Мертвый лев: Посмертная биография Дарвина и его идей
Шрифт:
Молодые генетики провозгласили, что менделевские законы окончательно решают вопрос о наследственности и причинах эволюции. Решают, разумеется, не в пользу старика Дарвина и его детища – естественного отбора. Дарвин предполагал, что новые признаки формируются медленно и плавно, путем накопления мелких улучшений. Поэтому переход между старым и новым незрим, они не разделены во времени никакой четкой границей. Мендель же доказал, что признаки организмов дискретны, то есть четко отделены друг от друга и наследуются как альтернативные состояния (горошина может быть или желтой, или зеленой, но не какого-то «промежуточного» цвета) {138} . Из этого его пылкие поклонники сделали вывод, что и возникают новые признаки быстро, как бы скачком переходя из одного состояния в другое. «Скачок» по-латыни saltus, поэтому такая концепция получила название сальтационизм.
138
На самом деле, конечно, это не всегда справедливо, поскольку существуют в том числе полигенные признаки. Однако в первые годы ХХ в. это еще только предстояло выяснить.
В 1901 г. голландский генетик Гуго де Фриз вводит понятие «мутация». У этого термина сложная история. Сейчас мы называем мутациями спонтанные изменения «текстов», хранящихся в генах. Причем масштаб этих изменений может быть очень разным: от практически незаметных, ничтожных по внешнему проявлению, до весьма существенных, резко меняющих облик потомка по сравнению с родительскими особями. А впервые о «мутациях» заговорил в 1869 г. немецкий палеонтолог Вааген, называя этим словом близкородственные виды ископаемых организмов, сменяющие друг друга в соседних слоях земной коры. В таком значении термин давно не используется.
Сам Гуго де Фриз считал, что мутации – это резкие спонтанные изменения в строении организма, дающие начало новому виду {139} . Практически мгновенно, за одно поколение, и без всяких там переходных форм. По его мнению, неправы были оба – и Ламарк, и Дарвин. Постепенная адаптация к условиям обитания не объясняет происхождение видов. Эволюция идет как бы «толчками», пульсациями, порождая в определенные эпохи целые «букеты» новых видов, а потом надолго замирает, словно копя силы для нового творческого взрыва. Кстати, это помогало решить проблему, созданную лордом Кельвином. Если эволюция идет гораздо быстрее, чем думал Дарвин, то предполагаемый возраст Земли, равный 24 млн лет, не представляет особых трудностей для биологов. Достаточно лишь отказаться от неверной, как думал де Фриз, картины эволюции, ползущей по-черепашьи медленно.
139
Прошу не путать «мутации» де Фриза с теми мутациями, которые изучают биологи наших дней. О генетической природе мутаций де Фриз ничего не знал, он лишь предполагал, что они имеют наследственную природу. Его теория не имела прямого отношения к менделизму, в котором изучались отдельные, частные признаки, такие как окраска горошин.
Эта сальтационистская концепция стала, возможно, самой популярной эволюционной теорией в первые десятилетия прошлого века. Так в очередной раз проявился вековечный конфликт «отцов и детей» в развитии науки. Менделисты и последователи де Фриза всерьез полагали, что вколотили последний гвоздь в гроб дарвинизма.
Сказке, как мы помним, нужен счастливый конец, а ее герой, пройдя череду мытарств, должен воскреснуть к новой жизни, победить всех недругов и взять в жены прекрасную принцессу. «Живой водой» для Дарвина и дарвинизма стала та самая генетика, которая в первые годы своего существования грозилась их похоронить. Когда накопилось достаточно материала о наследственности, прозорливые ученые поняли, что менделизм и дарвинизм никакие не смертельные враги – наоборот, из их синтеза получается красивый и непротиворечивый союз.
Этому пониманию очень помогла широко известная сейчас плодовая мушка дрозофила, прочно прописавшаяся с конца 1900-х гг. в лабораториях генетиков по всему миру. В качестве экспериментального животного она дает сто очков вперед белым мышам, кроликам и прочим морским свинкам. Неприхотливая, дешевая в разведении, приносящая каждые несколько дней новое поколение, с простым хромосомным набором – эта мушка дает генетикам ответы на множество вопросов.
Одними из первых стали использовать дрозофилу американские генетики, работавшие под руководством выдающегося биолога Томаса Моргана. Они создали лабораторную культуру плодовой мушки и, проведя многочисленные опыты по скрещиванию, показали, что генофонд этого насекомого наполнен мутациями, которые, как оказалось, сравнительно легко получать в искусственных условиях, описывать и каталогизировать. Одни из них были летальными, другие вызывали уродства и аномалии развития, но чаще всего наблюдались сравнительно безобидные мутации, проявлявшиеся в изменении числа щетинок или несколько иной, чем у «дикого типа», окраске глаз и брюшка. Обладатели
Морган доказал, что Вейсман был прав и вещество наследственности действительно содержится в хромосомах, включающих в себя отдельные гены. В процессе мейоза (деления в ходе образования половых клеток) с хромосомами случаются разные события. Например, они могут удваиваться или утрачивать свои части. Также хромосомы способны обмениваться друг с другом целыми участками, в результате чего возникают совершенно новые комбинации признаков. Такие обмены называются кроссинговер (от англ. crossing over – перехлест). И мутации, и кроссинговер происходят случайным образом (хотя возможно повысить их частоту, например, с помощью ионизирующего излучения) и действуют разнонаправленно. Так была выбита почва из-под ортогенеза с его представлениями о «направленной» изменчивости.
По эту сторону океана, в России, в 1920-е гг. сформировалась собственная оригинальная школа генетиков, руководил которой энтомолог Сергей Сергеевич Четвериков (1880–1959). В обстановке послереволюционной разрухи, бедности и неустроенности научного быта эти энтузиасты умудрились внести очень значительный вклад в генетику. Одна из их важных заслуг – изучение природных популяций плодовых мушек. То, что наблюдали Морган и его сотрудники в лаборатории, оказалось характерно для всех «диких» популяций дрозофилы. Как выразился Четвериков, они «…как губка, насыщены мутациями», являющимися (наряду с рекомбинацией родительских признаков при скрещивании и кроссинговером) источником дарвиновской неопределенной изменчивости в естественных условиях. О ее происхождении Дарвина допрашивали въедливые критики, а он в ответ мог только разводить руками. Молодая наука генетика избавила теорию Дарвина от многих затруднений, с которыми ни он, ни его сторонники в конце XIX в. были не в состоянии справиться.
В 1926 г. Четвериков выпустил небольшую, но очень важную статью, имевшую длинное ученое название – «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики» {140} . В ней он показал, что мутации создают тот запас изменчивости, с которым «работает» естественный отбор. Предложенный Дарвином эволюционный механизм оказывается судьей высшей инстанции, «решающим», какая из мутаций достойна перейти в следующее поколение и закрепиться в популяции, а какая будет безжалостно уничтожена. Вопреки де Фризу, сами по себе мутации не могут дать начало новому виду, они – не более чем «сырье» для естественного отбора, первый шаг эволюционного процесса.
140
Переиздание: Четвериков С. С. Проблемы общей биологии и генетики. Новосибирск: Наука, 1983. 272 с.
Работы школы Четверикова были подхвачены в других странах – Германии, Англии, Соединенных Штатах. Уже к концу 1930-х гг. «затмение дарвинизма» рассеялось, как утренний туман к полудню. Пошатнувшийся авторитет великого ученого был не только восстановлен, но и вознесен на новую ступень. Ламаркисты и сальтационисты не исчезли начисто, но стали так редки, что годились разве что для Красной книги. Подавляющее большинство биологов стали сторонниками неодарвинизма – новейшей эволюционной теории, в которой идея естественного отбора соединилась с принципами генетики. Историки науки назвали это эволюционным синтезом, а сам неодарвинизм – синтетической теорией эволюции (или, для краткости, СТЭ) {141} . Вся вторая половина прошлого столетия прошла под знаком СТЭ, да и сейчас она, пожалуй, самая популярная эволюционная теория, хотя и не свободная от критики.
141
В популярной форме основы СТЭ изложены в книгах: Воронцов Н. Н. Развитие эволюционных идей в биологии; Юнкер Т., Хоссфельд У. Открытие эволюции: Революционная теория и ее история. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2007. 219 с.
Несмотря на то что многие труды, заложившие фундамент СТЭ, были опубликованы на английском языке и в зарубежных странах, Сергея Сергеевича Четверикова справедливо считают одним из основоположников эволюционного синтеза. Но даже этот прозорливый ученый не мог бы добиться многого, не имей он за плечами научной школы, поколение предшественников и учителей, обративших его внимание на проблемы эволюции. Россия оказалась одной из стран, встретивших Дарвина и дарвинизм с распростертыми объятиями, а о том, как и почему это произошло, пойдет разговор в следующей главе.