Елена Кочемировская - 10 гениев, изменивших мир

Томас Морган, начиная исследования, окружил себя группой наиболее толковых студентов и аспирантов. Совместными усилиями они оборудовали лабораторию в комнате 613 корпуса Шермерон Колумбийского университета, которая вскоре прославилась на весь мир как «мушиная комната». Во множестве банок и бутылок плодились и размножались мириады мух. Емкостей все время не хватало, и, если верить легендам, то ранним утром по пути в лабораторию Морган и его студенты похищали бутылки для молока, которые жители окрестных домов выставляли за двери.

Исходя из фактов, следует заметить, что упомянутая комната поразительно невелика – порядка 24 кв. м, – но это не помешало ей стать местом паломничества многих ученых мира. «Мушиная комната» совершила переворот не только в генетике, но и в сфере организации учебного процесса сначала в лучших, а затем и во всех остальных учебных заведениях США. Дело в том, что в начале XX века ведущие исследовательские университеты Северной Америки (Гарвардский, Колумбийский, Чикагский) воспроизводили германскую модель организации научного сообщества, когда какой-нибудь выдающийся ученый собирал вокруг себя учеников, устанавливая с ними отношения строгой субординации. Морган же построил работу лаборатории на принципах демократии, считая реальные научные достижения своих последователей и сотрудников более важными, чем соблюдение старшинства.

Выдающийся генетик поощрял свободный обмен идеями, и в отношениях между сотрудниками лаборатории установилась атмосфера дружественная, ироничная и с большой долей самокритичности. Особенно хорошо дух «мушиной комнаты» описал Стартевен – один из самых молодых членов исследовательской группы: «Мы все работали как единый союз. Каждый ставил собственные опыты, но каждый из нас совершенно точно знал, чем занимаются другие, и каждый полученный результат обсуждался. Нас мало интересовали вопросы научного приоритета, а также кто из нас высказал ту или иную идею первым. Главным был результат и постоянное движение вперед. Нужно было очень многое сделать, проверить массу идей, придумать и отработать огромное количество новых методов. На самом деле я не знаю второй такой лаборатории, где царило бы такое воодушевление и приподнятость. Во многом такая атмосфера установилась благодаря личным качествам Моргана, который сочетал в себе невероятный энтузиазм, здравый смысл, незашоренность сознания, удивительное чувство юмора, способность самостоятельно генерировать новые идеи и прислушиваться к мыслям других людей».

Справедливости ради надо сказать, что далеко не все разделяли идиллические представления Стартевена. Тем не менее, даже самые завзятые скептики не могли оспорить тот факт, что «мушиная комната» в полной мере показала, каким образом должно строиться образцовое научное исследование: ведь пятеро из тех, кто непосредственно работал с Морганом или его сотрудниками в разные годы, стали нобелевскими лауреатами. Еще один его ученик, Ф. Добжанский, смог поместить теорию эволюции в современный контекст биологической науки, справившись с кажущимися противоречиями. Благодаря Моргану и его последователям наиболее мощные биологические исследовательские центры переместились из Европы в США, и XX век стал «американским» веком биологии.

«Мушиная комната» стала примером как для других лабораторий Колумбийского университета, так и для мирового научного сообщества. По сути методы научной работы и преподавания, созданные в ней, благодаря ученикам Моргана распространились по всему миру и через несколько десятков лет сформировали новый подход к биологической науке. Но это произошло значительно позднее, а пока, в начале XX века, никаких предпосылок для такого ошеломительного успеха не было.

Морган и его сотрудники начали исследовать дрозофил, подвергая их воздействию химических веществ, различных физических факторов (в т. ч. и радиации) и скрещивая между собой, чтобы выявить наследуемые мутации. В течение двух лет никаких заслуживающих внимания результатов получено не было. Явные изменения не проявлялись, а обнаружить какие-либо скрытые мутации у дрозофил оказалось практически невозможным из-за их крошечного размера.

Первый успех пришелся на 1909 год, когда проявилась явная мутация – белые глазки у самцов дрозофилы, которые безусловно выделяли их на фоне остальных красноглазых мушек. После ряда скрещиваний и исследований потомков красноглазых и белоглазых «брачных пар» оказалось, что белоглазость – это рецессивный (подавляемый) признак, сцепленный с полом. Белые глазки никогда не появлялись у самок дрозофил, они почти всегда встречались только у самцов – и это стало настоящим сюрпризом для Моргана и его сотрудников. Оказалось, что существует еще ряд признаков – рудиментарные крылышки и желтый цвет тельца мушки, – которые также связаны с полом.

Через некоторое время Морган обнаружил мушку с розовыми глазами, и этот признак имел совершенно иной механизм наследования, чем белоглазость или желтый цвет. Всего же были выявлены четыре такие сцепленные группы генов у плодовой мушки, которые соответствовали четырем ее парам хромосом. Это навело Моргана на мысль о том, что все три гена располагаются в тесной близости друг к другу на одной и той же хромосоме.

Результаты некоторых проведенных ученым экспериментов, казалось, противоречили менделевскому закону независимого наследования, согласно которому наследование одного признака, каковым является, например, пол животного, не зависит от наследования другого – например, цвета глаз. Группа, руководимая Морганом, установила, что некоторые признаки все же связаны между собой, т. е. их сочетание встречается у потомков чаще, чем предполагают статистические законы Менделя. Так, повторим, белоглазость у мушек – мутантный признак (у человека известно несколько десятков таких признаков, в том числе некоторые наследственные дефекты – дальтонизм, гемофилия и др.).

Объяснение выявленному феномену состояло в том, что не все четыре пары хромосом у плодовых мушек были одинаковы. В частности, самки обладали набором из двух Х-образных хромосом, а у самцов Х-хромосома объединялась с Y-подобной хромомосой, которая никогда не встречалась у самок. Морган предположил, что Х-хромосома достается самцу по материнской линии, а Y-хромосома – по отцовской.

Сделав такой вывод, он увидел взаимосвязь между различием наборов хромосом у самок и самцов дрозофил и цветом их глаз. Морган предположил, что если материнская Х-хромосома несла информацию о красном цвете глаз, то самец тоже обладал красными глазками (вне зависимости от цвета глаз отца). Если же Х-хромосома матери несла информацию о белоглазости, то и у самцов из ее потомства глазки были белыми, поскольку соответствующий участок на Y-хромосоме отсутствовал и в наборе XY материнский признак оказывался главенствующим, доминантным. Таким образом, впервые была выявлена взаимосвязь между специфическим признаком и его привязанностью к конкретной хромосоме. Изучение обнаруженных феноменов позволило Моргану и его сотрудникам установить точное местонахождение генов и принцип их работы.