Взлет и падение Лысенко. История биологической дискуссии в СССР (1929-1966)
Шрифт:
В чем же состояла сущность разногласий между генетический гипотезой Лысенко и Презента и классической теорией наследственности? В чем состояли расхождения споривших сторон по проблемам селекции и растениеводства? На этих вопросах необходимо хотя бы вкратце остановиться для того, чтобы понять — за что же собственно шла борьба споривших сторон. Естественно, что мы должны осветить расхождения противоположных концепций, ориентируясь на уровень науки 1936–1937 годов.
Проблема наследственности. Возникновение двух направлений. 1936 год
В обыденной жизни понятие о наследственности сводится к объяснению того, почему особи того или иного вида воспроизводят при размножении себе подобных, почему дети похожи на родителей, почему и как свойства и признаки родителей передаются их потомкам. Новый организм развивается из одной клетки (зиготы), образовавшейся
Позиции классической генетики
Классическая генетика исходит из того, что в живых клетках, точнее в их хромосомах, существуют особые самовоспроизводимые частицы типа крупных молекул — гены, которые передаются от одного поколения к другому и набор которых предопределяет характер индивидуального развития биологической системы.
Полезно, по-видимому, вкратце напомнить о том, как возникло в науке представление о генах. Оно появилось сначала в форме гипотезы, выдвинутой для объяснения закономерностей расщепления гибридов, установленных в классических опытах чешского ученого Г. Менделя почти 100 лет назад. Г. Мендель был экспериментатором-любителем, однако его работы по скрещиванию разновидностей гороха с неизбежностью привели к фундаментальным выводам. Скрестив между собой формы гороха с разной окраской цветков (красной и белой), Мендель обнаружил, что в потомстве от этого скрещивания в первом поколении все цветки были темно-розового цвета (красный цвет доминировал). Однако в следующем поколении растения с белыми и красными цветками вновь появлялись каждое в количестве 1/4 от суммы всех растений. В то же время половина растений оставалась с розовыми цветками. Гибриды первого поколения, как говорят, «расщеплялись», и это расщепление имело определенные количественные закономерности. Поглощенный в первом поколении признак (белая окраска) вновь появлялся, хотя развитие второго поколения растений происходило от особей гибридов, имевших только темно-розовые цветки. Свойство к образованию белой окраски, следовательно, не исчезало, а передавалось через поколение в неизменном виде.
Установив эти закономерности на примере наследования окраски, Г. Мендель включил в свои наблюдения и несколько других признаков, по которым различались скрещиваемые сорта гороха, — цвет семян, характер поверхности семян и т. д. И здесь его опять ожидало интересное открытие — установление независимости распределения признаков в потомстве. Если, например, желтый цвет семян у исходной формы сочетался с гладкой поверхностью, а зеленый цвет — с шероховатой, то можно было бы ожидать, что при расщеплении второго поколения (желтый цвет и гладкозерность доминировали в первом поколении) появление форм с зеленой окраской семян будет сопровождаться и исходной формой поверхности у этих растений. Этого, однако, не происходило, и разные признаки отцовской или материнской формы наследовались независимо. Вновь появляющаяся в потомстве гибридов зеленосемянная форма могла иметь как гладкие, так и шероховатые семена и опять в строгих числовых соотношениях. Аналогичные опыты по скрещиванию растений и животных проводились впоследствии тысячи раз, и правила расщепления, открытые Менделем, всегда подтверждались, если наблюдения велись за поведением простых признаков. (Некоторые признаки особей определяются совместным действием нескольких генов, и в этом случае характер расщепления гибридов более сложен.)
Хромосомная теория наследственности появилась лишь спустя несколько десятилетий после первых опытов Менделя, в начале XX века, после того как было обнаружено поразительное сходство в «поведении» хромосом и в характере наследования различных признаков.
Успехи цитологии в начале нашего века показали, что в каждой клетке в ее ядре имеется определенный набор хромосом — небольших палочковидных структур, число и форма которых постоянны для данного вида. Постоянство числа хромосом при делениях клеток поддерживается путем их саморепродукции. Перед началом деления клетки каждая хромосома создает себе подобную. Развитие организма начинается, как известно, в результате слияния двух клеток — материнский и отцовской. Число хромосом в оплодотворенной яйцеклетке при этом удваивается по сравнению
У человека, например, 46 хромосом в каждой клетке, 22 попарно идентичны по своему строению. Один член каждой пары получен от отца и один от матери. Две хромосомы (последняя пара) могут морфологически различаться — это так называемые X и У хромосомы, определяющие пол. У представителей женского пола в клетках две одинаковые X хромосомы (XX набор). У представителей мужского пола половые хромосомы различны, хромосома X находится в паре с несколько меньшей У хромосомой. При образовании спермиев X и У хромосомы расходятся и половина спермиев с У хромосомой передает потомству признаки мужского пола, другая половина с X хромосомой — признаки женского пола.
Равные соотношения полов в потомстве у животных были объяснены только хромосомной теорией.
Каждый гибридный организм содержит в каждой клетке половину хромосом от одного и половину хромосом от другого родителя. При редукционном делении пары родительских хромосом снова расходятся в разные гаметы, и это расхождение и лежит в основе расщепления. У самоопыляющихся форм (например, у гороха) возникают два типа мужских и два типа женских гамет, и случайные сочетания между ними и приводят к четырем тинам комбинаций парных хромосом (или аллельных генов), две комбинации остаются гибридными и в двух случаях восстанавливаются пары исходных родительских типов. Расхождение хромосом при редукционном делении делит пары гомологичных хромосом, однако, как показали цитологические наблюдения, разные хромосомы каждой пары распределяются между дочерними клетками случайно и поэтому в каждой гамете второго поколения часть хромосом может быть представлена от одного родителя, часть от Другого. Этот характер распределения хромосом и лежит, как показали многочисленные опыты, в основе «закона независимого распределения признаков».
Таким образом, появление хромосомной теории наследственности, сменившей спекулятивную гипотезу Вейсмана о зародышевой плазме, было основано на обнаружении четкого параллелизма между поведением хромосом и характером наследования признаков в гибридном потомстве. Однако гены в этот период по-прежнему оставались гипотетическими факторами наследственности. Локализация генов именно в хромосомах не вызывала сомнений. Были разработаны точные и объективные методы определения последовательности их расположения в хромосомах, вычерчены генетические карты хромосом, установлена зависимость между появлением или исчезновением признаков и изменениями определенного участка хромосом и т. д., химическая же природа генов и механизм их репродукции и действия на признаки оставались долгое время неизвестными. Согласно гипотезам того периода, гены — это особые самовоспроизводные белковые молекулы, локализованные в хромосомах и эти белковые молекулы, различаясь между собой по строению, катализируют реакции образования каких-то особых веществ или ферментов, стимулирующих образование отдельных признаков.
Важно подчеркнуть, что фактический материал генетики в 1935–1936 годах не решал вопросов о биохимической природе генов, механизме их саморепродукции, механизме действия и т. п., решенных наукой только в 1953–1961 годах. Однако сам факт существования генов неизбежно вытекал из тех экспериментальных данных, которые были получены при изучении закономерностей расщепления гибридов и изучения клетки.
Это настойчиво подчеркивалось в дискуссионных выступлениях многих советских генетиков. Уместно привести энергичное выступление по этому вопросу академика А. С. Серебровского на дискуссионной сессии ВАСХНИЛ в декабре 1936 года: «На законе кратных отношений при расщеплении выросла вся генетика. Те, кто пытается объявить генетику фантазией, механистикой, видеть в ней натяжки и т. д., должны прежде всего как-то ответить на этот вопрос о кратных отношениях. Ни одна теория наследственности не может уже отвертеться и уклониться от этой кратности. Если эта теория на может объяснить кратности, она не теория, а болтовня и не может претендовать на какое-либо внимание.
Некоторые решают вопрос очень просто: расщепление-де зависит от условий развития, одни растения реагируют на внешние условия одним образом, другие — другим, поэтому-де и образуются ресщепления. Ничего из этого не выйдет! Надо без уверток ответить, почему возникает именно 3:1, а не любое другое отношение: 3,40:1; 3,5:1; 3,75:1 и т. д.
Ведь суть вопроса именно в том и состоит. Факты говорят о том, что мы имеем дело с точными отношениями 3:1, и если имеются малейшие уклонения от этой точной кратности, оно легко объясняется посторонними для проблемы причинами.