Страницы истории науки и техники

Кириллин Владимир Алексеевич

В 1863 г. Мендель завершил опыты более чем с 30 сортами гороха. В конце 1866 г. результаты опытов были опубликованы в «Трудах Брюннского общества естествоиспытателей».

В 1868 г. Мендель был назначен настоятелем монастыря. После этого по разным причинам Мендель фактически прекратил работы по наследственности растений. Оп занимался, помимо своих основных обязанностей, пчеловодством и древонасаждением, но каких-либо материалов об этой его деятельности не сохранилось. Умер Мендель в 1884 г. никому не известным человеком. Только 16 лет отделяло его тогда от мировой известности и славы.

Рис. 48. Опыты Менделя

с горохом.

В работе «Опыты над растительными гибридами» Мендель писал: «Поводом к постановке обсуждаемых здесь опытов послужили искусственные оплодотворения, произведенные у декоративных растений с целью получить новые разновидности по окраске. Поразительная закономерность, с которой всегда повторялись одни и те же гибридные формы при оплодотворении между двумя одинаковыми видами, дала толчок к дальнейшим опытам, задачей которых было проследить развитие гибридов в их потомках» [355] .

355

Мендель Г. Опыты над растительными гибридами. М., 1965, с. 9.

Методика опытов Менделя была основана на том, что скрещиваемые организмы (например два сорта гороха) отличались друг от друга одним или несколькими, передающимися по наследству свойствами (например, один сорт гороха имел гладкую поверхность семян, а другой — морщинистую).

Результаты опытов Менделя представлены на рис. 48. На этом рисунке P₁ и Р₂ — исходные формы гороха; Р₁, Р₂, Р₃, Р₄, — поколения гибридов; белым цветом обозначены семена гороха с гладкой поверхностью семян, черным — с морщинистой поверхностью. Из рисунка видно, что в гибридах первого поколения все зерна гороха имеют признак, свойственный первой исходной форме гороха, т. е. все зерна имеют гладкую поверхность. Это значит, что признак первой исходной формы гороха Р₁ является подавляющим, доминантным, а признак второй исходной формы гороха Р₂ — подавляемым, рецессивным.

Но самое интересное заключается в том, и это было опытным путем доказано Менделем, что в последующих поколениях гибридов (при самоопылении) снова проявляются оба признака: гладкая поверхность семян и морщинистая поверхность. Причем во втором поколении гибридов (F₂) в соотношении Р₁: Р₂ = 3: 1. В последующих поколениях гибридов F₃, F₄ доля семян гороха с рецессивным признаком Р₂ возрастает, т. е. дело идет к дальнейшему расщеплению свойств.

Мендель дал, как теперь можно судить, в принципе правильное объяснение своим опытам. Он предполагал, что отдельные частицы наследственного вещества (теперь их по предложению датского биолога Иогансена называют генами), от которых зависят определенные наследуемые признаки, имеют в организме известную самостоятельность. Самостоятельность этих частиц, невозможность их слияния между собой в процессе размножения является причиной расщепления.

Мендель считал, что в каждом организме (в ядре каждой клетки организма) имеется по две частицы наследственного вещества, определяющих какое-либо передающееся по наследству свойство. Гибриды между двумя сортами в процессе размножения получают от своих родителей по одной частице (от каждого) вещества, определяющего данный признак. Если обозначить буквой R доминантный признак одного из родителей, а рецессивный другого — буквой r, то в первом гибридном поколении все возможные сочетания будут одинаковы: Rr. А так как R — доминантный, а r — рецессивный признак, то все первое гибридное поколение будет обладать свойством Р₁. Во всех последующих самоопыляющихся гибридных поколениях возможны сочетания RR, Rr, rR и rr, причем первые три сочетания, т. е. те, где участвует доминантный признак R, будут иметь свойство R. Именно поэтому во втором гибридном поколении справедливо соотношение Р₁: Р₂ = 3: 1. В последующих гибридных поколениях расщепление продолжается.

К сожалению, как уже говорилось, прекрасные опыты Менделя и его глубокое толкование их результатов оставались практически неизвестными до 1900 г. Бывает в науке такая несправедливость.

А в целом необходимо отметить огромный прогресс биологии во второй половине XIX в.: создание Ч. Дарвином эволюционного учения, основополагающие работы К. Бернара в области физиологии, основополагающие исследования Л. Пастера, Р. Коха и И. И. Мечникова в области микробиологии и иммунологии, работы И. М. Сеченова и И. И. Павлова в области высшей нервной деятельности и, наконец, блестящие работы Г. Менделя, хотя и не получившие известности до начала XX в., но уже выполненные их выдающимся автором.

XX век является продолжением не менее интенсивного прогресса в биологии. В 1900 г. голландским ученым-биологом, одним из основателей учения об изменчивости и эволюции, X. де Фризом (1848–1935), немецким ученым-ботаником К. Э. Корренсом (1864–1933) и австрийским ученым Э. Чермак-Зейзенеггом (1871–1962) независимо друг от друга и почти одновременно вторично были открыты и стали всеобщим достоянием законы наследственности, установленные Менделем.

Развитие генетики после этого происходило быстро. Был принят принцип дискретности в явлениях наследственности, открытый еще Менделем, опыты по изучению закономерностей наследования потомками свойств и признаков родителей были значительно расширены. Было принято понятие ген, введенное, как уже говорилось, известным датским биологом Вильгельмом Людвигом Иогансеном (1857–1927) в 1909 г. и означающее единицу наследственного материала, ответственного за передачу но наследству определенного признака,

Утвердилось понятие хромосомы как структурного элемента ядра клетки, содержащего дезоксирибонуклеиновую кислоту (коротко: ДНК) — высокомолекулярное соединение, носитель наследственных признаков.

Читатель здесь вправе выразить неудовлетворение: только что было сказано, что ген является частицей наследственного материала, ответственной за передачу определенного наследственного признака, а теперь утверждается, что носитель наследственных признаков — ДНК. Что же в действительности несет в себе наследственные признаки (ген или ДНК) и как обеспечивается их передача потомству?

Ответить на этот вопрос теперь нетрудно. Впрочем, пе следует забывать, что хроника открытий не всегда совпадает с научной логикой объяснения предмета.

Дальнейшие исследования показали, что геи является определенной частью ДНК и действительно носителем только определенных наследуемых свойств, в то время как ДНК — носитель всей наследственной информации организма.

Развитию генетики способствовали в большой мере исследования известного американского биолога, одного из основоположников этой науки, Томаса Ханта Моргана (1866–1945), и его учеников, которым удалось определить расположение генов в хромосомах плодовой мушки дрозофилы (Drosophila), на которой они проводили опыты.

Важно отметить, что все клетки данного организма (в том числе, разумеется, и половые) имеют один и тот же набор генов, что сохраняет устойчивость организмов при размножении, а при делении клеток происходит также удвоение молекул ДНК.

Уже упоминавшийся выдающийся американский ученый Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности. Большинство растительных и животных организмов являются диплоидными [356] , т. е. их клетки (за исключением половых) имеют наборы парных хромосом, однотипных хромосом от женского и мужского организмов. Хромосомная теория наследственности сделала более понятными явления расщепления в наследовании признаков.

356

Исключение составляют гаплоидные организмы: грибы, некоторые водоросли, иногда высшие растения, клетки которых состоят из наборов непарных хромосом.