2. Грегор Мендель

В 1854 - 1868 гг. преподавателем физики и естественной истории средней школы в Брюнне (г. Брно, Чехословакия) был августинский монах Грегор Мендель. В свободное время Мендель выращивал горох в саду своего монастыря, делал он это не из гастрономических соображений, а для изучения законов наследственности. Разумеется, он не был первым ученым, ставившим себе эту задачу. Однако все его предшественники не внесли ясность в этот вопрос. Успех работы Менделя по сравнению с исследованиями его предшественников объясняется тем, что он обладал двумя существенными качествами, необходимыми для ученого: способностью задавать природе нужный вопрос и способностью правильно истолковывать ответ природы. В дополнение к этому Мендель был исключительно трудолюбив и аккуратен, т. е. обладал качествами, которые сами по себе не создают хорошего ученого, но без которых даже выдающийся умственными способностями человек редко добивается больших научных успехов. Эту работу Мендель проводил в течение восьми лет, и за это время он вырастил и детально изучил около 10000 растений гороха, прежде чем решился опубликовать свои скромные данные в "Известиях" местного научного общества. Это произошло 8 февраля 1865 г., но после этого события потребовалось 35 лет для того, чтобы ученый мир понял значение сделанного открытия. Мы сейчас считаем этот день - днем рождения современной генетики.

Предшественники Менделя скрещивали или гибридизировали разновидности растений, которые отличались друг от друга по многим признакам; результаты получались весьма странные, и их трудно было понять. Мендель сознавал, что единственный путь к получению ясного ответа от природы - задать ей очень простой вопрос. Он взял поэтому для гибридизации сорта гороха, которые отличались друг от Друга только по одному четко выраженному свойству или признаку, например по форме семян или по окраске цветков. Это позволило ему четко классифицировать потомство в отношении только одного выбранного отличия; он мог также точно подсчитывать, сколько растений попадает в один класс, а сколько в другой.

Барельефный портрет Грегора Менделя

Ключом к успеху был количественный метод; однако этот метод делал результаты непонятными его современникам.

Давайте познакомимся с методом работы Менделя по одному из его опытов (рис. 1). Мендель скрестил растения гороха с морщинистыми семенами и растения с гладкими семенами опылением цветков одной разновидности гороха пыльцой, взятой с другой разновидности. Опыленные цветки превратились в стручки с семенами. Семя растения возникает от слияния женской зародышевой клетки (семяпочки) с мужской зародышевой клеткой (пыльцевым зернышком). У животных зародыш развивается от слияния яйцеклетки со сперматозоидом (семенной клеткой). Семена, развивающиеся на скрещенном растении гороха, должны считаться его детьми, или гибридами первого поколения.

Рис. 1. Один из опытов Менделя

В описываемом опыте все семена без исключения оказались гладкими вне зависимости от того, принадлежали ли растения, на которых они развивались, к разновидности с гладкими семенами и опылялись пыльцой от разновидности с морщинистыми семенами, или наоборот. Таким образом, у гибридов проявилось лишь одно из противоположных свойств родительских разновидностей. Другой признак, однако, не был утерян; как мы сейчас увидим, он появляется в ближайшем, следующем поколении. Мендель назвал признак, который проявлялся у гибрида, доминантным, a тот, который временно исчезал, рецессивным (от латинского слова recedo - отступать). На основании этого определения гладкость - доминантный признак, а морщинистость - рецессивный. После этого Мендель отобрал 253 гладких гибридных семени, вырастил из них растения, дал им созреть до цветения и самоопылиться. Полученные семена были внуками исходных растений, взятых для скрещивания, их называют вторым гибридным поколением Мендель подсчитал и разбил их по группам. Всего было 7324 семени, из них 5474 семени были гладкими и 1850 - морщинистыми. В большинстве бобов находились горошины того и другого типа, но, так как в целом гладких горошин было больше, чем морщинистых, Менделя не поразило, что попадались бобы сплошь с гладкими горошинами. Мендель был математиком и обратил внимание на то, что число 5474 почти в три раза превышает число 1850. Его еще больше заинтересовало, что все 7 пар противоположных признаков, которые он комбинировал, показывали сходное: в каждой паре один из двух признаков был всегда доминантным и обнаруживался у всех гибридных особей первого поколения, тогда как другой признак оказывался рецессивным и появлялся у трети особей второго гибридного поколения.

Основываясь на этих опытах, Мендель создал теорию наследственности, по которой материальная основа наследственности складывается из "факторов". Они поодиночке попадают в зародышевые клетки, комбинируются при оплодотворении и расходятся, когда последующее поколение опять образует зародышевые клетки. Эта теория настолько опережала тогдашний уровень знаний о строении клетки и об оплодотворении, что генетикам наших дней приходится поражаться исключительной силе ума Менделя, которому удалось продвинуться столь глубоко, столь смело в совершенно неисследованную область. Не удивительно поэтому, что вначале открытие Менделя было полностью оставлено без внимания современников. Лишь после смерти Менделя, в 1900 г., его теория была "вновь открыта" одновременно в результате наблюдений трех ботаников, работавших в трех различных странах Европы. К этому времени цитология, т. е. изучение клетки под микроскопом, продвинулась до уровня, на котором менделевские факторы можно было сопоставить с удивительными клеточными образованиями - хромосомами. Вместо того чтобы прослеживать ход блестящих менделевских умозаключений, мы воспользуемся более легкой дорогой вывода законов наследственности из наблюдений над поведением хромосом.