 1841 г. Броун встретился с Дарвином, который сообщил ему, что уже больше года занимается изучением перекрестного оплодотворения цветов насекомыми и что это изучение приводит его к заключению о важной роли скрещивания в поддержании постоянства видовых форм.
Броун и указал Дарвину на забытую работу малоизвестного автора Шпренгеля, который около 70 лет назад занимался этими же вопросами. Прочтя книгу, Дарвин нашел, что Шпренгель наряду с очень глубокими познаниями в области приспособлений цветов к перекрестному опылению обнаруживал полнейшую беспомощность в объяснении причин удивительной прилаженности формы цветка к форме тела опыляющего его насекомого. Нельзя же было считать объяснением этого факта рассуждения Шпренгеля о том, что «видимо, творец, отливая формы цветков, так же, как формовщик, отливающий свои матрицы, пользовался готовой фигурой модели, причем Творцу служили в качестве модели формы насекомых».
Однако знакомство с книгой Шпренгеля придало работе Дарвина новое направление. «Вряд ли,– писал сын великого натуралиста Фрэнсис Дарвин, – Роберт Броун когда-либо посеял более плодотворное семя, чем когда он вручил такую книгу в такие руки». Дарвин решил не только проверить наблюдения Шпренгеля, но попытаться объяснить значение особенностей строения так называемых несущественных частей цветка (т.е. частей околоцветника), а также особенностей расположения тычинок и пестиков с точки зрения теории естественного отбора.
В первой ботанической работе, посвященной изучению строения и способов оплодотворения у орхидеи, Дарвин показал, что все особенности бесконечно причудливых по строению и окраске цветов орхидей являются результатом изменчивости растительного организма, а также наследственности и естественного отбора, обеспечивших развитие у растений ряда удивительных приспособлений. Но все эти приспособления оказались направленными на то, чтобы клейкие комочки пыльцы доставлялись посещающими цветок насекомыми точно к месту, требующему опыления. Стал понятен целый ряд загадочных, замысловатых форм в строении цветка орхидей как приспособление к этой цели, созданное естественным отбором. Дарвин показал, что у этой группы растений силой отбора совершенно исключена возможность самооплодотворения.
В процессе проведения этой первой ботанической работы растения стали предметом искреннего увлечения великого ученого. Мы должны остановиться на содержании еще двух работ Дарвина: «Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире» и «О различных формах цветка у растений одного и того же вида». Обе эти работы дают фактическое обоснование того положения, что в мире растений самооплодотворение так же вредно, как вредны в мире животных браки в близких степенях родства.
В течение десятков лет Дарвин проводил опыты параллельного оплодотворения цветов их собственной пыльцой и пыльцой других экземпляров. Все цветы, оплодотворенные собственной пыльцой, давали меньше семян, чем цветы, оплодотворенные перекрестно, и полученное потомство в первом случае было слабее, чем во втором. Но если так, то «всякое приспособление, клонящееся к тому, чтобы устранить возможность случайного самооплодотворения и обеспечить перекрестное оплодотворение, должно явиться предметом отбора».
Описанию особых форм строения цветка, обеспечивающих перекрестное оплодотворение, и, в частности, описанию явлений диморфности и даже триморфности, посвящена работа «О различных формах цветка у растений одного и того же вида». В главе, посвященной классическим опытам с примулой, Дарвин говорит об одном важном открытии, поразившем его самого, – длинностолбчатая форма льна оказалась абсолютно стерильной в отношении своей собственной пыльцы.
В дальнейшем стерильность диморфных цветов к своей пыльце была подтверждена Дарвином и на других растениях. Открытие этого явления было признано одним из наиболее убедительных доказательств той роли, которую в жизни растений играет отбор, способный создавать даже в пределах одного вида непреодолимые препятствия к самооплодотворению.
В свете учения Дарвина факты, открытые Шпренгелем, не только умножились, но получили свое логическое объяснение. Ботанические работы Дарвина явились прекрасным наглядным примером того, как ученый, вооруженный теорией естественного отбора, может и должен не только описывать удивительные приспособления растений, но и раскрывать пути их возникновения в природе, указывая тем самым и методы творческой перестройки растений человеком в растениеводческой практике.
Мы разобрали основные этапы исторического пути изучения формы и функции цветка, но при этом остался почти не затронутым очень важный вопрос о самом акте оплодотворения, о формах соединения мужского и женского или материнского и отцовского элементов и самого зачатия новой жизни растений. В изложении этого вопроса мы остановились на опротестовании нами чрезвычайно примитивного толкования этого процесса Кельрейтером, полагавшим, что акт зачатия состоит в слиянии на поверхности рыльца двух жидкостей – мужской и женской.
Основательное изучение акта оплодотворения у растений стало возможным лишь с развитием более тонкой, чем во времена Кельрейтера, микроскопической техники. Поэтому нет ничего удивительного, что в начале XIX в. первые успехи в раскрытии процесса оплодотворения у цветковых растений сделал не ботаник, а крупный специалист в области оптики и микроскопической техники, итальянский ученый, профессор Д.Амичи (1786–1863). Он заведовал в университете своего родного города Модены кафедрой математики. Считаясь большим специалистом в изготовлении физических и особенно оптических инструментов, Амичи был затем приглашен во Флоренцию для заведования обсерваторией. Здесь он всецело отдался занятиям астрономией, но наряду с телескопом конструировал также очень неплохие объективы для микроскопов. Эти приборы считались до начала второй половины XIX в. самыми лучшими, и на микроскопы Амичи натуралисты смотрели, как на истинные сокровища. Большая часть научных исследований Амичи относилась к области астрономии, но изредка он посвящал часы досуга и любительским наблюдениям биологических объектов. Амичи часами просиживал, любуясь под микроскопом клетками животных и растений.
Во время таких любительских занятий ему случайно попались в качестве объекта наблюдения цветы орхидеи. Исследуя опыленное рыльце этого цветка, Амичи был поражен странными выростами в виде тонких трубочек, которые шли от каждой пылинки и погружались через отверстие рыльца куда-то в глубину завязи цветка. Он проследил направление этих трубочек и увидел, что каждая из них направляется к одной из семяпочек, заложенных в глубине завязи.