Карл Циммер - Она смеется, как мать

Ученые определили, что в соматической клетке содержатся пары хромосом (например, у нас, людей, их 23). Делящаяся материнская клетка создает копию каждой из своих хромосом, а затем эти хромосомы распределяются поровну между двумя дочерними клетками. Но, когда в эмбрионе появляются зародышевые клетки, они получают только один набор хромосом. При оплодотворении яйцеклетка и сперматозоид сливаются, в результате создается «свежий» набор парных хромосом.

Новое поколение исследователей заинтересовалось, как наследование хромосом связано с разнообразием форм, которые может принимать жизнь. Среди этих ученых был и уже упоминавшийся Хуго де Фриз.

Де Фриз обучался ботанике, и вначале наследственность не особенно интересовала его. Он исследовал, как растение растет, вытягивая свои стебли и выпуская усики. Работа голландца привлекла внимание Дарвина, и он поделился впечатлениями об исследованиях молодого де Фриза в своей книге о растениях. Дарвин прислал де Фризу экземпляр своей книги в подарок, а затем пригласил его посетить свое поместье, когда де Фриз был в Англии в 1878 г.

Де Фриз воодушевленно описывал своей бабушке тот вечер: «Мы немного поговорили о том о сем, о его загородном доме (он очень большой и красивый), о местности (тоже очень красивая), политике, моем путешествии и т. д. Затем Дарвин пригласил меня в свой кабинет, и мы обсудили несколько научных вопросов. Сначала – в связи с нашей прежней перепиской – об усиках» [157] Цит. по: Van der Pas 1970. .

Дарвин провел для де Фриза экскурсию по своему саду, предложив по дороге угоститься персиком. Позже де Фриз восторженно признавался в письме бабушке, что «я не смел и надеяться на такой любезный и сердечный прием».

Вернувшись домой в Нидерланды, де Фриз продолжил переписку с Дарвином о растениях. Однако в одном из писем, которое он написал в 1881 г., де Фриз резко сменил тему. Теперь он был поглощен наследственностью.

«Мне всегда была особенно интересна Ваша гипотеза пангенезиса, и я собрал ряд аргументов в ее пользу», – писал он Дарвину. Де Фриз бродил по сельской местности в поисках проявлений «игры природы» – редких растений со странными наростами или необычными цветами. Как позднее он рассказывал одному из друзей, ему хотелось создать коллекцию растительных монстров. Размножая их, он надеялся подтвердить гипотезу Дарвина о пангенезисе.

Как только Вейсман представил свою концепцию клеток зародышевой линии, де Фриз сразу понял ее значимость. Но поскольку он был ботаником, то понял и ограниченность этой теории. Растения, как и животные, состоят из клеток, которые содержат ядра с хромосомами. Когда растительная клетка делится, возникает еще один набор хромосом. Однако в начале развития растение не отгораживает свои половые клетки. Яблоня может расти годами, прежде чем у нее образуются зародышевые клетки, из которых потом разовьются пыльца и семена. Из одной срезанной ветки ивы может вырасти целое дерево с корнями, ветками и листьями. Де Фриз считал, что скрытый потенциал для создания нового растения должен быть распределен по всем клеткам. По его мнению, хотя у пангенезиса и есть свои недостатки, в основе любого правильного понимания наследственности должен лежать именно этот подход.

В 1882 г. Дарвин умер, оставив де Фриза самостоятельно искать это понимание. Голландец начал проводить эксперименты со своими монстрами. Он скрещивал их с нормальными растениями, и иногда уродство проявлялось и в следующих поколениях. Де Фриз предложил собственную теорию. Каждая клетка содержит невидимые частицы, которые отвечают за передачу признаков от одного поколения к другому. В определенных условиях частицы в соматических клетках могут направить развитие целого организма. В память о Дарвине де Фриз назвал свои частицы пангенами.

В 1889 г. де Фриз опубликовал работу «Внутриклеточный пангенезис» (Intracellulaire Pangenesis), где в сжатом виде представил свои исследования, проводившиеся на протяжении более десяти лет. Мало кто обратил на публикацию внимание. Один из прочитавших посоветовал де Фризу не упоминать в дальнейшем пангенезис.

Но де Фриз не сдавался. В 1890-х гг. он заметил, что уродцы, скрещенные с обычными растениями, дают потомство в определенных соотношениях. Де Фриз предположил, что растения могут иметь различное количество пангенов и от этого зависят признаки их потомков.

Несмотря на сложности с этими соотношениями, де Фриз убеждался, что пангены действительно существуют и что за счет них-то и происходит эволюция. Пангены могут резко меняться в процессе, который де Фриз назвал мутацией, и те растения, что унаследовали эту мутацию, сразу становятся новым видом. Мутационная теория де Фриза далеко уводила его от Дарвина, который считал, что эволюция видов идет постепенно, маленькими шажками.

Шел 1900 г. Однажды утром де Фриз получил письмо от своего друга, который хорошо знал о его страсти к гибридным растениям. Друг считал, что де Фризу было бы интересно ознакомиться со статьей 35-летней давности, написанной «неким Менделем» [158] Цит. по: Schwartz 2008, p. 84. . Прочитанная статья поистине ошеломила де Фриза – оказалось, что монах из Моравии, о котором он никогда ранее не слышал, открыл те же закономерности, что и он сам. Более того, Мендель даже предложил теорию невидимых наследственных факторов, объясняющую полученные результаты.

По невероятному совпадению в то же самое время двое других исследователей, изучающих наследственность, – Уильям Бэтсон и Карл Корренс – также обнаружили работу Менделя. И поняли, что их опередили. Все исследователи признали важность экспериментов австрийца. До 1900 г. просто никто не задал правильного направления мыслей, чтобы оценить эти опыты. Нужно было сначала, чтобы Дарвин и Гальтон определили наследственность как научный вопрос, чтобы Вейсман и его последователи внимательно рассмотрели клетку и поинтересовались, как передается наследственная информация.

Де Фриз, Бэтсон и Корренс стали распространять запоздалые новости о Менделе. Возглавил эту кампанию Бэтсон. Вместе с коллегами он показал, что у животных встречаются те же закономерности, что и у растений. Даже передача некоторых наследственных заболеваний у людей соответствует этой схеме. Английский врач Арчибальд Гаррод обратил внимание, что заболевание, при котором моча темнеет (он назвал его алкаптонурией), имеет тенденцию проявляться в определенных семьях [159] Comfort 2012. . Случалось, что, когда двое, казалось бы, здоровых родителей заводили семью, около четверти их детей страдали от этого заболевания. Данное соотношение полностью соответствовало предсказанию Менделя: каждый из родителей должен был быть носителем рецессивного фактора.