Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина - [61]

Рассмотрим один пример, который покажет, что обнаружил Мендель, а именно наследование признака морщинистости или гладкости горошин. Мендель выяснил, что в растениях присутствует нечто, что передается от одного поколения к другому и определяет характер потомства. Сегодня мы называем это нечто «ген» или «набор генов»; Мендель не использовал этот термин и вместо этого говорил о «единицах наследственности» или «наследственных факторах», но мы будем использовать современную терминологию. Его статистический анализ показал, что исследуемые им свойства описываются парами признаков. В нашем примере это морщинистость (М) и гладкость (Г) семян. Каждое отдельное растение наследует по одному варианту гена (аллелю) от каждого из родителей, в результате чего потомок может обладать любой (но только одной) комбинацией: ММ, МГ или ГГ. Он передает один из аллелей следующему поколению. Растение ММ или ГГ, соответственно, всегда передает вариант М или Г, а растение МГ передает половине своего потомства вариант М, а другой половине — Г. Мендель выяснил, что у растений ММ всегда морщинистые семена. У растения ГГ всегда гладкие семена. Но скрупулезный статистический анализ показал, что у растений МГ признак М не проявляется и все их семена гладкие.

Мендель обнаружил это при скрещивании растений, которые всегда дают морщинистые семена (ММ), с растениями, которые всегда дают гладкие семена (ГГ). Все потомки в первом поколении имеют гладкие семена (МГ). Только у 25 % потомства во втором поколении (то есть растений, полученных скрещиванием особей первого поколения) были морщинистые семена, а у 75 % семена были гладкие. Мендель нашел этому единственное объяснение: хотя 25 % потомства получают комбинацию ММ, а 25 % — комбинацию ГГ и соответственно дают морщинистые или гладкие семена, остальные две группы получают комбинацию ГМ (25 %) и МГ (25 %), что в сумме составляет 50 %, и обе они дают гладкие семена. Наиболее важным было тут то, что растения МГ и ГМ не дают 50 % морщинистых и 50 % гладких семян, а также не дают семян с промежуточными признаками. Сегодня мы говорим, что аллель Г доминантный, а аллель М рецессивный.

Результаты исследований Менделя были представлены Брюннскому обществу естествознания в феврале 1865 г. и опубликованы в сборнике научных трудов общества в 1866 г., но в то время это было малоизвестное издание, и их важность никто не оценил по достоинству. Сочетание ботаники и математики, столь обыденное сегодня, видимо, сбивало с толку даже тех немногих, кто прочел его статью. В 1868 г. Мендель был назначен настоятелем местного монастыря, и ему стало некогда заниматься научными исследованиями. Только в конце XIX в., когда другие исследователи самостоятельно открыли те же самые законы наследственности, его труды обнаружили заново, и он удостоился заслуженного признания. Вот пять ключевых выводов, к которым он пришел:

Каждому физическому признаку организма соответствует один наследственный фактор.

Факторы существуют парами.

Один, и только один фактор из каждой пары передается каждым родителем своему потомству.

Имеется равная (в строго статистическом смысле) вероятность того, что любой из двух факторов пары передастся любому отдельно взятому потомку.

Некоторые факторы являются доминантными, а некоторые рецессивными.

Открытые Менделем законы наследственности имеют ключевое значение для понимания теории эволюции путем естественного отбора. Во-первых, они объясняют, почему потомство не обладает свойствами, которые являются смесью признаков его родителей. Во-вторых, Мендель показал, что каждый признак наследуется независимо. То, что горошина морщинистая или гладкая, не зависит от того, зеленая она или желтая. Следующий шаг к пониманию механизма эволюции был сделан в начале XX в. Томасом Хантом Морганом (1866–1945). Но, чтобы поместить его достижения в надлежащий контекст, нам нужно ненадолго вернуться назад, к моменту, когда клетки признали простейшими элементами жизни.

Впервые слово «клетка» в биологическом контексте использовал в XVII в. Роберт Гук, чтобы описать структуры, которые он обнаружил, изучая под микроскопом срезы пробкового дерева. Они напомнили ему крошечные комнаты, или целлулы, в которых жили монахи[44]. Структуры, которые мы сегодня называем клетками, даже меньше тех, которые изучал Гук, но, когда биологи в XIX в. рассмотрели устройство живых тканей при помощи более совершенных микроскопов, они продолжили использовать этот термин. Только в 1838 г. немецкий ботаник Маттиас Шлейден (1804–1881) предположил, что все ткани растений состоят из клеток, а год спустя его соотечественник Теодор Шванн (1810–1882) выдвинул гипотезу, что клетки составляют основу всех форм жизни — как растительных, так и животных. В 1840-е гг. они вдвоем развили идею, что клетки являются основными элементами жизни и что в отдельных клетках содержатся все атрибуты жизни, а в основе сложного строения более крупных организмов лежит клеточная структура. Впервые в истории яйцо и семя стали считать отдельными клетками, которые способны размножаться, порождая при помощи деления новые клетки, из которых состоит взрослый организм. Шлейден назвал организм «клеточным государством», где «каждая клетка является гражданином»