Текст книги "Десять великих идей науки. Как устроен наш мир."

Автор книги: Питер Эткинз (Эткинс)

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 31 страниц)

Рис. 1.10.Генеалогическое дерево человека. Разные ветви видоизменялись с годами, но эта версия кажется сегодня приемлемой.

Рисунок 1.10 показывает генеалогическое дерево человека, и на нем стоит задержать взгляд не в последнюю очередь потому, что отдаленная человеческая история есть нечто, приводящее в замешательство и все еще требующее, чтобы его кусочки собрали вместе. Давным-давно, в эпоху Палеоцена («старую современную») Третичного периода (первоначально «третьей» эры) Кайнозойской («современной животной») эры ранние полуобезьяны разделились на современных полуобезьян, которые далее нас не касаются, и эволюционную ветвь, в будущем ведущую к нам. Во времена раннего Олигоцена (неподражаемого «мало современного») мелкие обезьяны Нового Света ( платиррхины, что означает просто «с плоским носом», включающие в себя мартышек, ревунов и капуцинов) разбили лагерь в Южной Америке. Наша ветвь дерева отделилась позже, когда мелкие обезьяны Старого Света ( катаррхины, что значит «с вдавленным носом», включающие живущих на деревьях толстотелов и живущих на земле макак и резусов) появились в Африке. Гоминиды впервые появились около 30 миллионов лет назад, в Миоцене («среднем современном») в форме дриопитеков(или «жителей дубов», что отражает их предполагаемое тропическое и субтропическое место обитания). Крупные обезьяны раннего Миоцена, такие как проконсул, по осанке были очень похожи на мелких обезьян: сам проконсулне имел хвоста (как крупные обезьяны), но держал тело параллельно земле (как мелкие обезьяны). Проконсултакже имел противопоставленный большой палец, что является легким намеком на возможность использования им орудий. Ископаемых гоминидов находят почти во всех отложениях Миоцена в Африке и Евразии, и самыми ранними образцами является вид проконсулс возрастом в 22 миллиона лет.

Примерно на половине пути через Миоцен, между 10 и 15 миллионами лет назад, дриопитеки, которых находят даже на севере вплоть до Испании и Венгрии, разветвились на несколько родов, которые включали Сивапитеков в Индии, Пакистане, а возможно, даже в Турции, и Рамапитеков в Африке. Сивапитеки, вероятно, предки орангутангов; Рамапитеков долго считали предками человека, но теперь думают, что они были просто одним из многих обезьяноподобных видов того времени. Гоминиды, жившие около 3 миллионов лет назад, разбились на две группы, одна с большим мозгом и маленькими коренными зубами, другая с маленьким мозгом и большими коренными зубами. Первая образовала род Homo;последняя – австралопитеков рода Austropithecus(южных обезьян). Первый образец последней группы, A. africanus, был обнаружен в 1924 г. при разработках карьера в Тунге, близ Йоханнесбурга, и казался предком Homo. Первоначально об этом была опубликована лишь небольшая заметка, главным образом потому, что свежие и болезненные воспоминания о пилтдаунской подделке породили скептицизм, и существовала точка зрения, что Африка неподобающее место для колыбели человечества; Англия гораздо предпочтительнее, лучше графства, прилегающие к Лондону, но юго-западные тоже сойдут. До сих пор не определено, в какое место филогенетического дерева следует поместить A. africanus.

В 1962 г. Луис Лики, старейший из охотников за ископаемыми гоминидами, проводя раскопки в ущелье Олдуваи на равнине Серенгети в Танзании, наткнулся на останки гоминида, пользовавшегося орудиями, которого он определил как новый вид Homo habilis(«человек умелый»), существовавший примерно 1,8 миллиона лет назад. Изготовление орудий из камня возникло, по-видимому, приблизительно в то же время, что и значительное развитие мозга, около 2,5 миллионов лет назад, и можно лишь предполагать, способствовало ли изготовление орудий росту мозга, или наоборот. Тогда H. habilisвызвал серьезные споры, и на том основании, что внутри вида бывает много физических вариаций, некоторые думали, что это большой A. africanus, в то время как другие полагали, что это маленький Homo erectus(с которым мы сейчас встретимся). Современная точка зрения, видимо, состоит в том, что H. habilisявляется самостоятельным видом или, по крайней мере промежуточным видом на пути к H. erectus. Современная точка зрения, кажется, состоит также в том, что несколько скелетов, соединенных вместе в виде H. habilis, представляют на самом деле два отдельных вида, H. habilusи Homo rudolfensis, последний (названный в честь озера Рудольф, где он был найден, теперь озеро Туркана в северной Кении) имел немного более крупный мозг и более современную структуру мозга. До сих пор неизвестно, какой из этих видов в конце концов привел к H. sapiens, поскольку «очевидный» ответ, что это H. rudolfensis, приходит в противоречие с наблюдениями, согласно которым он имеет не те видимые анатомические черты, которые для этого необходимы.

Теперь (около 2 миллионов лет назад) и здесь (в Африке) на сцену выступает Homo ergaster(«человек работающий»), обремененный комплектом своих каменных инструментов. Он выше своих предшественников и имеет более крупный мозг. Почти полный скелет «турканского мальчика» (рис. 1.11), найденный Ричардом Лики в 1984 г. на западном берегу озера Туркана является представительным: его сохранность позволяет предположить, что он, вероятно, утонул примерно 1,6 миллиона лет назад, поскольку не был разорван на куски плотоядными животными. Homo ergasterосваивал широкие открытые пространства и умеренный сухой климат; он пользовался орудиями, которые классифицируются как Ашельские. Это название происходит от Сент-Ашель во Франции, где была найдена коллекция относительно усовершенствованных двусторонних каменных орудий, таких как каплеобразный ручной топор. Предполагают, что H. ergasterбыл скорее охотником, чем собирателем.

Рис. 1.11.Несчастье индивида может быть большим подарком для науки. Это почти полный скелет Турканского мальчика (более формально WT-15000), образец H. ergaster, который без вести пропал, предположительно утонул, около 1,6 миллиона лет назад и был обнаружен в 1984 г. Важный вывод – кто-то может счесть его умозрительным – может быть сделан из деталей скелета. Относительно тяжелые кости (по сравнению с современными людьми) предполагают регулярное физическое напряжение; канал в позвоночнике, через который проходит спинной мозг, имеет меньший диаметр, чем у современных людей, что предполагает меньший поток нервных импульсов, что, в свою очередь, предполагает меньший контроль над дыханием и поэтому умозрительно отсутствие разговорной речи. Размер таза и его последствия для вынашивания плода женщинами также предполагают, что для этого вида были характерны беспомощность детей и, как ее следствие, социальная организация.

Около 1,8 миллиона лет назад H. ergasterраспространился в Азию, и здесь, как и в Африке, эволюционировал в H. erectus(«человек прямоходящий»), который уже полностью ходил вертикально на двух ногах и был, возможно, так же высок, как современные люди, но с более тяжелым лицом, низким лбом и надбровными дугами (рис. 1.12). Предполагается, что H. erectusследовал за стадами, которые, в свою очередь, следовали за отступлением лесов, вызванным ледниковым охлаждением планеты, и сопровождал их через тропические и субтропические зоны Саудовской Аравии до юга Центрального Китая. Отсюда он перебрался по перешейку на Яву, где в 1891 г. Эжен Дюбуа в ходе своих поисков «пропущенного звена» нашел на реке Соло части «яванского человека».

Рис. 1.12.Черепа шимпанзе и разных видов Homo. Отметим исчезновение надбровного выступа по мере движения вдоль последовательности, а также увеличение и округление черепа.

В соответствии с «африканской гипотезой» H. sapiens(«человек разумный»), по-видимому, возник в Африке 150 тысяч лет назад, возможно, от H. ergaster, но, возможно, и от не столь яркого (с точки зрения скудости свидетельств о размерах его мозга) H. erectus. В свою очередь, H. sapiensпришлось конкурировать с H. neanderthalensis, образцом «пещерного человека», чьи останки нашли рабочие каменоломен в 1856 г. в Фельдерхофер Гротто над рекой Дюссель в долине Неандер в Германии (рис. 1.13).

Рис. 1.13.Реконструкция вероятного внешнего вида неандертальской пары; отметим более тяжелые черты по сравнению с современными людьми. Они имели тяжелый надбровный выступ и срезанные подбородок и лоб. Маловероятно, что неандертальцы смешивались с H. sapiens, их линия вымерла.

Неандертальцы имели более крупные тела, были более мускулистыми, более коренастыми и с более бочкообразной грудной клеткой, чем мы, и хотя их мозг был в среднем крупнее, чем мозг современного человека, в их черепах, как полагают некоторые комментаторы, ощущался недостаток фронтальных долей. Они проявили способность адаптироваться к холодному климату. Позднее их образцы находили на Ближнем Востоке, в Азии и Северной Африке. Их технология обработки камня сегодня классифицируется как Мустьерская, по имени местоположения пещер в Ле Мустье во Франции. В дальнейшем, возможно, в результате контактов с H. sapiensоколо 40 тысяч лет назад они заимствовали идеи из Ашельской технологии и усовершенствовали ее до версии, известной как Шательперронская, по имени соответствующего района пещер. Орнаменты, сделанные из оленьих рогов и костей, позволяют сделать предположение о том, что между этими двумя видами имела место торговля. Проблеском, осветившим домашний быт неандертальцев, является находка флейты, датируемой временем от 43 до 67 тысяч лет назад, и, возможно, неандертальского происхождения, с отверстиями, соответствующими диатонической шкале из семи нот в современной человеческой музыке.

Помимо музыкальных вечеров неандертальцы имели развитую социальную организацию, сотрудничали на охоте, возможно, общались с помощью языка (хотя строение их гортани указывает на то, что их язык страдал недостатком артикуляции) и хоронили своих покойников, что можно интерпретировать как чувствительность (но можно и как обрушение свода). С другой стороны, они могли быть каннибалами – что можно было бы также объяснить чувствительностью, буквальным принятием в себя тех, кого любишь, – если отбросить наше культивируемое отвращение. Если отдельный предмет искусства, одинокий отполированный и продырявленный зуб мамонтенка, является той отправной точкой, из которой могут быть сделаны надежные антропологические экстраполяции, то неандертальцы были артистичны.

Артистичностью они обладали, а вот жизнестойкостью нет, ибо H. neanderthalensisисчезли около 30 тысяч лет назад, став тупиком эволюции, сухим листом на ветке дерева жизни. Вымирание неандертальцев началось около 40 тысяч лет назад с волны вторжения, которая хлынула через Европу с востока на запад и закончилась около 27 тысяч лет назад. Завоевателями были кроманьонцы (рис. 1.14), разновидность H. sapiens, почти идентичная современному человеку и названная по имени места Кро Маньон в центральной Франции (близ деревни Лес Эйзи в Дордони), где в 1868 г. были найдены первые образцы. Кроманьонец был адаптирован к теплу, и это подтверждает точку зрения, что он (вместе со своей «ею», разумеется) прибыл из Африки. Кроманьонцы сметали все перед собой, возможно благодаря своему значительному превосходству в орудиях (т.е. в оружии), известных как Ориньякские, которые включали кость и олений рог, а также изысканную глиняную посуду, или благодаря тому, что у неандертальцев не было защиты от принесенных ими болезней, или потому, что из-за недостаточно артикулированной речи неандертальцы не могли достаточно эффективно общаться, чтобы координировать свою оборону. Кроманьонцы жили в шалашах и употребляли ловушки для животных, луки и стрелы, черенки и рукоятки для ножей и битум для их крепления. Война теперь вступила на путь индустриализации, и этому суждено было стать проклятьем человеческой истории на все последующие тысячелетия.

Рис. 1.14.Кроманьонский человек был почти идентичен современному человеку, показанному здесь в несколько идеализированном виде. Это высоко интеллектуальное творение находится в процессе уничтожения других видов, более масштабного, чем любой из его конкурентов, включая природные катастрофы. Однако, как показывают следующие страницы, несмотря на недостаток самоконтроля, это парадоксальное животное способно к утонченному пониманию и, как показывают страницы других книг, к утонченным художественным достижениям.

Современные люди, однако, когда не заняты бойней, имеют теперь все необходимое, чтобы поразмышлять о своей окружающей среде, о своей физической и психологической природе, о строении вещества, которое их окружает и которое они медленно познают, чтобы подчинить своей воле. Что будет дальше, зависит от того, куда приведут эти начинания.

Глава вторая
ДНК
Рационализация биологии

Почти все проявления жизни заложены на молекулярном уровне, и без понимания молекул мы можем иметь лишь весьма поверхностное понимание самой жизни.

Френсис Крик

Великая идея: наследственность закодирована в ДНК

Каждый из нас состоит почти из сотни триллионов самих себя. Каждая из наших клеток – а их примерно сто триллионов, и большинство их так малы, что понадобится около двух сотен, чтобы покрыть точку над i – содержит полную схему нашего тела. В принципе (всегда угрожающе подозрительный оборот речи) ваше тело, рассыпанное на свои сто триллионов клеток, могло бы породить сто триллионов вас, каждый из этих новых вас, рассыпанный снова, мог бы стать еще одной сотней триллионов, и вы с вашими клонами очень быстро достигли бы абсолютного доминирования во Вселенной. К счастью, имеются физические и биологические ограничения, делающие невозможным воплощение этой фантазии. Но даже рассмотрение такой возможности заставляет предположить, что мы в беспрецедентной степени осведомлены о клеточной природе жизни.

Мы осведомлены. Дарвин и его современники, возможно, за исключением одного монаха, ничего не знали о природе наследственности. Несмотря на то что они проницательно смотрели на мир природы и хорошо осознавали результаты конкуренции, крылья их понимания были подрезаны неосведомленностью о механизмах наследования. Наиболее почитаемым механизмом в то время была смешанная наследственность, при которой каждый из родителей сливает свои наследуемые характеристики в общий котел, которому предстоит стать их ребенком, и ребенок возникает из этой смеси. Тот факт, что подобное смешивание не смогло бы поддерживать естественный отбор, поскольку новые адаптационные свойства быстро размывались бы, использовался как сильный аргумент против точки зрения Дарвина и задерживал полное принятие его теорий. Аристотель, хотя и был замечательным искателем вопросов, давал обычно неверные ответы, снова и снова демонстрируя бесполезность размышлений в кресле, не подкрепленных экспериментом. [5]5
  Размышления в кресле, связанные с экспериментом, конечно, чрезвычайно продуктивны и являются ядром научного метода.


[Закрыть]Замечая, что кровь омывает все органы тела, Аристотель назначил носителем наследственности кровь, и этот взгляд сохранился до сих пор в качестве метафоры. Он считал семя очищенной кровью, которая при копуляции смешивается с менструальной кровью и порождает следующее поколение.

Монахом, владевшим ключом, конечно, был Грегог Мендель (1822-84), названный Иоганном при рождении в семье фермера в Хайнцендорфе, на севере Моравии, провинции в Австрийской Силезии, позднее вошедшей в Чехословакию, ныне Чешскую Республику. Отец Менделя, Антон, был незадачливым малым, чье здоровье и средства к существованию были подорваны ботаникой в виде упавшего на него дерева. Антон продал ферму своему племяннику, так что смог вносить плату за сына, которому предстояло посвятить жизнь ботанике в школе в Троппау и затем в университете в Олмютце. Единственным способом получить дешевое образование для Менделя было поступление в монастырь Св. Томаша в Брюнне (теперь Брно) в возрасте двадцати двух лет, где он принял имя Грегор и был возведен в сан священника в 1847 г. Шагом, подготовившим его ум к малой арифметике наследственности, которую ему суждено было разработать позже, было направление в Вену для изучения наук и математики, чтобы стать учителем. Однако его успехи в учении были незначительны, особенно в биологии, и через два года он возвращается в монастырь, чтобы позднее стать его аббатом (1868).

Мендель был священником прихода в прелатстве имперского и королевского Австрийского ордена императора Франца-Иосифа, заслуживающим похвал директором Моравского ипотечного банка, основателем Австрийской метеорологической ассоциации, членом Моравского и Силезского общества поддержки агрокультуры, естественных наук и краеведения, и, что наиболее важно, садовником. В 1850-х гг., примерно в то же время, когда Дарвин записывал свои мысли, он начал исследования, сделавшие его посмертно знаменитым. Множество вопросов о достоверности его работы или работы его ассистентов поднималось – и энергично отводилось, – когда выдающийся статистик и генетик Рональд Элмер Фишер (1890-1962) объявил, что цифры, приводимые Менделем, вызывают подозрения. Позднее понимались вопросы, знал ли действительно Мендель, что он делает, и не является ли миф, выросший вокруг его достижений, скорее следствием нашей подслеповатости, чем его прозрения. Так, толчком к работам Менделя послужило желание понять скорее правила гибридизации, чем механизм наследственности. Мотивацией же была попытка реализовать преобладающую в то время точку зрения, что новые виды возникают из гибридизации, причем «устойчивые» гибриды и становятся новыми видами. Его безрассудной целью было создание новых видов, и он потерпел в этом оглушительное фиаско.

Мендель представил свои результаты – по существу, мрачный отчет о неудаче – в собрании общества естествоиспытателей Брюнна на заседаниях 8 февраля и 8 марта 1865 г. и опубликовал их как «Опыты над растительными гибридами» (Versuche über Planzenhybriden)в трудах общества в 1866 г. Эти результаты были полностью проигнорированы, если не считать вводящей в заблуждение цитаты в Die Pflanzen Mischlinge(1881) В.О. Фока, и пролежали незамеченными до 1900 г. Возможно, они были проигнорированы потому, что с современной им точки зрения описывали лишь неудачу в попытке выявить рациональные основы гибридизации, а дрейф Менделя в сторону административной работы также мог отражать его собственное разочарование в печальном исходе трудов всей его жизни. Затем три ботаника – Хуго де Врис в Голландии, Карл Эрих Корренс в Германии и Эрих Чермак фон Зейсенегг в Австрии – обнаружили, как они заявили, что сами того не зная, как они заявили, повторили его работу. В этих сообщениях имеется специфический привкус надувательства, поскольку было согласовано, что один из авторов (де Врис) отложит признание приоритета Менделя до той поры, когда окажется, что другой (Корренс) уже опубликовал подобную работу, так что де Врис, понимая, что так или иначе первенство придется уступить, объявил приоритет Менделя попыткой замутить блеск сообщения Корренса. Вся манера объяснений была выдержана в духе пренебрежения к работе Менделя тридцатипятилетней давности, и содержала утверждения, что он был вторгшимся в науку любителем, что он был слишком тесно связан с церковью, от которой ничего хорошего ждать не приходится, что его математические построения – даже в простой арифметике, которая ему требовалась – приводят в замешательство современных биологов. Истина может быть проще: до тех пор, пока де Врис, Корренс и фон Зейсенегг не вытащили на свет его работу и не взглянули на нее с более современной точки зрения, о механизме наследственности не появилось ни одной стоящей мысли.

Хотя Мендель провел свои исследования в девятнадцатом веке, их значение стало очевидным только в двадцатом. Теперь мы понимаем, что Мендель квантовал наследственность, подобно тому, как Планк квантовал энергию (см. главу 7). Теперь мы способны увидеть, что его достижением были свидетельства, которые привели к низвержению преобладающей тогда теории смешанной наследственности и к ее неизбежно последовавшей замене на теорию, в которой наследственную информацию несли дискретные единицы. В течение восьми лет его внимание было сфокусировано на садовом горохе (Pisum sativum), обладавшем множеством свойств, необходимых для проводимых им исследований. Во-первых, сама структура цветка довольно специфична и дает возможность либо легко скрестить два растения, либо, как это случается в природе, позволить им самоопылиться. Более того, это растение имеет ряд изменчивых характеристик: например, его лепестки могут быть белыми или пурпурными, его горошины могут быть округлыми или покрытыми морщинами, иметь зеленую или желтую внутренность, находиться в желтом или зеленом стручке, а его ростки могут быть кряжистыми или тонкими. Более того, и, возможно это было подлинной причиной, горошины имели достаточно низкую цену на рынке семян, занимали мало места и давали много ростков в относительно короткое время. Мы также можем подозревать, что гороховый суп удручающе часто появлялся в меню монастыря Св. Томаша. Единственным недостатком садового гороха было то, что он не слишком фотогеничен в пейзаже, и экспериментальный садик Менделя засадили, к удовольствию посетителей, более привлекательными бегониями (рис. 2.1).

Рис. 2.1.Сад Менделя в его монастыре. Мендель использовал в своей работе обычный горох, что оказалось удачным выбором, отчасти из соображений экономии, но также и потому, что многие характеристики гороха генетически независимы. В настоящее время этот сад засажен бегониями.

Мендель хотел знать, каким способом гибридизация декоративных растений производит изменения, повторяющиеся в следующих поколениях. Он решил поискать систематическую схему, которая, как он считал, могла скрыто присутствовать в наблюдениях. В первые два года он решил убедиться, что его растения дают правильное потомство, что кустики зеленого гороха порождают зеленый горох, а кустики желтого гороха порождают желтый, и то же происходит с другими признаками. Потом он начал серию перекрестных опылений и самоопылений. Например, когда он скрещивал зеленый горох с желтым, весь горох в потомстве первого поколения (в так называемых F ₁гибридах) был желтым. Однако, когда гибриды самоопылялись, три четверти гороха в следующем, F ₂, поколении были желтыми, а одна четверть зеленой. Таинственным образом первоначальный зеленый опять появился. Подобная схема, с тем же численным отношением, возникала, когда он скрещивал и потом самоопылял растения, проявляющие другие характеристики. Ясно, что схема проявилась, а схемы вопиют, требуя объяснения.

На основании огромного числа наблюдений Мендель построил гипотезу. Первым ключом для него стал тот факт, что его эксперименты приводят к вариантам с простыми числовыми отношениями. Чтобы найти объяснение дискретным числам, которые получались в этих отношениях, он предположил, что различие внутри каждой пары характеристик (зеленый и желтый горох, например) обусловлено присутствием в растении различных дискретных единиц. Мендель использовал термин «элемент», чтобы обозначить дискретные целостности наследственности, и употреблял термин «характер», когда обсуждал внешний вид, фенотип своих растений. Большинство его рассуждений проводилось в терминах этих наблюдаемых характеров, и только более поздние интерпретаторы обратили внимание на роль лежащих в основании «элементов». Эти целостности тогда получали множество различных наименований, но теперь повсеместно известны под именем, которое предложил в 1909 г. датский биолог Вильгельм Людвиг Иогансен, гены. Более точно, различные версии генов, ответственные за частные фенотипы, например, ответственные за цвет гороха, называются аллелями. Так, зеленый горох и желтый горох соответствуют разным аллелям гена, ответственного за цвет гороха.

Чтобы объяснить простые числовые отношения, установленные Менделем, предположим, что гены – мы будем использовать современный термин – существуют парами, причем каждому характеру соответствует одна пара, и что каждая гамета (яйцеклетка и сперма у животных, семяпочка и пыльца у растений) содержит один из этих генов. Тогда при зачатии (опылении у растений) мужская и женская гаметы соединяются случайно и объединяют индивидуальные гены обратно в пары. Мендель разделил наследуемые характеристики на доминантные и рецессивные, и задним числом мы можем видеть, что это разделение приложимо также и к генам. Поэтому, если доминантный аллель объединится в пару с рецессивным, фенотип проявит характеристики доминантного аллеля. Например, эксперименты Менделя показывают, что аллель желтого гороха является доминантным по отношению к аллелю зеленого гороха, поскольку при скрещивании дающего правильное потомство желтого растения с дающим правильное потомство зеленым растением все потомки являются желтыми.

Можно проиллюстрировать эти идеи символически. Обозначим аллель желтого гороха буквой Y, а рецессивный аллель зеленого гороха буквой у(в элементарной генетике есть соглашение: доминантный аллель обозначается буквой, указывающей на соответствующее свойство, в данном случае на английское слово yellow, желтый, а его рецессивный двойник такой же, но маленькой, буквой). Дающие правильное потомство желтый и зеленый горох обозначаются соответственно как YYи yy. Гаметы каждого растения обозначаются соответственно как Yи y. Когда их скрещивают, потомство должно быть Yy, и весь горох будет желтым, потому что желтый ( Y) доминантен. Теперь самоопылим эти гибриды. Поскольку гамета растения Yyможет случайным образом оказаться Yили y, потомки растений Yyбудут четырех видов: YY, Yy, yYи yy. Только последний из них, yy, соответствует зеленому гороху (поскольку Yдоминантен в Yyи yY), так что растения являются желтыми и зелеными в отношении 3:1, в точности как и наблюдал Мендель. Он сумел распространить эту простую схему на другие характеристики и их комбинации (зеленый и карликовый горох, к примеру) и в каждом случае обнаружил, что ожидаемые отношения подтверждаются. (Именно здесь Фишер подверг его статистику атаке, поскольку отношения не были точными, а разброс результатов – который мог возникнуть из-за систематической ошибки, сдвига в желаемую сторону, при решении вопроса, является ли горошина со слегка неровной поверхностью гладкой или морщинистой – вызывал подозрения.)

Не всякая наследственность является менделевской, в смысле подчинения законам Менделя с простой статистикой. Возможно, наихудший совет в истории экспертных советов был дан немецким ботаником Карлом Вильгельмом фон Нэгели из Мюнхенского университета, который не понял аргументов Менделя и предложил ему переключить свое внимание с гороха на ястребинку (Hieracium). Но ястребинка размножается путем соматического партеногенеза (т.е. неполовым путем), и едва ли есть что-либо менее подходящее для демонстрации менделевской наследственности. Мендель, должно быть, несколько приуныл, когда его опыты с ястребинкой привели в никуда и определенно не подтверждали его идеи. Он также был подавлен результатами опытов с бобами (Phaseolus), в которых так много генов отвечают за характеристики, которые он наблюдал, что ожидаемые им простые отношения, такие ясные для гороха Pisum, оказались скрытыми.

Существуют и более тонкие причины, по которым не вся половая наследственность является менделевской, так как некоторые гены сцеплены с другими, и наследование определенных пар характеристик не является случайным. Более того, многие гены плейотропны, в том смысле, что они управляют более чем одной чертой фенотипа, и организм не является взаимно однозначным отображением характерных черт в гены. Например, мутация фруктовой мушки Drosophila, героини многих генетических штудий, приводит к недостатку пигментации ее сложных глаз и ее почек (Malpighian tubules); в другой мутации не только крылья вытягиваются в стороны, но мушка также теряет несколько волосков по бокам. Даже статистика правильной менделевской наследственности может затеняться вторичными эффектами. Например, бесхвостая кошка имеет ген, назовем его t, который мешает нормальному развитию позвоночника у Ttкошек и дает в результате знакомый бесхвостый фенотип; но если дать кошке двойную дозу этого аллеля, она становится нежизнеспособной, эмбрионы ttумирают. «Самоопыляющиеся» Ttкошки дадут поэтому в потомстве, способном к появлению на свет TT, Ttи tTв отношении 1:2, вместо ожидаемого 1:3. [6]6
  Различная окраска глаз бесхвостых кошек не связана с их бесхвостостью.


[Закрыть]

Эта работа отдыхала тридцать пять лет, пока ее не откопали и с неохотой признали при, возможно, несколько темных обстоятельствах, о которых мы упомянули выше. Но пока наблюдения Менделя крепко спали, биология путешествовала по другой дороге, которой суждено было раствориться в них.

Заслуживающий цитирования немецкий биолог Эрнст Геккель (1834-1919) придумал для нас термин филогения, означающий эволюционную историю вида, и предположил, что «филогения повторяет онтологию», где онтологияесть развитие индивида. Он имел в виду, что превращения, которым подвергается эмбрион при развитии в матке, являются ускоренной версией эволюции вида. Он также сделал предположение, имевшее чудовищные последствия через двадцать лет после его смерти, что политика представляет собой прикладную биологию. Более уместно для текущего обсуждения предположение, сделанное им в 1868 г., о том, что ядра биологических клеток содержат информацию, которая управляет наследственностью. Немецкий эмбриолог Вальтер Флеминг дал новый импульс этому предположению, когда в 1882 г. обнаружил, что ядра клеток личинки саламандры содержат крошечные стержнеподобные структуры, которые могут окрашиваться путем поглощения определенных красителей. Основываясь На этих наблюдениях, Вильгельм фон Вальдейер в 1889 г. предложил название хромосома(«окрашенное тело»). [7]7
  Вальдейер был щедр на названия, слово «нейрон» тоже изобрел он в 1891 г.


[Закрыть]

Число хромосом в ядрах клеток, как известно, трудно сосчитать, поскольку они сплетаются, расплетаются и расползаются по ядру, пока оно не подвергнется делению, и тогда они начинают удваиваться и делиться. Животные, которых мы считаем малыми, а заодно и растения, обычно имеют меньше хромосом, чем мы: у нас их двадцать три пары, а у домовой мыши только двенадцать. Томаты, однако, имеют двадцать две, а картофель, к нашему стыду, двадцать четыре. И действительно, подсчет так труден, что долгое время число хромосом у человека считали таким же, как у шимпанзе (двадцать четыре пары); и только проглотив свою гордыню и признав, что число хромосом не связано с самоуверенным восхищением собой, мы смогли принять правильное число, двадцать три. [8]8
  Во время написания этого текста хорошо известная электронная энциклопедия все еще сообщает, что это число равно двадцати четырем.


[Закрыть]

На рубеже веков биологи стали подозревать, что хромосомы являются инструментом наследственности. Эти хромосомы зашагали в ногу с менделевской наследственностью в 1902 г., когда Уолтер Саттон (1877-1916), выпускник и сотрудник Колумбийского университета в Нью-Йорке, изучавший сперму кузнечиков (а именно, большого равнинного кузнечика, Brachystola magna, который встречается повсеместно на равнинах запада Соединенных Штатов и Мексики и имеет большие клетки и сносно видимые хромосомы), обнаружил, что парные хромосомы действительно делятся, причем разные члены каждой пары попадают в разные клетки. Открытие Саттона обычно называют теорией Саттона-Бовери, поскольку Теодор Бовери (1862-1915), немецкий биолог, работавший над яичниками морских ежей, объявил в 1904 г., что он тоже пришел к этой мысли, и как раз в то же время, что и Саттон. Бовери действительно внес (наряду с другими) несколько центральных идей, но более важно, что у него были влиятельные друзья.