Необыкновенно причудливые по форме цветка, исключительно интересные по образу жизни и загадочные в процессе размножения орхидеи, — это украшение оранжерей, растения, за цветок которых платились крупные суммы, — представляют громадный научный интерес.
Тогда как наши северные орхидеи (Orchis, Ophrys) не очень богаты видами, экзотические виды этого семейства насчитывают многие и многие их сотни. В Европу экзотические формы стали проникать с XVIII столетия и сразу привлекли к себе внимание тем, что многие из них будучи эпифитами могут жить, как писал в 1790 г. португальский миссионер Loureiro, исследовавший флору Кохинхины, "без пищи и воды, вися в воздухе". Орхидеи ввозились в Европу, как необычная редкость в почти сухом виде, без листьев; иногда казалось даже, что в растении не сохранилось и следа жизни и случалось, что повешенные на корабле к стенке каюты они, к удивлению коллектора, зацветали, не получая, действительно, ни воды, ни земли. Естественно, что такой исключительный образ жизни в связи с красотой цветка и свойственным некоторым из них нежным ароматом привлекал к орхидеям внимание и ученого и садовода, стремившихся развести их в оранжереях Европы.
На ряду с орхидеями, ведущими воздушный образ жизни, путешественники доставляли в Европу также и обычные наземные формы: в 1758 г. Collinson прислал в Англию Liparis liliifolia, в 1778 г. W. Malcolm — Calopogon pulchellus, в 1796 г. W. Hamilton прислал из Сев. Америки Cypripedium acaule и т. д. Но на первых же порах культура редкостных растений натолкнулась на ряд затруднений, оказавшихся на долгие годы непреодолимыми. Распространению знания об орхидеях мешали, с одной стороны, войны начала XIX столетия, когда английский флот, бороздя моря, препятствовал французскому посещать тропики, а, с другой стороны, культура даже доставленных растений, не могла продолжаться из-за незнания условий размножения. Интересно отметить, что, несмотря на необычные затруднения, капитан французского флота Baudin привез из экспедиции сотню ящиков, из которых некоторые были от 6 до 10 футов в выш. с прекрасно сохранившимися растениями; все они были доставлены в Парижский ботаническай сад. Историк Сада и Музея Deleuze говорит, что никогда Сад не получал сразу столько растений, как в эту эпоху революции и войн.
Систематическое и морфологическое изучение орхидей привело, наконец, к установлению любопытного факта нахождения у всех орхидей в корнях нитей неизвестного грибка. В этом отношении несомненная заслуга принадлежит русскому, недавно скончавшемуся ученому, проф. В. К. Варлиху, который исследовал 500 видов орхидей и установил, что корни всех исследованных орхидей пронизаны нитями грибка, независимо от их воздушного или наземного образа жизни. Это исследование проф. Варлиха дало основание французскому ученому Noel Bernard углубить вопрос и попытаться выяснить роль и значение неизвестного грибка для развития растения. N. Bernard установил, что грибок живет все время с растением, не покидая его от момента прорастания семян до конца цветения и образования плодов. Интересуясь прорастанием семян орхидей почти со школьной скамьи, Н. Бернард нашел, однажды Neottia так пригнутую к земле, что плод был открыт к земле и в нем находились проросшие семена. Исследовав семена в лаборатории, он заметил, что они были поражены нитями какого-то грибка, проникшего внутрь. Это открытие привлекло к себе все внимание начинающего ученого и на всю жизнь, к сожалению слишком короткую, приковало к исследованию загадочного явления (1899 г.).
Испытав неудачу в попытках прорастить семена орхидей, Бернард понял, что главная роль принадлежит в этом процессе грибку, который должен проникнуть внутрь семян, чтобы вызвать в них прорастание. Это первое наблюдение над проросшими семенами Neottia, так удачно попавшимися на глаза исследователю, получило в глазах Бернарда определенное объяснение: семена проросли в склоненном к земле плоде только потому, что в земле был, несомненно, грибок, находимый обыкновенно на корнях растения.
Этот вывод позволил сразу объяснить ту загадку, тот секрет, которым казалось владели некоторые садоводы, разводившие орхидеи. Дело в том, что все попытки прорастить семена орхидеи, кончались обычно неудачей — семена не прорастали и оранжереи должны были пополняться новыми привозными растениями. Но некоторым садоводам все же удавалось вырастить растения из семян и получать даже гибриды. Получению гибридов предшествовала продолжительная и крайне кропотливая работа по искусственному оплодотворению цветов орхидеи. Первый положительный результат был получен Wachter’oм в 1799 году, когда ему удалось оплодотворить Habenaria bifolia, перенеся поллинии на рыльце цветка. Ему же удалось наблюдать образование семян, которые оказались необычайно мелкими и удивительно многочисленными в одном плоде. Несколько позже, в 1802 году Salisbury получил семена уже нескольких орхидей: Orchis mascula, Morio latifolia, M. maculata, Ophrys apifera, Spiranthes, Bletia verecunda, Epidendrum cochleatum.
Выяснение техники оплодотворения орхидей — artificiosa manu — имело колоссальное значение в получении плодов ванили. Заслуга в этом отношении принадлежит молодому негру Edmond Albius, который, получив воспитание у ученого садовода Jaunet, применил искуственное оплодотворение и, благодаря разработанной технике, оказалось возможным в течение нескольких часов оплодотворить искусственно несколько тысяч цветков, что чрезвычайно выгодно повлияло на торговые операции с ванилью. Успехи искусственного оплодотворения были многочисленны, но дело дальше не шло, так как совершенно не было известно, как прорастить получаемые семена.
Но вот в 1850—1854 г. в руках английского садовода Dominy получаются гибриды, выведенные из пророщенных им семян, искусственно скрещенных им же растений. Dominy не опубликовал своего секрета и как он проращивал семена — осталось неизвестным, но заслуги его признаны и увенчаны золотой медалью Общества садоводства в Лондоне. Казалось действительно странным и мало вероятным, чтобы природа, образуя громадные количества семян в каждом плодике орхидеи, лишена была бы возможности проращивать их и еще в 1802 году упомянутый выше Salisbury указывал, что орхидеи в полях развивались там, где были дождевые черви и вследствие этого приписывал им важную роль в прорастании семян. Уже из этого одного видно какою странною казалась неспособность семян орхидей к прорастанию и как ученые пытались в различного рода внешних факторах найти объяснение странной загадки. Salisbury удавалось иногда проращивать семена "на горшках" из под орхидей, обстоятельство, имеющее громадное значение, но причина которого была выяснена много позднее, как мы увидим далее. Все дальнейшие попытки проращивать семена орхидеи наталкивались на непреодолимые и непонятные затруднения, так что вопрос казался совершенно безнадежным. Так обстояло дело в течение всего XIX столетия, когда в 1899 г. Н. Бернард открыл, наконец, причину и, таким образом, разгадал загадку, казавшуюся уже совершенно неразрешимой.
То наблюдение, которое сделал Бернард над проросшими семенами Neottia и которое послужило ему нитью для разгадки проростания семян орхидей, должно было естественно вести к получению грибка в культурах и исследованию влияния его на прорастание семян. Но попытки эти не скоро увенчались успехом, техника была еще не разработана. Нужно было, приняв все меры против загрязнения посторонними организмами, сделать срез и под микроскопом иглой, проведенной через пламя горелки, вынуть клубочек мицелия грибка и стерильно перенести его на питательную среду, где гриб мог бы развиться. Все это Бернарду удалось в 1904 году и он получил чистые культуры грибка, который он и назвал Rhizoctonia.
Для проращивания семян орхидей Бернард брал плоды, достигшие почти полной зрелости, срезал их и помещал на некоторое время в спирт, вынув из которого подносил плод к пламени горелки. Спирт воспламенялся, быстро сгорал и, таким образом, достигалась поверхностная стерилизация плода, который затем разрезался проведенным через огонь скальпелем. Семена, не соприкасавшиеся еще с воздухом и теоретически не загрязненные микроорганизмами из воздуха, быстро переносились платиновой иглой, предварительно прокаленной и затем остуженной, в пробирку, в которой была стерлизованная питательная среда, приготовленная из салепа (из клубней орхидей). В этой среде семена (Cypripedium, Cattleya и другие) остаются без изменения и обычно не видно и намека на прорастание, если же и случается изредка наблюдать прорастание, то оно тотчас же само останавливается. По истечении одного—трех месяцев, когда совершенно ясно уже, что семена не прорастают и можно судить по их внешнему виду, которые из них загрязнены случайно попавшими из воздуха микроорганизмами и которые, следовательно, для наблюдения не пригодны, в пробирки с чистыми семенами вносится грибок Rhizoctonia из чистой его культуры. Картина сразу и резко изменяется: семена, не прораставшие долгое время, прорастают с поразительной правильностью. Вскоре в пробирках зеленеют молодые орхидеи. Таким образом, например, Бернард получил через 18 месяцев культуры в пробирке молодое растеньице Phalaenopsis, которое дало 3 листа, 3 корешка и достигло 2—3 сант. Перенесенное затем в обычный для культур орхидей горшок, растение развилось и цвело. Успех опыта был полный!
Для популяризации идеи Бернард объяснил любителям культуры орхидей методы, приемы, употребленные им, и среди садоводов любителей нашлись такие, у которых получились аналогичные результаты. Стало совершенно ясно, почему садоводы всегда говорили, что культура орхидей в новых оранжереях или совершенно не удается, или идет плохо. Стало понятным, почему некоторым садоводам в редких случаях удавалось иногда проращивать семена орхидей (как, например, Salisbury) именно тогда, когда пользовались или старыми горшками и старой землей или проращивали семена на земле вблизи соответствующего растения. Везде, во всех подобных случаях независимо от любителя-садовода, помимо, так сказать, его воли, происходило заражение семян грибком Rhizoctonia и такие семена иногда прорастали. Все это носило совершенно случайный характер. Неожиданная для самого садовода удача давала ему имя и облекала покровом какой-то тайны его случайный успех. Открытие Бернарда сорвало покров, обнаружило истину в таинственнейшем процессе, но и до сих пор мы еще стоим перед фактом, не умея разъяснить все сложные взаимодействия, которые существуют между растением и грибком. Само явление подведено под понятие симбиоза — сожительства, но, как и многие случаи сожительства не ясны, так не ясен пока и этот случай. Все данныя говорят за то, что грибок дает растению, иногда почти лишенному хлорофила, иногда растущему в тени, где нет или не может быть ассимиляции углекислоты, возможность пополнять недостающий ему углерод за счет углеродистых соединений, извлекаемых грибком из почвы, причем в свою очередь грибок пользуется азотистыми веществами растения.
Взаимоотношения двух симбионтов в данном случае представляются во всяком случае довольно сложными и не вполне понятными.
И вот только теперь, подойдя к проращиванию семян орхидей с помощью бактериальной техники, удалось достичь того, что до сих пор не удавалось. Посетив в прошлом году прекрасные оранжереи Ротшильда под Парижем и познакомившись с постановкой культуры орхидных в лондонских оранжереях Charlesworth, я могу здесь поделиться виденным.
Бюльтель, главный садовод оранжерей Ротшильда, не был подготовлен к такой тонкой работе, как выделение грибка с корней орхидей, но под влиянием пережитого им личного горя (да простит он мне эту нескромность), желая забыться за новой, отвлекающей все мысли работой, он приступил самостоятельно к изучению бактериологической техники и результаты 3-летних упорных трудов увенчились успехом.
В лаборатории, устроенной в оранжерее, среди изучаемых им тропических орхидей Бюльтелю удалось получить культуры грибков, выделенных им из различных орхидей. Выделенные грибки хорошо развивались в пробирках на искусственной питательной среде. Если в такую пробирку с грибком внести семена орхидей, то они начинают прорастать и вскоре вся поверхность твердой питательной среды покрывается зелеными всходами. Когда растения немного разовьются, тогда можно перенести их из пробирки в горшки с землей, в полной уверенности, что растения будут прекрасно развиваться. Необычен, странен вид оранжерей, в которых ведется культура орхидей этим способом. Глаз, привыкши видеть в оранжереях знакомую картину длинных стелажей с установленными на них горшками с растениями, видит тут сотни эрленмейеровских колб, с ярко зеленеющими в них молодыми ростками орхидей, которые в будущем окажутся украшенными причудливыми бабочкообразными цветками. Кажется, что находишься в лаборатории, где приготовляется какая-нибудь вакцина, нет ничего, чтобы напоминало старую знакомую обстановку оранжерей, где за растениями ухаживает серьезный садовник с лейкой и ножом в руках. Ничего этого здесь нет. Здесь место ученому служителю лаборатории, в белом халате, с лупой и платиновой иглой в руках. Как в тиши термостатов, в их нагретой атмосфере развиваются культуры бактерий, так здесь в влажном и теплом воздухе орхидной оранжереи в колбах развиваются из семян растеньица с опутанными грибком корнями. Как изменилась обстановка, когда к прекрасным загадочным орхидеям, вместо опытного практика садовода, подошел ученый специалист и как исчезла вся таинственность, окутывавшая процесс прорастания семян нежных орхидей!
Работами Бюльтеля и английского ученого Рамсботтом, с которым мне тоже пришлось беседовать в его лаборатории в всемирно известном British Museum, доказано, что на корнях разных видов орхидей встречается несколько видов грибков, которые приурочены как бы к определенным видам растений и при проращивании семян необходимо пользоваться культурой соответствующего грибка. Таким образом в настоящее время известно несколько отличающихся между собой морфологическими признаками видов грибов и нужно, конечно, знать какой из них применять для культуры соответствующих орхидных. Дело подвинулось настолько, что в продаже появились культуры этих грибков и с помошью их можно заняться выведением у нас в оранжереях тропических орхидей.
Теперь возникает новый вопрос: нельзя ли все таки искусственно создать такие условия, подобрав соответствующие питательные растворы, на которых семена орхидей смогут прорастать и без помощи грибка. Некоторые данныя в этом направлении уже получены, так Кнедсону удалось прорастить семена Cattleya и Laelia в стерильных условиях без грибка, а Бюльтель Vanda tricolor и соеrulea. Для того, чтобы семена проросли без грибка, необходимо, оказывается, брать сахарные растворы высокой концентрации и тогда на них удается вызвать прорастание семян некоторых орхидей. Полученные этим путем растения отличаются, однако, от проросших в присутствии грибка: они развиваются гораздо медленнее и в возрасте трех месяцев кажутся такими, какими выглядят одномесячные с микоризой на корнях. Очевидно, что чего-то еще не хватает и дело исследователя выяснить те условия, которые смогут заменить растению грибок и таким образом разгадать, какие услуги получает растение от развивающегося у него на корнях грибка и, обратно, что получает грибок от растения. Растения, перенесенные из пробирки с грибом в горшок с почвой развиваются, обычно прекрасно цветут и дают семена. Можно оставить растения развиваться и дальше в колбах до цветения и тогда можно видеть в большой эрленмейеровской колбе вполне развитое цветущее растение и я помню, как еще до войны в Мюнхене в его прекрасных оранжереях ботанического сада мне бросились в глаза несколько колб с развивающимися в них орхидеями. Тогда это была новость, случайно полученная, теперь же вся методика разработана прекрасно и получение грибка орхидей не составляет особенных трудностей, а, следовательно, и промышленное садоводство получило крупную поддержку в своих экономически важных достижениях от научной разработки ботаниками вопроса о симбиозе грибка и растения.
