Читать онлайн «В поисках чуда (с илл.)». Страница 53

Эстафета поколений

В Чехословакии, в городе Брно, есть монастырский садик, небольшой, неказистый. Он не поражает посетителей ни роскошью, ни разнообразием зеленого мира, ни пышностью или оригинальностью архитектурного обрамления. Тем не менее он снискал всемирную известность, способную затмить славу садов Семирамиды.

Сто с лишним лет назад здесь, на делянке размером 35 на 7 метров, над грядками с горохом колдовал скромный августинский монах Грегор Мендель

С 1856 года по 1863-й он провел серию опытов по скрещиванию гороха. Тщательно обработав экспериментальные результаты по всем правилам математической статистики, он вывел свой знаменитый закон, который лег в основу современной генетики.

Раньше считалось, что отличительные родительские признаки — скажем, окраска цветов или семян у гороха — смешиваются в потомках, как кофе и молоко. Даже в 1867 году, уже после того, как Мендель доложил о своем открытии Обществу естествоиспытателей в Брно, инженер Флемминг Дженкин, возражая Дарвину, говорил примерно так: пусть отцу или матери присуща какая-то характерная особенность. У детей останется лишь половина этого качества, у внуков — четверть, у правнуков — «осьмушка» и так далее. Стремительно убывающая геометрическая прогрессия рано или поздно сведет на нет первоначальное свойство.

Прибегнув к столь вескому контраргументу, Дженкин, как ему казалось, опроверг дарвиновскую теорию (она предполагает, что в процессе естественного отбора выживает и побеждает в конкуренции с себе подобными сильнейший — тот, кто лучше других приспособлен к суровым условиям окружающей среды. Родительские качества закрепляются в потомстве и передаются из поколения в поколение).

«Но Дженкин рассуждал, как чистый математик, — писал впоследствии К. А. Тимирязев. — А химик — тот знал бы, что, сливая синюю и желтую жидкость, не всегда получишь зеленую, а порою даже красный осадок. Во сколько же раз сложнее вопрос о слиянии двух организаций, так смело и победоносно разрешенный Дженкином! При одном шестипалом родителе не получаются дети с 51∕2 пальцами, а или с 5, или с 6 пальцами. Я указывал, наконец, как на самый наглядный пример (выводивший из себя моих противников) — на нос Бурбонов, сохранившийся у герцога Немурского, несмотря на то, что в его жилах течет 1∕128 крови Генриха IV. Мендель доказал, что при скрещивании, например, зеленого и желтого гороха получится не желто-зеленый (то есть не пятнистый и не средней окраски), а в первом поколении исключительно желтый. Но, что еще удивительнее, в следующем поколении вместо исключительно желтых получаются и те и другие, в отношении трех желтых к одному зеленому… Самым важным результатом является, конечно, тот факт, что признаки не сливаются, не складываются и не делятся, не стремятся стушеваться, а сохраняются неизменными, распределяясь между различными потомками. Кошмар Дженкина, испортивший столько крови Дарвину, рассеивается без следа».

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.