Сергей Капица. Общая биология 19-20 веков

Томас Морган - СТРУКТУРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

В последний период жизни Морган был профессором биологии в Калифорнийском технологическом институте, и там, в Пасадине, он умер. Мы приводим введение к «Структурным основам наследственности» (1920).

СТРУКТУРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Введение

То обстоятельство, что важнейшие проявления наследственности оказались сведенными к очень простым фактам, внушает нам надежду, что и вся сущность ее, в конце концов, может быть нами вполне разъяснена. Так часто упоминаемая непостижимость этого явления есть заблуждение, основанное на недостатке наших знаний. Все это придает нам бодрость. Если бы окружающий нас мир был на самом деле так сложен, как его желают представить себе некоторые, действительно, должно бы было сомневаться, что биология когда‑нибудь может стать точной наукой. Я лично не являюсь сторонником взгляда, будто вопрос о путях эволюции из тех, «что никогда не дадут удовлетворения биологу, и что чем больше усилий ученый тратит на него, тем дальше уходит от его разрешения». Наоборот, успехи последнего времени и методы познания, которыми эти успехи достигнуты, привели пас, за сравнительно короткий промежуток времени, к решению важнейшей проблемы эволюции гораздо ближе, чем это кажется на первый взгляд. Если при этом в процессе работы (как в физике, в химии или в любой живой отрасли знания) определяются новые задачи, новые точки зрения – то это понятно само собой. Но только обскурантизм решится утверждать, будто прогресс в этих областях удаляет нас от решения наших основных проблем.

Мендель оставил свои заключения в виде двух основных законов: так называемого закона расщепления и закона независимого комбинирования генов. Законы эти основываются на цифровых данных; они являются, таким образом, законами количественными и, при желании, могут быть представлены в виде математической формулы. Но, несмотря на то, что формулировка их является совершенно точной, они все же не дают объяснения, каким образом  управляемые ими явления осуществляются в живом организме. Исключительно математическая трактовка принципов расщепления и независимого распределения генов едва ли на долгое время смогла бы удовлетворить ботаников и зоологов.

Неизбежно должно было возникнуть стремление определить где, когда  и как  осуществляется процесс расщепления и воссоединения, и неизбежно должна была явиться попытка согласовать эти явления с удивительными процессами в половых клетках, имеющих такое всеобщее распространение.

Саттон был первый, кто в 1902 г. определенно высказал, что хромосомный аппарат, насколько он был тогда известен, представляет собою необходимый механизм для осуществления менделевских принципов.

Данные, на которые опирался Саттон, были накоплены в промежуток между 1865 г., когда была опубликована работа Менделя, и 1900 г., когда его положения получили уже всеобщее признание. Мы оставим пока подробное описание хромосомного механизма; я упоминаю о нем только для того, чтобы обратить внимание на обстоятельство, редко в достаточной мере подчеркиваемое,– именно на то, что признание этого механизма неизбежно приводит пас к логическому выводу, что менделевское расщепление является решающим моментом не только при образовании помесей, но, в одинаковой мере, и при всех нормальных процессах подобного рода, во все времена имевших место среди всех животных и растений, будь то гибриды пли нет. Последовательно рассуждая, мы убеждаемся, что имеем дело с принципом, управляющим группировкой материала, передающегося от поколения к поколению.

Расщепление и независимое комбинирование генов – два основных положения наследственности, установленные Менделем. За время с 1900 г. к ним присоединены еще четыре; они могут быть названы так: принцип сцепления генов, линейное их расположение, интерференция и принцип ограничения числа групп сцепления. В том же самом смысле, как в области физических знаний, основные обобщения этой науки обычно называют «законами», мы в этом же смысле можем и упомянутые выше обобщения назвать шестью законами наследственности, известными нам по настоящее время. Несмотря на то, что применение термина «закон» в популярных произведениях биологии часто является злоупотреблением, все же мы не боимся пользоваться им в данном случае, так как предпосылки его здесь являются хорошо обоснованными критикой того же самого научного метода, какой применяется в химии или физике, т.е. путем вывода их количественных данных. За исключением шестого, все эти законы могут быть обоснованы независимо от механизма хромосом; с другой стороны, они сами являются неизбежными следствиями этого механизма.

Теория строения зародышевой плазмы, к которой привели открытая Менделя, не только оставалась непризнанной в течение пятидесяти лет, но даже в наше время принцип факторального наследования, на котором она базируется, встречает различное отношение.

Один из видных современных ученых утверждает, например, что факторальная теория, в общем, не может сколько‑нибудь способствовать разрешению основных задач биологии; другой автор заявляет, что если бы хроматин сперматозоидов оказался «исписанным», т.е. состоящим из обособленных зачатков, определяющих отдельные признаки взрослого организма, то мы должны бы были предположить чрезвычайную сложность строения хроматина спермиев, гораздо большую, чем хроматина каких‑либо других клеток данного организма, именно потому, что мы предполагаем в нем представленными все другие хроматины. Однако, как показывает химическое исследование, хроматин спермы рыб оказывается более простым, чем какой‑либо другой.

Если бы паши сведения о химической структуре хроматина ушли настолько вперед, что можно было бы говорить об определенных, положительных данных, тогда представлялась бы возможность выдвинуть вышеуказанное предположение, и упомянутые возражения могли бы показаться основательными; но весьма далеко от очевидности, что хроматин семенных клеток непременно должен быть более сложным, чем тот же хроматин клеток эмбриона или развитого животного; и, даже если бы существовало подобное различие между зародышевым путем и клетками тела, все же возражение не попадало бы в цель, так как наследственность имеет дело со строением хроматина в зародышевом пути, а вовсе не хроматина клеток тела. До той поры, пока биохимики все еще стоят перед задачей собирать материалы по изучению хромосом и не дают нам лучшей, чем до сих пор, критики уже имеющихся данных, для нас, по моему мнению, не представляется необходимым слишком смущаться подобными возражениями, в особенности, если мы сами оперируем с нашим материалом по всем методам научного исследования.

Возражения других критиков направляются вообще против всяких попыток рассматривать проблему наследственности с точки зрения факторальной гипотезы. Много раз, например, говорилось, что, так как предполагаемые генетические факторы не являются тождественными ни с какими иными известными химическими веществами, то и самое предположение, что они представляют вообще химические вещества, является натяжкой и дает повод к ложным аналогиям. Некоторые из критиков полагают, что вообще все дело, в лучшем случае, сводится только к символике; прежде всего говорят, что факторальная гипотеза не представляет собой реальной научной гипотезы, что она только перечисляет факты, маскируя их названиями генов, и, играя цифрами, создает лишь впечатление, будто что‑то объясняет. Утверждают даже, что явления менделирования имеют место лишь при неестественных условиях, что они не имеют никакого отношения к нормальным проявлениям наследственности при эволюции организмов в «природе».

Возражали даже, что будто бы факторальная гипотеза требует, что факторы должны быть настолько же постоянными и неизменными, как какие‑нибудь молекулы, но что в органическом мире такого постоянства найти невозможно. Наконец, возражают, что будто гипотеза имеет своей предпосылкой непрерывную вариацию, которой, однако, говорят, не существует.

Если бы все, что приводится в этих возражениях, было бы действительно справедливо, то тогда на самом деле нельзя было бы назвать попытку объяснения явлений наследственности факторальной гипотезой иначе, как делом досужей фантазии. В нижеследующих главах мы попытаемся привести все материалы, на которых строятся современные воззрения на явления наследственности, в надежде, что изучение этого материала поможет нам опровергнуть все эти сделанные априори возражения. Необходимо показать, что все эти возражения не имеют под собой реальной почвы.