«Сиамские» астры

Эта необычная астра встретилась мне недавно в палисаднике у дома. Выглядит ну прямо как сиамские близнецы у животных. Такая аномалия развития носит название «синантия» (от греч. σῠ́ν- — «вместе, с» и ἄνθος — «цветок»), это одна из форм фасциации (см. картинку дня Фасциация). Сросшиеся цветки развиваются на одной цветоножке. Остальные астры, росшие рядом, выглядели стандартно.

Классические астры. Фото Юлии Михневич, Москва, июнь 2025 года

То, что мы называем цветком у растений семейства астровых, или сложноцветных, на самом деле — соцветие типа корзинка. За сходство с одиночным цветком его называют «ложным цветком», или антодием. Соцветие состоит из морфологически и функционально различных типов цветков. В центре соцветия астры располагаются мелкие трубчатые цветки желтого цвета, в которых формируется пыльца, а по краям — сиреневые ложноязычковые цветки, служащие для привлечения опылителей. Молекулярные данные показывают, что корзинки напоминают отдельные цветки не только внешне, но и на молекулярном уровне (за их развитие отвечают гомологичные гены, характер экспрессии этих генов схож с растениями, имеющими одиночные цветки).

Астровые — это крупнейшее семейство цветковых растений, насчитывающее около 25 тысяч видов, которые распространены на всех континентах, кроме Антарктиды. Считается, что появление антодия — ключевое новшество, позволившее астровым достичь эволюционного успеха. Астровые опыляются в основном насекомыми, и ряд исследований показал, что корзинка с разными типами цветков привлекательна для опылителей. Крупные язычковые цветки, расположенные вокруг центральной части соцветия с трубчатыми цветками, как бы приглашают насекомых на нектарно-пыльцевой пир в центр корзинки. Больше опылителей — больше семян.

Многочисленные мелкие цветки в корзинке расположены упорядоченно, и можно заметить, что их ряды образуют разнонаправленные спирали. Число спиралей, разумеется, терпеливые ученые подсчитали. Оказалось, что оно укладывается в ряд Фибоначчи, где каждое число является суммой двух предыдущих (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144). Например, у герберы 34 спирали, направленные в одну сторону, и 55 спиралей, направленных в противоположную сторону. У подсолнечника, в зависимости от размера корзинки, может быть 33/55, 55/89 или даже 89/144 спирали.

a, b — cоцветие герберы с тремя типами цветков (R — язычковые, D — трубчатые, T — промежуточного типа); c — ранняя стадия развития соцветия, фото со сканирующего электронного микроскопа, показаны разнонаправленные спирали, по которым растут зачатки цветков; IM — меристема соцветия. Фото из статьи P. Elomaa, Y. Zhao, T. Zhang, 2018. Flower heads in Asteraceae—recruitment of conserved developmental regulators to control the flower-like inflorescence architecture

Интересно, что у фасциированных корзинок отдельные цветки тоже растут по спиралям, число которых укладывается в числа Фибоначчи. Однако это верно лишь для не слишком сильно вытянутых соцветий, то есть астра с главного фото в систему не укладывается. При этом у части нормально развитых корзинок может быть разное число спиралей, не соответствующих ряду Фибоначчи. Например, при исследовании 657 корзинок подсолнечника оказалось, что каждая пятая корзинка имеет число спиралей, отличное от чисел Фибоначчи.

Соцветие подсолнечника с начавшими созревать семенами. Уникальная геометрия внешней оболочки семян и их расположение по разнонаправленным спиралям обеспечивает максимальную эффективность использования пространства на любой стадии роста корзинки. То есть корзинка может вместить максимальное количество семян при минимальном пространстве. Фото Юлии Михневич, Москва, август 2025 года

Синантия чаще всего встречается у растений с многоцветковыми соцветиями с плотным расположением цветков. Причины ее возникновения могут быть разнообразны, но все они сводятся к нарушению деления клеток во флоральной меристеме (ФМ) — зоне активно делящихся клеток, дающих начало цветочным структурам.

Сросшиеся цветки клевера. Фасциация распространена не только среди представителей астровых, но также среди бобовых, розоцветных, молочайных, кактусовых, лютиковых и других семейств. Фото Юлии Михневич, Москва, август 2025 года

В начале развития корзинки в норме ФМ быстро увеличивается в объеме, а в конце — сокращается и полностью поглощается формирующимися цветочными зачатками. В случае же фасциации и так обширная ФМ становится еще обширнее. Увеличенная (фасциированная) ФМ может формировать (или сохранять) несколько центров, которые разделяются в результате дефасциации. Массив меристематических клеток разделяется на части, из которых и развиваются половинки «сиамских близнецов».

Пути преобразования флоральной меристемы. Нормальная меристема (А) способна увеличиваться, давая начало фасциированной меристеме (Б), которая в результате дефасциации может частично разделяться (Г). Состояние Г может быть также результатом неполного слияния нескольких нормальных зачатков (В). Рисунок из статьи А. А. Синюшин, 2010. Фасциация цветка. I. Происхождение увеличенной меристемы

Из фасциированного соцветия, например у клубники, томатов и киви, формируется плод с увеличенным числом плодолистиков (единица строения пестика). Наследственные формы фасциации привели к созданию высокопродуктивных сортов этих растений.

Томаты сорта Beefsteak, плоды фасциации. Фото с сайта flickr.com

Фото Юлии Михневич, Москва, июнь 2025 года.

Юлия Михневич