2.3. Мутационная теория. Параллельные разработки в России и Нидерландах
Наступил момент вернуться к теме уже упоминавшихся мутаций, тем более что значительные открытия в этой области были сделаны именно в рассматриваемое нами время.
Так же, как и в случае с повторным открытием законов Менделя, мутационная теория разрабатывалась параллельно в разных странах: в России, где о мутациях писал Сергей Иванович Коржинский (1861–1900 гг.), и в Нидерландах, где этим вопросом заинтересовался уже известный нам Хуго де Фриз.
Коржинский работал в Казанском и Томском университетах, с 1893 г. стал директором Ботанического музея Академии наук в Санкт-Петербурге. Много времени он проводил в поездках по России, изучая растительный мир разных регионов. Ученый неоднократно обращал внимание, что среди растений разных видов иногда появляются экземпляры, резко отличающиеся от своих сородичей – размерами, формой листьев или плодов. Причем это явно не было связано ни со скрещиванием, ни с внешними условиями. Он назвал такие изменения «гетерогенными вариациями» и попытался увязать их наличие с дарвиновской теорией.
С точки зрения Коржинского, эволюцию двигают вперед не постепенные изменения, направленные на приспособление растения или организма к условиям внешней среды, а скачкообразные «вариации». Так, считал он, и возникают новые виды – не путем постепенного превращения, как утверждал Дарвин, а при помощи резкого выделения «из себя» новых форм. Такой способ Сергей Иванович назвал гетерогенезисом (от греч. heteros – другой; genes – происхождение, возникновение). Понятие «мутация» он еще не использовал. В 1899 г. исследователь изложил свою теорию в работе «Гетерогенезис и эволюция. К теории происхождения видов». Он не пришел к однозначному выводу относительно того, чем вызываются эти скачкообразные изменения, предположил только, что дело в каком-то воздействии на «яйцевую клетку». Ученый намеревался продолжить исследования, и, возможно, ему удалось бы значительно прояснить явление гетерогенезиса. Но сделать это ему помешала безвременная смерть – Коржинский умер в 1900 г., не дожив до 40 лет. Надо сказать, что в среде коллег его труд вызвал весьма неоднозначную реакцию. Многие прямо писали о том, что Сергей Иванович пытается представить «уродов» творцами эволюции и что далеко не всегда экземпляры, по неизвестной причине получившие какие-то новые признаки, оказываются идеально приспособленными к условиям окружающей среды!
Дискуссия продолжилась, когда свои разработки в вопросе внезапных изменений в 1901–1903 гг. представил Хуго де Фриз.
В числе его «подопытных» были экземпляры энотеры Ламарка (Oenothera lamarckiana), или проще – ослинника. Де Фриз заметил, что среди обычных растений иногда попадались довольно странные – чрезвычайно ветвистые, слишком большие или, наоборот, слишком маленькие, с чрезмерно большим количеством листьев или цветков. Вряд ли дело было в необходимости приспособиться, ведь подобные экземпляры произрастали рядом с обычными. Биолог предположил, что если бы изменение внешнего вида было результатом дарвиновской эволюции, то, во-первых, оно происходило бы постепенно и не столь явно, а во-вторых, затрагивало бы большее количество особей. Значит, причина в чем-то другом. Но самое интересное, что такие видоизмененные экземпляры, как выяснилось, могли передавать свои особенности потомкам! Именно Хуго де Фриз предложил термин «мутация» (от лат. mutatio – изменение). И по сей день мы называем так резкое изменение во внешнем виде организма или в его внутреннем строении, которое может наследоваться потомками «мутанта».
Как исследователи начала XX в. сформулировали «мутационную теорию»? Основные положения были следующими.
• Мутации происходят внезапно.
• Они проявляются весьма разнообразно; мутации могут быть как полезными, так и вредными.
• Появившиеся новые формы достаточно устойчивы.
• Мутации не представляют собой каких-то средних переходных форм, в отличие от наследственных эволюционных изменений. Они проявляются резко и радикально.
Во времена де Фриза механизм возникновения таких изменений не был подробно рассмотрен и изучен. Почему мутация возникает? Почему и, главное, как она передается? Можно ли вызвать мутацию искусственно? В самом начале XX в. на эти вопросы не было ответов… Как вы помните, к тому времени были лишь предположения относительно того, что наследственность (а значит, и мутации, скорее всего, тоже) связана с хроматином и хромосомами в клеточном ядре. Но предполагать мало, надо еще обосновать и доказать!
2.4. Где находятся гены? Хромосомная теория наследственности
Параллельно с исследованиями Хуго де Фриза велись новые разработки в области исследования клеточного ядра и хромосом. Прежде чем рассказывать о том, как была окончательно сформулирована хромосомная теория наследственности, давайте посмотрим, что вообще на тот момент было известно о делении клетки и участии ее частей в этом процессе.
