Человечество поднялось еще на одну ступень благодаря тихому Грегору Менделю.
Мендель в 1865 году.
Давайте проследим за ходом экспериментов Менделя и начнем с создания гибрида из растений с длинным и с коротким стеблем, выбрав родительские растения так, как указал Мендель:
В экспериментах с этим признаком, чтобы различия были отчетливыми, длинный стебель 6–7 футов всегда скрещивался с коротким 3/4 фута или 1 1/2 фута.
Чтобы не дать растению самоопылиться, мы удалили пестики, а затем искусственно опылили его растением с высоким стеблем.
Процесс созревания шел своим чередом. Пыльцевые трубки проросли. Спермин (эквивалент сперматозоидов у животных) спустились по трубкам и достигли яйцеклеток, как у любого другого опыленного гороха. Появились стручки, хотя, конечно, их характеристики еще неизвестны.
Горошины из стручков были посажены. На первый взгляд они развиваются так же, как другие сорта гороха. Но поскольку это только первое поколение гибридных отпрысков, их внешний вид, когда они достигнут максимума роста, покажет, насколько верен традиционный взгляд ботаников на наследование, характерный для них тогда и еще долгое время после. Традиционно считалось, что признаки гибридов представляют собой усредненные признаки родительских растений. Мендель полагал совершенно иначе и даже создал теорию на этот счет.
Мендель предположил, что простой признак регулируется двумя частицами (сегодня мы зовем их генами). Каждый родитель привносит одну из двух частиц. Если две частицы, или два гена, разные, один будет доминантным, а другой рецессивным. Скрещивание длинностебельного гороха с короткостебельным — это первый шаг к доказательству верности утверждения. И — о чудо! — первое поколение гибридов было высокостебельным. В терминах современной генетики признак «высокостебельный» — доминирующий по отношению к признаку «короткостебельный». Неверно, что гибриды получаются усредненной длины, все они высокие растения.
Теперь второй шаг: нас ждет второе поколение гибридов. На сей раз позволим растению самоопылиться и посадим семена. Удивительно, но семена гибридов дали разные всходы: значительная (хоть и меньшая) часть получилась низкостебельной. Мендель предполагал, что это соотношение можно вычислить. Ведь если он был прав, то каждый гибрид первого поколения несет в себе один доминантный и один рецессивный ген. В одном из четырех случаев должны встретиться два рецессивных гена, значит, одно из четырех растений должно быть короткостебельным. Эксперименты Менделя полностью подтвердили это предположение. В науке такое соотношение ассоциируется с Менделем, потому что именно он впервые описал, что:
Из 1064 растений 787 экземпляров имели длинный стебель, а 277 — короткий. Следовательно, соотношение — 2,84:1… Если свести воедино результаты всех экспериментов, то обнаруживается, что в среднем между количеством форм с доминантным и рецессивным признаком существует соотношение 2,98:1, или 3:1.
Теперь ясно, что гибриды образуют семена, имеющие дифференцирующий признак. Из них во втором поколении одна часть растений наследует гибридную форму, другая половина сохраняет доминирующий или рецессивный тип (соответственно), которые распределяются между растениями в равном количестве.
Мендель опубликовал результаты своих наблюдений в 1866 году в журнале общества естествоиспытателей города Брно. Публикацию прочли и… тут же забыли. Никто не понял ее значимости. Не дали результата и обращения к светилам науки. Например, Карл Негели — просвещенный ученый и очень отзывчивый человек — остался равнодушным к открытию Менделя. Конечно, если бы Мендель профессионально занимался наукой, он бы опубликовал свои исследования, во-первых, во Франции и Великобритании, а во-вторых, в более известных изданиях. Он пытался связаться с учеными из других стран, направляя им экземпляры своей статьи, но у неизвестной статьи из неизвестного журнала всегда мало шансов. Однако в 1868 году, через два года после этой публикации, жизнь Менделя круто переменилась: он был избран аббатом Старобрненского монастыря. До конца жизни он оставался настоятелем обители, исполняя свои обязанности с похвальным рвением и невротической тщательностью.
Он написал Негели, что надеется продолжить эксперименты, но теперь он мог разводить только пчел. Менделю всегда было боязно перейти от опытов с растениями к экспериментам над животными. И снова невероятная научная удача столкнулась с катастрофическим практическим невезением Менделя: он вывел гибридный штамм пчел, которые давали отличный мед, но, увы, они были невероятно свирепы и жалили всех, кто попадался им на пути в радиусе нескольких километров. По требованию местных жителей пчелы были уничтожены.
В последующие годы Мендель больше внимания уделял налоговым проблемам монастыря, чем религиозному лидерству. Есть основания предполагать, что тайная полиция императора считала Менделя крайне неблагонадежной фигурой. Чиновники догадывались, что под одеждой настоятеля кроются горячее сердце и свободные, дерзкие мысли.
Меня же восхищает интеллектуальная мощь Менделя. Никто не стал бы проводить такие эксперименты, если бы четко не представлял себе, какой ответ желает получить. Это настолько удивительно, что я решил посвятить феноменальной одаренности Менделя полную главу, которую непременно завершу стихами.
Во-первых, практический момент. Мендель выбрал семь признаков, отличающих один сорт гороха от другого. И действительно, у гороха семь пар хромосом, так что можно протестировать семь разных свойств генов, опирающихся на семь разных хромосом. Вы не можете протестировать восемь разных свойств, потому что начнутся частичные совпадения. Что удивительно, Мендель сделал это в то время, когда никто не слышал ни о хромосомах, ни тем более о генетических связях.
Можно стать аббатом монастыря, можно быть избранным божественной волей, но вряд ли вам может так повезти случайно. Мендель, должно быть, много наблюдал и экспериментировал, прежде чем приступить к работе, чтобы убедиться в том, что семь признаков — это как раз то число, которое его устроит. Здесь мы можем проникнуть в тайну его грандиозного ума, который проявляется на каждой странице его рукописи — в алгебраической символике, статистике, в ясной стилистике. Все свойственное современной генетике делал более ста лет назад человек, умерший в безвестности.
И этого безвестного человека вдохновляла одна критически важная идея о том, что признаки расходятся по принципу «всё или ничего». Мендель утверждал это в то время, когда крупные биологи придерживались аксиомы, что скрещивание ведет к гибриду, имеющему усредненные признаки родителей. Едва ли можно предположить, что никто никогда не получал рецессивных признаков. Однако, скорее всего, их отбрасывали как слабое звено, потому что придерживались мнения, что наследственность должна идти по пути усреднения.
Где Мендель мог взять модель наследственности «всё или ничего»? Я, конечно, не знаю точно, но позволю себе предположить, что существует одна вещь (и известна она с незапамятных времен), которая настолько банальна, что ученый не станет тратить на ее изучение свое драгоценное время. Она может заинтересовать только ребенка или монаха. Я имею в виду секс — модель поведения, которую постоянно демонстрируют представители противоположных полов в природе. Животные вступают в сексуальные связи в течение миллионов лет, но никогда не производят монстров или гермафродитов. Результатом соитий становятся самцы и самки. Мужчины и женщины любят друг друга в течение миллиона лет, и все это время рождаются мальчики и девочки. Таким образом, Мендель увидел, что представитель одного типа, вступая в связь с представителем другого, либо передает все свои признаки, либо не передает ничего. Это, судя по всему, Мендель понял до начала экспериментов, потому что во всех его опытах прослеживается стремление установить этот фундаментальный принцип генетики.
