биомолекула.ру. Взгляд изнутри.
 

Логин:
Пароль:


Повелитель мух

[22 марта, 2015 г.]

Каждая наука строится усилиями тысяч и тысяч ученых. Вклад каждого из них — важен и необходим. Но в каждой науке есть те, кого принято называть «отцами» или «основоположниками». Эти люди смогли сделать самые первые шаги, придумать алфавит, слагающий язык науки, которая появилась из их трудов. И, безусловно, если говорить о генетике, два первых шага сделали Грегор Мендель, открывший первые законы наследования, и Томас Морган, объяснивший, почему эти законы именно таковы. Или, говоря школьным языком, показал физический смысл открытых Менделем закономерностей. За что и был удостоен Нобелевской премии в 1933 году. Формулировка Нобелевского комитета: «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».

Обложка книги «На берегу Севана»

Рисунок 1. Тот самый роман «На берегу Севана».

Честно скажу, что фамилию нашего героя я услышал еще в детстве и в ярко негативном контексте. Книг тогда было не так много, как сейчас, и я читал всё, что под руку попадется. И как-то «попался под руку» роман Вахтанга Ананяна про Советскую Армению 1940–50-х годов. Помнится, очень недурной по сюжету, назывался он «На берегу Севана» (рис. 1). Но, разумеется, там был колхоз, и в нем, разумеется, были коровы-рекордистки, которые «бивали буржуазных коров, вейсманисток-морганисток эдаких». Что же, в ту пору были времена товарища Лысенко, и фамилия Томаса Ханта Моргана, одного из основоположников генетики, могла быть только нарицательно-отрицательной.

И это при том, что сей отрицательный персонаж с 1923 года был иностранным членкором АН СССР, а с 1932 — почетным членом советской Академии наук [1]. А вот то, что год спустя он стал нобелевским лауреатом, уже можно было списать на происки буржуазного мира, всегда притеснявшего отечественных ученых (вспомним любимый советскими историками сюжет о том, как Сванте Аррениус не позволил дать «нобелевку» своему конкуренту Менделееву).

К счастью, те времена давно уже прошли, а значит, можно смело рассказать биографию одного из тех, кто сделал серьезные прорывы в понимании того, как устроена жизнь, без опаски и без идеологической оценки.

Фрэнсис Скотт Ки

Рисунок 2. Знаменитый прадед Т.Моргана — Фрэнсис Скотт Ки, автор слов гимна США.

Хотя... сейчас же у нас принято не любить Америку, а наш герой как-никак правнук (по матери) самогό Фрэнсиса Скотта Ки (рис. 2)... Как, вы не слышали это имя? Это же американский Михалков и Эль-Регистан в одном флаконе! Юрист, поэт, автор поэмы «Оборона форта Макгенри» (1814 год), отрывок из которого — «Знамя, усыпанное звездами» был положен на британскую застольную мелодию, какое-то время считавшуюся народной, но позже выяснилось, что мелодию еще в 1780 году написал британский историк музыки Джон Стаффорд Смит. В общем, то, что получилось в итоге, с 1931 года стало официальным гимном США. То есть Морган еще успел застать триумф творения своего прадеда.

Томас был первенцем в семье дипломата Чарльтона Ханта Моргана (всего детей в семье было трое), но не пошел по стопам отца. Биографы Моргана пишут, что во время летних каникул будущий генетик обшаривал сельские районы Кентукки, собирая окаменелости (во второй половине XIX века был настоящий бум любительской палеонтологии). Так начался путь Томаса в то, что в наше время называют Life Sciences.

Свою бакалаврскую степень он получил в Кентуккском (экое прилагательное с четырьмя согласными!) государственном колледже сельского хозяйства и механики (ныне это университет). Именно там Морган познакомился с теорией Дарвина, однако продолжал заниматься почти чистой биологией. В Университете Джона Хопкинса, куда он поступил в 1887 году, Морган изучал физиологию, морфологию животных и эмбриологию. Свою докторскую степень он получил за изучение эмбриологии морских пауков. И если бы он, подобно многим ученым тех лет, занимался исключительно этим, вряд ли бы мы слышали фамилию Морган вне контекста «джентльменов удачи».

Достаточно долгое время (больше 15 лет) Морган занимался экспериментальной эмбриологией, его труды были посвящены связи регенерации и раннего эмбрионального развития... Но вопросы наследования всё равно возникали. Однако тогда о генетике и наследственности не было известно практически ничего.

Грегор Мендель

Рисунок 3. Грегор Мендель — биолог и монах, открывший закономерности наследования моногенных признаков (ныне — законы Менделя). Этнический немец, уроженец Силезии, житель Моравии, гражданин Австрийской империи. Не получил признания современников и бросил занятия биологией, разочаровавшись в своей работе после неудачной попытки подтвердить «гороховые» результаты скрещиваниями организмов, закономерности наследования у которых отличается из-за партеногенеза (об этом знаем мы, он же просто «вытянул несчастливый билет»). Умер в 1884 г. аббатом Старобрненского монастыря. Но не зря на его могиле установлена плита с надписью «Мое время еще придет!» В начале XX в. его работу оценили уже под другим углом, а портреты Менделя вместе с любимым горошком растащили на марки по всей Европе.

Всё изменилось в 1900 году, когда в науку были введены результаты открытия почти полувековой давности, полученные уже 16 лет как умершим монахом, экспериментировавшим над горохом в монастырском огороде. Монаха звали Грегор Иоганн Мендель (рис. 3).

Его статья «Опыты над растительными гибридами» пролежала в изданном еще в 1866 году томе журнала «Verhandlungen des naturforschenden Vereins Brünn («Труды общества естественной истории Брно») никем не замеченной до 1900 года. Результаты Менделя — красивые соотношения в семенах гороха — вошли в науку; теперь осталась самая малость: объяснить их. Морган включился в игру.

Сам Мендель нечто, отвечающее за те или иные признаки, называл «факторами». В XX веке их начали называть «генами». В 1902 году Уолтер Саттон, американский генетик, один из основоположников хромосомной теории, предположил, что гены локализованы либо внутри, либо на поверхности неких структур клеточного ядра — хромосом. Однако это были всего лишь предположения. Надо сказать, что к этой идее Морган относился скептически. Как эмбриолог, он придерживался той теории, что хромосомы — это некий ранний продукт развития клетки.

Плодовая мушка Drosophila

Рисунок 4. Плодовая мушка — «рабочая лошадка» Моргана.

Дело было за материалом для опытов. Горох — это хорошо, но он растет долго, достойную статистику нужно копить годами, да и хромосом у него 14 штук. Требовался другой материал: быстро размножающийся, дешевый, с небольшим количеством хромосом и наследуемых признаков. На выручку пришла работа Уильяма Кастла, гарвардского ученого, который, в свою очередь, с подачи американского энтомолога Чарльза Вудворта начал работать с плодовой мушкой — чернобрюхой дрозофилой (Drosophila melanogaster) (рис. 4). Это оказался идеальный вариант для генетиков. Посудите сами — всего четыре пары хромосом, легко отличить самку от самца, через 12 дней после рождения дает потомство в 1000 особей. Мечта биолога, которому нужно накапливать статистику (отметим в скобках, что генетики XXI века тоже работают с этими мушками).

С 1908 года Морган с командой начинает опыты. Достаточно быстро становится понятно: да, именно хромосомы — носители генов. И гены — это действительно нечто материальное, имеющее свое место на (или в) хромосоме. По-хорошему, это уже был первый шаг к открытию ДНК.

Следующим шагом было наблюдение того, что красивые соотношения Менделя соблюдаются далеко не всегда. Какие-то признаки оказываются как бы сцеплены между собой и наследуются в сочетании. То есть сочетание двух признаков может встречаться у потомков заметно чаще, чем того требует соотношение Менделя. Морган делает логичный вывод: «сцепленные» гены находятся рядом и на одной и той же хромосоме. Он обнаружил четыре такие группы генов — в соответствии с четырьмя парами хромосом.

Это был еще один шаг в выяснении работы генетического аппарата и вскрытии механизмов наследственности.

Однако в 1912 году сотрудники, недавно пришедшие к Моргану, — Альфред Стертевант (уже в 1911 году показавший, что степень сцепленности генов обратно пропорциональна расстоянию между ними на хромосоме) и Кальвин Бриджес — сильно удивили босса. Они обнаружили, что сцепленные гены наследуются вместе реже, чем можно было ожидать. Так был открыт кроссинговер — явление рекомбинации хромосом (рис. 5), когда хромосомы в паре расщепляются и обмениваются генетическим материалом (правда, само физическое переплетение хромосом (хиазма) было открыто еще в 1909 году бельгийским цитологом Франсом Альфонсом Янсенсом).

Схематическое изображение кроссинговера

Рисунок 5. Схематическое изображение кроссинговера. а — принцип кроссинговера; б — двойной кроссинговер. Рисунок из книги «Механизм менделевской наследственности» [2].

Герман Джозеф Мёллер

Рисунок 6. Герман Джозеф Мёллер. Если учитывать немецкое происхождение отца — Герман Йозеф Мюллер. Студент и соавтор Моргана, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1946 г.

Свой вклад в это открытие сделал и студент Моргана Герман Мёллер (рис. 6) — будущий лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1946 года и... учитель астрофизика Карла Сагана.

Итоги всех основных исследований были подведены в 1915 году в книге «Механизм Менделевской наследственности», авторами которой стали действующие персонажи предыдущего абзаца — все четверо [2]. Вместо простых законов Менделя в силу вступили законы Моргана, тоже имеющие количественное описание. Повторилась история с физикой: как ньютоновская механика стала частным случаем релятивистской механики, так и менделевское наследование стало частным случаем описанных Морганом и коллегами закономерностей.

Нобелевской премии Моргану пришлось подождать 18 лет. К удивлению многих, Морган отказался приезжать на церемонию вручения (впрочем, прислав свою банкетную речь [3] и приехав год спустя): он не хотел тратить время на трансатлантический рейс именно тогда, когда были открыты политенные (гигантские) хромосомы в слюнных железах личинок дрозофил. Новые горизонты исследований оказались для него гораздо интереснее.

Первоначально статья была опубликована в блоге автора на сайте Политехнического музея [4].

Литература

  1. Морган Томас Хант (историческая справка). Сайт Российской академии наук;
  2. Morgan T.H., Sturtevant A.H., Muller H.J., Bridges C.B. The mechanism of mendelian heredity. New York: Henry Holt and Company, 1915. — 262 с.;
  3. Речь Т.Х. Моргана на нобелевском банкете (1933, зачитана Лоуренсом Стейнхардтом, министром США в Швеции). Сайт Нобелевского комитета;
  4. Паевский А. «Первым делом — хромосомы». Сайт политехнического музея.

Автор: Паевский Алексей.

Число просмотров: 160.

Creative Commons License — условия использования и распространения материалов сайта.
Вернуться в раздел «Личность»

Комментарии

(Оставить комментарий) (показывать сначала старые комментарии)

Яндекс.Метрика

© 2007–2015 «биомолекула.ру»
Электропочта: info@biomolecula.ru
О проекте · RSS · Сослаться на нас

Дизайн и программирование —
Batch2k15.

Сопровождение сайта — НТК «Биотекст».

Условия использования сайта
Об ошибках сообщайте вебмастеру.