10 гениев, изменивших мир

Кочемировская Елена

Когда он работал над своей первой научной темой, еще ничего не было известно о фактическом механизме наследования. Общепринятая методика изучения эволюции и передачи наследственной информации состояла в том, чтобы, рассматривая морфологию и физиологию представителей разных видов, попытаться сделать вывод о причинах их сходства или различия. Важной составной частью таких исследований было изучение эмбрионального развития разных животных – ею-то поначалу и занялся Томас Морган в лаборатории Вудс-Холл, но много позже, в 1897 году, Томас Гент Морган стал одним из попечителей станции и оставался им всю жизнь. Более того, полученная стипендия позволила ему совершить исследовательские туры на Ямайку и Багамские острова, чтобы собрать необходимый материал.

В 1891 году Морган защитил в университете Джона Хопкинса

диссертацию по эмбриологии морских пауков на материале, собранном на морской станции Вудс-Холл (впоследствии – Институт океанографии Вудс-Холл). В то же время он стал адъюнкт-профессором и возглавил факультет биологии в Брин-Майровском женском колледже, сменив на этой должности своего друга и коллегу Э. Б. Вилсона – известного американского цитолога, генетика и зоолога. Считается, что Э. Вилсон основал в США клеточную биологию. Более того, в 1898 году, изучая сходство эмбрионов животных различных видов, находящихся на одной стадии развития, он сделал далеко идущий вывод о том, что одни и те же органы формируются из одних и тех же групп клеток (вне зависимости от вида животного). Исходя из этого, он предположил, что все живые организмы имеют общего предка. Эта идея позднее нашла подтверждение в теории коацерватных капель – первых предбиологических систем в водах первичного океана, покрывавшего в отдаленные геологические эпохи земную поверхность. Считается также, что Э. Вилсон в 1905 году (независимо от Н. Стивенс) обнаружил, что половая принадлежность определяется сочетанием Х– и Y-хромосом.

Таким образом, в Брин-Майровском колледже Морган сменил маститого и прославленного ученого, а в 1894 году, благодаря своим научным успехам, был направлен на стажировку в Неаполь, в Зоологическую лабораторию – Stazione Zoologica, где двумя годами ранее работал Вилсон. В Неаполе молодой адъюнкт-профессор продолжал свои изыскания в области эмбриологии.

Stazione Zoologica была основана в марте 1872 года Антоном Дорном. Он был младшим сыном в семье потомственного торговца, который, однако, много времени посвящал разнообразным хобби: путешествиям, фольклорным экспедициям, коллекционированию насекомых. Антон изучал зоологию и медицину в университетах Германии, однако эти науки не увлекали его. Все изменилось в 1862-м, когда биолог-эволюционист Эрнст Геккель познакомил юношу с трудами Чарлза Дарвина. Дорн стал пламенным адептом теории Дарвина и решил посвятить себя защите и распространению дарвинизма.

В то время эмбриология приобретала все большее значение в теории эволюции. В частности, речь идет об открытии Геккеля, который показал, что зародыш в процессе формирования проходит все стадии развития животного мира. Это подтверждало дарвиновскую теорию эволюции, и Дорн решил открыть лабораторию, где можно было бы досконально изучать процессы развития живых организмов. Именно это он и сделал в Неаполе в 1872 году.

Через четверть века после открытия одним из исследователей-эмбриологов, работавших в лабораториях Stazione Zoologica, стал Томас Гент Морган. За время своего пребывания в Неаполе он закончил экспериментальное исследование эмбриологии морских пауков. Надо сказать, что эта работа очень выделялась на фоне традиционной для XIX века описательной морфологии, поскольку в ней были предприняты попытки обнаружить объективные физические и химические предпосылки развития живого организма.

Здесь, на Stazione Zoologica, ученый впервые занялся темой регенерации, однако впоследствии решил, что данная проблема слишком сложна, чтобы ее можно было изучить (а тем более предложить практические способы восстановления тканей живых организмов) за время пребывания в Неаполе. Тогда Томас Морган отошел от эмбриологии и вплотную занялся темой наследственности и наследования признаков, которая показалась ему более интересной (впрочем, в конце своей научной карьеры исследователь снова вернулся к эмбриологии).

Кроме того, поездка в Неаполь позволила будущему Нобелевскому лауреату познакомиться с Куртом Хербстом и Гансом Дришем, с которым позднее он сдружился и установил плодотворное сотрудничество. Собственно, знакомство с научными воззрениями Дриша на долгие годы определило сферу исследовательских интересов Т. Моргана. Дриш оказал большое влияние на молодого ученого и, вне всякого сомнения, заинтересовал его экспериментальными аспектами

эмбриологии (в частности, речь идет о работах, посвященных самым ранним стадиям развития эмбрионов).

Судьба Ганса Дриша довольно интересна. Он был фактически последним защитником витализма – теории, утверждавшей, что жизнь как явление не может рассматриваться как физико-химический феномен. Ученые труды Дриша, созданные еще в начале XX века, на много лет предвосхитили эксперименты по клонированию животных. Дриш впервые обнаружил, что каждая из эмбриональных клеток после деления содержит все клеточные элементы и может развиваться самостоятельно, являясь, по его выражению, «цельной и гармоничной сбалансированной системой» (теория получила блестящее подтверждение, когда были выведены основные законы существования ДНК). И именно необъяснимый с точки зрения науки того времени факт полного сохранения генетической информации в каждой из эмбриональных клеток привел ученого к отрицанию того, что законы развития живой материи могут объясняться с позиций физики или химии. Он попросту не верил в это, отдавая – как и Хьятт – главную роль некоей привнесенной извне жизненной силе, которая направляла и определяла развитие всего живого. В результате, не найдя способа объяснить полученные результаты, Ганс Дриш полностью оставил эмбриологию и посвятил себя философии.

В жарких дебатах между сторонниками преформизма (т. е. наличия в половых клетках организмов неких структур, предопределяющих развитие будущего организма) и эпигенеза (учения о зародышевом развитии как процессе последовательных новообразований, возникающих в результате внешнего влияния), к которым относил себя Г. Дриш, Томас Морган придерживался середины. С одной стороны, он не считал верной концепцию, в соответствии с которой вся наследственная информация равномерно распределяется между клетками организма, с другой – не мог вполне согласиться с идеей наследуемости приобретенных признаков. В целом Морган был склонен придерживаться теории наследования врожденных признаков, характерной для американской эмбриологии. Согласно этой теории, полная генетическая информация содержится в каждой зародышевой клетке, но в то же время она может изменяться под влиянием мутаций, вызванных внешним воздействием.

В 1895 году Морган вернулся к работе в Брин-Майровском колледже, и ему было присвоено звание профессора. Основным направлением научных исследований ученого вновь стали регенерация и эмбриональное развитие; в каждой из этих сфер он стремился выявить роль внешних и внутренних факторов в развитии организма и передаче наследственной информации.

К этому времени двадцатидевятилетний профессор был прекрасно знаком со сравнительными и описательными методами, широко распространенными тогда в биологии. Однако с их помощью (впрочем, как и на основе дарвиновской теории) нельзя было объяснить закономерности наследственной передачи признаков. Тогда Морган обратился к эксперименту, надеясь, что точные и поддающиеся проверке результаты опытов в конце концов дадут нужный ответ. В 1897-м, изучая способность некоторых животных восстанавливать утраченные части тела – черту, по-видимому, тесно связанную с успешным выживанием особи, – он опубликовал первую из серии своих статей на эту тему, которую продолжал развивать и в дальнейшем.

В своей первой книге («The Development of the Frog’s Egg» [26] , 1897) ученый опубликовал результаты своих опытов, посвященных выявлению способности различных организмов к самовосстановлению. В частности, он рассматривал возможность приживления чужеродных тканей и регенерации у головастиков, рыб и дождевых червей. Полученные выводы Морган опубликовал в 1901 году в статье под названием «Regeneration» («Регенерация»). Впрочем, начиная с 1900-го ученый вплотную занялся исследованием вопроса половой детерминации развития живого организма, т. е. развития особенностей, связанных непосредственно с принадлежностью животного к женскому или мужскому полу. В то же время исследователь не отказался от изучения проблем эволюции, которые находились в центре его научных интересов ранее.

26

«Развитие яйцеклетки у лягушки».