Генетика за 1 час - Валерия Черепенчук

Так, в 1890-е гг. нидерландский ботаник Хуго де Фриз (1848–1935 гг.; возможны разные написания его имени, например, Гуго де Фрис) изучал явления наследственности, скрещивая различные растения – как культурные, так и встречающиеся в дикой природе. Достоверно неизвестно, был ли он тогда в курсе работ Менделя. Согласно распространенной точке зрения, де Фриз лишь после нескольких лет опытов и подсчетов ознакомился с трудами брюннского аббата и нашел в них подтверждение собственных теорий. В 1900 г. он пишет статью для Немецкого ботанического общества, в которой подробно рассказывает о своих достижениях, ссылаясь на опыты Грегора Менделя лишь в качестве дополнительного аргумента в свою пользу.

В то же самое время в Германии публикует свою работу о наследственности у растений профессор Тюбингенского университета Карл Корренс (1864–1933 гг.). Спектр его научных интересов был очень широк: водоросли, семенные растения, грибы… Но на выводы относительно законов наследственности его натолкнули, прежде всего, опыты с кукурузой и горохом. Корренс выяснил, что отдельные постулаты Менделя – например, закон расщепления – могут иметь исключения, а также высказал предположение, что некоторые признаки могут быть связаны с полом, так как наследуются только по материнской или отцовской линии. Последний тезис тогда не получил особого развития – к нему вернутся позднее, когда сложится хромосомная теория наследственности.

Наконец, в Австрии ученый Эрих Чермак-Зейзенегг (1871–1962 гг.), занимавшийся гибридизацией гороха (поистине замечательное растение!), также обращает в 1899 г. внимание на закономерности, о которых более 30 лет назад писал Грегор Мендель, и год спустя публикует результаты своих изысканий.

После этого наступил подлинный ренессанс менделевской теории. Работы ученого-августинца переиздаются, переводятся на разные языки. Почему же это не произошло раньше? Многие исследователи считают, что Мендель слишком опередил свое время, что открытия, сделанные им, просто оказались не по зубам биологам той эпохи. Может быть, и так. Но ему постарались отдать должное ученые XX в.: памятники отцу генетики установлены не только в августинском монастыре города Брно, но и по всему миру, например, в российских Колтушах. А в 1970 г. его именем назвали лунный кратер.

Наступил момент вернуться к теме уже упоминавшихся мутаций, тем более что значительные открытия в этой области были сделаны именно в рассматриваемое нами время.

Так же, как и в случае с повторным открытием законов Менделя, мутационная теория разрабатывалась параллельно в разных странах: в России, где о мутациях писал Сергей Иванович Коржинский (1861–1900 гг.), и в Нидерландах, где этим вопросом заинтересовался уже известный нам Хуго де Фриз.

Коржинский работал в Казанском и Томском университетах, с 1893 г. стал директором Ботанического музея Академии наук в Санкт-Петербурге. Много времени он проводил в поездках по России, изучая растительный мир разных регионов. Ученый неоднократно обращал внимание, что среди растений разных видов иногда появляются экземпляры, резко отличающиеся от своих сородичей – размерами, формой листьев или плодов. Причем это явно не было связано ни со скрещиванием, ни с внешними условиями. Он назвал такие изменения «гетерогенными вариациями» и попытался увязать их наличие с дарвиновской теорией.

С точки зрения Коржинского, эволюцию двигают вперед не постепенные изменения, направленные на приспособление растения или организма к условиям внешней среды, а скачкообразные «вариации». Так, считал он, и возникают новые виды – не путем постепенного превращения, как утверждал Дарвин, а при помощи резкого выделения «из себя» новых форм. Такой способ Сергей Иванович назвал гетерогенезисом (от греч. heteros – другой; genes – происхождение, возникновение). Понятие «мутация» он еще не использовал. В 1899 г. исследователь изложил свою теорию в работе «Гетерогенезис и эволюция. К теории происхождения видов». Он не пришел к однозначному выводу относительно того, чем вызываются эти скачкообразные изменения, предположил только, что дело в каком-то воздействии на «яйцевую клетку». Ученый намеревался продолжить исследования, и, возможно, ему удалось бы значительно прояснить явление гетерогенезиса. Но сделать это ему помешала безвременная смерть – Коржинский умер в 1900 г., не дожив до 40 лет. Надо сказать, что в среде коллег его труд вызвал весьма неоднозначную реакцию. Многие прямо писали о том, что Сергей Иванович пытается представить «уродов» творцами эволюции и что далеко не всегда экземпляры, по неизвестной причине получившие какие-то новые признаки, оказываются идеально приспособленными к условиям окружающей среды!

Дискуссия продолжилась, когда свои разработки в вопросе внезапных изменений в 1901–1903 гг. представил Хуго де Фриз.

В числе его «подопытных» были экземпляры энотеры Ламарка (Oenothera lamarckiana), или проще – ослинника. Де Фриз заметил, что среди обычных растений иногда попадались довольно странные – чрезвычайно ветвистые, слишком большие или, наоборот, слишком маленькие, с чрезмерно большим количеством листьев или цветков. Вряд ли дело было в необходимости приспособиться, ведь подобные экземпляры произрастали рядом с обычными. Биолог предположил, что если бы изменение внешнего вида было результатом дарвиновской эволюции, то, во-первых, оно происходило бы постепенно и не столь явно, а во-вторых, затрагивало бы большее количество особей. Значит, причина в чем-то другом. Но самое интересное, что такие видоизмененные экземпляры, как выяснилось, могли передавать свои особенности потомкам! Именно Хуго де Фриз предложил термин «мутация» (от лат. mutatio – изменение). И по сей день мы называем так резкое изменение во внешнем виде организма или в его внутреннем строении, которое может наследоваться потомками «мутанта».

Как исследователи начала XX в. сформулировали «мутационную теорию»? Основные положения были следующими.

• Мутации происходят внезапно.

• Они проявляются весьма разнообразно; мутации могут быть как полезными, так и вредными.

• Появившиеся новые формы достаточно устойчивы.

• Мутации не представляют собой каких-то средних переходных форм, в отличие от наследственных эволюционных изменений. Они проявляются резко и радикально.

Во времена де Фриза механизм возникновения таких изменений не был подробно рассмотрен и изучен. Почему мутация возникает? Почему и, главное, как она передается? Можно ли вызвать мутацию искусственно? В самом начале XX в. на эти вопросы не было ответов… Как вы помните, к тому времени были лишь предположения относительно того, что наследственность (а значит, и мутации, скорее всего, тоже) связана с хроматином и хромосомами в клеточном ядре. Но предполагать мало, надо еще обосновать и доказать!

Параллельно с исследованиями Хуго де Фриза велись новые разработки в области исследования клеточного ядра и хромосом. Прежде чем рассказывать о том, как была окончательно сформулирована хромосомная теория наследственности, давайте посмотрим, что вообще на тот момент было известно о делении клетки и участии ее частей в этом процессе.