10 ЗАПОВЕДЕЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ. ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ИДЕИ XX ВЕКА - Чарльз Флауэрс

Личная и научная судьба Менделя была очень сложной. Из-за несчастного случая его отец стал инвалидом, и семейная ферма пришла в упадок, так что образование мальчик получил лишь благодаря местному монастырю Ордена Августинцев. Несмотря на математическую одаренность и общительный характер, Менделя справедливо считали типичным неудачником: ему не удалось сдать экзамены на звание преподавателя естественных наук, карьера приходского священника не складывалась и т. д. В 1856 г. 34-летний монах начал экспериментировать с семенами нескольких сортов обычного гороха в монастырском саду, в течение нескольких лет тщательно анализируя признаки получаемых семян. Уже к 1864 г. собранный им статистический материал оказался достаточным для выработки основных положений современной генетики.

Образно говоря, Мендель сделал «следующий шаг» после очевидных всем наблюдений и заключений. Будучи сыном фермера, он понимал, что не стоит изучать наследственность плодовых деревьев, потомство которых изменяется простой прививкой других сортов. Он знал о совместимости различных сортов гороха, поэтому просто отобрал в исходный посевной материал семена с семью различными признаками и начал скрещивать их друг с другом. Например, высадив белые и серые семена, он получил в первом поколении, как и следовало ожидать на основе многовекового опыта, только гибриды с одним из признаков (серые семена), т. е. у потомства не только исчезал «белый» признак, но и отсутствовали все промежуточные формы (в урожае не было, например, светло-серых горошин). Аналогичный результат он получил для всех остальных изучаемых признаков.

Однако результаты исследования следующих поколений гороха заставляют вспомнить массу анекдотов, описывающих сценки в родильных домах, когда отец судивлением, восхищением или ужасом впервые видит своего ребенка. На бытовом уровне давно известно, что многие черты и особенности передаются через поколение. Вспомните, как влюбленным девушкам часто советуют «приглядеться» к родителям своего жениха и подумать о будущих детях. Вглядываясь в выцветшую групповую фотографию молодых парней, многие из нас вдруг угадывают в одном из них дедушку своего знакомого, потому что узнают черты лица и даже манеру улыбаться.

Именно такую передачу наследственности «через поколение» наблюдал и смог математически точно оценить Мендель для всех изученных им признаков (высокие и низкие стебли, сморщенные и гладкие семена и т. п.). Например, при скрещивании сортов гороха с высокими и низкими стеблями растения во втором поколении были только высокими, но в третьем высокими оставались лишь 3/4 образцов, а у 1/4 вновь появлялся ранее подавленный признак низкорослости. Другими словами, если наследуемые признаки неодинаковы, то в первом поколении гибридов проявляется только один (так называемый доминантный или преобладающий признак), а другой (рецессивный или подавляемый) признак остается как бы скрытым или «спрятанным». В следующем поколении признаки распределяются в пропорции 3:1 (на основе тщательных подсчетов тысяч семян сам Мендель получил пропорцию 2,98:1).

Эти наблюдения позволили ему сформулировать простой, но весьма важный и вовсе не очевидный закон передачи наследственных признаков. До этого считалось (и такая точка зрения представляется как раз естественной и понятной), что генетические признаки родителей каким-то образом смешиваются и сливаются, подобно распространенным в быту растворам разных жидкостей. В противном случае, оставалось непонятным, как два разных существа могут практически мгновенно создать новое существо с общими признаками. Великое открытие Менделя состояло не столько в том, что он обнаружил проявление скрытого признака через поколение, а в том, что он понял и осознал наличие скрытой передачи отдельного признака в единой и неизменной форме. Мендель понял, что признаки не смешиваются и не сливаются, а представляют собой некие маленькие, невидимые и неделимые образования, своеобразные «атомы» наследственности, которые мы сегодня называем генами. Образно говоря, в биологии возникла своя «атомарная» теория наследственности. Очень простые организмы, естественно, имеют очень мало генов, например вирус обладает всего лишь десятком генов (простота не означает биологической незначительности, поскольку такой вирус может убить население целых стран). Плодовая мушка дрозофила, ставшая, благодаря своей исключительной плодовистости, основным и чуть ли не центральным объектом биологических исследований всего XX века, имеет около 10 тысяч генов. Раньше биологи считали, что человек должен обладать более чем сотней тысяч генов, причем уверенность в этом была столь сильна, что многие биотехнологические фирмы и исследовательские компании даже уверяли инвесторов, клиентов и общественность в умении реально работать с сотнями тысяч генов. В 2001 г. к удивлению многих ученых, было строго показано, что каждый из нас имеет лишь около 40 тысяч генов. Количество признаков и соответствующих им факторов казалось настолько большим (Мендель предполагал некие варианты «смешения»), что и реальный механизм передачи наследственности оказался значительно более сложным.

Мендель установил, что любой наследственный признак складывается из двух разных элементов или единиц наследственности, получаемых организмом от половых клеток двух родителей. Еще важнее то, что он сумел обнаружить и доказать, что из двух элементов наследственности один всегда оказывается более сильным (доминантным), а другой -подавляемым (рецессивным), что и соответствует постоянному значению получаемого им соотношения 3:1. Выяснилось также, что это соотношение между элементами конкретной пары признаков не зависит от передачи всех остальных признаков.

Мендель был абсолютно прав и писал очень ясные и точные по содержанию статьи, которые по разным причинам оставались незамеченными и забытыми вплоть до 1900 г., когда их «обнаружили», перепроверили и очень высоко оценили маститые ученые. К сожалению, это произошло через 16 лет после смерти Менделя. Особый интерес биологов к модели Менделя был обусловлен тем, что она могла свидетельствовать как в пользу дарвиновской теории естественного отбора, так и против нее, и лишь через несколько лет стало окончательно ясно, что она в какой-то мере подтверждает и укрепляет теорию Дарвина. Об этом следует вспомнить сейчас особо, в связи с новой «вспышкой» споров о природе эволюции. Например, в 2000 г. опрос населения США продемонстрировал, что 60% респондентов считают идеи антидарвинистов (так называемых «креационистов») достойными преподавания в школах, наряду с теорией эволюции.

Возможно, столь долгие дискуссии вокруг дарвиновской теории показались бы Менделю забавными или удивительными. Остаток его жизни оказался довольно грустным и неинтересным. В 1868 г. он стал аббатом своего монастыря и с тех пор забросил научные занятия, отдавшись административным и финансовым заботам. У Менделя не было профессионального окружения коллег и единомышленников, способных понять и оценить значимость выдвигаемых им идей (в таком блестящем окружении работали Хаббл, Эйнштейн, Бор, создатели теории Большого взрыва и многие другие), так что ему пришлось разделить судьбу аутсайдеров науки, великих ученых-любителей типа Вегенера и Ферма. Вы спросите, может ли его биография и посмертная слава служить утешением или надеждой для чудаков- одиночек, которых всегда было полным-полно в истории науки? По- видимому, на этот вопрос следует дать отрицательный ответ, поскольку великие озарения этого одинокого монаха позднее все равно пришлось проверять и уточнять. Вот уже около ста лет серьезная наука реализуется в крупных лабораториях со сложным оборудованием. Современные исследования немыслимы без солидного финансового обеспечения и поддержки со стороны правительства, исследовательских центров и большого бизнеса. В наши дни доказательство и проверка даже кажущихся простыми теоретических озарений великих ученых требуют длительных усилий больших научно-технических коллективов, оснащенных дорогостоящей и высокоспециализированной аппаратурой.

Просматривая одну из последних книг по астрономии при подготовке предыдущих глав этой книги, я вдруг заметил, что одно важное соотношение записывается и трактуется по-разному в разных разделах книги. Заинтересовавшись этим обстоятельством, я обратился к знакомому физику, который и объяснил мне, что автор, известный специалист в своей области, действительно, объединил в единую книгу разделы, написанные несколькими его аспирантами, а позднее просто не удосужился отредактировать текст и убрать разночтения. Система использования многочисленной команды для решения сложных и масштабных задач является, в сущности, традиционной для истории науки. Здесь следует особо отметить одного из самых известных «эксплуататоров», а именно профессора Колумбийского университета Томаса Ханта Моргана, который в начале XX века сумел привлечь большую группу молодых талантливых ученых для проведения системного исследования механизма передачи наследственных признаков.