Текст книги "Страницы истории науки и техники"
Автор книги: Владимир Кириллин
сообщить о нарушении
Текущая страница: 29 (всего у книги 34 страниц)
Биологией называется совокупность наук о живой природе. За последние десятилетия в биологии широко применяются понятия и методы физики и химии. Поэтому, наряду с такими «чистыми» биологическими науками, как ботаника – наука о растениях, зоология – наука о животных, микробиология – наука о микроорганизмах, генетика – наука о законах наследственности и изменчивости организмов, в систему наук, в целом составляющих биологию, вошли биофизика, биохимия, молекулярная биология.
Поскольку объектом изучения биологии является живая природа, естественно возникает вопрос: что следует понимать под словом «жизнь»? Общим ответом на этот вопрос является: жизнь есть одна из форм существования материи. Но появляется второй вопрос: в чем особенности этой формы существования материи? На этот вопрос, по-видимому, нельзя дать столь же короткий ответ, как на предыдущий, – жизнь характеризуется рядом важнейших признаков. Живой организм должен быть способен к обмену веществ (метаболизму), т. е. быть в состоянии усваивать извне определенные вещества (например, пищу, кислород), подвергать их химической переработке, выделять вовне ненужные ему продукты. Он должен быть также способен к воспроизводству себе подобных, причем так, чтобы в данном воспроизводстве сохранялся биологический вид. Живой организм также должен быть в состоянии регулировать свои функции, приспосабливая их к изменениям среды, различным видам движения и к другим условиям.
Но не всегда легко определить применительно к некоторым объектам, можно ли их отнести к живым организмам или пет. Речь идет, например, о вирусах – мельчайших неклеточных частицах, состоящих из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК)[345]345
О нуклеиновых кислотах, ДНК и РНК речь будет идти ниже.
[Закрыть] и белковой оболочки, способных вызывать болезни у растений, животных и человека (например, оспу, корь, грипп, полиомиелит, чуму рогатого скота и птиц, бешенство и др.).
Л. Полинг и П. Полинг по этому поводу пишут: «Чтобы показать, как трудно определить, что такое живой организм, рассмотрим простейшие виды материи, которая считается живой. Примером могут служить вирусы растений, например вирус кустистой карликовости томата… Эти вирусы в соответствующих условиях обладают способностью самовоспроизведения. Отдельная частица (индивидуальный организм) вируса кустистой карликовости томата, оказавшись на листе растения, может вызвать превращение значительной части вещества, составляющего клетки данного листа, в точно такие же, как и она сама, вирусные частицы. Эта способность к самовоспроизведению представляется, однако, единственной характерной чертой живого организма, которой обладает данный вирус. После того как вирусные частицы образовались, они не растут, не нуждаются в питательной среде и уже не участвуют в процессах обмена веществ. Насколько можно судить на основании данных, полученных при помощи электронной микроскопии и других методов исследования, отдельные частицы данного вируса совершенно идентичны между собой; со временем они не изменяются – явление старения для них не наблюдается. Вирусные частицы не способны передвигаться и, по-видимому, не обладают свойством реагировать на внешние раздражители так, как это делают более сложные живые организмы. Однако, как уже сказано, они обладают свойством самовоспроизведения.
Можно ли на основании рассмотренных фактов сказать, что вирус является живым организмом? В настоящее время наука не дает ответа на этот вопрос – фактически же такой вопрос вообще не может считаться научным, он просто сводится к определению понятия жизни»[346]346
Полинг Л., Полинг П. Химия, с. 382.
[Закрыть].
Говоря о живых организмах, необходимо отметить, что все они состоят из клеток. Известные сегодня клетки очень разнообразны. Например, их размеры, как правило, колеблются от 1 мкм (10-6 м) до 1 м. Существуют одноклеточные организмы, например бактерии. И наоборот, многие состоят из очень большого числа клеток. Например, организм человека состоит приблизительно из 500 000 миллиардов (5·1014) клеток. Клетки имеют очень топкую клеточную мембрану, так называемую цитоплазму и ядро. Клеточная (плазматическая) мембрана участвует в регуляции обмена веществ между клеткой и средой, цитоплазма – внеядерная часть белка клетки, ядро – часть клетки, управляющая синтезом белка.
Как по своему строению и размерам, так и по исполняемым функциям клетки также очень разнообразны. Их разделяют, в частности, на клетки, составляющие тело (соматические), и клетки, служащие для размножения. В организме человека среди огромного числа клеток существуют клетки мышц, стенок кровеносных сосудов, соединительных тканей, нервов (некоторые из них имеют длину около 1 м, например клетка, соединяющая концы пальцев ног со спинным мозгом), кожи. Красные тельца крови – эритроциты также являются клетками; их в организме человека имеется около 25 млрд. (25·109).
В состав организма человека входят также кости, образованные костеобразующими клетками и состоящие из фосфата кальция, а также из белка коллагена. В теле человека имеется жидкость: кровь (около пяти литров), лимфа, обеспечивающая обмен веществ между кровью и тканями организма, и др.
Белки являются основной частью организма всех растений и животных, в том числе и человека. В состав белков входят аминокислоты. Растения и большинство микроорганизмов сами синтезируют их в своем организме. Что касается животных и человека, то они не могут синтезировать 20 аминокислот из примерно 150. Поэтому эти 20 аминокислот называются незаменимыми и животные должны получать их с пищей.
Для жизнедеятельности человека особенно важными являются 9 незаменимых аминокислот. Все остальные необходимые организму человека аминокислоты могут вырабатываться самим организмом. Очень важным ингредиентом пищи является белок казеин – основной белок молока. Из казеина (из молока) организм человека может получать все необходимые ему незаменимые аминокислоты.
Большое значение для деятельности живого организма имеют ферменты – катализаторы химических реакций, протекающих в организме. В 1857 г. основоположник современной микробиологии и иммунологии, известный французский ученый Луи Пастер (1822–1895) отверг теорию «самозарождения» микроорганизмов, изучил процесс брожения, играющий огромную роль в круговороте веществ в природе и в жизнедеятельности микробов. Пастер занимался инфекционными заболеваниями и достиг большого успеха в их лечении и профилактике. Было установлено, что ферменты (их называют также энзимами), присутствующие во всех живых клетках, представляют собой белки (очень большие молекулы), могущие существовать в кристаллической форме, чаще всего образуются в результате жизнедеятельности микроорганизмов.
Для нормальной жизнедеятельности живых организмов требуется в небольших количествах еще один вид органических соединений – витамины, участвующие в обмене веществ. Большинство витаминов человек получает с пищей, некоторые образуются в организме.
В настоящей книге уже говорилось о некоторых выдающихся ученых-биологах и проделанных ими важных исследованиях. Очень кратко напомним о них читателю, чтобы легче было следовать дальше. В XVII в. Гарвей сделал чрезвычайно важное (особенно для медицины) открытие – изучил и описал систему кровообращения у животных и человека.
В XVIII в. были достигнуты по крайней мере два очень крупных результата. Обширную классификацию растений и животных разработал Линней. Его система является бинарной: первое латинское слово означает род, к которому принадлежит, например, данное животное, а второе – видовое название. К этим словам может быть добавлена фамилия (в сокращенном виде) лица, открывшего и описавшего этот организм. Если желательно указать пол организма, то ставится знак планеты Марс (♂) для самца или знак планеты Венера (♀) для самки. Так, человек, мужчина, по Линнею, имеет научное обозначение: Homo Sapiens L♂ где L – первая буква фамилии Линнея. Линней не признавал эволюции в растительном и животном царстве. Он считал, что растения и животные неизменны с тех пор, как они появились на Земле.
Второй биологической проблемой, получившей ясное толкование в XVIII в., была проблема дыхания, рассмотренная как совокупность процессов поступления в организм кислорода и удаления углекислого газа, использования клетками и тканями кислорода для окисления органических веществ и освобождения энергии, необходимой для жизнедеятельности организма. Здесь трудно назвать одну фамилию, правильнее будет назвать группу ученых, сделавших особенно много для решения проблемы дыхания. Среди них – А. Лавуазье, Дж. Пристли, П. Лаплас, А. Сеген.
Из биологов XIX в. мы успели ранее назвать Ламарка, отстаивавшего теорию эволюции живой природы, но не вскрывшего действительных причин этого процесса.
Конечно, приведенные нами фамилии ученых-биологов XVII–XVIII вв. далеко не исчерпывают имена тех, кто внес свой вклад в развитие биологии. Что касается XIX в., то главное еще впереди.
Оставшиеся страницы настоящего раздела будут посвящены двум важнейшим, тесно связанным между собой проблемам: эволюции растительного и животного мира и вопросам наследственности и изменчивости. Мы постараемся рассмотреть развитие этих проблем от великого, ученого Чарлза Дарвина и основоположника учения о наследственности Грегора Менделя вплоть до наших дней.
Всемирно известный ученый, англичанин Чарлз Роберт Дарвин (1809–1882) родился в Англии в небольшом городке близ Лондона – Шрусбери, в семье врача. Сам Дарвин о своей биографии сказал так: «Я учился, потом совершил кругосветное путешествие, а потом снова учился: вот моя автобиография»[347]347
Цит. по: Голубев Г. Всколыхнувший мир. М., 1982, с. 5, 7.
[Закрыть]. Конечно, об этом же можно рассказать несколько подробнее. По-видимому, Дарвин, вопреки даваемой ему часто характеристике очень серьезного и даже холодного человека, был живым и остроумным.
Интерес к ботанике и зоологии, а также к химии появился у Дарвина в детские годы, однако судьба распорядилась иначе: сначала он учился в Кембриджском университете по специальности врача, а затем, не чувствуя к врачебной деятельности никакого влечения, под давлением отца перешел на богословский факультет того же университета. В 1831 г. Дарвин окончил Кембриджский университет, получил звание бакалавра, оставалось только пройти посвящение в сан священника.
Но в это время друг Дарвина по Кембриджу, профессор биологии Геисло, получив согласие Дарвина, рекомендовал его в качестве натуралиста на корабль «Бигль»[348]348
Бигль – переводится с англ, как гончая, ищейка.
[Закрыть], который под командованием капитана Фриц-Роя должен был совершить кругосветное плавание, главным образом в географических целях.
Дарвин согласился. Это был, может быть, главный поворотный пункт в его жизни. Путешествие длилось с 1831 по 1836 г. Оно прекрасно описано в книге Дарвина «Путешествие натуралиста вокруг света на корабле „Бигль“»[349]349
Дарвин Ч. Путешествие натуралиста вокруг света на корабле «Бигль». М., 1934.
[Закрыть]. Б настоящей книге нет возможности сколько-нибудь подробно останавливаться на этом интересном путешествии. Заметим только, что маршрут «Бигля», начавшийся в Девонпорте 27 декабря 1831 г., проходил через Атлантический океан вплоть до г. Байя, расположенного в Южном полушарии, на восточном берегу Бразилии. Здесь «Бигль» оставался до 12 марта 1832 г. Затем «Бигль» двигался па юг вдоль Атлантического побережья Бразилии. 26 июля 1832 г. экспедиция достигла столицы Уругвая г. Монтевидео и до мая 1834 г., т. е. почти два года, вела работы на восточном побережье Южной Америки. За это время два раза посещалась Огненная Земля, два раза экспедиция посещала Фолклендские (Мальвинские) острова. Дарвином были также совершены сухопутные экспедиции. 12 мая 1834 г. «Бигль» взял курс на юг, прошел через Магелланов пролив и в конце июня 1834 г. достиг западных берегов Южной Америки. У тихоокеанских берегов Южной Америки экспедиция находилась до сентября 1835 г., т. е. более года. За это время Дарвин совершил сухопутные экспедиции, в частности он сделал переход через Кордильеры. В сентябре 1835 г. «Бигль» покинул Южную Америку, взяв курс на Галапагосские острова. Вслед за тем экспедиция двигалась на юго-запад, достигла островов Товарищества, потом островов Дружбы и 20 декабря 1835 г. бросила якорь в бухте Айленде, у северного острова Новой Зеландии. Курс экспедиции лежал далее па Австралию, южное побережье которой было обойдено от г. Сиднея, через Тасманию, до залива Короля Георга в юго-западной части Австралии. Оттуда экспедиция направилась па северо-запад и достигла Кокосовых островов. Затем «Бигль» изменил курс, направившись на остров Маврикий, обогнул мыс Доброй Надежды, посетил остров Святой Елены, а 1 августа 1836 г. бросил якорь в Байе, завершив тем самым кругосветное плавание. В октябре 1836 г. «Бигль» возвратился в Англию.
Материал, который привез Дарвин из пятилетнего кругосветного путешествия, был огромен и разносторонен. Здесь были гербарии и коллекции, большое число различных записей и многое другое.
Когда же Дарвин пришел к выводу, что наблюдаемый нами мир растений и животных непостоянен, что он непрерывно эволюционирует и что эта эволюция происходит в результате изменчивости, наследственности и естественного отбора?
Трудно дать точный ответ на этот вопрос. С одной стороны, известно, что в 1836 г. Дарвин говорил: «Теперь наконец я овладел теорией, при помощи которой можно было работать, но я так сильно стремился избежать всякого предубеждения, что решил в течение некоторого времени не составлять в письменной форме даже самого краткого очерка ее»[350]350
Цит. по: Голубев Г. Всколыхнувший мир, с. 57.
[Закрыть].
С другой стороны, после возвращения Дарвина из кругосветного путешествия и до выхода в свет его книги «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранения благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» прошло 23 года. Между тем в 1839 г. вышел первый научный труд Дарвина – «Дневник изысканий», в 1842 г. им была опубликована работа о строении и распространении коралловых рифов, в которой Дарвин убедительно доказал, что основанием рифов являются не древние Потухшие вулканы, как думали раньше, а коралловые отложения, оказавшиеся под водой вследствие опускания дна моря. В 1842–1844 гг. Дарвин в «Очерках» опубликовал основы теории эволюции.
В 1858 г. на заседании Линнеевского общества были обсуждены работы Дарвина и Уоллеса об эволюции мира растений и животных (на этом заседании Дарвин не присутствовал). Вот что Дарвин написал о работе Уоллеса; «Никогда не видел я более поразительного совпадения; если бы Уоллес имел мой рукописный очерк, законченный в 1842 г., он не мог бы составить лучшего извлечения! Даже его термины повторяются в названиях глав моей книги… Я воображал, что обладаю слишком возвышенной душой, чтобы это могло меня задеть, но оказалось, что я ошибался и вот теперь наказан… Итак, вся моя оригинальность, какова бы она ни была, разлетится в прах, хотя моя книга, если она когда-нибудь будет иметь какое-либо значение, не обесценится, ибо весь труд заключается в применении моей теории»[351]351
Цит, по: Там же, с. 93.
[Закрыть].
Однако работа Уоллеса оказалась не только менее обоснованной, но содержала некоторые ошибки и неточности. Например, Уоллес считал, что работа с домашними животными, их селекция не может приниматься в расчет при рассмотрении вопросов естественного отбора, что, конечно, было неправильно. Впрочем, к чести Уоллеса надо сказать, что он не претендовал на приоритет и даже именовал себя дарвинистом.
После возвращения из кругосветного путешествия Дарвин переехал из Лондона в местечко Даун близ Лондона, в котором он купил небольшое поместье, где и жил до конца своих дней. Дарвин еще до переезда из Лондона женился, в его семье было много детей.
Итак, основной труд Дарвина – «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (коротко: «Происхождение видов») – вышел в свет в ноябре 1,859 г. В книге убедительно, с большим числом примеров изложены идеи автора, полностью опрокинувшие ранее существовавшие представления о неизменности растительных и животных форм жизни на Земле. Еще до выхода книги из печати Дарвин писал: «Я постепенно пришел к сознанию того, что Ветхий завет с его приписыванием богу чувства мстительного тирана заслуживает доверия не в большей мере, чем священные книги индусов или верования какого-нибудь дикаря… Так понемногу закрадывалось в мою душу неверие, и в конце концов я стал совершенно неверующим»[352]352
Цит. по: Там же, с. 78–79.
[Закрыть].
Пришло время в кратких словах сказать, в чем состоит главная идея Дарвина. Он считал, во-первых, что растительному и животному миру свойственна изменчивость., т. е. многообразие признаков и свойств у отдельных организмов и изменение этих признаков и свойств по разным причинам. Изменчивость, таким образом, является основой эволюции, первым звеном эволюции. Он считал, во-вторых, что наследственность есть фактор, посредством которого признаки и свойства организмов (в том числе и новые) могут передаваться последующим поколениям. И наконец, в-третьих, естественный отбор открывает дорогу тем организмам, которые наиболее приспособлены к условиям жизни, к внешней среде, и, наоборот, «отбрасывает в сторону» неприспособленные организмы.
Итак, три кита создают основу эволюции растительных и животных организмов на Земле: изменчивость, наследственность и естественный отбор.
Материалистическая теория эволюции Дарвина, дарвинизм, была новым, революционным шагом вперед в развитии науки.
Ну, а что можно было бы ответить, если кто-нибудь задал бы такой вопрос: все ли предусмотрел и учел Дарвин в своей теории эволюции, внесены ли в нее впоследствии какие-либо изменения, уточнения, дополнения?
Мы ответили бы прежде всего, что сам вопрос является ненаучным. Не было и, без тени сомнения, можно сказать, никогда не будет такого положения, когда один «самый великий» ученый решил бы все вопросы в любой области науки (физике, химии, биологии, общественных и других науках). В противном случае наука превратилась бы в схоластику.
Действительно, и в той области науки, которой занимался Дарвин, были достигнуты новые успехи. Забегая немного вперед, скажем, что изменчивость теперь разделяют на две группы: мутации, представляющие собой передающуюся по наследству изменчивость, и изменчивость, возникающую под действием окружающей среды и по наследству не передающуюся. Об этом подробнее будет сказано несколько ниже.
Выход в свет книги Дарвина «Происхождение видов» был встречен с огромным интересом. Все 1250 экземпляров первого издания были проданы за один день. Второе издание – 3 тыс. экземпляров – также было мгновенно распродано.
Отзывы на книгу Дарвина «Происхождение видов» были очень многочисленны и разнообразны. Даже со стороны ученых отклики были очень различные. Многие из них с одобрением, а некоторые даже с восхищением приняли книгу Дарвина. Перед ним ставились различные вопросы. Например, задавался такой вопрос: если эволюция представляет собой процесс непрерывный, то почему исчезли с лица Земли многие промежуточные виды, в результате чего сегодняшняя картина растительного и животного мира на Земле является дискретной (от лат. discretus – разделенный, прерывный; прерывать; противопоставляется непрерывности)? Для Дарвина ответ на этот вопрос был ясен: далеко не для всех отсутствующих в настоящее время на Земле, промежуточных видов условия жизни были благоприятными. Эти промежуточные виды исчезли в результате естественного отбора, отсюда дискретность существующих видов флоры и фауны.
Ополчилась против Дарвина церковь, понимая, что его учение – одна из основ атеизма. Нападки на Дарвина со стороны церкви стали особенно ожесточенными после того, как в 1871 г. вышла в свет его книга «Происхождение человека и половой отбор» (коротко: «Происхождение человека»), в которой доказывается, что человек произошел от общего с обезьяной существа. Сам Дарвин, знакомясь с тем, что пишут служители церкви но поводу его книг «Происхождение видов» и «Происхождение человека», назвал свои книги – в шутку, конечно – «евангелием сатаны». Как это ни парадоксально, к голосу церкви присоединился известный немецкий врач Вирхов, По этому поводу можно только предполагать, что религиозные чувства Вирхова оказались сильнее научной логики.
Дарвин проявлял большой интерес и высоко ценил работы в области искусственного отбора, видел, что за сравнительно короткий срок селекционерам удавалось получать новые, нужные практике сорта растений и породы животных.
Передовые ученые России, в их числе К. А. Тимирязев (в то время молодой профессор сельскохозяйственной академии, носящей теперь его имя), А. Н. Бекетов, Н. А. Северцев, А. О. Ковалевский, В. О. Ковалевский и др. сразу же стали сторонниками дарвинизма. Дарвин был избран иностранным членом-корреспондентом Петербургской Академии наук. К. А. Тимирязев в ответ на критику дарвинизма писал: «Вместо того чтобы оправдываться, защищаться, приходится задать один вопрос самому обвинителю, вопрос, сознаюсь, крайне невежливый, в благовоспитанном обществе даже нетерпимый, но, к сожалению, неизбежный почти всегда, когда приходится иметь дело с противниками и обличителями Дарвина, – это вопрос: читали ли вы эту книгу, которую так красноречиво обличаете?.. Потому что, если бы читали… вы бы, наконец, знали, что борьба за существование в применении к человеческому роду не значит ненависть и истребление, а, напротив, любовь и сохранение.
Как же объясняет Дарвин, что это начало борьбы становится в приложении к человеку началом, способствующим, а не препятствующим развитию нравственного чувства любви к ближнему? Очень просто: человек, говорит он, прежде всего существо социальное, стремящееся жить обществом, и эти-то социальные инстинкты, это чувство общественности становятся исходной точкой нравственности…»[353]353
Цит. по: Там же, с. 131–132.
[Закрыть].
Рис. 47. Относительное и абсолютное время и история Земли
Pz – палеозой: € – кембрий, О – ордовик, S – силур, D – девон, С – карбон, Р – пермь; Mz – мезозой: Т – триас, J – юра, К – мел; Kz– кайнозой: ♀ – N – третичный период: ♀1 – палеоцен, ♀2 – эоцен, ♀3 – олигоцен, N1 – миоцен, N2 – плиоцен; Q – четвертичный период.
На рис. 47 представлена схема развития жизни на Земле, заимствованная из книги известных американских ученых Франка Пресса и Реймонда Сивера «Земля»[354]354
Press F., Siever R. Earth. San Francisco; W. И. Freeman 1974., p. 79, p. 2–48.
[Закрыть].
Теперь следует сказать несколько подробнее о генетике. Генетикой называется наука, предметом рассмотрения которой является наследственность и изменчивость организмов.
Но общему признанию, у истоков этой науки стоит широко известный теперь естествоиспытатель, ученый Грегор Мендель. Мы не случайно употребили слово теперь. Дело в том, что наблюдения Менделя, выполненные и опубликованные им приблизительно в 1856–1866 гг., оставались практически неизвестными вплоть до 1900 г. Именно с Менделя и его исследований мы начнем краткий «разговор» о генетике.
Грегор Иоганн Мендель (1822–1881) родился в крестьянской семье, в сел. Хейцендорф (Австро-Венгрия, ныне Гинчице, Чехословакия). С детских лет Мендель проявлял большой интерес к сельскому хозяйству, особенно к садоводству и пчеловодству. В этом немалое значение имело влияние его отца.
Главным стремлением Менделя в его юношеские годы была учительская деятельность. Но из-за болезни отца и, как следствие этого, бедности семьи Мендель вынужден был принять пострижение в монахи католического монастыря в Брюнне (теперь Брно). При этом у Менделя сохранилась возможность как проводить свои биологические опыты, наибольшего успеха в которых он достиг в 1856–1866 гг., так и готовиться к преподавательской работе. В 1847 г. Мендель был возведен в сан каноника и начал вести преподавательскую работу в гимназии г. Цнайме (теперь Зноймо) неподалеку от г. Брюгша и с еще большим усердием продолжал свои опытные работы с растениями.
В 1863 г. Мендель завершил опыты более чем с 30 сортами гороха. В конце 1866 г. результаты опытов были опубликованы в «Трудах Брюннского общества естествоиспытателей».
В 1868 г. Мендель был назначен настоятелем монастыря. После этого по разным причинам Мендель фактически прекратил работы по наследственности растений. Оп занимался, помимо своих основных обязанностей, пчеловодством и древонасаждением, но каких-либо материалов об этой его деятельности не сохранилось. Умер Мендель в 1884 г. никому не известным человеком. Только 16 лет отделяло его тогда от мировой известности и славы.
Рис. 48. Опыты Менделя с горохом.
В работе «Опыты над растительными гибридами» Мендель писал: «Поводом к постановке обсуждаемых здесь опытов послужили искусственные оплодотворения, произведенные у декоративных растений с целью получить новые разновидности по окраске. Поразительная закономерность, с которой всегда повторялись одни и те же гибридные формы при оплодотворении между двумя одинаковыми видами, дала толчок к дальнейшим опытам, задачей которых было проследить развитие гибридов в их потомках»[355]355
Мендель Г. Опыты над растительными гибридами. М., 1965, с. 9.
[Закрыть].
Методика опытов Менделя была основана на том, что скрещиваемые организмы (например два сорта гороха) отличались друг от друга одним или несколькими, передающимися по наследству свойствами (например, один сорт гороха имел гладкую поверхность семян, а другой – морщинистую).
Результаты опытов Менделя представлены на рис. 48. На этом рисунке P1 и Р2 – исходные формы гороха; Р1, Р2, Р3, Р4, – поколения гибридов; белым цветом обозначены семена гороха с гладкой поверхностью семян, черным – с морщинистой поверхностью. Из рисунка видно, что в гибридах первого поколения все зерна гороха имеют признак, свойственный первой исходной форме гороха, т. е. все зерна имеют гладкую поверхность. Это значит, что признак первой исходной формы гороха Р1 является подавляющим, доминантным, а признак второй исходной формы гороха Р2 – подавляемым, рецессивным.
Но самое интересное заключается в том, и это было опытным путем доказано Менделем, что в последующих поколениях гибридов (при самоопылении) снова проявляются оба признака: гладкая поверхность семян и морщинистая поверхность. Причем во втором поколении гибридов (F2) в соотношении Р1: Р2 = 3: 1. В последующих поколениях гибридов F3, F4 доля семян гороха с рецессивным признаком Р2 возрастает, т. е. дело идет к дальнейшему расщеплению свойств.
Мендель дал, как теперь можно судить, в принципе правильное объяснение своим опытам. Он предполагал, что отдельные частицы наследственного вещества (теперь их по предложению датского биолога Иогансена называют генами), от которых зависят определенные наследуемые признаки, имеют в организме известную самостоятельность. Самостоятельность этих частиц, невозможность их слияния между собой в процессе размножения является причиной расщепления.
Мендель считал, что в каждом организме (в ядре каждой клетки организма) имеется по две частицы наследственного вещества, определяющих какое-либо передающееся по наследству свойство. Гибриды между двумя сортами в процессе размножения получают от своих родителей по одной частице (от каждого) вещества, определяющего данный признак. Если обозначить буквой R доминантный признак одного из родителей, а рецессивный другого – буквой r, то в первом гибридном поколении все возможные сочетания будут одинаковы: Rr. А так как R – доминантный, а r – рецессивный признак, то все первое гибридное поколение будет обладать свойством Р1. Во всех последующих самоопыляющихся гибридных поколениях возможны сочетания RR, Rr, rR и rr, причем первые три сочетания, т. е. те, где участвует доминантный признак R, будут иметь свойство R. Именно поэтому во втором гибридном поколении справедливо соотношение Р1: Р2 = 3: 1. В последующих гибридных поколениях расщепление продолжается.
К сожалению, как уже говорилось, прекрасные опыты Менделя и его глубокое толкование их результатов оставались практически неизвестными до 1900 г. Бывает в науке такая несправедливость.
А в целом необходимо отметить огромный прогресс биологии во второй половине XIX в.: создание Ч. Дарвином эволюционного учения, основополагающие работы К. Бернара в области физиологии, основополагающие исследования Л. Пастера, Р. Коха и И. И. Мечникова в области микробиологии и иммунологии, работы И. М. Сеченова и И. И. Павлова в области высшей нервной деятельности и, наконец, блестящие работы Г. Менделя, хотя и не получившие известности до начала XX в., но уже выполненные их выдающимся автором.
XX век является продолжением не менее интенсивного прогресса в биологии. В 1900 г. голландским ученым-биологом, одним из основателей учения об изменчивости и эволюции, X. де Фризом (1848–1935), немецким ученым-ботаником К. Э. Корренсом (1864–1933) и австрийским ученым Э. Чермак-Зейзенеггом (1871–1962) независимо друг от друга и почти одновременно вторично были открыты и стали всеобщим достоянием законы наследственности, установленные Менделем.
Развитие генетики после этого происходило быстро. Был принят принцип дискретности в явлениях наследственности, открытый еще Менделем, опыты по изучению закономерностей наследования потомками свойств и признаков родителей были значительно расширены. Было принято понятие ген, введенное, как уже говорилось, известным датским биологом Вильгельмом Людвигом Иогансеном (1857–1927) в 1909 г. и означающее единицу наследственного материала, ответственного за передачу но наследству определенного признака,
Утвердилось понятие хромосомы как структурного элемента ядра клетки, содержащего дезоксирибонуклеиновую кислоту (коротко: ДНК) – высокомолекулярное соединение, носитель наследственных признаков.
Читатель здесь вправе выразить неудовлетворение: только что было сказано, что ген является частицей наследственного материала, ответственной за передачу определенного наследственного признака, а теперь утверждается, что носитель наследственных признаков – ДНК. Что же в действительности несет в себе наследственные признаки (ген или ДНК) и как обеспечивается их передача потомству?
Ответить на этот вопрос теперь нетрудно. Впрочем, пе следует забывать, что хроника открытий не всегда совпадает с научной логикой объяснения предмета.
Дальнейшие исследования показали, что геи является определенной частью ДНК и действительно носителем только определенных наследуемых свойств, в то время как ДНК – носитель всей наследственной информации организма.
Развитию генетики способствовали в большой мере исследования известного американского биолога, одного из основоположников этой науки, Томаса Ханта Моргана (1866–1945), и его учеников, которым удалось определить расположение генов в хромосомах плодовой мушки дрозофилы (Drosophila), на которой они проводили опыты.
Важно отметить, что все клетки данного организма (в том числе, разумеется, и половые) имеют один и тот же набор генов, что сохраняет устойчивость организмов при размножении, а при делении клеток происходит также удвоение молекул ДНК.
