Страница 57 из 74
Эпоха Менделя не была подготовлена к правильному истолкованию этих строго количественных соотношений, к объяснению их физико-химической подоплеки. Находка гениального чешского ученого так и осталась незамеченной. Только через 35 лет ее извлекли из-под спуда на свет божий — после того, как в 1900 году сразу три ботаника (голландец Г. де Фриз, австриец Э. Чермак и немец К. Корренс) пришли к одному и тому же открытию. Три к одному — к тому самому, которое уже сделал некогда Мендель, создавший своего рода гибрид биологии и математики.
Следует, однако, упомянуть, что еще в 1874 году менделевский труд был подробно, с глубоким пониманием его сущности и значения, изложен в диссертации «О растительных помесях» нашим соотечественником И. Ф. Шмальгаузеном, отцом выдающегося советского зоолога И. И. Шмальгаузена, дополнившего эволюционное учение открытием неизвестной Дарвину формы отбора.
Постепенно выкристаллизовалась гипотеза о генах — «атомах наследственности», благодаря которым отдельные признаки, передаваемые из поколения в поколение, сохраняются неизменными (например, желтая или зеленая окраска у гороха). После опытов американского ученого Томаса Гента Моргана (1909–1917 годы) стало ясно: гены не что иное, как звенья хромосом — длинных нитевидных телец, присутствующих в каждой клетке и хорошо различимых под микроскопом.
Аппарат наследственности обеспечивает изумительную стабильность признаков на протяжении многих, и многих поколений (вспомните хотя бы «нос Бурбонов»!). Человеческий организм состоит из миллиардов клеток, а развивается из одной-единственной: размножаясь делением, она стереотипно издает себя массовым тиражом. Но как это выглядит физически, на уровне доклеточных структур, долгое время оставалось неясным. В 1927 году профессор МГУ
Николай Константинович Кольцов выдвинул гипотезу: менделевские «наследственные задатки» суть многоатомные звенья гигантской молекулы, воспроизводящейся подобно тому, как в типографии с оригинального набора отливаются матрицы. Когда клетка делится, то каждая ее хромосома, удваиваясь, должна давать пару цепочек-близнецов, в точности повторяющих молекулярное и атомное строение исходного образца. Идея Кольцова, переросшая впоследствии в матричную теорию ауторепродукции (самовоспроизведения), нацелила биологов на изучение физико-химических основ генетики.
Самокопированием хромосом сопровождается и образование половой клетки, но в ней от полного комплекта хромосом обычной клетки остается лишь половина их, причем из каждой пары в половую клетку может попасть как отцовская, так и материнская хромосома. Мало того: в процессе такого деления парные хромосомы могут обмениваться генами. Возникают различные комбинации наследственных структур, а с ними и телесных признаков. Это приводит к тому, что дети, будучи похожи на своих родителей, в то же время отличаются от каждого из них, порой даже очень заметно, — ученые говорят о комбинативной изменчивости.
Тем не менее генетическая эстафета сохраняет постоянным весь комплекс главных свойств. У гороха всегда рождается горох, от ржи ожидают рожь, из зерен пшеницы не вырастает овес. Что посеешь, то и пожнешь. То же самое относится и к животным. От обезьяны — обезьяна, от человека — человек…
Как же тогда человек произошел от обезьяны?
Как появились на Земле и люди, и обезьяны, и рожь, и горох — словом, чем объяснить то необычайное разнообразие видов в царстве фауны и флоры? Ведь мир живого начинал свою родословную с примитивнейших организмов!
Дарвин полагал, что, несмотря на весь свой биологический консерватизм, организмы способны изменяться, а их виды — эволюционировать, развиваться по разным направлениям. Но лишь в XX веке был вскрыт внутренний механизм изменчивости.
В 1899 году, за год до воскрешения менделизма, русский ученый академик С. И. Коржинский обосновал идею мутаций — отклонений от наследственной программы, полученной от родителей. А в 1926 году в «Журнале экспериментальной биологии» появилась статья «Некоторые моменты эволюционного учения с точки зрения современной генетики», написанная профессором С. С. Четвериковым. В ней Сергей Сергеевич, развивая линию, намеченную еще Тимирязевым, впервые поставил дарвинизм на фундамент менделизма, синтезировал оба учения, нашел тот перекресток обоих направлений, откуда началась столбовая дорога современной биологии.
Выдающийся советский генетик сделал вывод: изменчивость организмов обусловлена точечными мутациями в хромосомах, случайными опечатками при стереотипном переиздании наследственной программы. Такая ошибка выражается едва заметным искажением какого-то одного, причем крохотного звена в длинной хромосомной цепочке. Отклонения в свойствах у животного или растения при этом могут быть и малозаметны и настолько значительны, что повлияют на всю судьбу существа и его рода. Если новый признак благоприятен для его носителя, он облегчит ему борьбу за «место под Солнцем», позволит ему выжить в процессе естественного отбора и передать новую черточку потомкам. Если нет — организм погибнет, его династия оборвется. Так когда-то внезапное изменение в генотипе некоторых обезьян направило развитие их потомков по боковому руслу, привело к появлению человека. А теперешние гориллы, орангутанги, шимпанзе и их сородичи — представители иной эволюционной ветви.
Без мутаций нет эволюции. Разумеется, и без них комбинативная изменчивость обеспечила бы довольно богатое разнообразие признаков. Но богатое лишь в пределах того генофонда, который отпущен природой виду. Раздвинуть же его рамки, пополнить его могут только мутации. Пополнить новыми факторами, определяющими строение, облик, поведение, а в конечном счете судьбу организма.
Именно мутации поставляют новый материал для естественного отбора. Они как бы выступают с новыми предложениями перед равнодушным и неумолимым судьей, обрубающим нежизнеспособные побеги на генеалогическом древе и пропускающим в будущее лишь те из них, что наилучшим образом гармонируют с суровыми условиями окружающей среды.
Тайнопись наследственности? Она уже у корректора
В 1920 году в Саратове собрались селекционеры всей России. Один из докладов приковал к себе всеобщее внимание теоретически интересным и практически важным выводом: у родственных растений схожи и мутации.
Вот, например, хлебные злаки. У пшеницы 8 видов: твердая, мягкая, карликовая и другие. В каждом из них при определенных условиях бывают формы озимые и яровые, красноколосные и белоколосные, остистые и безостые, краснозерные и белозерные. То же генетическое многообразие наблюдается у ржи, овса, ячменя. Эти семейства можно расположить параллельными колоннами так, чтобы в одной шеренге очутились разновидности с аналогичными признаками. Получится классификация, напоминающая периодическую систему элементов. В ней, как и в первом варианте менделеевской таблицы, некоторые клетки окажутся пустыми. Но почему бы не заполнить вакансии гипотетическими, пока не известными ботаникам организмами, опираясь на принцип подобия? Так в свое время поступил Менделеев, предсказавший существование еще не открытых тогда «простых химических тел» и точно описавший их ожидаемые свойства.
Профессор В. Р. Заленский, один из делегатов, сказал: «Съезд стал историческим. Биология будет приветствовать своего Менделеева».
Докладчиком был Николай Иванович Вавилов.
Сформулированный им закон гомологических (основанных на сходстве) рядов позволяет предвидеть, какие мутации могут возникать у того или иного растения, если они обнаружены у его родича или 258 предка. А в 1939 году ученый объяснил причину найденной им периодичности.
В том же году болгарский биолог академик Дончо Костов говорил: «Академик Вавилов — самый популярный ученый на свете; хотя он еще сравнительно молод, нет уголка на Земле, где не знают его имени». Действительно, Николай Иванович числился почетным членом лондонского Королевского общества, Шотландской, Индийской, Чехословацкой академий наук, дюжины научных обществ и университетов разных городов — от Софии до Мехико. На обложке международного журнала «Наследственность» приведен список величайших биологов мира.