При всей насыщенности событиями, история естествознания вряд ли знает другой, более драматичный эпизод, чем открытие законов наследственности.
8 февраля и 8 марта 1865 г. на заседании Общества естествоиспытателей в г. Брно с- докладом о гибридизации растений выступил Иоганн Грегор Мендель. В письме от 31 декабря 1866 г. к знаменитому ботанику К. Негели Г. Мендель подписался: «Член монастырского капитула и учитель в высшей школе». В 1865 г. Г. Менделю исполнилось 43 года.
Занимая скромное положение учителя и члена капитула, Г. Мендель не принадлежал к официальной науке своего времени. Однако его открытие не было случайным наблюдением дилетанта. Напротив, его исследование, опубликованное в 1866 г., предстает классическим произведением, исполненным необычайной силы и внутренней законченности. Оно содержало гениальное открытие явления дискретной наследственности, обосновывало принципиально новые методы генетического анализа и синтеза на базе использования количественных методов, что открыло математике пути вхождения в биологию, бросило ослепительный свет на новые пути, которые привели генетику XX столетия к ее достижениям, революционизирующим современную биологию.
По глубине изменений, вызванных в принципах естествознания, открытие Г. Менделя стоит в ряду таких величайших событий XIX в., как создание теории сохранения энергии (С. Карно, 1824), теории эволюции (Ч. Дарвин, 1859), периодической системы элементов (Д. И. Менделеев, 1869), атомистической теории строения вещества (Дж. Дальтон, 1827) и клеточной теории строения организмов (Шванн, Шлейден, 1837, 1838).
Открытие Г. Менделя показало, что воспроизведение жизни связано с системой дискретных элементов — генов, передача и развитие которых по поколениям обеспечивает явление наследственности и изменчивости организмов. Это открытие заложило основы генетики, развитие которой привело к новой эпохе в изучении движущих факторов эволюции, в управлении процессами селекции, в клеточной теории, в теории индивидуального развития организмов, в общем понимании происхождения и сущности жизни.
В течение всего XIX в. явление наследственности привлекало к себе самое пристальное внимание. Ч. Дарвин считал отбор, наследственность и изменчивость главными факторами эволюции, и вместе с тем природа этих факторов, и в первую очередь наследственности, оставалась загадочной, она скрывалась в хаосе сложных колеблющихся проявлений. Количество гипотез, которые пытались проникнуть в сущность явления наследственности, исчислялось сотнями.
Далеко опередив свое время, Г. Мендель, изучая наследственность у гороха, раскрыл общую внутреннюю связь явлений, их необходимое, закономерное развитие. Свои гениальные эксперименты и выводы Г. Мендель представил с предельной классической ясностью. И все же работа Менделя была не признана его современниками. Сам Г. Мендель понимал, что его открытие идет вразрез со взглядами на наследственность, господствовавшими в его время. В письме к Негели от 18 апреля 1867 г. Мендель писал: «Я знал, что результат, который я получил, нелегко согласовать с нынешним состоянием науки».
Понадобилось 35 лет, чтобы в 1900 г. после вторичного открытия работы Г. Менделя его законы, как молния, осветили сущность огромной области явлений наследственности и изменчивости, составляющих основу воспроизведения, эволюции и появления жизни.
Вторичное открытие законов Менделя связано с именем Г. Де Фриза, К. Корренса и Э.Чермака. Де Фриз в 1900 г. опубликовал свою работу в трудах Парижской Академии наук, где изложил данные о расщеплении и не упомянул имени Г. Менделя. Это толкнуло К. Корренса, также обнаружившего расщепление, к опубликованию статьи, где он выступал с утверждением приоритета Г. Менделя. Корренс писал, что, так же как Де Фриз, он открыл картину расщепления, но, кроме того, и еще кое-что новое, а именно что эти законы были открыты Г. Менделем 35 лет тому назад и были опубликованы в 1866 г. Э. Чермак в 1898—1899 гг. в опытах с горохом также открыл явление расщепления, однако, прочитав работу Менделя, он увидел, что открытие уже давно сделано, и опубликовал об этом статью в 1900 г. вслед за Де Фризом и Корренсом. В результате 1900 год явился первым годом новой науки — генетики.
Г.Мендель родился в семье крестьянина в Чешской Моравии и с раннего детства вслед за отцом и родными стал заниматься садоводством. В городке Лейпник, отстоявшем в 12 км от его деревни, он окончил 4-классное училище, а затем гимназию в г. Тропнау и наконец в г. Олмютце на средства от частных уроков прошел двухгодичный курс на философском факультете. В октябре 1843 г. Мендель стал послушником в августинском монастыре г. Брно, где затем в 1868 г., через 2 года после опубликования своей знаменитой работы, был избран в настоятели.
Сразу же при поступлении в монастырь Г. Мендель обнаруживает свой интерес к естественным наукам, работая с ботаническими и минералогическими коллекциями монастыря. В 1848 г. Г. Мендель становится преподавателем греческого языка и математики. В 1850 г. пытается получить диплом в Венском университете. Сдает экзамен по физике, но проваливается по классификации млекопитающих. В 1854 г. становится преподавателем физики и естественной истории в реальном училище г. Брно.
При поступлении в монастырь Г. Мендель получил небольшой участок земли (35 X 7 м), где он занимался ботаникой, селекцией и провел свои знаменитые опыты по гибридизации сортов гороха. Ему принадлежит ряд сортов овощей и цветов. Фуксия Менделя была широко известна среди садоводов того времени.
Опыты по скрещиванию сортов гороха Г. Мендель провел в период с 1856 по 1863 г. Они начались до появления книги Ч. Дарвина «Происхождение видов» и закончились через 4 года после ее появления. Г. Мендель внимательно изучал труд Дарвина. Однако со свойственной ему независимостью ума он пытается проверить один из пунктов в представлениях Дарвина. По свидетельству его современника Ниссля, Мендель многократно пытался вызвать устойчивые изменения у растений путем переноса их из естественных условий обитания, однако все эти попытки были безуспешными. В результате Г. Мендель, вопреки идеям, широко принятым в его время, приходит к выводу, что унаследование благоприобретенных свойств, адекватных воздействиям среды, не является фактором эволюции.
К сожалению, Ч. Дарвин, так глубоко понимавший недостаточность знаний природы наследственности, остался незнакомым с открытием Г. Менделя.
Опыты по гибридизации гороха приведены и обработаны F. Менделем с поразительной ясностью, свойственной мышлению гения.
Обдуманно, с полным пониманием поставленной задачи Г. Мендель избирает объект для своих опытов. Горох, являясь самоопылителем, во-первых, представлен целым рядом чистолинейных сортов; во-вторых, его цветки защищены против проникновения чуждой пыльцы, что позволяет строго контролировать процессы размножения; в-третьих, гибриды, получающиеся от скрещивания сортов, вполне плодовиты, что позволяет следить за ходом наследования признаков в ряду поколений.
Г. Мендель собрал 34 сорта гороха и два года проверял их наследственную чистоту. 22 сорта были оставлены для опытов, они разводились в течение восьми лет и неизменно оставались чистолинейными.
Разработка методики искусственного переопыления сортов гороха позволила Менделю получать гибриды между любыми избранными формами.
Результаты опытов Г. Менделя по наследованию признаков у гороха общеизвестны, они заложили основу генетики. Однако Г. Мендель установил еще один, менее известный, но очень важный принцип, который также вошел краеугольным камнем в здание новой науки.
Ведущие исследователи его времени полагали, что в оплодотворении участвует несколько спермиев. Факты, полученные Г. Менделем при анализе расщепления гороха, противоречили этому мнению. Он предпринимает специальный анализ вопроса. Вслед за своими предшественниками Г. Мендель экспериментирует с Mirabilis jalapа, имеющей очень крупную пыльцу. Однако результаты его опытов были в корне отличными. Тщательно нанося на рыльце точно всего лишь одно пыльцевое зерно, Г. Мендель получил 18 вполне развитых семян и затем половозрелых родителей. Свои доказательства того, что одно пыльцевое зерно оплодотворяет яйцеклетку, Г. Мендель изложил в письме к К. Негели от 3 июля 1870 г.
Исследования по гибридизации растений и животных, в частности с горохом, проводились многими учеными до Г. Менделя. Однако эти работы не достигли конечного успеха. Г. Мендель ясно понимал причины этих неудач. Со свежим взглядом непредвзятого исследователя, высоко поднявшись над своими предшественниками, он распланировал свои опыты. Его мышление математика и физика дало ему громадное преимущество и обеспечило введение в биологический эксперимент новой логики на базе использования нового изучения явлений наследственности, а именно количественного метода.
Количественный метод приобретает все свое значение, когда он используется не как самоцель, а направлен на раскрытие законов, свойственных данной форме движения материи.
Г. Мендель дал классический пример роли математики в биологии. Он ввел строгий анализ по отдельным поколениям, разделил поколения на классы в соответствии с признаками и обеспечил точный количественный учет числа особей каждого класса. В отличие от многих предшественников он изучал наследование не свойств организма в целом, а наследование отдельный контрастирующих признаков, по которым различались скрещиваемые родители.
Определяющим положением в открытии Менделя было ясное понимание того, что появление разных категорий потомков у гибридов связано с наличием у них гамет разных классов и совершается как некоторый вероятностный процесс. Поскольку один спермий оплодотворяет яйцеклетку, то очевидно, что закон соединения разных яйцеклеток со спермиями разных родов не может быть установлен при получении одного или малого числа потомков. Число потомков в таком эксперименте должно быть достаточно большим, чтобы раскрыть законы сочетаний гамет. Г. Мендель на базе анализа специфики полового размножения приходит к тому, что законы наследственности в своей основе должны иметь статистический характер. Эта идея является новой в биологию, она знаменует собой введение в биологию математической теории вероятности.
Труд Г. Менделя вышел в то время, когда в проблеме наследственности господствовал хаос разноречивых мнений и наблюдений. Чтобы оценить эту работу, понять, почему она заложила основу генетики, надо войти в ее великолепную внутреннюю логику опытов и заключений и восстановить в памяти тот громовой резонанс, который она имела в XX в.
—Источник—
Дубинин, Н.П. Горизонты генетики/ Н.П. Дубинин. – М.: Просвещение, 1970.- 560 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
