Для развития шелководства умение регулировать число генераций у тутового шелкопряда имеет существенное значение. Положение современной Японии, как гегемона мирового шелкового рынка, с технической стороны в значительной мере обусловлено тем, что в Японии человек впервые овладел и научился по своему произволу управлять способностью шелкопряда давать различное число генераций в год. Породы тутового шелкопряда в зависимости от числа даваемых ими естественным образом поколений делятся на моно-вольтинные, бивольтинные и поливольтинные. Многовольтинные породы, наиболее ценные по качеству даваемого шелка и составляющие подавляющую массу европейской и западноазиатской групп пород шелкопряда и 45—70% общего числа пород японской и китайской групп, дают в год одну генерацию. Многовольтинные породы зимуют на стадии яйца, из яиц в начале весны выходят гусеницы, период роста и развития которых до превращения в куколку и затем в бабочку более продолжителен, чем у би- или поливольтинных пород, охватывая, смотря по температуре и породе, от 32 до 65 дней; бабочки спариваются по выходе из кокона, откладка яиц начинается с первого же дня выхода бабочек, оплодотворенные яйца проходят первые стадии развития, приобретают к концу трех дней благодаря отложению пигмента в образующейся между тем серозной оболочке темную, в большинстве случает серо-фиолетовую окраску, затем развитие яиц останавливается, и наступает стадия покоя (диапауза), от средины лета до весны будущего года. Бивольтинные породы, составляющие 30—50% числа пород японской и китайской групп, в год дают две генерации. По количеству и качеству даваемого ими шелкового волокна эти породы стоят ниже моновольтинных, но бивольтинные породы лучше, чем моновольтинные, выносят летнюю жару, сообщают это качество своим гибридам с моновольтинными или другими бивольтинными породами; на этом основано хозяйственное значение бивольтинных пород. Развитие бивольтинных пород, как и моновольтинных, начинается весной со стадии перезимовавшего яйца, но совершается быстрее, чем у моновольтинных пород: бабочки выходят из кокона через 31— 48 дней после вылупления гусениц. Грена, откладываемая бабочками первой генерации, развивается бездиапаузы, не темнеет при своем развитии и дает через 10—12 дней после своего отложения гусениц второй генерации, превращающихся последовательно в куколок и бабочек. Развитие грены, откладываемой этими бабочками, протекает, как и развитие моновольтинной грены, уже с диапаузой. Грена пигментируется, останавливается вскоре после отложения в своем развитии и зимует до весны следующего года. Поливольтинные породы, имеющиеся в незначительном количестве в составе японской и китайской групп, разводятся в наиболее жарких префектурах Японии (Шизуока, Ибараки), в южном Китае и в тропических шелководных странах (Индо-Китай, Индия, Малайский архипелаг), в которых имеются свои аборигенные поливольтинные породы; в условиях Японии эти породы дают четыре генерации в год («тетравольтинные» породы японских шелководов), в условиях тропиков — до восьми поколений в год; последнее в году поколение откладывает диапаузную, остальные — без-диапаузную грену. Развитие моновольтинных пород совершается весьма быстро — при тех высоких температурах, при которых проводятся выкормки этих пород, от вылупления гусениц до выхода бабочек протекает всего 25— 30 дней. По способности выносить жару поливольтинные породы превосходят остальные породы, но в качественном отношении они стоят на самом низком уровне. Для развития современного шелководства характерна тенденция к переходу от обычного однократного выкармливания шелковичных червей в весеннем сезоне к двукратному и даже к многократному их выкармливанию в году. Через этот этап прошла Япония, значительное число шелководов которой кормит червей два раза в год; на этот же путь вступает шелководство Италии и Советского Союза. Мало того, в шелководных совхозах Советского Союза, благодаря создающимся в них благоприятным условиям для интенсификации шелководного хозяйства, намечается весьма отчетливая тенденция к многократному выкармливанию червей в году. В шелководческих совхозах выкормки должны следовать через небольшие промежутки времени одна за другой так, чтобы весь сезон вегетации шелковицы оказался заполнен этими выкормками более или менее равномерным образом. В современном практическом шелководстве с целью использования гибридной силы — гетерозиса — все чаще начинают применяться гибриды первого поколения пород шелкопряда, в том числе и гибриды между моновольтин-ными породами, с одной стороны, и бивольтинными— с другой. Тип вольтин-ности определяется в яйце к моменту его откладки и не зависит от породы производителя, с которым спарилась матка, откладывающая данное яйцо. Поэтому при спаривании моновольтинных самцов с бивольтинными самками первой генерации получается немедленно оживающая бездиапаузная грена, а при обратном сочетании — диапаузная. Понятны неудобства, проистекающие от такого смешения. В культурном шелководческом хозяйстве грена должна оживать не в срок, определяемой конституциональными биологическими особенностями породы, но в срок, диктуемый хозяйственным планом. Современный шелковод должен уметь управлять воль-тинностью шелкопряда. Способы, которыми это достигается, имеют немалый общебиологический интерес. Разработка вопросов регулирования вольтинности шла по двум главным руслам: в направлении изучения возможности устранять или предупреждать наступление диапаузного состояния в зимующей грене и в направлении овладения факторами, побуждающими би- и поливольтинные породы откладывать то диапаузную, то бездиапаузную грену. Другими словами, в данном случае мы имеем дело с двумя разными проблемами— с проблемой диапаузности грены и с проблемой вольтинности пород шелкопряда. Коснемся сначала первой из этих проблем. Кем впервые было получено преждевременное искусственное оживление диа-паузной грены, с точностью не установлено, так как первые шаги в этом направлении были сделаны не учеными, но шелководами-практиками, попытки которых не нашли себе полного отражения в литературе. Габерландт в 1870 г. сообщал, что в 1839 г. Мэглин пытался получить преждевременное оживление грены путем искусственной зимовки; Дюкло в 1872 г. писал, что способ искусственного оживления грены путем зимовки был открыт Перротэ в 1842 г.; Корнал и а в 1856 г. в своей знаменитой монографии указывал, что несколько лет перед тем Морелл и было заявлено о нахождении им способа преждевременного оживления грены, но самый способ Морелли остался неописанным; в 1870—1872 гг. Барка писал, что о способе искусственной зимовки он узнал в 1863 г. от одного случайного спутника по железной дороге. Эти отрывочные дошедшие до нас сведения рисуют картину стихийно возникшего стремления решить назревшую практическую проблему. Сама же мысль о применении искусственной зимовки была подсказана шелководам-практикам следующими обстоятельствами. В средине прошлого столетия шелководы Зап. Европы в поисках грены, свободной от заражения пебриной, ввозили к себе между прочим грену из Южн. Америки, где весенние выкормки шелковичных червей заканчиваются в январе; грена от этих выкормок попадала в Европу в начале весны, не испытав действия холода; но в эту весну грена не оживала, а оживала лишь в следующем году, пройдя зимовку. Зимовка является, следовательно, необходимым этапом в жизни диапаузной грены. Естественным образом являлась мысль подвергнуть грену, прибывающую в Европу из другого полушария, искусственной зимовке и добиться таким путем ее оживления в том же году, в котором она была отложена. П ер р отэ подверг искусственной зимовке именно грену, прибывшую в Европу с другой стороны экватора. Способ искусственной зимовки, уточненный Дюкло в 1872 г. и затем многими японскими исследователями, применялся одно время на практике, но был позднее оставлен, так как при этом способе получается очень недружное, растянутое на десяток дней оживление грены: в день максимального вылупления оживает около 15% грены. Следовательно, предшествующий зимовке период летне-осеннего хранения грены при 15—20° С, называемый в шелководстве эстивацией, не может быть выключен без некоторого ущерба для свойств грены. В жизни диапаузной грены и эстивация и зимовка— некоторые необходимые этапы. Способ искусственной зимовки представляет собою половинчатое решение вопроса, состоящее не в подавлении диапаузного состояния в грене, но в смещении прохождения греной диапаузы на более ранний срок. Однако возможно радикальное решение проблемы, заключающееся в превращении грены действием раздражителей из диапаузной в бездиапаузную. Это открытие было опять-таки сделано шелководами-практиками и имена этих изобретателей опять остались неизвестными. По сообщению, сделанному в 1871 г. Барка, в Ломбардии с 1856 г. был довольно широко распространен неизвестно кем и когда введенный способ искусственного оживления грены путем трения ее щетками. Этот способ, как это предполагает Тихомиров (1914), был, повидимому, найден при отмывке грены. Грена, подвергнутая трению щетками, развивается без диапаузы и оживает через 10—13 дней после своего отложения маткой. Однако применение этого способа даже в его наилучшей уточненной модификации — трение 12-часовой грены в течение 5—7 минут при движении щетки около 200 раз в минуту — не дает удовлетворительных результатов: оживает не более 70% грены; гусеницы вылупляются из яйца с трудом, недружно, в ослабленном состоянии и плохо в дальнейшем развиваются (Ишии, 1928). Возможность стимуляции развития грены трением побудила Версона и Кваята, занимавшихся изучением этого способа оживления грены, испытать действие электрических разрядов на грену. Авторы нашли в 1874 г., что дождь электрических искр от электростатической машины побуждает свежеотложен-ную диапаузную грену к безостановочному развитию. В Японии разработаны практические рецепты оживления грены этим путем, но нам они остаются неизвестными. С момента работы Версона и Кваята над искусственным оживлением грены начинается детальное изучение вопроса об искусственном вызывании бездиапаузного состояния в зимующей грене; оказалось, что этот эффект может быть вызван различными средствами:
а) механическими: помимо трения щетками действием падающего песка;
б) физическими: помимо электри ческих разрядов действием индукционных ударов, действием горячей воды (обработка в течение нескольких секунд
при 49—55° С), действием горячего воздуха, горячего пара, солнечных лучей, действием в течение 24—96 час. воздуха, сжатого до 3—4 атмосфер; оживление грены горячей водой издавна применялось в Китае; изобретатель этого способа неизвестен; в европейской литературе способ впервые указан Болле в 1878 г.;
в) химическими: действием чистого кислорода на грену в течение 24 час.; действием кислот серной (впервые изучено Дюкло в 1876 г.), соляной, азотной, действием царской водки. Серная кислота не дает достаточно удовлетворительных результатов, но азотная, соляная кислоты и царская водка при надлежащей обработке могут дать около 100% оживления, причем червячки получаются жизнеспособными, выносливыми. Обработка грены соляной кислотой вошла в широкую практику; остановимся поэтому несколько подробнее на этом способе. Раздражения грены соляной кислотой ниже известного порога не выводят грену из состояния диапаузы: остаются недействительными. Зону этих слабых, подпороговых раздражений мы можем обозначить, как «зону сна». Термин «слабых» в данном случае нужно понимать сугубо относительно, так как речь идет о таких дозах действия кислоты, которые были бы разрушительны для очень многих организмов и тканей. Необходимость обращаться столь свирепо с греной вызвана тем, что она одета скорлупкой из хорионина, белкового вещества, приближающегося по своей стойкости к кератину рога и волос. Но все же при действии соляной кислоты выше известного предела грена погибает или немедленно или после некоторого развития: мы находимся в этом случае в «зоне смерти». Оживление грены достигается при некоторой промежуточной степени воздействия. Как мы выразились в одном месте, зона жизни в данном случае лежит между зонами сна и смерти (Поярков, 1929 г.).
Степень действия соляной кислоты на грену зависит от концентрации и температуры раствора кислоты, от продолжительности его действия на грену и от чувствительности грены к действию соляной кислоты. Первые три фактора — концентрация раствора, температура, продолжительность экспозиции — могут изменяться в некоторых пределах, лишь бы общее раздражение, испытываемое греной, было не слабее и не сильнее некоторой величины. Так, напр., при температуре раствора в 32° С соляная кислота должна действовать на грену: при концентрации в 15% от 2 до 10 часов; при концентрации в 25% от 2 до 8 минут. При применении более высоких температур (возможно применение температур около 50°) экспозиция также должна укорачиваться. Мидуно (1929) дает для рассматриваемого случая остроумную схему, уподобляя силу раздражения треугольнику, площадь которого при изменяющихся взаимоотношениях между сторонами остается постоянной. Зависимость между длительностью оптимальной экспозиции и температурой ближе была изучена Беляевым (1932); эта зависимость с достаточной точностью выражается известной формулой Аррениуса. Миура (1929) сделал попытку изучить физико-химическую сторону вопроса: по его данным, действие соляной кислоты на грену зависит не от водородных ионов, а от несущих отрицательный заряд ионов хлора, действию которых способствуют водородные ионы. Возможность применения для искусственного оживления грены соляной кислоты в парообразном состоянии говорит о том, что кислота достигает грены скорее всего через воздухоносные канальцы, имеющиеся в скорлупке грены. Чувствительность грены к действию соляной кислоты зависит до некоторой степени от породы шелкопряда, но главным образом от стадии развития. Различия в чувствительности грены разных пород к действию кислоты приписываются одними авторами большей или меньшей толщине скорлупки грены, другими авторами — различиям в скорости развития грены; вследствие этого обстоятельства грена разных пород через равные промежутки времени оказывается на разных стадиях развития и потому обладает разной чувствительностью к действию кислоты. Наибольшую чувствительность выказывает грена первых суток после откладки; на вторые сутки чувствительность грены несколько понижается, и для того, чтобы побудить грену в это время к безостановочному развитию, необходима несколько повышенная доза раздражения. На третьи сутки, когда заканчивается летний период развития грены и грена близится к вступлению в состояние диапаузы, чувствительность грены к действию соляной кислоты падает резким образом; в дальнейшем по мере того, как углубляется состояние диапаузы, чувствительность грены понижается еще более, опускаясь до О или до величин, близких к 0. Оживить грену после того, как она лерейдет в состояние диапаузы, очень трудно, в сущности невозможно. Араки и Миура предложен способ оживления грены в диапаузном состоянии, но этот способ не представляет собою «пробуждения» грены: он основан не на устранении ее диапаузного состояния, а на ускорении изживания греной этого состояния. После энергичной обработки соляной кислотой грена хранится на холоду (при +4° до +7°); через 60 дней такого хранения грена становится способной ожить; при менее продолжительном охлаждении грены для ее оживления требуется после охлаждения повторная обработка грены соляной кислотой; при этом чем менее длителен был период охлаждения грены, тем результат получается хуже. В течение первых суток после откладки наиболее подходящим для обработки грены кислотой, по данным Араки и Сей до (1934), является период от окончания образования бластодермы до обособления зародышевого диска от бластодермы; данные этих авторов, однако, не особенно доказательны. В общем следует считать, что несмотря на значительные происходящие эмбриогенети-ческие процессы чувствительность грены к обработке кислотой держится в течение первых суток ее жизни приблизительно на одном уровне. Объяснение этого любопытного факта нам дает, повидимому, работа Миура (1932), изучившего гистологическую картину процессов стимуляции грены. Первое изменение, замечаемое в грене непосредственно после ее обработки соляной кислотой, заключается в растворении желточных зернышек; при этом в больших количествах выделяются глыбки гликогена. Дальнейшие изменения, вызываемые стимуляцией грены, также заключаются главным образом в растворении элементов желтка. В грене, перешедшей в состояние диапаузы и неспособной более ожить под действием обработки соляной кислотой, обработка вызывает незначительное, вскоре останавливающееся растворение желточных элементов. Желточные клетки такой грены, по данным Пигорини (1930), являются стойкими образованиями, способными выдержать значительные изменения внешней среды. По мнению Миура, искусственное оживление грены может быть получено лишь в том случае, если питательные вещества яйца не успели перейти в консолидированную форму и если в яйце может быть вызван процесс растворения этих веществ. Переходящие в раствор питательные вещества усваиваются зародышем, рост которого стимулируется главным образом, быть может, этими растворяющимися питательными веществами и происходит безостановочно. Если, таким образом, действие стимулятора направлено главным образом на элементы желтка, а не на элементы эмбриона, то становится понятным, почему эмбриогенетические процессы оказывают сравнительно небольшое влияние на чувствительность грены к действию соляной кислоты. Грена может быть стимулирована к развитию действием весьма разнообразных раздражителей — механических, физических, химических; высокой специфичностью природа стимулятора таким образом не отличается. Это обстоятельство тоже легче всего объяснить себе так, что неспецифический раздражитель вызывает сначала какой-либо процесс невысокой степени специфичности, вроде распада желточных элементов; получающиеся же при этом процессе продукты являются уже специфическим раздражителем, вызывающим биологический процесс такой сложности, как развитие эмбриона. Практический, принятый в Советском Союзе, рецепт оживления грены заключается в том, что 18-часовая грена (Багдадской породы) обрабатывается при 30° С в течение 8 минут 25.5% раствором соляной кислоты (Каценович, 1929; Беляев, 1932), затем следуют промывка, сушка и инкубация. На 10-й— 12-й день после откладки происходит оживление грены, протекающее очень дружно и дающее высокий процент выхода крепких жизнеспособных червячков. Такая стимулированная к немедленному развитию диапаузная грена по своим свойствам является промежуточной между диапаузной и бездиапаузной греной: развитие ее протекает без остановки и с такой же быстротой, как и развитие бездиапаузной грены, но в отличие от бездиапаузной эта грена после обработки ее кислотой в начальном периоде своего развития способна выдержать длительную (до 1.5—2 месяцев) задержку развития путем охлаждения (при+ 5° С: изучалось Пен язь, 1932; Астауровым и Белозерской, 1934); в этом отношении эта грена представляет сходство с диапаузной, зимующей греной. По гистологической картине изменений элементов желтка стимулированная диапаузная грена также занимает промежуточное место между диапаузной и бездиапаузной греной (Миура). Интересно, что при длительном охлаждении диапаузной грены, получившей подпороговую дозу раздражения соляной кислотой, происходит ее «дозревание», т. е. ускоренное изживание диа-паузного состояния: грена, подвергнутая слабой дозе обработки и дающая при немедленной инкубации невысокий процент оживления (0.15%), после хранения на холоду в течение 25—50 дней оживает почти полностью, давая 90.8% оживления (Пенязь). В этом случае мы имеем, следовательно, как бы, суммирование двух подпороговых раздражителей, если только позволительно-назвать раздражением процесс холодового хранения, длящийся один-два месяца. В Японии на практике принято сочетание «раздражений» в обратном порядке: грена 35—96 часового возраста подвергается охлаждению от 10 до 70 дней, затем следует обработка кислотой. Этот способ не во всех случаях дает высокий процент оживления (Астауров и Белозерская), но он удобен для поставщика грены тем, что при этом способе обработки грены сохраняется в течение некоторого времени возможность переводить грену в зависимости от предъявляемых запросов из категории оживляемой в категорию зимующей. В итоге нашего беглого обзора мы можем сказать, что в настоящее время мы располагаем целым арсеналом приспособлений для различных практических случаев, средств, при помощи которых число-генераций тутового шелкопряда может быть увеличено в году до любых практически желательных пределов.