Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Я снова оказался в Колд-Спринг-Харборе, на этот раз – по поводу этого самого растения. Переехавший в США англичанин Роберт Мартиенсен приветствовал меня на пороге своей лаборатории. То утро мы провели, восхищаясь его покрывшей местный водоем ряской и высокими побегами экспериментальной кукурузы. Затем мы направились в одну их лабораторных теплиц, чтобы встретиться там с Тимом Маллиганом, управлявшим этим хозяйством. У того был с собой черный пластиковый горшок с цветком.

Маллиган поставил цветок на дощатый стол, и я наклонился, чтобы его рассмотреть. В горшке находилось одно-единственное растение с дюжиной или около того ярко-желтых цветков. Цветки были похожи на миниатюрные геральдические трубы. Лепестки, обернутые друг вокруг друга, образовывали длинную трубку. Каждая трубка на конце раскрывалась, образуя ободок из пяти шпор.

Это было симпатичное растение, но, гуляя по лугу, я легко мог бы случайно наступить на него, попадись оно мне на пути. Однако для Мартиенсена оно оказалось интереснейшим организмом на планете. В нем скрывалась древняя тайна наследственности и тех форм, которые она может принимать.

У цветка, который я рассматривал, была хорошо известная родословная. Он происходил прямо от того растения, которое в 1742 г. нашел студент одного из шведских университетов Магнус Сёберг [933] См.: Coen 1999; Gustafsson 1979. . Студент прогуливался по одному из островов неподалеку от Стокгольма, когда случайно заметил растение с цветками, похожими на трубу. Оно смутило Магнуса, потому что, если не смотреть на цветки, остальная часть растения выглядела совершенно так же, как хорошо знакомая ему льнянка. Но у нормальной льнянки цветки обладали зеркальной симметрией. Они состояли из нескольких маленьких желтых лепестков, расположенных справа и слева от воображаемой оси, а также у них была шпора, направленная к земле. У цветков на растении, которое нашел Сёберг, симметрия была радиальной.

Сёберг выдернул находку из земли, положил ее меж страниц книги и отнес в Уппсальский университет, чтобы показать своему профессору Улофу Цельсию. Цельсий был поражен. Он немедленно передал этот цветок своему коллеге, одному из самых известных естествоиспытателей на свете, – Карлу Линнею.

В то время Линней работал над новой системой классификации растений и животных. Мы до сих пор используем ее. При классификации растений Линней уделял особое внимание форме их цветков. Когда выдающийся швед взглянул на добычу Сёберга, то подумал, что Цельсий решил его разыграть. Должно быть, тот приклеил к стеблю льнянки цветки от другого вида. Однако Цельсий заверил Линнея, что это подлинное растение.

Линней решил, что Сёберг нашел уродца. Однако такие нелепые цветки должны быть стерильны, а Линней обнаружил, что образец Сёберга может оказаться плодовитым – у него были все структуры, необходимые для производства жизнеспособных семян. Линней удивился еще больше, когда рассмотрел растение внимательно. Оно не было похоже ни на что когда-либо виденное самим Линнеем или ботаниками до него. Линней упросил Сёберга опять сходить на тот остров и принести ему несколько живых цветов.

Сёберг выполнил просьбу и вернулся в Уппсалу с живым растением с неповрежденными корнями и стеблем. Оно было высажено в университетском ботаническом саду, но завяло и погибло. Линней отчаянно использовал недолгое существование цветка, сделав множество наблюдений. Он написал длинный отчет об этом единственном растении, каждая страница которого выдавала изумление ученого.

Линней утверждал: «Несомненно, это не менее удивительно, чем если бы корова родила теленка с волчьей головой». Он рассматривал это растение с трубковидными цветками как самостоятельный вид. Линней назвал его «пелория» – монстр по-гречески. Пытаясь разобраться в этом, как он говорил, «удивительном творении природы», Линней предположил, что это потомок обычной льнянки. Пыльца другого вида оплодотворила растение льнянки, каким-то образом запустив внезапное образование новой формы. Говорить такое в 1740-х гг., за 100 лет до работ Менделя и Дарвина, граничило чуть ли не с ересью. Предполагалось, что все виды были неизменны со времен создания. Наследственность не могла резко сменить курс, чтобы возник новый вид. Некий епископ писал сердито Линнею: «Ваша пелория всех растревожила. Как минимум нам следует избегать опасного предположения, что этот вид появился после Творения».

Продолжая в последующие годы изучать и другие экземпляры, Линней все хуже понимал, что же на самом деле представляет собой это растение. Он обнаружил, что иногда на одной и той же пелории появляется смесь из уродливых цветков, похожих на трубу, и обычных – с зеркальной симметрией. Ему так и не удалось окончательно решить, действительно ли это отдельный вид или же какой-то странный сорт, бросающий вызов всем законам ботаники.

Пелория не переставала интересовать и следующие поколения ботаников. Выращиваемое в ботанических садах по всей Европе, это растение передавало трубковидные цветки своим потомкам. Гёте, которого растения захватывали не менее, чем поэзия, делал зарисовки цветков пелории и льнянки. Хуго де Фриз какое-то время думал, что сможет доказать свою мутационную теорию с помощью этого растения. Он считал, что цветок-монстр возник из обычной льнянки в процессе мутации, иными словами, новый вид был создан одним скачком.

Однако пелория не поддавалась такому простому объяснению. Если бы трубкообразные цветки действительно возникли в результате мутации, то она затронула бы ДНК льнянки. И последующие поколения пелории унаследовали бы эту мутацию. Однако у потомков той первой пелории иногда вырастали нормальные двусторонние цветки, а иногда – нелепые трубковидные. При этом не наблюдалось четкой закономерности, которую мог бы заметить Мендель.

В конце 1990-х гг. группа английских ученых, вооруженных методами молекулярной биологии, тоже обратила внимание на пелорию. Энрико Коэн из Исследовательского центра Джона Иннеса вместе с коллегами исследовал ген l-cyc , участвующий в формировании цветка [934] Cubas, Vincent, and Coen 1999. . Для того чтобы у обычной льнянки образовывались цветки, ген l-cyc должен быть включен на верхушках побегов. Коэн выяснил, что у пелории ген l-cyc был заблокирован.

Эти различия возникли не в результате какой-либо мутации, поменявшей структуру гена l-cyc у пелории. Коэн с коллегами обнаружил, что сам ген был один и тот же что у обычной льнянки, что у пелории. Различия нашли не внутри этого участка ДНК, а вокруг него. Коэн выявил, что у обычной льнянки и пелории разное метилирование вокруг гена l-cyc . У пелории участок с геном l-cyc плотно окружен метильными группами, препятствующими работе молекул, считывающих гены. Коэн со своими коллегами обратил внимание, что некоторые выращиваемые пелории иногда дают цветки, похожие на нормальные. Когда ученые проверили ген l-cyc в этих пережитках прошлого, то обнаружили, что он потерял часть метильных групп, и это позволило гену снова стать активным.