Почему я похож на папу

DjVu

      Пролог
     
      ПРОФЕССОР И КАНОНИК
      Профессор Мюнхенского университета Карл фон Нэгели отличался аккуратностью и пунктуальностью. Это была его гордость. Отчасти именно поэтому он, профессор ботаники, избрал объектом своих исследований ястребинки — растения с желтыми корзинками мельчайших цветочков, напоминающих одуванчики или осот. Для работы с ними нужна исключительная аккуратность. Профессор был точен во всем и всегда пунктуально отвечал на письма. Но на это письмо он не отвечает уже почти два месяца, и это его раздражает.
      А что ответить? Письмо прислал не ученый, это видно и из подписи в конце: «С величайшим уважением и почитанием Вашего высокородия подписывается Грегор Мендель, каноник монастыря, преподаватель реального училища». И дата: 31 декабря 1866 года. А сейчас уже 25 февраля... Да дело не только в подписи. Мендель прислал ему статью, но ученый такой работы написать не смог бы: просто-напросто какой-то винегрет — смесь ботаники с алгеброй.
      «Отдайте кесарево — кесарю, а богу — богово». Если ты ботаник, то должен заниматься ботаникой, а если математик, нечего тебе скрещивать растения. Но отчитывать молодого автора (Нэгели невдомек, что Менделю уже за сорок) тоже не стоит. Он очень трудолюбив. Тщательности и настойчивости у этого каноника могли бы поучиться иные из наших «юных гениев». Если только обругать, наверняка отобьешь у него охоту к дальнейшим опытам. А этот Мендель может при его трудолюбии оказаться недурным помощником. Плохо только, что он воображает, будто открыл закон образования признаков при скрещиваниях. В этом его, разумеется, нужно разубедить.
      На суровом лице профессора появляется хитрая улыбка. Он поправляет очки, проводит рукой по высокому с залысинами лбу и берется за перо. «Мне кажется, что опыты с горохом еще не закончены, а еще только начаты, — пишет он. — Недостатком всех современных экспериментов является то, что они в настойчивости далеко отстают от Кельрейтера и Гертнера». Вот так; раз опыты только начаты, значит, ни о каком открытии и речи быть не может. Но нужно и поддержать молодого исследователя. «С удовольствием вижу, что Вы не впадаете в эту ошибку и идете по пути обоих Ваших знаменитых предшественников. Вам необходимо их превзойти, и, по-моему, достигнуть успеха в учении о бастардах* можно будет, только если окажется возможным провести исчерпывающие и всесторонние исследования одного объекта». Тоже неплохо: после такого одобрения он с удвоенной энергией будет продолжать работу.
      *Бастарды — то же, что гибриды или помеси. В наше время этот термин почти ие употребляется.
      Но Нэгели не вполне удовлетворен своим письмом. Он откидывается на спинку высокого кресла и начинает теребить небольшую бородку. А как быть с уравнениями? Мендель считает их самым главным, а профессор еще ничего по этому поводу не написал. Профессор не любит математики, да и к чему она ботанику? Он вспоминает далекие годы, когда был студентом и слушал курс математики. Всплывают полузабытые слова: «рациональные формулы», «эмпирические формулы»... Вспомнил! Рациональными называются формулы, выражающие общий закон, а эмпирическими — математические выражения, справедливые для определенных частных случаев. Кажется, что-то в этом роде. Нужно сказать Менделю, что его формулы только эмпирические. Нэгели снова склоняется над письменным столом, чтобы записать пришедшую в голову мысль. И добавляет: «Я убежден, что у других форм Вы получите существенно иные результаты».
      Пусть поэкспериментирует и на других объектах. А впрочем, почему бы не посоветовать ему заняться ястребинками? Мендель, видимо, человек аккуратный, и у него должно получиться. А для Нэгели это станет большим подспорьем.
      Профессор складывает исписанный листок и наклеивает на конверт синюю квадратную марку с большой шестеркой в середине. Вот и отлегло от сердца. Теперь можно сесть за микроскоп.
      Карл фон Нэгели написал роковые слова. Преподаватель реального училища в Брюнне (теперь Брно) Иоганн Грегор Мендель сделал величайшее открытие. Он искал поддержки у крупнейшего ботаника, специалиста по гибридизации растений, а тот ничего не понял. Но беда не в этом. Ведь сам-то Мендель верил, что открыл общий закон природы, знал, что им выведены не эмпирические, а рациональные формулы расщепления признаков в гибридном потомстве.
      Роковую роль сыграла случайность, то, что Нэгели посоветовал Менделю работать на ястребинках. Мало того, что у них очень мелкие цветки, с которыми трудно экспериментировать, ястребинки обладают одним редким свойством, делающим их совершенно непригодными для опытов по скрещиванию. Уже в нашем веке, через несколько лет после смерти Менделя и Нэгели, скандинавские ботаники выяснили, что ястребинки (как и многие другие сложноцветные) зачастую образуют семена без помощи опыления. Оплодотворение происходит у них редко. Поэтому опыты на ястребинках, на которые упорный Мендель затратил несколько лет, дали совершенно иные результаты, чем на других растениях, и под конец даже заставили его усомниться в правильности своего открытия.
      Если бы Нэгели понял, что с ним делятся величайшим открытием, современная генетика родилась бы в 60-х годах прошлого века. А вместо этого труды Менделя в течение трех с половиной десятилетий стояли неразрезанными на полках библиотек. Только в 1900 году снова открыли законы Менделя и одновременно с этим самого Менделя. Теперь его имя известно каждому школьнику...
      В августе 1965 года в Чехословакию съехались генетики со всего мира, чтобы отметить столетие со дня открытия основных законов наследственности. Огромное здание Нового театра в Брно («Нове дивад-ло», как его называют чехи) переполнили ученые, корреспонденты, представители различных организаций.
      После церемонии открытия на кафедру подымается человек невысокого роста, с совершенно седой бородой. Это Б. Немец — старейший чешский генетик. Он читает лекцию «Открытие Менделя и его время». Немеца сменяют другие ученые со всемирно известными именами: рассказывают о развитии менделизма в их странах, об успехах генетики в растениеводстве, животноводстве, медицине. «Именины генетики» отмечают не только в Новом театре. Эти дни стали национальным праздником всей Чехословакии. На улицах — портреты Менделя, плакаты, посвященные ге-
      нетике. Заолудившемуся иностранцу не приходится искать место заседаний. Достаточно сказать «Мендель» — и любой прохожий, будь то школьник или пенсионер, все объяснит.
      Затем праздник перекочевывает в Прагу, где организуется Международный симпозиум о мутационном процессе. Торжество продолжается. То Менделевский музей, то Академия наук, то правительство Чехословацкой Социалистической Республики организуют приемы для участников симпозиумов. Наиболее выдающимся генетикам присваивают звание почетного доктора местного университета, вручают медали...
      Мне пришлось присутствовать на этих торжествах, участвовать в работе симпозиумов, сделать доклад на одном из них. Две недели незабываемых впечатлений. Но где бы я ни был: слушал ли доклад о современных взглядах на тонкое строение гена, любовался ли с Карлова моста величавыми водами Влтавы, слушал ли «Аве верум» Моцарта на памятной мессе в храме Успения пресвятой девы Марии в честь бывшего настоятеля этого храма аббата Грегора Менделя, пил ли пиво «У калиха», в той самой пивной, где любил сиживать бравый солдат Швейк, — я думал об одном и том же — о судьбах науки.
      Ничего принципиально нового по истории менделизма, истории генетики во время торжеств я, конечно, не услышал. Но не только доклады на симпозиумах, вся обстановка заставляла думать о том, какими путями шла генетика в течение ста лет. Много удивительного было на ее пути. О том, что открытие Менделя осталось незамеченным, а затем через 34 года трое ученых в трех разных странах одновременно повторили его, вероятно, известно всем. Но не такая ли судьба постигла первую работу о химической природе гена, первые работы об изменении наследственности под действием радиации, под действием химических веществ? Разве не удивительно, что в последние годы генетики, подобно физикам, дошли до атомномолекулярного уровня и уже могут написать «химическую формулу» некоторых наследственных болезней? Но многим ли ясно, что к этим самоновейшим откры-
      тиям привела дорога (пусть и очень извилистая), по которой отдельные ученые пошли уже в конце прошлого века? А как не размышлять о том, что параллельно менделизму всегда существовал и антименделизм, бравший временами верх?
      И уже тогда мне пришла в голову мысль написать книгу о генетике и генетиках: о судьбах науки, о людях, создававших эту науку, и о судьбах этих людей. Хотя книга писалась для самого широкого читателя, это не научно-популярная книга. Кроме научных достижений, есть живые люди, создающие науку. Эти люди испытывают восторг первооткрывателя, ошибаются, переживают драмы. Разве не драма то, что произошло между Менделем и Нэгели? Мне кажется, это тема для Шекспира. Ведь если бы тогда, в конце 1866 года, Нэгели смог разобраться в присланной ему статье, обе судьбы сложились бы иначе. И Мендель не умер бы в безвестности, занимаясь дурацкой тяжбой по поводу церковных налогов. И Нэгели не вспоминали бы теперь в основном как человека, на 34 года задержавшего рождение новой науки.
      Итак, хотя здесь и сообщаются основные научные факты из области классической и современной генетики, в первую очередь книга эта не о науке, а об ученых, о судьбе открытий, о развитии и преемственности идей, о той обстановке, в которой делается наука.
      Но сначала мне хочется предупредить читателя о двух вещах. Во-первых, это очерки. В такой книге, как эта, невозможно не только изложить всю генетику, но даже рассказать обо всех наиболее важных вещах... Из океана фактов приходилось выбирать те, которые мне казались более существенными или интересными. Во-вторых, не исключено, что здесь могли сыграть роль и личные вкусы, большее знакомство с теми, а не другими областями, наконец, личное знакомство с коллегами.
     
      ПОСМЕРТНАЯ СЛАВА
      ВЕЛИКАЯ ТАЙНА
      Скупой хозяин долго торговался с пастухом. Наконец поладили на том, что пастух возьмет из приплода всех пятнистых и полосатых ягнят, а черные останутся хозяину. Но хитрый хозяин оставил в стаде только черных овец, а остальных отобрал и отогнал на расстояние трех дней пути. Однако пастух оказался еще хитрее. Он набросал в водоем, из которого пили овцы, пальмовых ветвей и каштанов. И на удивление скупому хозяину, черные овцы принесли пятнистый и полосатый приплод. Пастух разбогател.
      Эта история рассказана в одной из древнейших книг — в первой книге Моисея в библии, где говорится о том, как святой Иаков провел своего скупого тестя.
      Сказка старая, но живучая. Древний грек ставил у ложа своей жены, которая собиралась стать матерью, статую Аполлона. Это делалось, конечно, для того, чтобы сын походил на прекрасное божество. Да и в наши дни еще кое-кто верит, что женщине, ждущей ребенка, нельзя смотреть на пожар: иначе родит рыжего!
      О легендах и суевериях, связанных с появлением на свет живых существ, с наследованием и ненасле-дованием телесных и духовных качеств, можно написать много томов. Еще бы! Такие вопросы интересуют каждого. Разве не чудо, что на свет появляется новое живое существо, которое спустя какое-то время станет похожим на своих родителей? Разве не величайшая тайна, кто родится — мальчик или девочка, на кого будет похож ребенок? И естественно, что, пока наука не начала давать ответы на вопросы, свя-
      занные с появлением на свет живых существ, с наследственностью, отсутствие научных данных заменяла фантазия.
      Чего только не выдумывала буйная фантазия. Марк Теренций Варрон, знаменитый ученый и писатель Древнего Рима (116 — 27 годы до нашей эры), писал в своем учебнике по сельскому хозяйству: «Пчелы происходят частично от пчел же, а частично от волов. От последних тогда, если они гниют. Именно поэтому Архелей в своей эпиграмме называет пчел крылатыми детьми сгнивших волов и пишет также о том, что от лошадей происходят осы, от тельцов же — пчелы».
      Не менее фантастичными были и мысли об оплодотворении. Алкмейон Кротонский (IV век до нашей эры) утверждал, что семя часть мозга. С ним спорили Анаксагор, Демокрит и Гиппократ, полагавшие, что семя образуется во всех частях тела. Однако, как мы знаем из многих мифов и легенд, оплодотворение вовсе не считали необходимым для зарождения живого существа.
      Но сказки сказками, а нужно было заниматься земледелием и скотоводством, выводить новые сорта и породы. И, обращаясь даже к самым древним временам, удивляешься, как далеко подчас уходила человеческая практика. Недавно археологи нашли каменную плиту, на которой высечены крылатые демоны, простирающие длани над пальмами. Это не кто иной, как ассирийские жрецы в масках и ритуальных костюмах, производящие искусственное опыление женских цветков финиковой пальмы. Барельефу больше двух с половиной тысяч лет. А ведь еще в прошлом веке ученые спорили, существует ли вообще пол у растений. Однако большинство видов сельскохозяйственных растений было окультурено в глубочайшей древности.
      Итак, в течение долгих веков по вопросу о наследственности и связанных с нею явлениях соседствовали две группы сведений. С одной стороны — наивные легенды и суеверия, иногда поэтичные, порой смешные; с другой — сведения, добытые в течение тысячелетий путем случайных находок, слепых проб и ошибок, набор правил, ничем не обоснованных, но зарекомендовавших себя на практике.
      Но до бесконечности так продолжаться не могло. Развитие человеческого общества начало ставить перед экономикой сельского хозяйства новые задачи, которые могли быть решены только научными средствами. Такая ситуация сложилась в XIX веке. И, конечно, работа Менделя возникла не без влияния практических запросов растениеводов и животноводов.
      С другой стороны, как хромосомная теория наследственности и молекулярная генетика не могли бы появиться без менделизма, так и Мендель не смог бы совершить своего открытия, не будь перед этим сделано нескольких важных работ, к открытию законов наследственности непосредственно отношения вроде бы и не имеющих, но создавших для него необходимые предпосылки.
     
      ПУЗЫРЬКИ И ЯЧЕЙКИ
      Российский академик Михайло Васильевич Ломоносов написал в 1750 году «Письмо о пользе стекла». Как многие из его «писем» — в стихах. Были в нем и такие строки:
      Коль много микроскоп нам тайностей открыл Неведомых частиц и тонких в теле жил.
      Ученый и сам пользовался микроскопом. Изучал с его помощью не только химические вещества, но и биологические объекты.
      Не меньше, нежели в пучине тяжкий кит,
      Нас малый червь частей сложением дивит.
      Микроскоп тогда был новинкой. Со времени изобретения Гуком более усовершенствованной модели, чем самые первые оптические стекла, прошло меньше ста лет. Наука, как и жизнь, в ту пору двигалась неторопливо, и столетие не было большим сроком. Ломоносов прав. Много «тайностей» открыл микроскоп и до сих пор продолжает открывать. И одна из таких «тайностей» — клеточное строение живых организмов — должна была быть открытой до выяснения законов наследственности.
      Если говорить о формальном приоритете, то клетки впервые увидел сам Роберт Гук еще в 1667 году. Он был ассистентом известного английского физика и химика Роберта Бойля, открывшего закон, за незнание которого школьники всего мира до сих пор получают двойки (закон Бойля — Мариотта). Гук построил микроскоп и начал разглядывать с его помощью всякую всячину. Попалась под руку старая винная пробка, он и ее положил под микроскоп. Странно... Такая мягкая и гладкая, она, оказывается, состоит из мелких клеточек-ячеек. Гук так и назвал их «клетки». Такое же строение он обнаружил и у других растительных объектов — в кусочках моркови и репы. Но великого открытия не последовало. Молодой ученый ограничился тем, что попробовал вычислить размеры этих клеточек, и удивленно записал: «Поры эти столь малы, что атомы, о которых думал Эпикур, были бы слишком велики, чтобы пройти через них». И все.
      А что он еще мог написать в те времена? До великого обобщения должно было пройти почти двести лет. Многие ученые смотрели в микроскоп, и многие то здесь, то там наблюдали ячеистое или пузырчатое строение. Но далеко не всегда. Слишком несовершенны были и микроскоп и техника микроскопирова-ния. А к концу 30-х годов прошлого века стало ясно, что клеточное строение живых организмов — закон. Не удивительно, что к этой мысли независимо друг от друга пришли несколько ученых.
      Обычно честь создания клеточной теории приписывают двум немецким профессорам: ботанику Маттиасу Якобу Шлейдену, в течение нескольких лет работавшему в России, и зоологу Теодору Шванну. Но одновременно с ними к тому же выводу пришел
      чех Ян Пуркине, а несколько раньше русский ученый Павел Федорович Горянинов, профессор Санкт-Петербургской Медико-хирургической академии. В 1837 году он писал: «Все органическое начинается микроскопическим пузырьком. От присоединения новых пузырьков образуется клетчатка, или ячеистая ткань, рыхлая, с округлыми пузырьками и сжатая или волокнистая, с длинными пузырьками или ячейками. Основные пузырьки клетчатки, многократно изменяясь, производят все виды органической ткани. Растительная клетка отличается математической правильностью пузырьков, но менее разнообразна..., животная, напротив, менее правильна, более разнообразна».
      О самой клетке в те годы было известно мало. Даже о существовании хромосом никто из основателей клеточной теории не знал. И хромосомы, и закономерности деления клеток и ядер, и процессы, происходящие в клетках во время оплодотворения, были открыты и изучены уже после того, как Мендель сделал свои открытия. А сверхтонкое строение клеток, внутренняя структура хромосом и других клеточных органоидов исследуются только в наше время.
      О строении клетки Горянинов и Пуркине, Шлей-ден и Шванн знали только, что это пузырек вязкой жидкости (которую назвали протоплазмой), окруженный оболочкой и заключающий в себе ядро. Был установлен лишь тот факт, что все живое состоит из клеток. Нам придется познакомиться и с более тонкими деталями строения клеток, но сейчас об этом говорить рано. Пока остановимся на том уровне, на котором наука находилась во времена Менделя. Так нам легче будет понять и величие его открытия и его судьбу.
      Основой работы Менделя были его опыты по гибридизации растений. Нам сейчас трудно поверить, но тогда, всего, одно столетие назад, скрещивания растений были до некоторой степени «последним словом науки». Мы живем в удивительное время, когда наука и техника развиваются со скоростью, совершенно невиданной в истории человечества. Для современных детей телевизор — обычный бытовой прибор. А в пору моего детства, в начале 30-х годов, простенький ламповый радиоприемник казался диковинкой. Всего каких-нибудь 30 лет назад! Поэтому нам трудно отделаться от изумления, когда мы, обращаясь к истории науки, узнаем, как долго выяснялись простейшие, на наш теперешний взгляд, вопросы.
      Так было, в частности, и с вопросом о существовании пола у растений и с вопросом о возможности их скрещивания. Существует ли пол у растений? На это наука еще 300 лет назад ясного ответа не давала. Правда, ассирийские жрецы занимались искусственным опылением финиковых пальм, а Плиний Старший (23 — 79 годы нашей эры) писал о роли ветра при опылении, но это не была официальная наука. А ученые долго придерживались самых разных точек зрения. И так было вплоть до конца XVII века.
      Тюбинген — небольшой городок в Германии — гордится не только памятниками средневековья, привлекающими многочисленных туристов, но и своим ботаническим садом, одним из старейших в Европе. Сын профессора Камерариуса, молодой Рудольф Якоб, все свободное время проводил в этом саду. Он разглядывал диковинные растения, наблюдал порхающих вокруг них бабочек, следил, как бутон превращается в цветок, цветок сменяется завязью, плодом, семенами. А потом он сам стал директором этого -сада и в 1694 году написал небольшую книжку под заглавием «Письма о поле у растений». В этой книжке он собрал данные других ученых и подытожил результаты собственных наблюдений. Он подробно описал строение цветка, его мужские и женские органы, явления однодомности и двудомности. Но самое главное — в этой книге было подробно рассказано о значении пыльцы для образования семян. Ка-мерариус совершенно ясно писал о том, что без опыления семена образовываться не могут.
      Хотя книжка была о растениях, Камерариус не обошел в ней и вопрос пола у животных. Проведя сравнение между растительным и животным царствами, он пришел к выводу, что в любом случае для образования зародыша женские половые продукты должны встретиться с мужскими. Правда, какую именно роль играет при этом пыльца или семенная жидкость, он не выяснил. Для этого должно было пройти еще 200 лет.
      Не ответил Камерариус и на другой вопрос: можно ли растение одного вида опылить пыльцой другого? Но большой заслугой его было и то, что он поставил этот вопрос и ломал голову над тем, что произойдет в результате такого опыления, если оно окажется успешным. Ответить было нелегко не только по чисто научным причинам. Ведь если такое опыление возможно, напрашивался вывод, что потомок не будет похож ни на одного из родителей. А в те времена все верили, что на Земле существуют только те виды, которые были с самого начала созданы богом.
      Школьники за хорошие сочинения получают пятерки, а ученые — премии. Школьникам тему сочинения дает учитель. Ученому же темы статьи никто не дает. Существует план работы, который он сам составляет, а когда получаются интересные результаты, их оформляют в виде статьи.
      Так обстоит дело в XX веке. Но так было не всегда. Вернее, школьники всегда писали на тему, данную учителем, но нередко тем же занимались и ученые. Когда вопрос, казавшийся важным, долго оставался без ответа, какая-либо академия наук выделяла из своих скромных средств некоторую сумму на премию и объявляла конкурс.
      Вопросу о возможности гибридизации растений повезло с конкурсами. Уже в 1759 году Императорская академия наук в Санкт-Петербурге объявила конкурс на лучший трактат о поле у растений. Победителем стал великий шведский ботаник, создатель первой научной классификации видов Карл Линней. Он представил труд, озаглавленный «Рассуждение о поле у растений».
      Многих этот труд удивил. Взгляды Линнея были достаточно хорошо известны, и все помнили о том, как в «Философии ботаники», вышедшей в свет в 1751 году, он писал: «Мы насчитываем столько
      разных видов, сколько их было первоначально создано». А в новом сочинении прославленный швед утверждал, что в результате чужеродного опыления могут возникать новые виды. Линней не только высказал эту мысль, но и подтвердил ее собственными опытами. Ему удалось скрестить два вида козлобородника (растение из семейства сложноцветных) и получить гибридную форму.
      Нелегко дался Линнею такой вывод. Ученый был и до конца своей жизни оставался глубоко религиозным человеком. Поэтому с самого начала считал, что виды являются результатом творения и никогда не возникают заново. Но он был, кроме того, естествоиспытателем, и притом очень внимательным и вдумчивым. И постепенно под влиянием собственных наблюдений и опытов Линней начинает робко изменять свою точку зрения.
      Много хлопот доставили ему, например, цветы льнянки. Это растение дает желтые цветы неправильной, асимметричной формы. Они похожи на цветы львиного зева, родственницей которого и является льнянка. Но изредка встречаются растения льнянки с совершенно правильными лепестками, расходящимися лучами от центра цветка. Вначале, увидев такие цветы, Линней не придал им значения, посчитав просто за уродов. Но когда убедился: их потомство имеет такие же симметричные цветы, — вынужден был констатировать тот факт, что виды могут возникать заново. Долго ломал Линней голову над загадочным явлением. В 1744 году он даже написал специальную статью о льнянках.
      Итак, приходилось признать, что и теперь могут возникать новые виды, что разные виды могут скрещиваться, давая потомство, не похожее на родителей. Но как же быть с убеждениями? Линней от них не отказался. Он стал считать, что виды созданы были не все сразу и процесс творения продолжается в наше время. Уже на склоне лет он делился своими мыслями в письме к одному из друзей: «Можно предположить что бог создал единицу раньше двойки, а двойку прежде четверки. Что он создал сначала простое, а затем сложное. Что он создал вначале по одному виду в каждом роде, а затем смешал их для получения новых видов».
      Конечно, эволюционистом Линней не был. Возможность гибридизации он признавал только в виде редкого исключения. Однако и во времена Линнея были люди, которые говорили о кровном родстве всех живых существ и ставили очень серьезные опыты по гибридизации растений. Но Карл Линней — великий ученый, его труды широко известны. А работы этих людей проходили незамеченными.
      В 1778 году в Санкт-Петербурге вышла презанятная книжечка. На ее титульном листе стояло: «Философское рассуждение о перерождении животных. Переведено с немецкого языка Смоленской семинарии немецкого языка учителем Иваном Морозовым». Фамилия автора указана не была. А он писал удивительные вещи. Он последовательно опровергал утверждение о неизменяемости видов и приходил к выводу, что все животные происходят от одного общего предка. Не делал он исключения и для человека. Много трудов пришлось затратить историкам, чтобы узнать имя автора и происхождение книжки. Оно оказалось достаточно интересным.
      В 1765 году по повелению Екатерины II создали первое в России научное общество, главной целью которого было «распространение в государстве полезных для земледелия и промышленности сведений». Называлось оно Вольное экономическое общество. В числе прочих вопросов интересовалось общество и пчеловодством. Поэтому было решено послать к знаменитому тогда ученому-пчеловоду Адаму Шираху, жившему в Саксонии, двух молодых людей для изу-
      чения всей премудрости. Выбор пал на воспитанников Смоленской семинарии — Афанасия Каверзнева и Ивана Бородовского.
      Бывшие семинаристы оказались способными и любознательными учениками. За границей они занимались не только пчеловодством, а по собственной инициативе изучали и многие другие науки. Особенно талантливым оказался Каверзнев. В 1775 году перед возвращением на родину он издал на немецком языке книжку «О перерождении животных». Именно она и была затем переведена на русский язык без указания имени автора
      Судьба талантливого ученого сложилась неудачно. Вместо того чтобы продолжать научные занятия, он был вынужден вернуться в Смоленск, где стал мел: ким чиновником.
      Умер Афанасий Каверзнев в безвестности и нищете.
      Первые серьезные работы по гибридизации также связаны до некоторой степени с Россией. Автором их является Йозеф Готлиб Кельрейтер. По национальности он не был русским. Он родился в 1733 году в Зульце в Германии. Кельрейтер много поездил по свету. Он работал и в родном Зульце, и в Кальве, и в Санкт-Петербурге, и в Берлине, и в Лейпциге, пока не осел в Карлсруэ, став там профессором естествознания. Он был избран членом Санкт-Петербургской академии наук и именно в России провел первые удачные опыты по скрещиванию двух видов табака.
      Как мы уже знаем, данные о возможности гибридизации в то время уже существовали. Но до Кель-рейтера это были только случайные наблюдения или отдельные скрещивания. Каких-нибудь однозначных выводов из этих результатов нельзя было сделать. Кельрейтер отнесся к ним очень критически. Он сомневался даже в достоверности опытов самого Линнея по скрещиванию козлобородников. И нужно отдать справедливость Кельрейтеру, его опыты близки к тем требованиям, которые ставят современные экспериментаторы. Он вдумчиво планировал опыты, проводил их на большом материале, исследовал потомство в течение нескольких поколений.
      Его первая работа о гибридизации табака вышла в свет в 1761 году. Затем появился ряд дальнейших сообщений об опытах с другими растениями.
      Имя Кельрейтера известно нам не только в связи с успешными опытами по гибридизации. Он же открыл явление гетерозиса, или гибридной силы: гибриды первого поколения обладают повышенной продуктивностью. Гетерозис используют в наши дни для получения рекордных урожаев кукурузы и некоторых других растений. Ученый много сделал и для изучения пола у растений, для выяснения роли насекомых при опылении.
      Современники не оценили работ Кельрейтера. Больше того, некоторые «корифеи» продолжали отрицать существование пола у растений и ставили под сомнение полученные Кельрейтером результаты. Потом о них забыли. Заслуги ученого были оценены только в XX веке.
      Вопрос оставался нерешенным. Примеру Санкт-Петербургской академии наук последовала спустя 60 лет Прусская. По предложению ботаника Линка в 1819 году был объявлен конкурс на тему «Существует ли гибридное опыление в растительном царстве?». Но конкурс не состоялся, на него не было подано ни одной работы.
      В 1822 году конкурс повторили. На него откликнулся только один человек — А. Вигманн, аптекарь и ботаник из Брауншвейга. В 1826 году он представил работу «О получении гибридов в растительном царстве». Вигманн провел опыты с целым рядом растений. Хотя они и были несовершенны — ставились в небольших масштабах, перекрестное опыление делалось не ученым, а предоставлялось насекомым, он получил интересные результаты. Работа его не вполне соответствовала требованиям конкурса (а может быть, результаты не соответствовали желанию его организаторов), и Вигманн получил только половину обещанной награды.
      В 1830 году объявляет аналогичный конкурс Голландская академия наук в Гаарлеме. Тема его сформулирована уже более конкретно: «Что говорят опыты о получении новых видов и разновидностей путем искусственного оплодотворения одних цветов пыльцою других, какие полезные и декоративные растения могут быть получены и размножены таким способом?» На этот конкурс поступила также лишь одна работа. Автором ее был Карл Фридрих Гертнер. Он представил краткое сообщение, из которого было совершенно неясно, на чем ученый строит свои заключения. Через некоторое время он представил подробную работу с приложением образцов 150 полученных им гибридов. Это была серьезная работа, основанная более чем на 9000 опытов. В 1837 году Гертнеру была присуждена почетная премия. Опубликована же его работа была лишь в 1849 году, за год до смерти автора. В ней совершенно ясно доказывалась возможность гибридизации и устанавливались некоторые закономерности передачи признаков от родителей потомкам.
      Но на этом конкурсы не прекратились. В 1861 году объявляется, на сей раз Парижской академией наук, новый конкурс: «Изучение растительных гибридов с точки зрения их плодовитости и сохранения или несохранения их признаков». Видимо, ученых проблемы гибридизации стали занимать все больше и больше, если на этот раз на конкурс были поданы... целых две работы! Авторами их были Д. А. Гордон и Ш. Нодэн. Премию вполне заслуженно присудили Нодэну.
      Передо мной лежат фотографии многих выдающихся ученых, людей, сыгравших ту или иную роль в развитии генетики. Глядя на них, я стараюсь понять их характер, проникнуть в ход их мыслей. В этой куче фотография Шарля Нодэна выделяется из прочих. Скорее она похожа на картину какого-то художника классической школы. На кеня смотрит лицо пророка. Огромная седая борода, вьющиеся волосы, очень правильные, классические черты лица и совершенно удивительные глаза: мудрые и добрые. Глаза пророка или патриарха. Но библейская внешность обманчива. Нодэн не был патриархом науки. Наоборот, трудно представить себе более несчастную жизнь. Долгие годы Шарль Нодэн влачил жалкое существование ассистента в Парижском музее. Только в возрасте 62 лет он получил самостоятельную должность директора станции акклиматизации растений. Но тут посыпались новые несчастья. Он потерял всех своих детей, ослеп и умер в полном одиночестве. А впрочем, быть может, внешность и не обманчива. Не напоминает ли жизнь Нодэна в какой-Iи степени жизнь библейского Иова, на которого сыпались одни несчастья за другими? И так же как Иов, Нодэн, несмотря на все испытания, не терял веры.
      Но у них была разная вера. Нодэн верил в науку, в силу человеческого разума. Несмотря на все трудности, он продолжал экспериментировать и ближе всех других подошел к открытию менделевских законов. Он смог прийти к выводу о «чистоте гамет», о гомогенности первого поколения гибридов и о разнообразии второго. Но условия не позволяли ему ставить больших опытов, да и на те, что ставились, несчастья сыпались так же, как на самого ученого. Растения то вымерзали, то засыхали, то становились жертвой вредителей. Кроме того, ошибкой Нодэна, как и всех других предшественников Менделя, было то, что он занимался не внутривидовыми, а межвидовыми скрещиваниями.
     
      АКАДЕМИИ НАУК И НАУКА
      Если с сегодняшних высот науки оглянуться на работы столетней и двухсотлетней давности, легко увидеть их несовершенство; читая некоторые наивные рассуждения, подчас невольно улыбаешься. Но это нисколько не умаляет их значения. И «несовершенные» работы Камерариуса или Кельрейтера, конечно, являются гораздо более крупными, чем большинство современных статей в научных журналах, написанных на уровне последнего слова науки.
      А если еще пристальнее вглядеться в историю развития научных представлений, то труды наших «научных предков» покажутся вовсе не такими наивными, какими виделись с первого взгляда. Дело в том, что за томами монографий, комплектами журналов, отчетами академий нелегко разглядеть истинный ход науки. Официальная история науки далеко не всегда совпадает с ее подлинной биографией.
      Давно существуют академии наук и кафедры университетов, где ученые мужи чрезвычайно респектабельного вида заседают в высоких креслах или хорошо поставленным голосом читают лекции. Официальная история науки — это они, почтенные люди, то (в зависимости от эпохи) в напудренных париках, то с холеными бородами, то в мантиях, то в камзолах, то в сюртуках, то в пиджаках, сшитых по заказу в ателье «Индпошива» первого разряда. Их имена известны всем коллегам, их труды в первую очередь изучают историки.
      Профессия этих людей — наука. И конечно, большинство крупных открытий, большинство важных
      научных работ сделаны именно этими людьми. Но есть и много исключений. Очень часто, особенно в прошлом, крупнейшие открытия делались вовсе не профессиональными учеными (вспомним Грегора Менделя, с- которого мы начали свой рассказ) или учеными, вовсе не «стоявшими у кормила». А с другой стороны, бывало, и, к сожалению, не так редко, что «стоявшие у кормила» своей деятельностью лишь тормозили естественное развитие науки. Предыстория развития генетики вплоть до начала нашего века — наглядное тому свидетельство.
      В официальной академической науке не было имени Менделя. Это теперь мы не можем себе представить 60-х годов прошлого века без Менделя. Но до 1900 года этого имени в науке не было. А то, что было, являло собой довольно грустную картину.
      Еще в первой половине прошлого века официальная наука не признавала существования пола у растений. Почтенные немецкие профессора вроде Шель-вера и Геншеля считали результаты Кельрейтера бездоказательными на том основании, что гибридизация растений вообще невозможна! А к самому концу прошлого века было только несколько натурфилософских теорий солидных профессоров. Эти теории, взлелеянные в тиши кабинетов, были чисто умозрительными и невероятно путаными. Они представляли собой сложнейшие построения из «идиоплазмы», «мицелл», «гемул», «биофор», «ид», «идантов», «детерминантов» и прочих абстрактных категорий. Держались все эти теории только на авторитете их создателей и продержались недолго.
      А вдали от кабинетов и кафедр, независимо от них и часто вопреки им развивалась Наука по своим неизбежным законам. Прежде чем перейти к рождению менделизма, наметим основные вехи, которые привели к нему.
      Хотя отдельные наблюдения накапливались с незапамятных веков, непрерывную линию развития идей и накопления фактов следует начинать с И. Г. Кельрейтера, о котором мы довольно подробно уже говорили. Именно он окончательно доказал существова-
      ние пола и оплодотворения у растений и возможность их гибридизации. Он же разработал методы скрещиваний, до сих пор применяемые и в научной работе и в практике селекционеров.
      Академическая наука не хотела признавать выводы Кельрейтера. Но это вовсе не значит, что они оставались непризнанными. Растениеводы и селекционеры очень быстро обратили внимание на его работы и взяли методы Кельрейтера на вооружение. И кое-кто из растениеводов-практиков смог достичь выдающихся научных результатов. Особенно здесь нужно назвать английского растениевода и селекционера конца XVIII — начала XIX века Томаса Эндрью Найта, многолетнего президента Лондонского садоводственного общества. Помимо важных практических результатов, Т. Э. Найт, тонкий наблюдатель и пытливый исследователь, пришел к выводу, что сортовые отличия «рассыпаются» на отдельные мелкие признаки, которые далее разделить невозможно. Именно это открытие, сделанное полтораста лет назад, в стороне от академической науки, и составляет основу наших современных представлений о корпускулярном характере наследственности.
      Академическая наука не заметила фундаментальнейшего открытия Т. Э. Найта, но не прошел мимо него, например, М. Сажрэ, натуралист и ученый-агроном, член Парижского сельскохозяйственного общества. В 1825 — 1835 годах, в то время, когда академии еще спорили: есть пол у растений — нет пола у растений, он провел блестящие опыты по скрещиванию разных овощных культур, и особенно тыквенных. В этих опытах он установил, что в первом поколении некоторые признаки родителей исчезают, чтобы вновь проявиться во втором поколении, то есть открыл явления доминирования и расщепления. М. Сажрэ отлично знал и работы Т. Э. Найта и труды И. Г. Кельрейтера. Он даже защищал результаты работ Кельрейтера от нападок ученых профессоров.
      Ш. Нодэн, наиболее близко подошедший к открытию законов наследственности, продолжал ту же линию и тоже отлично знал труды своих предшественников. Иначе он, разумеется, не достиг бы того, чего достиг.
      И Мендель, конечно, не мог бы сделать свои открытия на голом месте. Он, тоже не бывший представителем академических кругов, знал работы всех перечисленных тружеников науки и развивал их дальше.
      И как бы ни выглядели работы всех этих ученых с современной точки зрения, их имена навсегда останутся в истории науки. Не признанные при жизни, они становятся теперь все более и более известными.
     
      ИОГАНН СТАНОВИТСЯ ГРЕГОРОМ
      Лекция по математике окончилась, и студенты стали с шумом подниматься со своих мест.
      — А вас, Мендель, я попрошу задержаться, — обратился профессор Франц к одному из студентов, коренастому большеголовому блондину с серыми глазами и курчавыми волосами.
      — До меня дошли слухи, — начал профессор, когда они остались одни, — что вы собираетесь бросать занятия. Так ли это, друг мой?
      — Увы, это правда. Видимо, наука не для меня. Я страстно хотел учиться, и все шло хорошо, пока отец был здоров. Но он стал калекой. После того как тяжелое бревно разбило ему грудь, он все время болеет. Он передал свое хозяйство господину Штурму — мужу моей старшей сестры, но тот и слышать ничего не хочет о том, чтобы поддержать меня до окончания университета. Мне помогла только младшая сестра. О, Терезия — святой человек, дай бог ей здоровья и хорошего жениха! Она отказалась в мою пользу от части своего приданого. Только благодаря ей я и заканчиваю сейчас философские классы.
      — А что, если вам попробовать самому зарабатывать на жизнь и на учение?
      — Разве я не пробовал, господин профессор? Ведь тех денег, что дала Терезия, едва ли хватило бы и на полгода. Я уж несколько лет зарабатываю себе на пропитание и учусь. Но здоровье мое оставляет желать лучшего. Я и так, находясь в последнем классе гимназии, проболел почти целый год и должен был даже вернуться домой. Нет, подобное напряжение мне более не под силу.
      Франц задумался. Этот мужиковатый студент — из числа самых способных, а в усердии ему вообще нет равных. Ведь если бы он смог окончить университет, из него определенно вышел бы толк, не то что из этих богатых бездельников, которые только и думают, как бы поволочиться за девками или нализаться в кабаке.
      — Знаете что, Иоганн, — говорит он наконец, — я придумал, что вам делать. Вам нужно идти в монахи.
      — А что мне это даст, кроме дарового куска хлеба? Лучше уж я вернусь в деревню и займусь пчеловодством или садоводством. На пропитание я всегда заработаю, а наблюдать жизнь пчел и растений — это такое увлекательное и поучительное занятие.
      — Вы не правы, мой молодой друг. Монастырь не только избавит вас от
      заботы о пропитании, но может также дать возможность усовершенствоваться в науках. И не в одном богословии. Правда, не всякий монастырь... Монастырь августинцев в Брюнне — это, думается мне, подходящее место. Аббат этого монастыря, Кирилл Напп, мой старый приятель. Это человек добрейшей души и очень недурно образованный. А что касается вольнодумства, — тут профессор понизил голос, — то старина Напп даст пару очков вперед иным из наших профессоров. Подумайте над моими словами, и в случае чего я помогу вам. Думаю, что Напп еще не забыл меня.
      Этот разговор решил судьбу Иоганна Менделя. Крестьянский сын, родившийся в 1822 году в деревне Хайнцендорф (теперь Хинчице в Чехословакии), страстно желавший быть учителем и ученым, стал послушником августинского монастыря. Осенью 1843 года он был пострижен в монахи и1 получил новое имя — Грегориус.
      То, о чем рассказывал профессор Франц, соответствовало действительности. Настоятель монастыря Кирилл Напп был выдающейся фигурой в культурной жизни Моравии тех лет; многие из передовых людей были его друзьями и частыми гостями в монастыре. Среди монастырской братии Мендель встретил интересных людей. Таковы, несомненно, были два философа — Матуш Клацель и Томаш Братранек. Первый впоследствии уехал в Америку, а второй стал профессором Ягеллонского университета в Кракове. Был среди них и Павел Кржижковский — композитор и реформатор церковной музыки, учитель знаменитого чешского композитора Яначека.
      Напп был сторонником просвещения. Среди монастырской братии были и специалисты в области естественных наук — математики, физики, минералоги, ботаники. Они, помимо религиозно-церковных обязанностей, занимались преподавательской работой, а при самом монастыре создали ботанический сад, минералогические коллекции и гербарий. Новопо-стриженный брат Грегориус изучал в монастырском училище богословие и древневосточные языки, а кроме того, слушал лекции по естествознанию в Брюнн-ском философском институте. А все свободное время Мендель проводил с минералогическими и ботаническими коллекциями, которые были отданы в его распоряжение.
      В 1847 году Менделя возвели в сан каноника (священника). Одной из его обязанностей стало исповедовать больных и умирающих в больнице Святой Анны. Но созерцание человеческих страданий настолько угнетало его чувствительную душу, что он заболел нервным расстройством. Пришлось Менделя освободить от должности исповедника. Вместо этого ему предложили стать преподавателем в гимназии. Нужно ли говорить о том, с каким жаром он взялся за дело. Он вел занятия по математике, преподавал языки и стал одним из любимых учителей.
      Но у Менделя не было формальных прав для занятия постоянной должности учителя. Он числился лишь супплентом. Для получения звания учителя ему разрешили сдавать заочно экзамены по естествознанию и физике в Венском университете. Мендель представил требуемые сочинения и... получил неудовлетворительную оценку. Дело, видимо, в том, что в одном из своих ответов он подробно и весьма одобрительно изложил теорию образования Земли по Канту — Лапласу, что явно противоречило библейским сказаниям и не вязалось с его духовным саном. Несмотря на эту неудачу, Мендель добился, чтобы его допустили к очным экзаменам, и... снова провалился! Здесь, очевидно, сказалось отсутствие систематического образования.
      Монастырское начальство явно благоволило к брату Грегору. Нго продолжали привлекать к преподавательской работе, а осенью 1851 года Мендель, везя в кармане рекомендательные письма и просьбы прелата, поехал в Вену пополнить свое образование. В Венском университете тогда было много первоклассных ученых. Достаточно сказать, что курс физики Мендель слушал у X. Допплера, имя которого известно даже современным v школьникам («эффект Допплера»). Проучившись в Вене четыре семестра, Мендель вернулся в монастырь.
      Он снова получил место учителя, на этот раз в реальном училище, и стал преподавать физику и природоведение.- Но вряд ли обо всем этом пришлось бы рассказывать, если бы по возвращении из Вены он не начал опытов по скрещиванию разных сортов гороха, что принесло ему запоздалую всемирную славу.
      Работа, которую провел Мендель, поистине удивительна. Когда теперь, через сто лет, читаешь его статью «Опыты над растительными гибридами», то не перестаешь изумляться упорству, трудолюбию, ясности мышления и новаторству, шедшему по нескольким линиям.
      Из Вены Мендель вернулся с совершенно ясной целью и, видимо, вполне разработанным планом опытов. В отличие от своих предшественников, которые проводили межвидовые скрещивания, то есть имели дело с различиями по большому числу признаков, Мендель решил исследовать отдельные, ясно различимые признаки. Во всех первых опытах он скрещивал растения, которые различались только по одному какому-либо признаку и были вполне подобны друг другу во всем остальном. Кроме того, все предшественники разбрасывались, ставя опыты на большом числе видов. Мендель же решил сильно сузить свою задачу, но зато получить обширный и однозначный материал. Этому трудно поверить, но на проведение запланированной серии опытов с горохом он затратил десять лет.
      Мендель долго выбирал подопытный объект. Известно, что он пытался экспериментировать не только с растениями. Так, у себя дома он разводил белых и серых мышей и скрещивал их друг с другом. Но опыты по скрещиванию животных ему приходилось скрывать как «безнравственные», являвшиеся для священнослужителя суетным занятием. Много он занимался разведением пчел, скрещивал разные породы, но никаких сведений о полученных им результатах до нас не дошло.
      Однако и среди растений выбрать подходящий объект было делом далеко не простым. Мендель пишет в своей статье о тех требованиях, которым должен удовлетворять подопытный объект. Он остановился на горохе, который подходил по всем статьям.
     
      ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ
      Мендель начал с того, что выписал от разных семенных фирм 34 сорта гороха. Но опыты начал не сразу. В течение двух лет он проверял полученные сорта на чистоту и, лишь когда убедился, что они дают совершенно однородное потомство, приступил к. опытам. Однако и позже, в течение всех лет, что он работал на горохе, Мендель продолжал проверять исходные сорта на чистоту. Такой требовательности к чистоте подопытного материала у него могли бы поучиться и многие из современных экспериментаторов.
      До сих пор в монастырском дворе в Брно бережно охраняются менделевские грядки, вернее, место, на котором они когда-то были. Это длинный участок земли, размером 35 на 7 метров, вдоль монастырской стены. Все садовые работы, связанные с опытами, не говоря о самих опытах, Мендель выполнял сам.
      Опыты были трудны и кропотливы. Горох был выбран, в частности, потому, что у него совершенно исключено случайное перекрестное опыление. Благодаря своеобразной форме цветка тычинки и пестики плотно закрыты «лодочкой» и пыльники лопаются еще в бутоне. Рыльце покрывается собственной пыльцой еще до расцветания. Но эта форма цветка создавала и трудности для экспериментатора. Мендель непрерывно наблюдал за своими питомцами и ловил момент, когда бутон уже готов к оплодотворению. Тогда он раскрывал бутон, удалял «лодочку» и осторожно тоненьким пинцетом вынимал одну тычинку за другой (не дай бог задеть рыльце!). Затем наносил на рыльце чужую пыльцу. И такую процедуру приходилось повторять с каждым цветком. А их были сотни и тысячи.
      Но вот закончен первый вегетационный сезон. Урожай собран, исследован и подсчитан. Во всех опытах получилась аналогичная картина. Мендель, например, скрещивал растения с круглыми и с морщинистыми семенами. А в их потомстве все семена оказались круглыми. Причем такой результат получался независимо от того, имело ли круглые семена материнское или отцовское растение. Стало быть, круглая форма полностью доминирует над морщинистой.
      Но Мендель занимался не только формой семян, он исследовал семь пар признаков: окраску семя долей (желтая или зеленая), окраску кожуры (белая или цветная), форму боба, который часто неправильно называют стручком (ровный или с перехватами), и так далее. И во всех вариантах опытов получается тот же результат: один признак доминирует над другим, желтая окраска семядолей над зеленой, окрашенная кожура над белой... Это похоже на общую закономерность. Но Мендель еще много раз повторит опыты, прежде чем решится кому-нибудь рассказать о своих выводах.
      Но вот наступает весна. Мендель высевает гибридные семена и больше ничего не делает: пускай самоопыляются. Впрочем, нет, он не сидит без дела. Он осматривает каждый цветок. Иногда попадаются уродцы, у которых рыльце выступает из лодочки. На такие пыльца может быть занесена и ветром. Их он безжалостно уничтожает. Нужно защитить питомцев и от вредителей. Здесь дело не только в заботе о сохранении урожая. Ведь какой-нибудь, жучок, грызущий цветы, может на лапках перенести пыльцу с одного растения на другое. А это может испортить весь Ъпыт. Все лето Мендель хлопотал возле своих грядок, но в опыление не вмешивался: у
      всех растений произошло самоопыление.
      Наконец наступает долгожданный август — пора сбора урожая. Теперь можно подвести итоги. И удивительное дело: если в первом поколении все растения были совершенно однородными и проявляли только доминантные признаки, то во втором наблюдалось разнообразие. Растений с доминантными признаками было значительно больше, но и с противоположными признаками (их называют рецессивными) оказалось не так мало. Случайной ошибкой объяснить их появление было нельзя. И, что самое интересное, между доминантными и рецессивными признаками наблюдалось вполне определенное соотношение.
      Вот что, например, получилось в опытах, где исходные растения отличались формой семян. Напомним, что гладкие семена — доминантный признак, а морщинистые — рецессивный, следовательно, в первом поколении все семена были гладкими. Во втором же поколении от 253 гибридов получили 7324 горошины. Из них гладких — 5474, а морщинистых — 1850. Гладких больше в 2,96 раза, то есть почти втрое.
      В опыте, где изучалась окраска семядолей, доминантных желтых было 6022, а рецессивных зеленых _ 2001. Отношение оказывается равным 3,01 : 1.
      И такая картина получается со всеми семью парами признаков. Во втором поколении происходит расщепление, причем всегда на один рецессивный признак приходится три доминантных
      Найдена еще одна закономерность. На следующий год опыты дают тот же результат. Мендель не только повторяет, но и продолжает начатое. Он смотрит, что получится после самоопыления в третьем поколении. И опять новая картина. При самоопылении растений с рецессивными признаками никакого расщепления не происходит: все потомство оказывается однородным. Нет расщепления и в дальнейшем, а Мендель проследил судьбу признаков вплоть до седьмого поколения. Что же касается растений с доминантными признаками, то они ведут себя неодинаково. Некоторые, как и растения с рецессивными признаками, далее не дают расщепления. А остальные, как и раньше, дают расщепление 1:3. И здесь тоже вполне определенное количественное соотношение: одна треть доминантов не расщепляется, а две
      Мендель приходит к выводу, что наблюдаемое расщепление 3:1 правильнее заменить отношением 2:1:1. Половина дает гибридные семена, четверть — доминантных нерасщепляющихся и четверть — рецессивных.
      Вот и все. Явления наследственности уложились в несколько простых правил. Чтобы рассказать о них, нам понадобилось довольно много слов. Но на рисунке эти правила выглядят в виде очень простой схемы.
      Это и есть знаменитые законы Менделя, как их позже назвал голландский ботаник де Фриз.
      Первый (закон однородности и реципрокности) говорит о том, что первое гибридное поколение оказывается полностью однородным. Не совсем понятное слово «реципрокность» (взаимность, обоюдность, эквивалентность) указывает на то, что результат не зависит от того, является ли признак материнским или отцовским.
      Второй закон (закон расщепления) относится ко второму поколению и касается уже известного нам расщепления в отношении 1:2:1.
      Существует еще третий закон Менделя. Он говорит о тех случаях, когда родители отличаются друг от друга более чем одной парой признаков. Если мы скрестим сорт с гладкими желтыми семенами с сортом, у которого семена морщинистые и зеленые, то в первом поколении, конечно, все семена будут гладкие и желтые, поскольку эти признаки являются доминантными. Во втором же поколении после самоопыления будут наблюдаться все четыре возможные комбинации признаков. При этом обе пары признаков расщепляются совершенно независимо друг от друга, давая общее расщепление 9:3:3: 1. В рассмотренном примере, следовательно, должно быть:
      9 частей гладких и желтых,
      3 части гладких и зеленых,
      3 части морщинистых и желтых и 1 часть морщинистых и зеленых.
      Вам пока не совсем ясно, почему отношение 9:3:3: 1 соответствует независимому расщеплению? Но в этом проще будет разобраться несколько позже. А сейчас скажем о последнем из законов Менделя.
      Третий закон (закон независимой комбинации) относится к потомкам родителей, отличавшихся более чем одной парой признаков, и говорит о том, что признаки наследуются независимо друг от друга.
      Если бы Мендель сделал только это, он и то вполне заслужил бы почести, которые ему теперь воздаются. Ведь это первые установленные наукой законы наследственности. Кроме того, это, пожалуй, первый случай установления в биологии количественных законов. Но Мендель сделал не только это, он сумел объяснить, почему признаки наследуются именно так.
     
      ИГРА В КОСТИ
      Существуют понятия, против которых разум обывателя восстает с особенной силой. К их числу относятся статистические представления. Нередко мне приходилось наблюдать, с каким смаком иные остряки «расправлялись» со статистикой.
      — Средняя глубина пруда полметра, а корова в нем утонула! Вот вам и «в среднем»! Ха-ха-ха!
      — Давай, я съем два обеда, а ты ни одного — в среднем мы оба будем сыты! Гы-ы-ы!
      В общем шутки как шутки. Не ниже среднего уровня. Но не советую вам так шутить, ибо это демонстрация невежества, полного непонимания статистики. Уже одни слова «в среднем» говорят о том, что величина подвержена каким-то колебаниям. Вот если бы корова утонула в пруду, глубина которого не в среднем, а повсюду полметра, это было бы, конечно, парадоксом. А что касается «средних», то потому и существует статистика, что одной средней для характеристики изменчивой величины совершенно недостаточно. Чтобы с такой величиной можно было что-то делать, нужно знать, как именно она варьирует вокруг этой самой пресловутой средней.
      Ничего не поделаешь: противно статистическое мышление человеческому разуму. Статистика учит, что в лотерее «счастливых билетов» нет. И это абсолютно
      точно, это закон математики. Однако почти каждый человек, покупающий билеты, выбирает их: либо так, чтобы номера не шли подряд, либо еще по какому-нибудь принципу. А ведь для любой комбинации билетов математическое ожидание выигрыша одинаково. Но под самым строгим секретом сознаюсь, я знаю статистику настолько, что читал лекции в университете, однако когда покупаю билеты, то хотя я их и не выбираю, но рука немного дрожит: а какой все-таки взять? А ведь я знаю, что это совершенно безразлично.
      Одна из причин того, что законы Менделя долгое время не были признаны, а после признания многие им сопротивлялись, кроется, вне всякого сомнения, в том, что они носят статистический характер. Увы, немало было работ, авторы которых ставили опыты, получали расщепление, отличающееся от 3:1, и утверждали, что они опровергли законы Менделя. И добавляли еще, что даже у самого Менделя никогда не наблюдалось расщепления ровно 3:1.
      Все науки возникли как результат обобщения человеческого опыта, развились для удовлетворения тех или иных практических запросов. Теория вероятностей не составляет исключения. Но в отличие от других наук она, видимо, стыдится своего «происхождения». Ведь эта отрасль математики возникла в результате попыток создать теорию азартных игр, из попыток найти способ беспроигрышной игры. Сейчас теория вероятностей занимается самыми серьезными делами, но в XVI — XVII веках с ее помощью пытались предсказать результаты игры в кости, в «орлянку» и тому подобное.
      Придется и нам заняться этим малопочтенным делом, потому что на примерах из подобных игр легче всего пояснить основные идеи теории вероятностей, а без нее нам дальше обходиться нельзя.
      Рассмотрим самую простую из азартных игр — игру в «орлянку». Подбрасывают монету, и в зависимости от того, упадет ли она вверх гербом или цифрой, выигрыш достается тому или другому из партнеров. Если речь идет о нормальной (а, например, нд
      погнутой) монете и участники играют честно, то герб и цифра должны выпадать одинаково часто. Как говорят математики: вероятность их выпадения одинакова. Значит ли это, однако, что в случае двух бросаний монеты обязательно один раз выпадет герб и один — цифра? Конечно, нет. Здравый смысл подсказывает нам, что результат может быть каким угодно, но наиболее вероятно выпадение одного герба и одной цифры. А теория вероятностей учит, что такого результата следует ожидать в 50 процентах случаев; в 25 процентах следует ожидать выпадения двух гербов и в 25 — двух цифр. Таким образом, хотя наиболее вероятный результат — один герб и одна цифра, не будет ничего удивительного, если мы бросим два раза монету, и оба раза выпадет герб.
      Таким образом, для случайных событий (каким является бросание монеты) мы^не можем точно предсказать определенный результат. Мы можем только предсказать вероятность того или иного результата. Характер наших предсказаний сильно зависит от числа испытаний. При однократном бросании предсказание совершенно неопределенно, вероятность обоих результатов одинакова. При двух бросаниях она тоже недалека от неопределенности. Если же мы наберемся терпения и бросим монету тысячу раз, можно ожидать, что число выпадений герба будет близким к 50 процентам. И, сделав такое предсказание, мы мало ошибемся.
      Особенно важно понять следующее обстоятельство. Теоретически при тысячекратном бросании монеты может быть 1001 разный результат. Вероятность этих результатов далеко не одинакова. Так, вероятность того, что все 1000 раз выпадет герб, практически равна нулю (теоретически она равна 1 :21000, то есть ничтожно малой величине). Наиболее вероятно, что выпадет 500 раз герб и 500 раз цифра. Но и эта вероятность тоже очень мала, потому что это одна из очень большого числа возможностей, хотя и самая вероятная. Если мы добьемся в опыте такого точного результата, это будет удивительным. Однако получим ли мы ровно 500 выпадений герба или 512 — все равно результат будет очень мало отличаться от ожидаемых 50 процентов.
      Итак, выпадение герба в 50 процентах случаев — наиболее вероятный результат. Но при одном-двух бросаниях мы вполне можем не получить его ни разу. При сотне бросаний мы уже должны быть близки к нему, при тысяче — еще ближе. Все это точно доказывается теоремами теории вероятностей. Но на столь простом примере, как бросание монеты, наши выводы и так довольно очевидны.
      Сказанное — основные идеи теории вероятностей, науки, лежащей в основе вариационной статистики, дающей способы изучения изменчивых величин. А биология на каждом шагу имеет дело с изменчивыми величинами. Например, вопрос, родится мальчик или девочка. Известно, что вероятность их рождения почти одинакова. И никто не может предсказать, родится ли в данной семье мальчик или девочка. Но ничего не стоит предсказать, сколько мальчиков и девочек появится на свет в большом городе в течение года. Если мы скажем, что на каждую тысячу окажется в среднем около 510 мальчиков, то будем недалеки от истины.
      А теперь вернемся к законам Менделя. Мы говорили о том, что некоторые люди, не знающие и не понимающие статистики, пытались опровергать эти законы, утверждая, что почти никогда не наблюдается расщепления ровно 3:1. Но это как раз и следует из законов статистики. Она утверждает, что при большом числе опытов результат будет близок к ожидаемому, но она же говорит и о том, что получить точно ожидаемый результат — вещь крайне маловероятная.
      В этой связи мне хочется рассказать занятный случай. Ученый (хотя дело было давно, да к тому же за границей, мне все равно не хочется называть его имени; почему — увидите) изучал наследование признаков у одной из одноклеточных водорослей. Он поставил большое число опытов и напечатал статью. А потом другой ученый обратил внимание на то, что уж больно близки результаты к ожидаемому соотношению 3:1. Он взял бумагу и карандаш (а этот второй генетик хорошо знал математику) и подсчитал,
      С какой вероятностью можно получить столь «хорошие» цифры. Результат оказался близким к нулю. Слишком большое расхождение с ожидаемыми результатами говорило бы о противоречии с законами Менделя, а слишком хорошее следовало истолковать как искусственную подгонку результатов под ожидаемый результат. Что именно было в этом случае — сознательная ли фальсификация или, что более вероятно, наивное отбрасывание «неудачных» результатов (это, к сожалению, бывает не так уж редко), не знаю. Да и не в этом дело. Я хотел лишь сказать, что слишком хорошее соответствие в статистике даже хуже, чем плохое.
      Самое удивительное в работе Иоганна Грегора Менделя было то, что он сумел при тогдашнем уровне науки совершенно правильно объяснить открытые им законы. Раздумывая над полученными результатами, Мендель пришел к выводу, что наследственность прерывиста, что наследуется не большая совокупность свойств, а отдельные признаки. Далее Мендель связал отдельные признаки с отдельными «наследственными задатками», или «факторами», находящимися в половых клетках. К этим представлениям он пришел потому, что иначе объяснить полученные им результаты было невозможно.
      В своей статье Мендель пользовался далеко не всегда теми же словами и обозначениями, что и современные ученые. Например, то, что сам Мендель называл задатками, в XX веке стали называть генами. Повторяя рассуждения Менделя, мы не будем пользоваться его терминологией (в последующих главах нам все равно пришлось бы от нее отказаться), и в случаях, когда она расходится с современной, будем переводить ее на язык сегодняшней науки.
     
      БЕЗУМНАЯ ГИПОТЕЗА
      Итак, Мендель предположил, что в половых клетках есть какие-то материальные структуры — мы будем называть их генами, — ответственные за формирование признаков, и попытался, исходя из этого, объяснить найденные им законы. И здесь мы подходим к самому замечательному из того, что сделал Мендель.
      Чтобы объяснить равноправие мужского и женского начал в наследственности, думал Мендель, нужно допустить, что каждый из родителей дает потомку по одному гену каждого сорта. Да иначе и быть не может, раз во втором поколении снова проявляются признаки обоих родителей. Как это может осуществляться? Проще всего, если две половые клетки — мужская и женская — сливаются. Тогда клетка зародыша будет иметь все разновидности родительских генов. Но что дальше? У родителей было в клетках по одному гену каждого сорта, а у их потомков должно стать по два... А когда эти потомки будут образовывать новый зародыш, в нем уже окажется четТыре гена? Какой-то абсурд! Пройдет совсем немного поколений, и весь горох будет состоять из одних генов...
      Мендель продолжает думать. Он стал еще более замкнутым и молчаливым. По ночам его мучат кошмары. Горошина превратилась в пузырь, набитый генами. Две горошины сливаются в одну. Снова и снова повторяется это слияние. Вот уже горошина величиной с яблоко, вот она стала подобна огромной тыкве, вот она заполняет всю комнату... Сейчас она раздавит Грегора. Нужно бежать, но уже поздно. Гигантская горошина с оглушительным треском лопается. Мендель просыпается и снова начинает мучительно думать.
      А, собственно говоря, почему клетки должны обязательно сливаться? Ведь они могут давать зародышу только половину своего вещества. Но тогда у каждого из родителей должен с самого начала быть двойной набор генов. А почему бы и нет? Мендель начинает прикидывать, и все результаты получают вполне естественное объяснение. Нужно только предположить, что у каждого из родителей имеется по два гена каждого сорта и что в зародыш попадает только по одному из них. Вот теперь можно подробно заняться рассмотрением результатов.
      Вернемся к скрещиванию сортов гороха с гладкими и морщинистыми семенами и рассмотрим их с новой точки зрения. Очевидно, ген, «заведующий» формой семян, у этих сортов не одинаков. Условимся доминантную разновидность гена (или, как ее называют теперь, доминантный аллель) обозначать большой буквой, а рецессивную разновидность (рецессивный аллель) — малой. Пусть аллель гладкой формы семян будет Л, а аллель морщинистой — а. Таким образом, клетки одного из родителей содержат ЛЛ, а другого — аа. В результате оплодотворения та клетка, из которой в дальнейшем разовьется зародыш, получит одно Л и одно а, другими словами, генетическая формула ее будет Аа. Но поскольку аллель Л (гладкие семена) полностью подавляет своего конкурента а (морщинистые семена), то у потомка проявится признак только одного из родителей. И так будет со всеми потомками, потому что при взаимодействии АА и аа ничего другого, кроме Аа, получиться не может.
      У генетики, как и у всякой другой науки, есть своя терминология. Многих она пугает. Но без терминологии обойтись нельзя, и специфических терминов в генетике не так много. Во всяком случае, не больше, чем в школьной геометрии. Тяжело было бы изучать геометрию, не пользуясь такими словами, как «гипотенуза», «косинус», «биссектриса». Но геометрию проходят все, а генетику пока только специалисты. Вспоминаю, как один мой друг, физик-теоретик, прочел в книге по генетике следующую фразу: «Генотип только тогда появляется в фенотипе, когда рецессивный аллель находится в гомозиготном состоянии». Эта, на его взгляд, абракадабра произвела на моего друга такое сильное впечатление, что он выучил фразу наизусть и стал применять в качестве самого сильного проклятия.
      Мне сейчас крайне неловко перед читателем, который может посчитать себя обманутым. Взял книжку для легкого чтения, а ему всучили замаскированный учебник. Нет, это не учебник, и я стараюсь, чтобы книжка читалась легко. И именно поэтому я и пишу «доминантный аллель» (вы уже знаете, что это такое) вместо того, чтобы писать: «разновидность материального задатка наследственного признака, подавляющая проявление другой разновидности того же задатка». Согласитесь, что это было бы еще хуже.
      Но вернемся к фразе, которая произвела такое впечатление на моего друга, тем более что два слова из нее как раз нам сейчас понадобились. Что означают слова «аллель» и «рецессивный», вы уже знаете. Разберемся в словах «гомозиготный» и «гетерозиготный». Незнакомые слова часто состоят из знакомых кусков, и это помогает понять их и запомнить. Приставки «гомо» и «гетеро» встречаются очень часто, и вы, конечно, знаете много слов с ними (гомогенный, гомологичный и тому подобные). «Гомо» — означает одинаковый, «гетеро» — разный. Что касается «зиготный», то, если вы не биолог, это слово для вас новое. Зиготой называют ту первую клетку (оплодотворенное яйцо), из которой разовьется зародыш и которая образуется в результате слияния мужской и женской половых клеток. Теперь, если я вам скажу, что гомозиготным называется организм (или клетка), содержащий одинаковые аллели, а гетерозиготным — разные, слова эти покажутся вам вполне естественными. В рассмотренном примере родительские растения АА и аа были гомозиготными, а их гибридный потомок Аа — гетерозиготным. Что же касается «генотипа» и «фенотипа», то это, соответственно, совокупность наследственных задатков (генов) и совокупность внешних признаков.
      Теперь ужасная фраза стала понятной. Она как раз и объясняет, почему у растений Аа, имеющих ген морщинистости, он внешне не проявляется.
      Вот, пожалуй, и все относительно объяснения первого закона Менделя на том уровне, на каком сам Мендель его понимал. К этому нужно добавить только, что доминирование не всегда бывает полным. Например, при скрещивании ночной красавицы с красными и белыми цветами гетерозиготные потомки оказываются розовыми. Это не противоречит первому закону Менделя Ведь этот закон утверждает, что первое поколение гибридов все должно быть одинаковым. Это наблюдается всегда. Но не всегда гибриды в точности подобны одному из родителей.
      А теперь перейдем ко второму закону. В нем речь идет о втором поколении гибридов. Посмотрим же, чего следует ожидать при самоопылении гетерозиготных (я не боюсь этого слова!) гибридов первого поколения. В случае самоопыления не может идти речи о двух родителях, но и здесь зародыш получается от слияния мужских и женских элементов. Все клетки этого растения гетерозиготны (Аа), поэтому с каждой стороны может прийти в зародыш либо А, либо а. Переберем все возможности. Их всего четыре:
      «Отцовское» А соединяется с «материнским» а, будет Аа; «отцовское» А соединяется с «материнским» А, будет АА; «отцовское» а соединяется с «материнским» а, будет аа; «отцовское» а соединяется с «материнским» А, будет аА.
      Нетрудно себе представить, что вероятность всех этих событий одинакова. Следовательно, во втором поколении следует ожидать, что из каждых четырех
      Потомков в среднем должно быть два гетерозиготных, один гомозиготный доминантный и один гомозиготный рецессивный, то есть должно наблюдаться менделев-ское расщепление 1:2:1. А поскольку у гетерозигот проявляется только доминантный аллель (я надеюсь, что вы теперь понимаете эти «заклинания» запросто), то они должны выглядеть внешне («фенотипически») так же, как полные доминанты, то есть внешне должно наблюдаться расщепление 3:1 — на три части гладких семян должна приходиться одна часть морщинистых. А именно такой результат и наблюдается во всех опытах Менделя. Если же доминирование неполное, то и внешне будет наблюдаться расщепление 1:2:1.
      Остается третий закон Менделя. Он относится к тем случаям, когда родители отличаются друг от друга более чем одной парой признаков. Возьмем пример, который мы уже рассматривали: скрещивание сортов с гладкими желтыми семенами и с морщинистыми зелеными. Если ген окраски семядолей обозначим буквой В и по-прежнему большой буквой будем обозначать доминантный аллель (желтая окраска), а малой — рецессивный b (зеленая окраска), то генетические формулы родителей будут, соответственно, ААВВ и aabb. Поскольку они гомозиготны, то первое поколение будет совершенно однородным, хотя и содержит все разновидности генов. Вы и сами теперь сможете написать генетическую формулу гибридов. Она будет АаВЬ. Проявятся только доминантные аллели, и внешне гибриды будут выглядеть так же, как первый из родителей. Именно это и наблюдается во всех опытах.
      Разобраться, что должно произойти после самоопыления во втором поколении, несколько сложнее. Для этого прежде всего посмотрим, какие аллели может получить зародыш. С каждой стороны возможны четыре комбинации: АВ, АЬ, аВ и ab. А при встрече этих комбинаций друг с другом возможны 16 разных вариантов Это уже многовато для того, чтобы их перебирать в уме. Проще составить таблицу. Выпишем все четыре комбинации по вертикали и по горизонтали; на пересечениях окажутся все возможные варианты. Разнообразие их велико. Но если учесть, что проявляется доминантный аллель, то потомство во втором поколении будет только четырех сортов. На каждые 16 семян должны приходиться:
      9 гладких желтых,
      3 гладких зеленых,
      3 морщинистых желтых и 1 морщинистое зеленое.
      Другими словами, во втором поколении должно наблюдаться расщепление 9:3:3: 1, как это уже было сказано. Остается добавить, что в опытах именно такой результат и наблюдается — разумеется, с определенными колебаниями, вытекающими из законов статистики.
      Как видите, законы Менделя очень хорошо объясняются, если предположить, что наследственные признаки передаются через посредство отдельных материальных задатков (генов), находящихся в половых клетках. Конечно, существование генов в 1865 году, так же как и в 1900, при переоткрытии законов Менделя, было только гипотезой. Теперь существование генов не только превратилось из гипотезы в факт, но и о самих генах известно уже очень многое.
      Именно поэтому мне было довольно трудно сейчас писать о законах Менделя. Я это делал в абстрактной форме, на том уровне, который соответствовал временам, когда жил и работал Мендель. Теперь можно было бы сказать о том же проще и убедительнее. Но именно потому работу Менделя и можно назвать гениальной, что он ее выполнил, когда из того, что мы теперь знаем, было известно очень мало. А Мендель уже тогда не только открыл основные законы наследования, но и сумел их объяснить. Вот что сделал Мендель.
     
      АББАТ МОНАСТЫРЯ СВЯТОГО ФОМЫ
      Долго не решался Мендель обнародовать результаты своих открытий. Он снова и снова повторял опыты, каждый раз получая те же самые результаты. Наконец решился. 8 февраля и 8 марта 1865 года на заседаниях Брюннского общества естествоиспытателей, одним из основателей которого являлся Грегор Мендель, была доложена его работа «Опыты над растительными гибридами». Протоколы заседаний сохранились. Из них явствует, что докладчику не было задано ни одного вопроса. Его попросту никто не понял.
      В том, что Менделя не поняли, нет ничего удивительного. Работа была слишком новаторской. Он рассуждал о явлениях наследственности в совершенно иных понятиях, чем это было принято. Кроме того, в биологической работе он широко пользовался математикой, что в те времена было совершенно неслыханно. Поэтому его доклад, а позже статью понять современникам было действительно трудно.
      Но есть и другое немаловажное обстоятельство. Мендель не только не имел научного имени, но и вообще не был профессиональным ученым. Если бы та же работа вышла, скажем, из-под пера профессора Нэгели, ее тоже, может быть, немногие признали бы сразу, но, несомненно, отнеслись бы внимательно. Еше бы, автор известен как серьезный ученый. Даже если работа трудна, ее постарались бы понять. А когда с такой работой выступил никому не известный каноник, могло быть одно из двух: либо это выдающаяся работа, либо какая-то ерунда. Поскольку в первое трудно поверить, то все считали, что работа вовсе не заслуживает внимания.
      Насчет членов провинциального общества естествоиспытателей Мендель, как это известно из его писем, не строил иллюзий. Он решил обратиться за поддержкой к профессору Нэгели, известному своими работами по гибридизации. Что из этого получилось, рассказано в начале книги. Советы Нэгели, с авторитетом которого Мендель очень считался, сыграли в дальнейшей судьбе его опытов роковую роль.
      Не дело не только в Нэгели. Осенью 1867 года умер настоятель монастыря Святого Фомы Кирилл Напп. Весной 1868 года аббатом и настоятелем этого монастыря избрали Грегора Менделя. Свалившиеся на него обязанности ограничили возможности даль-шейшей работы. Обязанностей становилось все больше, а возраст брал свое, здоровье слабело.
      Мендель привык все, чем бы он ни занимался, делать серьезно и обстоятельно. И с той же настойчивостью и терпением, с какими раньше ставил свои опыты с горохом, Мендель занялся исполнением новых обязанностей.
      Часто, когда пишут об истории Иоганна Грегора Менделя, стараются изобразить его судьбу трагически. С первого взгляда это так. Кроме того, это «звучит». Я сам сейчас еле удерживаюсь от того, чтобы не изобразить все по традиции. Мне было бы легче писать, а вам занятнее читать. Но постараемся представить себе все так, как оно было на самом деле.
      Если говорить о судьбе открытия Менделя — да, она трагична. Но судьба открытия и судьба человека далеко не одно и то же. Если бы Мендель был ученым-профессионалом, для которого изучение законов наследственности стало главным делом жизни, тогда бы судьба открытия и судьба человека слились воедино. Трагедия открытия стал г. бы трагедией ученого.
      Что же касается Менделя, то сам он, по-видимому, никакой трагедии не переживал. Он вполне мог добиваться признания, но не сделал для этого ровным счетом ничего. Ведь он мог не ограничиваться публикацией одной-единственной, и притом очень краткой, статьи в провинциальном журнале. Он мог писать статьи и в другие, более распространенные журналы. Но он этого не сделал. Если бы его постигла при этом неудача, он мог издать книгу о своих опытах и теории. Это было просто, да и Мендель к тому времени стал хорошо обеспеченным человеком. Наконец, свет не сошелся клином на профессоре Нэгели. Мендель мог искать поддержки и у других представителей официальной науки. Ничего этого Мендель не делал.
      Почему? Может быть, он не был уверен в своей правоте или не придавал значения своему открытию? Этого нельзя сказать. Из его статьи, а еще больше из писем к Нэгели мы знаем, что Мендель был абсолютно уверен в своей правоте и отдавал себе полный отчет в значении открытия. Но все факты говорят, что Менделя не заботило признание его заслуг.
      Вам это может показаться странным. Однако в этом нет ничего удивительного. Даже теперь в среде профессиональных ученых бывает, что человек выполнит очень хорошую работу, а о дальнейшем не беспокоится. Друзья твердят чуть не ежедневно: «Когда же ты, наконец, напишешь статью?», а он только отмахивается: ужо, мол. Бывает, что ученого увлекает сам процесс работы, сознание того, что он нашел что-то новое, а признание его заслуг, то, что скажут коллеги, волнует гораздо меньше. Ведь коллеги чаще критикуют, чем восторгаются, и удовлетворения от этого мало. А бывает, что и просто не до того. На очереди следующая, более интересная и
      важная работа. Вот закончится серия опытов, тогда напишу обо всем сразу. И так ведет себя ученый-профессионал, а ведь Мендель как-никак был лишь любителем.
      Вернемся к Менделю. Немного сохранилось о нем сведений. Но из того, что дошло до нас, мы знаем, что интересы у него были широкие. Не меньше, чем скрещиваниями растений, он увлекался пчеловодством и метеорологией. И если о скрещиваниях растений Мендель опубликовал лишь две работы, то по метеорологии — целых пять (как до, так и после работы, которая прославила его имя). Гибридизацию растений Мендель вовсе не считал единственным делом своей жизни.
      Кроме того, Мендель не был и не считал себя ученым - профессионалом. И его привлекали многие другие вещи. Он очень любил преподавательскую работу и занимался ею почти всю жизнь. А раз он был учителем, да к тому же еще прелатом, то по тем временам считался крупной фигурой в городе и неизбежно занимался многим из того, что в наши дни назвали бы общественной работой: общество естествоиспытателей, Моравский ландтаг, депутатом которого он был, и многое другое. И, насколько мы знаем, всем этим Мендель занимался с большой охотой.
      Что же касается опытов по скрещиванию, то, видимо, Мендель хотел сделать еще шаг, доказать, что открытые им законы имеют общее значение. Он много работал с ястребинками, но объект оказался неудачным. Возможностей для продолжения работ было меньше. Они остались неоконченными.
      Кроме всего прочего, Мендель был и просто человеком, которому не чуждо ничто человеческое. Став монахом, он лишился возможности иметь собственную семью. И поэтому он очень заботился о своих родных и односельчанах. Он нежно любил свою мать и всю жизнь думал о ней. Не остался Грегор в долгу и перед сестрой Терезией, отказавшейся от части приданого ради образования брата. Иоганн Грегор, встав на ноги, взял на себя заботу о трех ее сыновьях и поддерживал их, пока они не закончили образование. Когда родная деревня пострадала от пожара, он пожертвовал большую сумму для постройки там пожарной станции.
      Мендель пользовался любовью и авторитетом среди сограждан. И когда 6 января 1884 года он умер, за его гробом шла большая процессия и много хороших слов говорилось над его могилой. Но по иронии судьбы ни слова не было сказано в тот день о Менделе, которого знаем мы, — о гениальном ученом, открывшем законы наследственности, заложившем основы современной генетики.
     
      ЕЩЕ 18 ЛЕТ СПУСТЯ
      А время шло. Наука развивалась и все ближе подводила к неизбежности тех представлений о наследственности, которые были развиты в забытой работе Менделя,
      В 1884 году профессор Нэгели написал книгу об эволюции. Некоторые представления профессора слишком походили на взгляды его старого корреспондента Менделя, который умер как раз в год выхода книги Нэгели. Но имя Менделя не упомянуто ни разу. То ли Нэгели забыл о нем, то ли не счел нужным писать. Но теория Нэгели абстрактна и туманна. Ей далеко до ясности работы Менделя.
      Тем временем сельскохозяйственная практика заставляла все шире применять в животноводстве и растениеводстве гибридизацию. Это, естественно, привлекало к ней и интересы ученых. В июле 1899 года Королевское общество садоводов созвало в Лондоне международную конференцию по гибридизации. Конференция была очень многолюдной (позже ее стали считать первым Международным генетическим конгрессом). На ней присутствовали многие крупнейшие генетики. Наиболее интересный доклад сделал англичанин Бэтсон, говоривший о прерывчатом характере явлений наследования, то есть о том, что составляет теоретическую основу менделизма. Имя Менделя на этой конференции не упоминалось ни разу.
      Но вот кончился XIX век. Наступил 1900 год — время переоткрытия законов Менделя и признания его заслуг. Прошел всего год после Лондонской конференции; если бы она состоялась на год позже — имя Менделя упоминалось бы в каждом докладе. Заметим, что к тому времени прошло 16 лет со времени смерти Грегора Менделя и 35 лет с того дня, когда он в Брюннском обществе естествоиспытателей впервые попытался сообщить научному миру о своих открытиях.
      В течение одного года в одном и том же журнале были напечатаны три работы трех разных ученых из трех стран. Содержание их близко тому, о чем Грегор Мендель говорил 35 лет назад. Во всех статьях писалось об основных количественных законах наследственности.
      14 марта 1900 года в редакцию «Трудов немецкого ботанического общества» пришел пакет из Амстердама. В нем была рукопись статьи известного голландского ботаника профессора Гуго де Фриза. Статьй называлась «Закон расщепления гибридов». Вполне понимая значение открытия, де Фриз одновременно послал краткое сообщение в Парижскую академию наук. Обе статьи вскоре вышли в свет. Во французской о Менделе не было сказано ни слова. В немецкой было подстрочное примечание, где самым мелким шрифтом, как и полагается в примечаниях, автор писал о работе Менделя: «Эта важная работа цитируется так редко, что я сам познакомился с нею уже после того, как опыты были закончены, и после того, как были выведены описываемые правила». Де Фризу исполнилось тогда 52 года, и имя его было широко известно научному миру.
      Но еще до выхода статьи де Фриза в свет, всего через месяц с небольшим после прихода пакета из Голландии, в редакцию поступила новая рукопись. Ее название было совершенно иным — «Правила Г. Менделя о поведении потомства сортовых гибридов». Написал ее Зб-летний профессор ботаники из Тюбингена (Германия) Карл Корренс. Он тоже узнал о работе Менделя после окончания опытов, но писал о ней гораздо подробнее. И вообще Корренс сделал много для признания заслуг Менделя. Именно он впервые опубликовал его письма к Нэгели.
      Прошло еще совсем немного времени, и в редакцию поступила третья статья: «Об искусственном скрещивании у гороха». Автор ее, австриец Эрих Чер-мак, — самый молодой из тройки «переоткрывателей». Ему всего 29 лет, и он пока ассистент. Ему также знакома работа Менделя, и он тоже прочитал ее после окончания опытов.
      Такое совпадение кажется удивительным. Но оно закономерно. Если Мендель намного опередил науку своего времени, го на рубеже двух столетий открытие законов наследственности буквально носилось в воздухе. Обычно честь переоткрытия законов Менделя приписывают только трем названным ученым — де Фризу, Корренсу и Чермаку. Это не совсем справедливо. В то время, когда эти ученые скрещивали растения, другие ставили такие же опыты на животных.
      Английский зоолог У. Бэтсон занимался скрещиванием кур, француз Кено экспериментировал на мышах. Независимо от ботаников они пришли к тем же самым выводам. Но опыты на животных требуют большего времени, и эти ученые опубликовали свои работы несколько позднее.
      Но не кажется ли подозрительным, что все три «переоткрывателя» пишут, будто познакомились со статьей Менделя уже после окончания собственной работы? Ничего подозрительного нет. Каждый из них, готовя статью в печать, знакомился с литературой и не мог пройти мимо капитальной сводки Фоке «Растительные помеси», где упоминалось и о статье Менделя.
      Это было начало. Десятки ученых занялись проверкой законов Менделя на самых разнообразных объектах и неизбежно приходили к их подтверждению. Уже через несколько лет стали выходить толстые книги о менделизме, о его работах начали читать лекции студентам.
      Кончая говорить о Менделе, нужно сказать еще несколько слов о том, а что же он сделал. Это может показаться ненужным. Однако часто ученых прославляют за то, чего они не сделали, а их истинные заслуги остаются в тени. Так и с Менделем. Если спросить: а что то, самое главное, что сделал Мендель, скорее всего ответят: он открыл законы наследственности. Так скажут и многие представители мира науки. Но в действительности это не так.
      Что касается самих «законов Менделя», то, как теперь выясняется, некоторые ученые приходили к ним и раньше. После работ Найта и Гертнера, Сажрэ и Нодэна стали известными и корпускулярная природа наследственности, и доминирование, и равноправие полов в наследственности, и однородность первого поколения гибридов, и расщепление во втором — собственно говоря, все, что составляет содержание «законов Менделя».
      Мендель не был первооткрывателем законов наследственности! Но, отнимая от него это право, мы хотим воздать ему еще большую честь. А Мендель сделал две вещи гораздо большего масштаба, чем констатация фактов (что было сделано и другими).
      Первая заслуга Менделя в том, что он ставил опыты на совершенно ином уровне, чем его предшественники. Вместо того чтобы изучать наследование общего «облика», он впервые начал исследовать наследование отдельных признаков. Начал с растений, отличающихся лишь по одному признаку, затем перешел к опытам постепенно возраставшей сложности. И именно поэтому только его опыты и были абсолютно убедительны. Остается еще добавить, что до него никто не предъявлял таких высоких требований к точности и чистоте опытов.
      Вторая же, и самая главная, заслуга Менделя — его гипотеза о материальных задатках, которые в двойном комплекте находятся в клетках и которые зародыш получает от обоих родителей. Это поистине «безумная идея» того же ранга, как те, что высказали Ньютон или Эйнштейн. И именно поэтому мы без малейших натяжек говорим о Менделе: гений.
      Менделизм — фундамент современной генетики. Первый этаж было суждено построить Т. Г. Моргану. Речь о нем дальше. А сейчас хочется сказать, как он оценивал работу Менделя. Морган писал: «За те десять лет, что Г. Мендель работал со своими растениями в монастырском саду, он сделал величайшее открытие из тех, что были сделаны в биологии за последние пятьсот лет».
     
      О МУХАХ И СЛОНАХ
      КАК В КИНО
      Одна пожилая дама выступила с сенсационным утверждением: клетки образуются из бесструктурного «живого вещества»! Ее вывод подтверждали многочисленные фотографии. Вот совершенно однородная масса вещества, вот в ней образуются мелкие крупинки, вот эти крупинки собираются в более крупные зернышки, вот уже можно различить некоторое подобие живой клетки, а вот и самая настоящая клетка, со всеми присущими ей особенностями.
      Абсурд? Но ведь утверждение основано на подлинных фотографиях. Однако все объясняется очень просто. Если фотографии рассматривать не так, как они приведены в книге, а в обратном порядке, то нетрудно узнать хорошо знакомую картину распада погибающих клеток. Почтенная дама получила большое число фотографий и, желая подтвердить свои взгляды, разложила их не так, как следует.
      Картина хорошо знакомая. Если киноленту крутить в обратную сторону, можно увидеть много чудес. Дым лезет обратно в паровозную трубу. Пуля вылетает из мишени и возвращается в ствол пистолета. Порывы ветра несут лепестки в одну точку, они собираются в цветок, цветок превращается в бутон...
      А если крутить ленту правильно, никаких чудес не будет. Наоборот, бутон постепенно превратится в прекрасный цветок. Но это тоже своего рода чудо. Тот процесс, на который требуется несколько часов или даже дней, проходит на наших глазах за несколько секунд. Это чудо — результат простейшего приема: замедленной киносъемки.
      Откуда же берутся живые клетки? Какие изменения претерпевают они в течение своего жизненного цикла? Что, казалось бы, проще — посмотреть в микроскоп. Правда, жизненный цикл клетки составляет несколько часов, а то и дней. Но ведь мы только что говорили о замедленной киносъемке. Так же, как превращение бутона в цветок, она может продемонстрировать нам за несколько минут жизнь клетки.
      Увы, это далеко не так просто, как может показаться на первый взгляд. В наши дни, действительно, можно изучать тончайшие микроскопические детали строения живых клеток, даже снимать кинофильмы из их жизни. Но это результат новейших технических достижений. Сто лет назад, когда закладывались основы науки о живой клетке, в распоряжении ученых были лишь довольно примитивные микроскопы.
      Если мы посмотрим в обычный микроскоп на живую клетку, то ничего в ней не увидим. Клетка «оптически пуста». Пузырек, лишенный какого-либо внутреннего строения. В чем тут дело?
      Мы видим вокруг себя яркий и разнообразный мир только потому, что разные тела по-разному поглощают лучи света. Стекло пропускает все видимые лучи, поэтому мы и не видим оконного стекла, если оно чисто вымыто. Но если его давно не мыли, то мы начинаем его замечать. А иногда стекла забеливают известкой (например, в бане), тогда их видно совсем ясно. Вернее, самого стекла мы так и не видим, но ясно представляем, где оно находится, какова его величина и форма. Изделия из цветного стекла мы тоже отлично видим, даже если они и совершенно чистые: они пропускают не все лучи.
      Мы не можем различить внутреннего строения живой клетки потому, что все ее части одинаково хорошо пропускают свет. Как же быть? Очевидно, можно поступить так же, как со стеклом: окрасить либо всю, либо те части клетки, которые нас интересуют.
      До недавнего времени это был единственный способ изучения внутреннего строения клетки. Причем процедура приготовления микроскопических препаратов была довольно сложной.
      Живая клетка сопротивляется проникновению в нее посторонних веществ. Поэтому предварительно ее нужно убить, но так, чтобы она сохранила прижизненную структуру. Для этого применяли смеси из различных, подчас редких и дорогих веществ, вроде, например, осмиевой кислоты, которая в несколько раз дороже золота. Такой процесс убивания клетки называют фиксацией. Затем следовала долгая и мучительная «проводка». Зафиксированный кусочек животной или растительной ткани переносили из одной жидкости в другую, держа в каждой вполне определенное время. Потом погружали в расплавленный парафин и оставляли там до тех пор, пока кусочек весь им не пропитается.
      За этим следовала ответственнейшая процедура приготовления срезов. Из парафинового блока с залитым кусочком нужно изготовить ломтики совершенно равномерной толщины — в несколько тысячных долей миллиметра. Вручную это сделать просто невозможно. Существуют специальные приборы — микротомы, с помощью которых изготовляют срезы для микроскопирования. Правда, чтобы получить хороший срез, далеко не достаточно иметь микротом. Если материал плохо залит в парафин, или нож затупился, или микротом не отрегулирован, то кусочек парафина будет измят или изломан, а вместе с ним пропадет и опыт.
      Но вот, наконец, срезы получены (большая часть материала при этом, конечно, пошла в отходы!). Теперь их нужно покрасить. Для этого применяют разные красители, действующие по одному из двух принципов. Одни действительно окрашивают соответствующие части клетки, проникая внутрь их (то есть получается нечто вроде цветного стекла). Другие лишь сорбируются поверхностями (окно в бане). Окраска происходит на стеклышке, где разложены тончайшие срезы. Сначала, с помощью специальной обработки удаляют парафин, потом красят, иногда меняя несколько растворов, дифференцируют, осветляют... Каждая процедура — новая жидкость, которая легко может смыть приготовленный с таким трудом срез. Потом окрашенный препарат заключают между двумя стеклышками в слой прозрачной смолы. Когда она засохнет, можно будет и посмотреть в микроскоп. Ёся процедура занимает в лучшем случае несколько дней, а то и растягивается на недели.
      Конечно, у опытного сотрудника и срезы получаются хорошие, и никакая процедура не смывает их со стекол, но это дается длительной практикой.
      Кажется, ясно, что из отдельных срезов, полученных из убитых клеток, никакого кино не получишь. Но так ли это? Ведь и в самом настоящем кино подлинного движения нет. Быстро сменяются отдельные кадры, вызывающие в нашем сознании картину движения. А замечательные рисунки Бидструпа: без всяких подписей несколько картинок, расположенных в определенном порядке, рассказывают нам целую историю...
      А что, если серию таких рисунков смешать в беспорядке? Немного посидев над ними, мы скорее всего сумеем сложить их в правильной последовательности. Именно так и поступали цитологи вплоть до самого недавнего времени. Они убивали клетки, делали срезы, окрашивали их, приготовляли микроскопические препараты, а затем искали клетки, находящиеся на разных стадиях жизненного цикла, и, сравнивая их друг с другом, старались установить последовательность, в которой одна картина сменяет другую. Сделать это не так трудно, и об истории с пожилой дамой я вспомнил в начале этой главы лишь как о редком курьезе.
     
      ТАНЕЦ ХРОМОСОМ
      Совершенно исключительную роль в явлениях наследственности играют хромосомы — нитевидные структуры, находящиеся в клеточном ядре и интенсивно окрашивающиеся многими красителями (с чем и связано их название). Кто открыл хромосомы? Кто первый заговорил об их значении? Ответить на этот вопрос нелегко, да и вряд ли это нужно.
      Вальдейер был первым, кто назвал хромосомы хромосомами, но они были известны и раньше. Гофмейстер раньше других, еще в середине прошлого века, сумел установить правильную последовательность разных стадий клеточного цикла, но необходимых выводов не сделал. Основы современного учения о живой клетке сложились в последней четверти прошлого века трудами Штрассбургера и Чистякова, Флемминга и Навашина, Гертвига, Перемежко, Вальдейера, Бюч-ли и ряда других. Они были настоящими учеными и не спорили, подобно Бобчинскому и Добчинскому о том, кто первый сказал «э». Каждый из них сказал свое «э», выяснил какую-нибудь деталь общего процесса. Из этих фрагментов, как мозаика из ярких камешков, и сложилась постепенно вполне ясная картина. Нужно повторить еще раз, что произошло это уже после того, как Мендель написал свою историческую статью.
      Не будем следить за ходом отдельных работ, ведь мы живем на столетие позже. Нам достаточно сесть в удобное кресло и посмотреть отрывки кинофильма о жизни клеток. Это не мультипликация. Теперь существует фазово-контрастный микроскоп, с помощью которого без всякой окраски можно видеть внутреннее строение клетки. Значит, нет надобности убивать клетки, их можно наблюдать и живьем. Следовательно, можно применить замедленную киносъемку и снять самый настоящий фильм. И такие фильмы существуют.
      Итак, погасим свет. На экране — живая клетка. Мешочек, заполненный вязкой жидкостью — протоплазмой. В протоплазме можно различить мелкие зернышки разной величины. Природа и назначение их различны. Особенно важны два типа гранул. Митохондрии — тельца продолговатой формы и слоистого строения Это энергетические станции клетки.
      В митохондриях происходит «сжигание топлива» — окисляются питательные вещества и полученная энергия запасается в удобной для дальнейшего использования форме: строятся молекулы аденозинтри-фосфорной кислоты (молекулярные аккумуляторы химической энергии, которые отдадут эту энергию именно в то время и в том месте, когда и где это будет нужно клетке). Частицы поменьше — микросомы.
      Это микроскопические химические фабрики, здесь строятся молекулы белка, главного вещества жизни.
      Но не протоплазмати-ческие гранулы привлекают теперь наше внимание. Приблизительно в центре клетки видно довольно крупное округлое образование — клеточное ядро. Оно окружено оболочкой и, как и сама клетка, заполнено вязкой жидкостью — * кариоплазмой. Внутри ядра — округлое тельце поменьше, ядрышко. А где же хромосомы, которые нас интересуют больше всего? Их не видно. Скоро и они появятся на экране. Но сейчас клетка находится в стадии, которую совершенно неправильно называют стадией покоя. На самом же деле в это время процессы обмена веществ идут наиболее интенсивно. Хромосомы же на этой стадии представляют собой столь тонкие нити, что в обычный микроскоп их не видно. Для этого нужен электронный микроскоп.
      Когда клетка готовится к делению, длинные и тонкие хромосомы начинают спирал изироваться, становясь при этом более толстыми и короткими. Тогда их можно увидеть и в обычный световой микроскоп. Вот они появились и на нашем экране. Внутренность ядра заполнилась нитями. Очертания их неясны. Они довольно длинны и хаотически перепутаны, трудно разобраться, где оканчивается одна и начинается другая. Они медленно движутся, становясь толще, короче, четче...
      Пока мы наблюдали за хромосомами, то не заметили, как с клеткой произошло два существенных изменения. Исчезли ядерная оболочка и ядрышко. Теперь хромосомы находятся прямо в протоплазме. Они стали совсем короткими и расположились все в одной плоскости — посреди клетки. Цитолог сказал бы: хромосомы расположились в экваториальной плоскости. Впрочем, мы теперь видим не только экватор, но и полюса. Из двух точек на противоположных сторонах клетки выходят нити, образующие веретенообразную структуру. Нити присоединены к определенным точкам каждой хромосомы...
      А теперь будьте внимательны. Вы станете свидетелем важнейших событий. Но из-за того, что на экране все происходит в десятки раз быстрее, чем в действительности, они промелькнут за несколько секунд. Смотрите: хромосомы, которые были видны в виде плотных палочек, расщепились вдоль. Число их удвоилось. Сестринские хромосомы лежат параллельно друг другу и соединяются только в одной точке, в той самой, куда прикреплены нити веретена. Но вот заработало веретено. Нити его сокращаются и растаскивают сестринские хромосомы к двум противоположным полюсам. Образовалось две группы хромосом в двух противоположных сторонах клетки. Между ними, на месте бывшего экватора, возникает клеточная перегородка.
      После этого начинает казаться, что фильм стали крутить в обратную сторону. Вновь образуется ядерная оболочка и ядрышко, хромосомы деспирализу-ются и постепенно перестают быть видимы. Перед нами две клетки, в точности подобные исходной.
      Экран гаснет. В комнате загорается свет.
      Прежде чем перейти ко второй серии (фильм у нас двухсерийный), рассмотрим несколько микрофотографий, где разные клетки сняты во время деления.
      Сначала сравним фотографии, где сняты клетки одного и того же вида. Пусть это горох, на котором Мендель открыл законы наследственности. Во всех клетках, хотя они взяты от разных индивидуумов и из разных частей растений, по 14 хромосом. Если мы рассмотрим их внимательно, то увидим, что в каждой клетке имеется по семь разных хромосом, то есть по две хромосомы каждого сорта. Одна и та же картина наблюдается во всех клетках. В каждой мы можем различить эти семь типов хромосом, характеризующихся определенной длиной, толщиной, расположением перетяжек и другими деталями строения.
      А теперь сравним хромосомные наборы разных видов. Они оказываются совершенно другими, чем у гороха. В клетках человека мы увидим 46 хромосом, в клетках кукурузы — 10. в клетках растения Гапло-папус грацилис всего две. Но каждый вид характеризуется вполне определенным числом хромосом, во всех случаях оно четное и их можно распределить попарно.
      Поэтому цитогенетики и говорят о том. что клетки каждого вида характеризуются определенным числом пар хромосом. Из этого правила есть одно важное исключение: половые клетки. Здесь мы снова можем погасить свет, чтобы посмотреть вторую часть фильма, посвященную делению половых клеток и процессу оплодотворения.
      На экране точно такая же клетка, как и в первой серии, по из нее после деления должны образоваться полозые клетки — яйца или спермин. Процессы, которые проходят перед нами, напоминают то, что мы уже видели. Но начальные стадии деления идут значительно медленнее, хотя фильм снимали и показывают с той же скоростью. Хромосомы уже стали толстыми и короткими, но все еще не образуют экваториальную пластинку.
      Вместо этого они собираются попарно. Каждая хромосома ищет подобную себе. Они сближаются, располагаются параллельно друг другу и почти сливаются. Мы видим их как одно целое. Через некоторое время они начинают расходиться. Но это не очень-то получается. Хромосомы как-то странно перепутались, и при их расхождении образуются петли. Дело в том, что во время контакта почти все хромосомы обменялись кусками. У новой хромосомы «голова» от одной, а «хвост» от другой из старых хромосом.
      Среди зрителей нашего воображаемого кинофильма (повторяю, такие фильмы существуют и на самом деле), возможно, есть и физики. Клеточное деление, особенно деление половых клеток, — вот непочатый край увлекательнейшей работы для физиков, интересующихся биологией. Существуют какие-то силы очень специфического взаимодействия между хромосомами и их частями. Какова их природа? Пока это неизвестно.
      Описанная подготовка к делению занимает много времени. А вслед за этим происходят одно за другим два клеточных деления. Без всякого промежутка, так что хромосомы при этом разделиться не успевают. В результате на два клеточных деления приходится лишь одно деление хромосом. Таким образом, у каждой из четырех образовавшихся клеток вдвое меньше хромосом, чем в обычных клетках организма. В обычных клетках по две хромосомы каждого сорта (так называемый диплоидный набор), а у зрелых половых клеток — только по одной каждого сорта (гаплоидный набор). Это имеет исключительно важное значение. Если бы не было удивительного явления редукции числа хромосом при созревании половых клеток, не было бы и жизни на нашей планете, во всяком случае, высших форм жизни. Почему — это нам скоро станет ясно.
      Перед тем как покинуть на время мир клеток, нужно еще рассмотреть, что происходит при оплодотворении.
      Два века назад Йозеф Кельрейтер окончательно доказал, что для образования зародыша у растений необходимо участие пыльцы. Лет на 20 позже итальянский ученый Ладзаро Спалланцани доказал то же для животных. Он выяснил, что для образования зародыша необходимо участие семенных нитей — сперматозоидов. Но к чему сводится их роль, что при этом происходит, оставалось неизвестным. Обычно думали, что сперматозоид лишь активирует яйцо, заставляя делиться. Истину выяснили в конце прошлого века.
      Происходит следующее. Сперматозоид проникает внутрь яйцеклетки. Его оболочка, шейка, хвост при этом теряются, а ядро остается. Получается двуядер-ная клетка: одно — собственное ядро яйцеклетки, а другое — ядро спермия. Вы помните, конечно, что оба ядра несут не нормальный, двойной, а одинарный набор хромосом. А затем ядра сливаются. Что при этом происходит, нетрудно сообразить: образуется нормальное ядро с нормальным двойным набором хромосом. Получившаяся клетка (ее называют зигота — нам это слово уже попадалось), многократно делясь, образует зародыш, который постепенно развивается в организм.
      Сказанное — основные факты цитогенетики, науки, без которой невозможно себе представить существование современной генетики.
     
      ГИПОТЕЗА СТАНОВИТСЯ ТЕОРИЕЙ
      Если вы внимательно читаете мою книгу (в чем я не сомневаюсь), вам, вероятно, пришла в голову гениальная мысль: то, что я сейчас рассказал о хромосомах, как две капли воды похоже на поведение «выдуманных» Менделем «факторов» (которые мы теперь называем генами). А ведь действительно: и те и другие содержатся в клетке в двойном наборе. И как, по теории Менделя, в зародыш попадает от каждого из родителей по одному гену каждого сорта, точно так же и зигота получает по одной хромосоме каждого «сорта» с материнской и с отцовской стороны. Сходство столь велико, что вряд ли оно может быть случайным.
      Да, это приходит в голову. Но когда выяснились основные процессы, происходящие с хромосомами при нормальном клеточном делении, при делении половых клеток, при оплодотворении, о работе Менделя ничего не было известно. Она была опубликована, но в те годы ее никто не читал.
      И произошла презанятнейшая вещь. Некоторые умные люди, не зная ничего о гипотезе Менделя, размышляли над странным поведением хромосом. Они видели, что в живых клетках существует сложный и очень точный механизм перераспределения вещества хромосом. Каждая клетка организма имеет одинаковое число хромосом. У потомков то же самое число хромосом, причем ровно половина от отца, а половина от матери. Это не могло быть просто игрой природы: слишком дорогая игра! Очевидно, эти механизмы обеспечивают какую-то важнейшую функцию. И вот, ничего не зная о работах Менделя, ученые в конце прошлого века стали считать, что хромосомы играют очень важную роль в передаче наследственных признаков.
      В пользу этого предположения говорили и другие факты. Давно, еще в донаучные времена, стало известно равноправие полов в наследственности. Дети бывают в равной степени похожи как на мать, так и на отца. Между тем яйцеклетки относятся к числу наиболее крупных клеток вообще. Ведь куриное яйцо — одна яйцеклетка! С другой стороны, сперматозоиды, наоборот, — одни из самых мелких клеток. У человека, например, женская половая клетка (яйцо) в восемьдесят тысяч раз больше мужской (сперматозоида). Еще большая разница у птиц. У курицы женская клетка больше мужской, страшно сказать... примерно в триллион раз! А у страуса?! Такая разница в размерах трудно вязалась с равноправием полов в наследственности.
      Но когда ближе познакомились с внутренним строением клетки, то узнали, что объем ядер варьирует гораздо меньше объема клеток. А что касается объема хромосом, то он оказывается для клеток данного вида одинаковым. Не является ли это новым свидетельством в пользу того, что именно хромосомы состоят из «наследственного вещества» или, во всяком случае, содержат его?
      Под влиянием этих, а также некоторых других фактов многие ученые, ровным счетом ничего не зная о гипотезе Менделя, все увереннее и увереннее стали говорить о важной роли хромосом в наследственности. Поэтому, как только были переоткрыты законы Менделя, обратили внимание на сходство в поведении гипотетических менделевских «задатков» и хромосом, которые и без того были «под подозрением».
      Уже в 1902 году в американском журнале «Наука» появилась статья, озаглавленная «Менделевские законы наследственности и созревание половых клеток». Автором статьи был Э. Б. Вильсон, выпустивший в 1900 году уже вторым изданием <*вою капитальную книгу «Клетка в развитии и наследственности». Вильсон поставил точки над «и»: гены находятся
      в хромосомах клеточного ядра. Поскольку хромосомы вели себя так, как должны были себя вести носители генов в соответствии с гипотезой Менделя, то последняя тем самым блестяще подтверждалась. «Безумная гипотеза» Менделя стала теорией. Родилась хромосомная теория наследственности.
      Хромосомная теория наследственности создала материальную основу для развития генетики. Для дальнейшего развития теории это имело важнейшее значение. Теперь любые новые законы должны были удовлетворять тому, что известно о хромосомах. Умозрительным теориям наследственности, процветавшим в конце века, был положен конец.
      Вначале все шло хорошо. Законы Менделя и хромосомная теория наследственности только подтверждались в опытах с разными признаками и с разными организмами. Но не все ученые были в восторге. Некоторые выдвигали возражения, на которые трудно было ответить. Пусть гены находятся в хромосомах, но почему же хромосом так мало? Организмы, в клетках которых больше сотни хромосом, — редкое исключение, чаще всего их два-три десятка. Чем же тогда объяснить такое обилие признаков?
      Начали появляться факты, противоречащие теории. Иногда их находили самые горячие сторонники менделизма. Бэтсон, один из первых пропагандистов менделизма, подтвердивший справедливость законов Менделя для животного царства, экспериментировал также и на растениях. Он избрал классический горох. И вот на том же самом горохе он обнаружил резкое отклонение от третьего закона. Он скрестил растения с признаками «пурпурная окраска» и «прямой парус». И во втором поколении никакого независимого расщепления не получил: не было обнаружено ни одного растения, которое несло бы оба эти признака. Если же он с самого начала брал одного из родителей с обоими этими признаками, то они не хотели разъединяться. Во втором поколении получалось простое расщепление 1:3 — одно растение с пурпурной окраской и прямым парусом на три нормальных. Тут есть над чем поломать голову. Можно начать сомневаться и в справедливости законов Менделя и в реальности существования генов. И кое-кто сильно сомневался.
      Одним из таких скептиков был профессор зоологии Колумбийского университета Томас Гент Морган. Ему уже перевалило за сорок, и он находился в том возрасте, в каком Мендель сделал свои открытия. Но в отличие от Менделя Морган был известным ученым. Правда, к генетике он не имел отношения: занимался экспериментальной эмбриологией. Особенную известность принесла ему монография о развитии яйца лягушки. Моргана настолько раздражали разговоры о реальности существования генов, которые вели вокруг него восторженные молодые люди, что он захотел приложить руки к решению этого вопроса. Для него, опытного и искусного экспериментатора, это вряд ли окажется трудной задачей.
     
      УКСУСНАЯ НУШКА
      Знатный иностранец принимал гостей. Дело было в Англии. Но поскольку он сам был американцем, то купил несколько бутылок мадеры, изготовленной у него на родине, в штате Вирджиния. Что при этом произошло, пусть расскажет он сам.
      «Когда мы раскупорили одну из бутылок, то в первом стакане оказались три утонувшие мухи. Я когда-то слышал о том, что утонувшие мухи оживают под лучами солнца, и потому предложил поставить с ними опыт. Мы выставили их на солнце, на том же ситечке, с помощью которого выловили их из стакана, и стали наблюдать. Менее чем через три часа две из них стали постепенно возвращаться к жизни — они поднялись на свои лапки, передними стали чистить глаза, начали отряхивать крылышки и чистить их задними лапками, а затем и начали летать, очутившись вдруг таинственным для них образом в доброй старой Англии».
      Эти строки написаны еще в позапрошлом веке Вениамином Франклином — известным ученым и политическим деятелем. Мухи, о которых идет речь, не случайно попали в вино. Именно они помогают превращению виноградного сока в вино (занося в него винные дрожжи). Но они же способствуют превращению вина в уксус. Раньше этих мушек чаще всего именовали уксусными, теперь — плодовыми. А научное латинское название — дрозофила.
      Не знаю, ставил ли кто-нибудь опыты с дрозофилой до Франклина, и если даже начать ее «научную биографию» с того дня, когда любознательный физик, вынув ее из стакана, положил на солнце, то и тогда она окажется достаточно длинной. Но в течение долгих десятилетий мало кто использовал ее в качестве крылатой «морской свинки». Однако после того как профессор Морган решил использовать дрозофилу для проверки не понравившихся ему взглядов, плодовая мушка стала одним из излюбленных лабораторных животных.
      Группа Моргана, начавшая изучать генетику дрозофилы, была небольшой. Был у Моргана лаборант Кальвин Б. Бриджес, который, естественно, с самого начала стал помогать ему. Очень быстро к нему присоединилось еще двое ученых — Герман Меллер и А. X. Стер-тевант. Всего четыре человека — «четыре разбойника», как их в шутку называли генетики. И в течение многих лет они продержали работать в основном вчетвером в небольшой лаборатории Колумбийского университета.
      Дрозофила оказалась удачным объектом. Отклонения от третьего закона получались с очень многими парами признаков. Опыты шли быстро, накапливался большой материал. Но вместо опровержения третьего закона стала намечаться совершенно новая закономерность. Первая мысль начать опыты с дрозофилой пришла Моргану в 1909 году, а уже в начале 1911 года картина прояснилась: все признаки дрозофилы распределились на четыре группы. Их назвали группами сцепления. Если для скрещивания брали мух, отличавшихся признаками из разных групп, все шло, как и полагается, в полном соответствии с третьим законом Менделя. Если же признаки относились к одной группе, то они вели себя исключительно — так же, как «пурпурная окраска» и «прямой парус» в опытах Бэтсона на горохе. Но в опытах с дрозофилой исключение стало правилом, даже законом. Новым законом генетики — законом сцепления.
      А как же с хромосомами? Теперь с ними нельзя было не считаться. Итак, у дрозофилы оказалось четыре группы сцепления. Три из них большие, а четвертая — маленькая. (В этой книге идет речь об одном вполне определенном виде дрозофилы — Дрозофила меланогастер, — наиболее часто используемом в опытах. У других видов иное число групп сцепления и, соответственно, иное число хромосом.) Но если посмотрите клетки дрозофилы под микроскопом, то увидите, что каждая из них содержит четыре пары хромосом. Три пары большие, а четвертая — совсем мелкая. Даже под самым сильным увеличением хромосомы четвертой пары кажутся точками.
      Итак, группы сцепления соответствуют парам хромосом. Да так и должно быть. Раз какие-то гены находятся в одной и той же хромосоме, они должны наследоваться вместе: независимого расщепления и не следует ожидать. Таким образом, вместо опровержения было получено блестящее подтверждение хромосомной теории наследственности и сделан большой шаг вперед.
      В опытах с дрозофилой было обнаружено много «сюрпризов». Удивительные результаты давали, например, скрещивания нормальных красноглазых мух с белоглазыми. Если скрещивали нормальных самок с белоглазыми самцами, то в первом поколении все получалось «по Менделю»: все потомки были одинаковыми и все походили на матерей, а это свидетельствовало, что признак «красные глаза» является доминантным по отношению к белоглазости. Но когда потомков скрещивали друг с другом, то получалось нечто странное. Правда, наблюдалось расщепление 3:1 — три красноглазых на одну белоглазую, но среди самок белоглазых не было ни одной, среди оамцов же у половины были красные глаза, а у половины — белые.
      Еще более странные результаты получались, если для скрещивания брались белоглазые самки и красноглазые самцы. Здесь уже в первом поколении не наблюдалось однородного потомства. Мало того, и расщепление шло как-то необычно — 1:1, половина красноглазых и половина белоглазых, причем красноглазыми были все самки, а белоглазыми — все самцы.
      Было очевидно, что наследование генов, определяющих окраску глаз, каким-то образом связано с полом. Подобные признаки так и называют — признаками, сцепленными с полом. Как объяснить их существование? Чтобы разобраться в этой задаче, нужно вернуться к рассмотрению хромосом дрозофилы.
      Каждая нормальная клетка дрозофилы (кроме, конечно, половых клеток, в которых число хромосом уменьшено вдвое) содержит четыре пары хромосом: три пары больших и одну маленькую. Это так, но у самцов и у самок хромосомы несколько отличаются. У самок все пары действительно являются парами. У самца же три пары — «парные», а четвертая (которую, однако, называют первой) состоит из двух неодинаковых хромосом. Одна из них точно такая же, как обе хромосомы самки, — палочкообразная, а другая имеет крючкообразную форму, которая явно бросается в глаза. Пары хромосом принято нумеровать. Но хромосомы этой, первой, пары имеют еще и собственные названия. Палочкообразные хромосомы называют х-хромосомами, а крючкообразные — y-хромосомами. Очевидно, что эти хромосомы связаны с определением пола. Если, помимо прочих, имеется две х-хромосомы, рождается самка, если одна х- и одна y-хромосома — самец.
      После этого легко объяснить, почему в потомстве большинства видов половина самцов и половина самок. У дрозофилы все яйцеклетки одинаковы. Спермин же, получающиеся в результате уменьшения числа хромосом вдвое, оказываются разными: половина их содержит х-хромосому, половина — у-хромосому. В зависимости от того, какой спермий оплодотворит яйцо, получится самка или самец.
      Нужно заметить, что не у всех видов определение пола такое же, как у дрозофилы. У птиц, например, наоборот: самка содержит разные половые хромосомы, давая два типа яиц, тогда как у самца обе половые хромосомы одинаковы. Бывают случаи, что у одного пола две х-хромосомы, а у другого только одна и нет y-хромосомы. Бывают и более сложные случаи. У вас, вероятно, возникает вопрос: а как у человека? Это известно. Механизм определения пола у человека такой же, как и у дрозофилы. Пол ребенка наследуется со стороны отца. Поэтому нередкие случаи, когда отцы, желавшие сына и получившие дочь, предъявляют претензии своим женам, свидетельствуют о невежестве в вопросах генетики.
      А теперь можно вернуться к красноглазым и белоглазым мухам. У дрозофилы большое число генов, контролирующих окраску глаз и находящихся в разных хромосомах. В нашем случае идет речь лишь об одном из этих генов. И после того, что мы узнали из опытов, совершенно ясно: ген, ведающий окраской глаз, находится в х-хромосоме, а в y-хромосоме его нет. Посмотрите на рисунок, и все станет ясно. Изучение наследственности, связанной с полом, принесло разгадку постоянного соотношения полов и стало новым подтверждением хромосомной теории наследственности.
      Кто-то из сказанного может сделать вывод, что явления сцепления опровергают законы Менделя. И кое-кто действительно пытался делать такой вывод. Но это результат непонимания законов развития науки. Ведь ни один физик не скажет, что работы Эйнштейна опровергают законы Ньютона. Эйн-
      штейн открыл более общие законы, а законы Ньютона остались и навсегда останутся, как бы ни развивалась физика. После Эйнштейна мы узнали только, что законы Ньютона справедливы в мире достаточно больших масс и не слишком высоких скоростей. Точно так же и законы Менделя всегда останутся справедливыми для определенного круга явлений. А выяснение условий, ограничивающих сферу действия установленных законов, означает лишь углубление наших знаний. Менделевский закон расщепления справедлив для генов, находящихся в разных хромосомах. Об этом мы узнали, когда были найдены случаи отклонения от независимого расщепления. Установленный Морганом закон сцепления касается генов, находящихся в одной и той же хромосоме. А исследование тех случаев, когда гены, находящиеся в одной и той же хромосоме, нарушают этот закон, позволило еще более глубоко проникнуть в тайны наследственности. Именно об этом мы и будем сейчас говорить.
     
      КАРТА НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
      Давайте поставим еще несколько опытов с дрозофилой. Поскольку у нас нет возможности работать с живыми мухами, проведем опыты на бумаге.
      Возьмем мух, отличающихся от нормального, дикого типа двумя признаками: черная окраска тела и сильно редуцированные крылья. Скрестим их с нормальными. После того как я скажу, что оба признака рецессивны и что соответствующие гены локализованы во второй хромосоме, вы без труда подскажете результат: все потомки должны выглядеть нормально, и в скрытой форме (в гетерозиготном состоянии) они содержат оба рецессивных признака. И будете совершенно правы.
      Перейдем ко второму поколению. Если скрестить гибриды друг с другом, то, поскольку гены сцеплены, опыт должен дать расщепление 3:1, или на три нормальные мухи одна с обоими рецессивными признаками. Так и получается в действительности. Но можно поставить опыт и несколько иначе. Скрестить гибриды не друг с другом, а с одним из родителей, с тем из них, который имел рецессивные признаки. Это так называемое обратное, или аналитическое, скрещивание. Оно удобно тем, что на его фоне проявляются все рецессивные признаки. Это скрещивание изображено на рисунке, и ясно видно, что расщепление должно быть 1 : 1, то есть таким же, каково соотношение разных типов половых клеток, даваемых гибридами.
      Расщепление должно быть таким. И если мы возьмем гибридных самцов и скрестим их с черными короткокрылыми самками, оно и будет таким. Если же мы поставим реципрокное скрещивание, то есть возьмем гибридных самок и чернотелых короткокрылых самцов, то столкнемся с новым явлением. Вместо 50 процентов мух каждого сорта мы получим приблизительно следующий результат нормальных мух — 41 процент (вместо 50), чернотелых, с редуцированными крыльями — 41 (вместо 50), чернотелых, с нормальными крыльями — 9, с нормальной окраской и редуцированными крыльями — 9 процентов.
      Итак, наряду с тем, что ожидалось, наблюдается некоторое количество «исключительных» мух. В нашем опыте их не так уж мало — 18 процентов.
      Такие результаты получаются не только в опыте с чернотелыми короткокрылыми мухами. Когда мы берем гибридных самок, «исключительные» особи наблюдаются всегда: иногда в большем, иногда в меньшем количестве. Если взять, например, признаки «желтое тело» и «белые глаза», то исключительных особей будет 1,5 процента. В некоторых случаях процент исключений оказывается ничтожно малым, а иногда достигает 50. Получается так, будто сцепление неполное: иногда более сильное, иногда более слабое.
      Не опровергают ли эти результаты хромосомную теорию наследственности? Раз два гена локализованы в одной и той же хромосоме, как же в таком случае они могут рекомбинировать? Оказывается, могут. И даже до открытия этого странного явления были обнаружены факты, дававшие основания предполагать возможность такой рекомбинации. А голландский ученый де Фриз и русский Кольцов рассказывали об этом студентам еще до того, как Морган со своими сотрудниками стал обнаруживать в опытах «исключительных» мух.
      Вспомним, что происходит с хромосомами при делениях созревания половых клеток. Две гомологичные хромосомы (одна из которых была получена от матери, а другая от отца) сближаются, приходят в тесный контакт и обмениваются частями. Поэтому нет ничего удивительного, что хромосома, несущая гены черного тела и укороченных крыльев, обменивается частями с нормальной хромосомой таким образом, что в одной оказывается один из этих генов, а во второй — другой. Это явление ученые назвали «перекрест хромосом». По-английски «перекрест» — «кроссинг овер». В большинство языков это слово перешло без перевода. По-русски так и говорят «кроссинговер», сливая два слова в одно, реже называют это явление русским словом «перекрест».
      И в этом случае открытие нового явления принесло новое подтверждение хромосомной теории и углубило наши знания о передаче наследственных признаков.
      Кроссинговер — явление очень широко распространенное. Но у некоторых видов бывают исключения. С одним из них мы уже знакомы. Это самцы дрозофил, у которых кроссинговер в нормальных условиях вообще не происходит. Но его можно вызвать искусственно, например с помощью облучения.
      Кроссинговер происходит между разными генами с разной частотой. Между одними часто, между другими редко. Но каждая пара генов дает перекрест с вполне определенной частотой. Например, в рассмотренном нами случае с черным телом и редуцированными крыльями число «исключительных» мух достигает 18 процентов. От опыта к опыту эта цифра несколько колеблется, как и полагается по законам статистики, но, если поставить достаточно большой опыт, мы получим более или менее постоянные цифры. Следовательно, кроссинговер здесь происходит только в 18 процентах хромосом.
      Прошло совсем немного времени, и кроссинговер стал мощным исследовательским средством в руках генетиков. Когда «четыре разбойника» размышляли над закономерностями кроссинговера, им пришла в голову счастливая мысль. Видимо, перекрест происходит случайным образом. В пользу этого говорят и колебание наблюдаемой величины и некоторые другие факты. Очевидно, что чем дальше расположены гены друг от друга, тем чаще их будет разделять кроссинговер, чем ближе, тем реже. А если это правда, то можно с помощью опытов по кроссинговеру определять относительное расстояние между генами. Мысль фантастическая, но уж больно заманчивая. Проверить ее, во всяком случае, стоило.
      Опыты подтвердили гипотезу. Цифры очень хорошо согласовывались друг с другом. Если, например, гены А и Б давали кроссинговер в 2 процентах, а Б и В — в 3 процентах случаев, то между А и Б перекрест наблюдался в 5 процентах хромосом. А когда поставили большое количество экспериментов, то внутри каждой группы сцепления (то есть внутри каждой хромосомы) гены выстроились в одну цепочку. Напрашивалось представление о хромосомах как о нити, на которую, словно бусины, нанизаны гены.
      Сравнение хромосомы с нитью надолго удержалось в популярной литературе. И хотя сейчас строение хромосом изучено гораздо более подробно, но в первом приближении это сравнение остается правильным. Потому что гены в хромосоме действительно расположены линейно.
      Эти работы положили начало составлению «генетических карт», на которых схематически указано взаимное расположение генов и относительное расстояние между ними. Особенно быстро дело шло, конечно, с дрозофилой, являвшейся идеальным объектом для этой цели. Уже с 1915 года начали появляться труды, где подробно описывались карты отдельных хромосом этой мушки. Аналогичные исследования велись и с другими видами, менее удобными для опытов, но хозяйственно важными: с кукурузой, горохом, курами, рогатым скотом. Собирался, но, конечно, очень медленно, материал и по генетическим картам у человека.
      Ген по-прежнему оставался абстрактным понятием. И тем более удивительно, что еще в то время, когда никто «не видел» гена, не знал, что он собой представляет химически, ученые научились точно определять расположение генов.
     
      ПОКАЖИТЕ МНЕ ГЕН
      «Увидеть ген», что может быть более заманчивым для генетика! Вначале это казалось мечтой. Но благодаря счастливой случайности стало возможным собственными глазами увидеть если не гены, то места, где они расположены.
      В конце прошлого века итальянский цитолог Бальбиани исследовал под микроскопом личинок садовой мошки — мелкой мухи из семейства толстоножек. Когда он стал рассматривать слюнные железы, то увидел совершенно необычную картину. Железы состояли из огромных клеток, во много раз превышавших размеры обычных. В клетках было что-то похожее на ядра, но тоже очень больших размеров и совершенно необычной структуры. Под микроскопом эти структуры выглядели, как комок толстого каната с поперечными полосками. Бальбиани удивился, описал наблюдаемую картину и этим ограничился. И долго никто не интересовался странными образованиями.
      Обратили на них внимание только в 1933 году, когда, наконец, выяснили природу структур, описанных некогда наблюдательным Бальбиани. Сделали это одновременно и независимо друг от друга Хейц и Бауер в Германии и Пайнтер в США. Помогла новая методика изготовления препаратов.
      Если клетки слюнных желез по старинке заливать в парафин и резать на микротоме, разобраться в непонятных структурах невозможно. Исследователи поступили по-другому. Они взяли слюнные железы у личинки дрозофилы (а нужно сказать, что картины, описанные Бальбиани, наблюдаются и у других мух и комаров) и покрасили кармином, растворенным в уксусной кислоте. Положили всю железу целиком на предметное стекло, накрыли покровным и надавили. У разных авторов методика несколько отличалась. Американец давил большим пальцем правой руки, а немцы карандашом № 2 фирмы «Фабер». Но результат получился один и тот же.
      Ядерные оболочки лопнули, и загадочные струк-туры расправились. Перед исследователями открылась удивительная картина. От рыхлого, слабо окрашенного центра тянулись длинные ленты. Каждая состояла из ярко окрашенных поперечных полос разной ширины, чередующихся с неокрашенными участками.
      Но что представляют собой эти ленты? На хромосомы они похожи не были. Достаточно сказать, что они были примерно в сто раз длиннее и гораздо толще. Кроме того, лент было пять. А хромосом у дрозофилы восемь: шесть больших и две очень мелкие. Когда присмотрелись лучше, увидели совсем маленькую шестую ленточку. Она была такой же шири-
      ны, что и остальные, но очень короткой, так что сливалась с центром. Причем она была одна, не две. Может быть, ленты соответствуют парам хромосом? Но у дрозофилы четыре пары хромосом.
      Откуда загадочная цифра шесть? Постойте, да ведь это число хромосомных «плеч» в гаплоидном наборе! У каждой хромосомы есть определенная точка, к которой прикрепляются нити веретена во время деления. Если точка находится посередине хромосомы, то делит ее на два плеча, если на конце, то хромосома состоит из одного плеча. У дрозофилы х-хромосома (она же шервая) состоит из одного плеча, бторая и третья — двуплечие и четвертая — точкообразная.
      Происхождение странных структур начало проясняться. Припомнили разные случаи неполного деления клеток. Бывает, что хромосомы делятся, ядра делятся, а клетки не делятся — получаются двуядср-ные или многоядерные клетки. А бывает, хромосомы делятся, а ядра нет. Получаются клетки с удвоенным чибЛбм хромосом. «А почему нельзя себе представить, что хромосомы разделились, но так и остались лежать вместе? Именно этим и объясняется происхождение гигантских хромосом в слюнных железах двукрылых. Гомологичные хромосомы (отцовская и материнская) пришли в контакт, так же как это происходит при делениях созревания половых клеток, и многократно разделились. И все это произошло на стадии, когда хромосомы были полностью деспирализованы, — отсюда и огромная длина этих хромосом.
      А что представляют собой поперечные полосы? Это тоже легко объяснилось. Еще раньше на некоторых особенно удобных объектах удавалось наблюдать хромосомы в деспирализованном состоянии. При этом обнаружили, что они представляют собой тончайшие нити (так называемые хромонемы), на которых сидят комочки вещества, хорошо красящегося ядерными красками (их назвали хромомеры). Поперечные полосы на гигантских хромосомах не что иное, как большое число хромомер, лежащих бок о бок.
      Казалось, все говорит в пользу этой гипотезы и происхождение гигантских хромосом иначе не объяснишь. Но ученые народ дотошный: они всегда ищут новых доказательств. Таковые не заставили себя ждать.
      Уже довольно давно были открыты хромосомные мутации. Этим термином обозначают наследственные изменения, при которых нарушен линейный порядок генов в хромосомах. Один из распространенных типов хромосомных мутаций — так называемые инверсии. Если мы обозначим порядок генов в хромосоме буквами алфавита, то АБВГДЕЖЗИКЛМН будет соответствовать нор* мальному порядку генов, в инверсии же он будет, например, такой: АБВКИ ЗЖЕДГЛМН. Средний участок от Г до К — перевернут на 180 градусов по сравнению с порядком, принятым за нормальный.
      Что будет, если скрестить нормальных мух с мухами, имеющими инверсию? Ведь мы считаем, что поперечные диски — это ряд одинаковых хромомер, тесно прилегающих друг к другу. Но при таком скрещивании друг против друга окажутся разные хромомеры. Если гипотеза верна, следует ожидать какого-то нового явления. Значит, нужно поставить опыты по скрещиванию мух, имеющих хромосомные мутации, с нормальными.
      Сказано — сделано. И хотя для получения личинок нужно лишь несколько дней, «четыре разбойника» с нетерпением ждут момента, когда смогут распотрошить белых «червячков» и нажать большим пальцем правой руки на покровное стеклышко. Наконец они смотрят в микроскоп, и — о чудо! — на препаратах появились новые, дотоле не наблюдавшиеся картины. В случае небольших инверсий в определенном месте хромосомы (именно в той, в которой по генетическим данным должна быть инверсия) ясно видна продольная щель. В том участке, где друг против друга лежат разные хромомеры, они не слйлись. Вернее, слияние произошло отдельно среди «материнских» хромомер и отдельно среди «отцовских», а объединиться они не смогли. Очень хорошо!
      Однако при скрещивании мух, имеющих большие инверсии, с нормальными никаких щелей нет: всюду произошло полное слияние хромомер. Как же это могло случиться? Но и здесь хромосомы тоже выглядят ненормально. На них видны большие петли. Так вот оно что! Хромосомы изогнулись таким причудливым образом, что напротив каждой точки одной хромосомы оказалась точно соответствующая точка другой. Рассказать, как все получилось, — сложно. Но это очень ясно видно на рисунке.
      Выходит, что действительно каждая «лента» в ядрах слюнных желез состоит из тесно слившихся «отцовских» и «материнских» хромосом и что соединяются друг с другом они строго гомологичными местами. И опять, как уже не раз бывало, получение новых результатов не только подтвердило высказанные предположения, но, кроме того, дало возможность сделать существенный шаг вперед.
      Поперечные диски (полосы) на гигантских хромосомах неодинаковы. Одни широкие, другие узкие, некоторые двойные. Кое-где участки хромосомы утолщены. Поэтому на препаратах, о которых мы только что говорили, можно установить, где начинается и где кончается каждая инверсия. Опытный цитогенетик может сделать это с точностью до одного диска.
      Были составлены цитологические карты гигантских хромосом дрозофилы. На них изображены, разбиты на отдельные участки и занумерованы все поперечные диски. Таким образом, каждая точка имеет свое условное название, состоящее из букв и цифр. Пользуясь этими картами, ученые четко локализовали точки, в которых произошли инверсии. А потом началось самое интересное: сопоставление генетических карт (построенных, исходя из результатов опытов по кроссинговеру) с цитологическими (полученными путем непосредственного изучения хромосом под микроскопом). Генетические опыты показывали, какие именно гены «перевернуты» в хромосомах соответствующих линий дрозофилы. Цитогенетические опыты говорили, какие диски расположены в обратной последовательности. Сравнивая, можно было сказать, в каких участках хромосомы, видимых в микроскоп, расположены те или иные гены. А в некоторых случаях даже указать вполне определенный диск, в котором локализован данный ген.
      Что такое ген — было по-прежнему неизвестно. Один поперечный диск, или к нему относятся прилегающие неокрашенные участки, или в каждом диске запрятаны несколько генов — вопрос оставался открытым. Но можно было совершенно точно говорить о том, что данный ген связан с данной точкой хромосомы. Это было огромной победой.
      Сказанное — основы хромосомной теории наследственности, ее «азы». То, с чем мы успели познакомиться, сделали за очень короткий срок «четыре разбойника» из Колумбийского университета.
      На этом можно бы и закончить. Но напрашивается вопрос: а зачем дрозофиле (и другим двукрылым) гигантские хромосомы? Не для того же, чтобы помочь генетикам в разгадке законов наследственности?
      Назначение гигантских хромосом объясняется довольно просто. Гены, находящиеся в клетках, непрерывно «работают». Они вырабатывают вещества, управляющие всей деятельностью клетки. В разных клетках и в разных условиях разные гены работают то более, то менее интенсивно, а то и вообще выключаются. Но как быть, если на клетки ложится повышенная нагрузка? Ведь в нормальных клетках лишь по два гена каждого сорта. Иногда они могут и не справляться с работой.
      Природа находит при этом разные выходы из положения: увеличивается число клеток, которые сообща делают большую работу, возникают многоядерные клетки, клетки с увеличенным числом хромосомных наборов... При эволюции двукрылых (мухи и комары) развитие шло по несколько иному пути — образованию «политенных» (многониточных) хромосом. Нужно заметить, что гигантские хромосомы встречаются у этих насекомых не только в слюнных железах, но и в других органах, однако там степень политении меньше, хромосомы далеко не такие гигантские.
      Почему особенно велики храмосомы именно в слюнных железах личинок последней стадии, догадаться нетрудно. Ведь основная работа, которой заняты в это время личинки, — изготовление кокона для будущей куколки. Делается этот кокон в течение очень короткого времени, а вещество для его постройки вырабатывается в слюнных железах. На препаратах слюнных желез бросаются в глаза отдельные участки, где хромосомы очень сильно утолщены. Можно думать, что именно здесь и расположены гены, контролирующие образование веществ, из которых плетется кокон.
      Можно думать, а можно и не думать. Наука верит только фактам. Но несколько лет назад были получены факты, говорящие, что дело обстоит именно так. Первые факты такого рода получены не на дрозофиле, а на мелкой мушке из семейства грибных комариков (Сциара). Исследуя личинок на разных стадиях развития, удалось проследить время появления, развития и исчезновения отдельных вздутий на гигантских хромосомах. Оказалось, что некоторые из этих вздутий начинают развиваться как раз, когда личинка приступает к плетению кокона. А потом исчезают. Убедительно, не правда ли?
      Сейчас ведется много работ подобного рода на дрозофиле и на других двукрылых. Особенно на личинках комара-дергуна (латинское название Хироно-мус). Эти личинки кровавого цвета хорошо известны под названием «мотыль» любому рыболову или аквариумисту. У них гигантские хромосомы слюнных желез, еще крупнее, чем у дрозофилы.
      Хромосомная теория наследственности («морганизм», как ее иногда называют) была создана на дрозофиле — объекте, с хозяйственной точки зрения совершенно неинтересном. Даже для превращения виноградного сока в вино она при современной технологии не нужна. Но открытые с ее помощью законы наследственности справедливы не только для дрозофилы (если бы это были лишь «дрозофильные» законы, вряд ли они кого-либо заинтересовали). Они справедливы для всех живых организмов — и для пшеницы, и для крупного рогатого скота, и для человека. Конечно, не всегда то, что справедливо для одного вида организмов, справедливо и для всех. Но что касается хромосомной теории наследственности, то основные ее положения проверены на огромном числе видов. И теперь можно смело утверждать: одни и те же законы управляют наследственностью и у мух и у слонов.
     
      КАК ЭТО ДЕЛАЕТСЯ
      Мы узнали, как ведут себя Хромосомы при делении клеток и при оплодотворении, познакомились, с теми интересными выводами, которые дало изучение хромосом. Но мы еще почти ничего не знаем о том, как исследуют хромосомы. Мы знаем, что раньше пользовались сложной процедурой приготовления парафиновых срезов. Но теперь эту методику используют довольно редко. Знаем, что можно наблюдать живые клетки и даже снимать микрокинофильмы. Но это требует новейшего оборудования и, конечно, не может служить в качестве повседневного исследовательского средства. К чему же сводятся наиболее распространенные из современных методов изучения хромосом?
      Чтобы познакомиться с этим, можно зайти в любую лабораторию, где изучают хромосомы. Теперь методы стали гораздо более простыми, чем во времена Чистякова и Страссбургера: для ознакомления с ними вам вполне хватит одного дня. Можно зайти и в нашу лабораторию: в ней как раз сейчас идет изучение хромосом гороха, того самого гороха, о котором приходилось говорить уже довольно много.
      На столе в специальной стойке торчит батарея маленьких пробирок. В них хранятся корешки гороха, которые предстоит исследовать. Неделю назад их срезали, подержали два часа в смеси, спирта, уксусной кислоты и хлороформа, а потом переложили для хранения в спирт. Как приготовляется препарат, вам может показать кто угодно: хоть опытный старший научный сотрудник, заканчивающий докторскую диссертацию, хоть школьница, пришедшая к нам на днях на практику.
      Гостеприимный хозяин, собравшийся посвятить вас в тайны своего искусства, достает один из корешков, кладет на часовое стекло и капает на него десять капель красителя, растворенного в разбавленной уксусной кислоте, и каплю соляной кислоты. Если взят свежий материал, то он при этом и фиксируется и красится одновременно. А капелька солянки делает большое дело — растворяет вещество, соединяющее клетки друг с другом.
      Потом он слегка подогревает стеклышко, а спустя некоторое время отрезает самый кончик корешка, кладет на предметное стекло, накрывает тоненьким покровным стеклышком и... давит на него большим пальцем правой руки. Окрашенные клетки распределяются в капле жидкости между стеклами равномерным слоем — и препарат готов. Просто, не правда ли? Но до этой простоты долго не могли додуматься.
      Посмотрев в микроскоп, вы увидите бледные клетки с ярко окрашенными ядрами. Посмотрите внимательно, и вы заметите, что ядра выглядят неодинаково. Большинство их имеет аккуратную округлую форму и окрашено совершенно равномерно. Только в центре — более светлое пятно, так называемое ядрышко. Но некоторые ядра выглядят совершенно иначе. Одни похожи на клубок из нитей — то более, то менее толстых, в других не видно ни ядрышка, ни даже самого ядра, а на его месте несколько ярко окрашенных палочек. Это и есть хромосомы.
      Горох — это, конечно, хорошо. На нем легко работать. Но ведь нас интересует не только гррох. Нас
      интересуют общие законы природы. А ведь может случиться, что наш излюбленный объект ведет себя не так, как другие. Противники хромосомной теории наследственности любили кричать о том, что муха дрозофила не имеет хозяйственного значения, что генетики «делают из мухи слона». С научными аргументами это, конечно, не имеет ничего общего.
      И уж если говорить о наиболее важном объекте, то это, безусловно, человек. На человеке ставить опыты нельзя, а на человеческих клетках можно. Еще не так давно это было неосуществимой мечтой, но в последние годы стало довольно простым делом. И не далее как в соседней комнате ученые экспериментируют на человеческих клетках.
      Звучит немного жутко — не правда ли? Но занятие это совершенно мирное. Делали человеку когда-то операцию, кусочек удаленной ткани поместили в специальную питательную среду, и вот уже в течение нескольких лет клетки живут и размножаются вне организма. На дне флакончиков из-под пенициллина лежат маленькие стеклышки, покрытые слоем розовой жидкости. И на них растут клетки. Когда нужно, достаточно стеклышко вынуть, зафиксировать в смеси спирта и уксусной кислоты и покрасить. И уже можно исследовать клетки под микроскопом.
      Впрочем, то, что вы только увидели, ученые умели делать довольно давно, хотя и несколько другим способом. Самое интересное — рядом. В конических колбах с плоским дном — та же розовая жидкость. Возьмите колбу в руки и рассмотрите ее дно — лучше на темном фоне. Вы увидите простым глазом большое число белесоватых точек и пятнышек. Это колонии человеческих клеток. Две недели назад в колбу «посеяли» около сотни отдельных клеток. А теперь каждая из них размножилась, дав такую колонию, что ее видно без всякого микроскопа. Это очень важно. Мы хотим не только видеть, что происходит с хромосомами в клетке, но и знать, как это сказывается на судьбе клетки: сохраняет ли она способность к размножению, нормальное ли дает потомство. По-
      лучать колонии из отдельных клеток научились совсем недавно.
      Многое можно было бы еще показать. Но и из того, что вы видели, ясно: генетики работают на самых разнообразных объектах и это вовсе не сложно. Проведение серьезных опытов — дело не простое, требующее терпения и выдумки. Еще труднее сделать открытие, хотя бы и совсем небольшое. А убедиться своими глазами в основных генетических фактах очень просто. Если бы в средних школах решили проводить практикум по генетике и цитогенетике, это было бы вполне осуществимым делом.
      Но покидать лабораторию рано. Мы еще не видели знаменитой дрозофилы, на которой ^четыре разбойника» создали хромосомную теорию наследственности. У меня плодовой мушки сейчас, к сожалению, нет. Но мы можем перейти в соседний корпус, в другую лабораторию.
      Рассказывают, что любой европеец, побывавший на Гавайских островах, всю жизнь стремится туда. Я там не был и не берусь судить, действительно ли это райское место. А с дрозофилой я проработал несколько лет и могу подтвердить, что любой генетик, имевший дело с плодовой мушкой, сохранил о ней самые нежные воспоминания. А если ход исследований заставил его перейти на другой объект, он не оставляет надежды вернуться к дрозофиле.
      Во-первых, дрозофила не вызывает никаких неприятных эмоций. Она не кусается, за ней не нужно убирать нечистот. С другой стороны, это не собаки или обезьяны, к которым человек может испытывать слишком личные чувства — дружеские или даже почти родственные.
      Вторая причина — свойства дрозофилы как чисто экспериментального объекта. Любая методика тем ценнее, чем более точные цифры она дает и чем легче их получить. А с дрозофилой легко работать. Впрочем, сейчас вы сами во всем убедитесь.
      Мы в дрозофильиой лаборатории. Сотрудник открывает термостат — шкаф, где поддерживается постоянная температура (для развития дрозофилы это
      вовсе не обязательно, но в любых опытах нужно поддерживать стандартные условия). Весь шкаф заполнен деревянными подносами, на которых стоят сотни пробирок. На дне их — питательная среда, состоящая в основном из манной каши. В корме копошатся белые «червячки» — личинки мух, на стенках — бурые куколки и повсюду: на стенках, на корме, на ватных пробках — взрослые мухи.
      Для исследования мух усыпляют эфиром. Потом их возвращают обратно в пробирки, а если надобности в этом нет, то ссыпают в «могилу» — банку с раствором щелочи, иначе вся комната наполнится мухами.
      Формой тела дрозофила напоминает комнатную муху. Но дрозофила несравненно изящнее. Прежде всего она гораздо мельче, длина ее два-три миллиметра. Такую мелкоту разглядеть простым глазом трудно. Но посмотрите в лупу, и вы увидите, какая это красавица. Поперек желтоватого брюшка идут черные полосы, глаза рубинового цвета, крылья покрыты кружевом тончайших жилок. Это нормальные мухи, «дикий тип», как их называют генетики.
      А вот мутации — наследственно измененные формы. Чего тут только нет! Вот мухи с белыми глазами вместо красных, с оранжевыми глазами, с глазами гвоздичного цвета, цвета слоновой кости... Вот с различным цветом тела — от светло-желтого до совсем черного. Вот разные крылья: укороченные, загнутые кверху, книзу, с измененными жилками... Есть мухи, вообще лишенные крыльев, с добавочной парой крыльев, с усиками, превращенными в ноги, мухи с глазами в виде узких щелок, вообще без глаз... И что самое главное, большинство мутаций различимы с первого взгляда, не приходится думать-гадать. А это дает и скорость и точность.
      Есть немало удобных генетических объектов, которые хотя и дают ясные результаты в опытах по скрещиванию, но, как назло, имеют хромосомы, очень мало подходящие для цитологического изучения. Бывает и наоборот. Но дрозофила — превосходный генетический объект, дает совершенно исклю-
      чительный материал и для цитогенетических исследований. (Мы совсем недавно говорили о гигантских хромосомах слюнных желез.)
      Невежды любят посмеяться над дрозофильными генетиками, которые работают с насекомыми, не имеющими никакого хозяйственного значения. Мы, мол, уничтожаем мух, а они разводят! Но ведь никто не ставит перед собой задачу, скажем, вывести породу жирномолочных дрозофил. На них изучают общие законы наследственности, которые одинаковы для пшеницы и для человека, для мух и для слонов. Можно было бы те же самые законы изучать и на слонах. Но во что это обошлось бы и сколько бы заняло времени, если учесть продолжительность жизни слона и малое потомство, которое он оставляет!
      Одна пара дрозофил дает несколько сотен потомков, а продолжительность поколения у нее две недели. За год на дрозофиле можно достичь результа-. тов, для получения которых на слонах понадобилось бы несколько веков. Отсюда ясно, что, когда вопрос можно решать и на слонах и на мухах, нужно использовать мух. А если для той же цели годятся еще более быстро размножающиеся организмы, то они предпочтительнее.
      Не случайно в последнее время широчайшее распространение получили работы по генетике вирусов и бактериофагов. Их жизненный цикл измеряется часами или даже минутами. Но далеко не все вопросы можно решить, работая с вирусами. Когда речь идет о генетических особенностях, свойственных только многоклеточным организмам, вирусы не помогут, нужно обращаться к дрозофиле, гороху, мышам... А для изучения наследственных болезней человека и дрозофила не годится. Необходимо собирать данные на людях, как бы это ни было трудно.
      В арсенале современной генетики огромное число методов и объектов исследования. И в каждом случае избирается такой путь исследований, который быстрее и вернее ведет к цели.
     
      ЗАКОНЫ РАЗНООБРАЗИЯ
      ИСТОРИЯ ОДНОГО САМОУБИЙСТВА
      В клетке копошились бесхвостые уроды. Действительно, что может быть уродливее бесхвостости, если говорить, конечно, о мышах! А все мыши были без хвостов. Только маленькие, еще розоватые сосунки оставались нормальными, хвостатыми.
      Вот уже в течение нескольких лет действительный тайный советник Август Вейсман, профессор зоологии Фрейбургского университета, с истинно немецкой пунктуальностью приходит сюда и отрезает хвосты всем родившимся мышатам. А раз родились новые малыши, значит, и он скоро явится.
      И действительно, над клеткой склоняется бородатая голова в золотых очках. И, как всегда, рядом с ним Марта, которую мыши видят ежедневно, потому что она их поит, кормит и чистит клетки.
      Профессор открывает клетку, берет каждого из малышей и старательно измеряет их хвостики. Марта записывает в тетрадь называемые им цифры.
      — Ну вот, фрейлейн Шульце, — говорит Вейсман, — на этом и кончаем опыт. Сегодня же уберите мышей из лаборатории.
      В чем угодно можно было упрекнуть Августа Вейсмана, но только не в недостатке терпения. У двадцати двух поколений мышей он отрезал хвосты, чтобы убедиться, что это не повлияет на длину хвостов в их потомстве. И как нетрудно догадаться, через двадцать два поколения хвосты остались точно такими же, какими были до начала опыта.
      В течение многих веков вопрос о том, передаются ли по наследству приобретенные признаки, никого не волновал. Всем казалось ясным, что они наследуются. Множество легенд и поверий было связано с этим представлением. Но в науке этот вопрос долго не обсуждался. И великий Ламарк и великий Дарвин оба считали, что основным материалом для эволюции служат изменения, происходящие в течение индивидуальной жизни организма и передающиеся по наследству.
      В конце прошлого века Август Вейсман создал сложную и запутанную теорию зародышевой плазмы. В ней было мало доказательств и много противоречий. Но кое-что в теориях Вейсмана было правильно и вошло в современную науку. Сами эти теории нас сейчас не интересуют. Для нас важно другое: из них следовал вывод, что приобретенные признаки не должны наследоваться, а это шло вразрез с существовавшими взглядами. Необходимо было доказать, что они не наследуются, и Вейсман, вообще-то больше склонный к теоретизированию, чем к постановке экспериментов, решил сам поставить «решающий опыт» и резал мышам хвосты в течение двадцати двух поколений.
      Вряд ли нужно говорить, что эти опыты мало кого убедили. Правда, кое-кто был в восторге от опытов Вейсмана. Например, Бос терпеливо повторил их на крысах и получил тот же результат.
      Но большинство ученых говорили:
      — Какое же это влияние условий? Это уродство, повреждение, оно и не должно наследоваться. Вот если бы длина хвоста имела отношение к условиям жизни, тогда другое дело: этот признак передался бы потомству Например, известно, что при воспитании на холоде шерсть становится гуще, а хвост, уши и ноги — короче. Если животных в течение нескольких поколений содержать при пониженной температуре, то здесь, конечно, признак короткохвостости должен стать наследственным. А что касается повреждений, то Вейсман мог бы и не ставить своих опытов. Их давным-давно поставили животноводы. Овцеводы в течение долгих лет обрезают хвосты самкам овец-мериносов, коневоды обрезают хвосты лошадям, собаководы режут хвосты и уши многим породам собак, но потомки остаются такими же, какими были их далекие предки.
      Снова ставятся опыты. На этот раз, чтобы опровергнуть утверждения Вейсмана. Семнер начинает воспитывать мышей в крайних температурных условиях: одних он содержит при шести градусах, других — при почти тридцатиградусной жаре. Разница в длине хвостов у взрослых «жарких» и «холодных» мышей достигает 30 процентов, но потомство рождается у них совершенно одинаковым. Пржибрам на крысах еще больше изменяет температуру, но получает тот же результат...
      Это казалось странным, так как противоречило общепринятым взглядам, в том числе и взглядам тех ученых, которые ставили опыты. Сторонники Вейсмана торжествовали. А приверженцы старой точки зрения считали, что в этих опытах что-то сделано не гак, как следовало бы. Проводятся все новые и новые опыты на разных объектах, с разными признаками, в разных условиях. Проблема скоро становится одной из самых животрепещущих, и биологи всего мира раскалываются на два лагеря — на сторонников и противников наследования приобретенных признаков.
      В современной науке утверждение о том, что приобретенные признаки не наследуются, не вызывает больших сомнений. Еще бы, ведь известны и химическая природа гена и тончайшие механизмы передачи признаков по наследству. Но в начале XX века представления большинства ученых о наследственности все еще были туманными и подчас фантастическими, так что возможность передачи по наследству приобретенных признаков вовсе не казалась абсурдной.
      Многие ученые рассуждали приблизительно следующим образом. Температура, влияя на ход физиологических процессов, изменяет длину хвоста (конечно, речь может идти не обязательно о хвосте и не обязательно о температуре), а это, в свою очередь, соответственным образом изменяет «наследственность» организма (но что такое наследственность — неизвестно). После этого и потомство должно рождаться с такими же измененными хвостами. Ученые назвали этот воображаемый процесс соматической индукцией.
      Некоторым такой процесс даже в те дни казался маловероятным, и они представляли дело несколько по-другому. Они рассуждали так. Температура изменяет длину хвоста. Это происходит за счет изменений в клетках. Но ведь температура действует не только на хвост, она влияет и на зародышевые клетки, и в них происходят такие же изменения. Поэтому следует ожидать, что потомство тоже будет иметь измененные хвосты. Этот, также воображаемый, процесс назвали — параллельная индукция.
      Таким образом, «теоретических предпосылок» у сторонников наследования приобретенных признаков было достаточно. По сути дела, они возродили взгляды Ламарка на причины наследственной изменчивости и потому именовали себя «неоламаркистами».
      Им возражачи сторонники взглядов, сформулированных Вейсманом, называвшие себя «неодарвинистами». Но обе точки зрения были чисто умозрительными. В такой ситуации единственным судьей, который решил бы, кто прав, мог быть только точно поставленный опыт. И ученые проводили опыты. Особенно известно в этой связи имя австрийского зоолога Пауля Каммерера. Он был убежденным неоламаркистом, и его опыты получили широкую известность, далеко выходящую за рамки академических кругов.
      Вот Каммерер ставит опыты с пятнистыми саламандрами. Тело этих животных покрыто черными и желтыми пятнами, число и форма которых в природе сильно варьируют. Каммерер воспитывает саламандр на черном и на желтом грунте. У воспитываемых на черном грунте начинают преобладать темные пятна, и с течением времени все животное становится почти сплошь черным, только два ряда небольших светлых пятнышек тянутся вдоль спины. А те, что воспитывались на желтой почве, все более И более желтеют.
      В этом результате нет ничего удивительного — любой зоолог знает, что многие животные способны изменять свою окраску в соответствии с окружающими условиями. Особенно характерно это для земноводных и пресмыкающихся. (Вспомните хамелеона, меняющего окраску почти на глазах; его имя даже стало нарицательным.)
      Но вот Каммерер начинает получать потомство от своих разноцветных питомцев. Теперь они находятся в одних и тех же условиях, но дети черных оказываются более темными, чем дети желтых. Попробуйте возразить что-нибудь против таких результатов.
      Противники возражали. Особенно активным был немец Гербст, возражавший не только словами, но и делом. Он сам начал ставить опыты на саламандрах. В отличие от Каммерера он сажал на разный грунт не взрослых саламандр, а еще личинок. Превращение при этом происходило даже быстрее, чем в опытах Каммерера. Но когда саламандр, ставших взрослыми, продолжали держать на цветном грунте, то различия в окраске не только не усиливались, а даже несколько сглаживались.
      Выходит, Каммерер в чем-то ошибся. А может быть, и хуже... Имя его почти дискредитировано. Но в защиту Каммерера выступает К. Фриш. Он старательно повторяет, правда в небольших масштабах, и опыты Каммерера и опыты Гербста. И подтверждает результаты и того и другого. Стало бьпь, воздействовать нужно только на взрослых животных. К Фришу присоединяются Шлейп, Пржибрам. Казалось бы, можно и успокоиться...
      Но что нужно этому Гербсту?! Он публикует новую, гораздо более подробную работу, в которой результаты Каммерера снова полностью опровергнуты. Нет, опровергнуты не его теории — от этого не гарантирован никто, а факты, экспериментальные факты. И это самое страшное. Каммерер опозорен. Но его сторонники снова успокаивают разыгравшие-
      ся страсти. Они обнаруживают, что авторы работали на двух разновидностях пятнистой саламандры. А использование разного подопытного материала может объяснить любые расхождения. Снова все успокоились. Но кто прав, кто не прав в истории с саламандрами, так и осталось неясным.
      Однако Каммерер истинный борец. Он ставит совершенно новые опыты. На этот раз объект экспериментов — жаба-повитуха. Это животное отличается довольно своеобразным способом размножения. В отличие от всех своих родичей жабы-повитухи откладывают яйца не в воде, а на суше. Самец наматывает шнуры с яйцами на себя, и здесь они, окруженные слизью, развиваются в течение определенного времени. Когда наступает пора вылупления потомства, самец переселяется в воду, личинки выходят и далее развиваются уже здесь.
      А что, если этих животных держать в воде все время? Каммерер повысил температуру воздуха, и жабы полезли в воду еще до откладки яиц. Самцы пытались поступить так же, как и раньше, но у них ничего не вышло: слизь растворилась, и яйца попадали на дно. После нескольких кладок самцы прекратили свои тщетные попытки, их наследственный инстинкт изменился. Мало того, изменились и некоторые внешние признаки: сильно окрепли передние конечности, а на больших пальцах возникли мозолистые утолщения, характерные для лягушек и жаб, размножающихся в воде. Это интересно, но к наследственности отношения пока не имеет. Однако Каммерер скрещивает своих питомцев с нормальными повитухами и в их потомстве получает ни больше ни меньше как менделевское расщепление! А если при скрещивании признаки расщепляются в потомстве в соответствии с законами Менделя — это самое убедительное доказательство, что признаки действительно являются наследственными. Тут уж, казалось бы, никаких возражений Каммереру сделать нельзя!
      Но с этими опытами связано самое страшное во всей истории Пауля Каммерера. В английском журнале «Природа» в номере от 7 августа 1926 года появилась статья некоего Нобля. Вот уж он был действительно врагом Каммерера и пошел еще дальше, чем Гербст. Он поехал в Венский биологический институт и исследовал хранившиеся там препараты, полученные Каммерером. Нобль рассмотрел их под микроскопом и убедился, что в том месте, где у повитух будто бы возникли бородавки, под кожу впрыснута тушь. Фальсификация! То, на что раньше многочисленные враги Каммерера лишь намекали, Нобль сказал вслух. И привел доказательство.
      «Нобль» в переводе на русский язык означает «благородный». Но хотя речь и шла о чести, поступок Нобля благородным тоже не назовешь. Началась дикая травля Каммерера, к которой были примешаны и мотивы, к науке отношения не имевшие. В сентябре 1926 года Пауль Каммерер накладывает на себя руки, отрицая в предсмертном письме свое участие в фальсификации.
      А действительно ли Сальери отравил Моцарта? А действительно ли Мартынов застрелил Лермонтова? После того как такие сомнения были высказаны, историки начали следствие и ведут его до сих пор. Так же обстоит дело и с роковым вопросом: а действительно ли Каммерер был фальсификатором?
      Дело получило широкую огласку. О нем писали в газетах. Был поставлен кинофильм «Саламандра» об истории с Каммерером. Споры идут до сих пор. Одни называют Каммерера фальсификатором. Другие считают его рыцарем без страха и упрека и утверждают, что это сделал кто-либо из его сторонников. Почему, например, этого не сделать лаборантке, влюбленной в своего яркого шефа, какой-нибудь недалекой Гретхен, видевшей, как ему хочется получить такой результат? Третьи думают, что фальсификация дело Ефагов Каммерера. Ведь это могли сделать и они, чтобы погубить дело его рук и его самого. И неизвестно, выяснится ли когда-либо истина.
      Но это касается судьбы самого Каммерера. Что же до его теорий, то оценка их совершенно ясна.
      В любом случае, Независимо от того, честный он исследователь или нет, утверждения его не верны. Об опытах, поставленных для проверки утверждения о наследовании приобретенных признаков, написаны многие тома, и эти опыты приводят к однозначному выводу: признаки, приобретенные родителями, потомкам передаваться не могут.
     
      ИНЖЕНЕР ВОЗРАЖАЕТ УЧЕНОМУ
      «Он умер в забытьи и нищете. Только много лет спустя потомки смогли оценить величие его открытия». Увы, как часто встречаем мы подобные фразы в биографиях великих людей, особенно великих ученых прошлого.
      Но нет правил без исключений. Когда вышла в свет книга Чарлза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение приспособленных форм в борьбе за существование», на нее сразу обратили внимание. Одно издание следовало за другим. Вскоре после английского издания стали выходить переводы на другие языки. Ее читали не только ученые. Когда наши прабабушки еще носили фартучки и косички, вместе с крамольным романом Чернышевского «Что делать?» они прятали под подушку от недреманного ока своих воспитателей книгу Дарвина «Происхождение видов».
      Равнодушных не было. Но далеко не все восхищались творением великого ученого. С ним спорили, ему возражали, его обвиняли... Одновременно с дарвинизмом родился и антидарвинизм. Нужно было отстаивать свою правоту.
      Когда теперь читаешь статьи антидарвинистов, особенно видна наивность и легковесность их возражений. И Дарвин, столько лет вынашивавший свою теорию, давно взвесивший все «за» и «против», без труда противопоставлял своим оппонентам неопровержимые контрдоводы.
      Но в 1867 году Дарвину был задан вопрос, на который он не смог ответить до конца своих дней. Не могли на него ответить и последователи Дарвина в течение многих лет после его смерти. Вопрос этот был задан не биологом и даже вообще не ученым. Инженер Флимминг Дженкин, подобно большинству грамотных людей того времени, прочел «Происхождение видов». Сначала он задумался, а потом взял карандаш и проделал несложные арифметические расчеты. И родилось «возражение Дженкина», на которое Дарвин так и не смог ответить. Он честно считал его самым серьезным доводом против своей теории и под его влиянием сильно изменил свои взгляды. Увы, в неправильную сторону... Но не будем забегать вперед.
      Как часто ученых прославляют не за то, в чем их величие, и порой даже не за то, что они сделали. А самое важное остается в тени. Менделя превозносят за открытие законов наследования признаков при гибридизации. А ведь они в общем-то были известны и до него. Но что Мендель первым заложил основы корпускулярной наследственности, говорят гораздо реже. Нечто подобное произошло и с Дарвином. И хотя с дарвинизмом знакомы все и не дарвинизм — тема этой книги, но прежде чем говорить о «парадоксе Дженкина» и о том, как он в конце концов был разрешен, нужно в двух словах поставить точки над «и» по поводу того, а что же сделал Дарвин.
      В научно-популярной литературе Дарвина прославляют как автора идеи эволюции, что вовсе не соответствует действительности. Даже в школьных и вузовских программах эволюционное учение часто называют дарвинизмом. А сколько было эволюционистов до Дарвина! Нам уже пришлось упоминать о Каверзневе, но идею эволюции высказывали и десятки других людей. А один ученый создал стройную и детально разработанную теорию эволюции за полвека до Дарвина. Причем это была не походя высказанная мысль, а капитальнейший научный труд. Он вышел в свет в 1809 году, в год рождения Дарвина, в двух томах под названием «Философия зоологии». Автором был великий французский ученый Жан Батист Ламарк.
      Ламарк, так же как и Дарвин, говорил об эволюции — о возникновении новых форм путем постепенного изменения старых, о движении от простого к сложному. Но принципиально разными были взгляды ученых на движущие силы эволюции. Движущая сила эволюции — правильный ответ на вопрос о ее природе — вот то великое, что сделал Чарлз Дарвин.
      Ламарк считал, что организмы изменяются под прямым воздействием окружающей среды, что причиной эволюции являются «упражнение и неупражнение органов», «внутреннее стремление к прогрессу». Как читателю, конечно, известно, взгляды Ламарка на этот счет были неправильны.
      Дарвин — первый ученый, который усмотрел в живой природе существование общего принципа — естественного отбора. В биологии это стало открытием первого общего закона, равнозначного законам Ньютона в физике. Здесь у Дарвина предшественников не было, а значение этого принципа шире учения об эволюции видов. Именно поэтому мы и называем Дарвина гениальным ученым.
      В эволюционном учении нужно различать две стороны: учение о материале для эволюции и учение об ее факторах, ее движущей силе. Да оно и ясно: чтобы происходил естественный отбор, нужно, чтобы было из чего выбирать. Должна существовать наследственная изменчивость. В работах Дарвина блестяще исследован вопрос о движущей силе эволюции. Развитие науки приносит все новые и новые подтверждения его правоты, подтверждения того, что движущая сила эволюции — естественный отбор. Что же касается вопроса о материале эволюции, то он был разработан Дарвином гораздо слабее.
      Этому не приходится удивляться. Ведь речь идет о наследственной изменчивости, а генетики во времена Дарвина не существовало. Но он был гениальным ученым. Вначале он дал в общем правильный ответ и на вопрос об элементарном материале эволюционного процесса. Этим материалом он считал случайно возникающие наследственные изменения.
      А теперь можно вернуться и к «парадоксу Джен-кина». Инженер Дженкин рассуждал так. Пусть какой-то индивидуум изменился, причем в самом что ни на есть полезном направлении. Но что произойдет с его потомством? Его дети уже будут «полукровками», внуки же только на четверть станут походить на исходную форму, а еще через несколько поколений полезное изменение начисто растворится среди потомков. Какое же оно может иметь значение для эволюции?
      «Поглощающее влияние свободного скрещивания» — вот в чем суть «парадокса Дженкина». К этому возражению было не так уж трудно прийти. Не случайно его высказывал и один из наиболее серьезных противников Дарвина, крупный русский биолог Николай Яковлевич Данилевский. Сложнее было ответить.
      Сам Дарвин считал это возражение очень серьезным. Постепенно он начинает придавать все меньше и меньше значения случайным одиночным изменениям и приписывает все большую роль «массовым отклонениям». А что такое массовые отклонения? Ведь они могут происходить только под направленным влиянием внешней среды. Таким образом, Дарвин к концу своих дней в какой-то мере сблизился с Ламарком — конечно, не в отношении движущих сил эволюции — здесь Дарвин твердо стоял на первоначальных позициях, — а по вопросу об элементарном материале для эволюции.
      Во времена Дарвина не было ясности в вопросе о наследовании приобретенных признаков, не существовало и корпускулярной генетики. Поэтому вполне естественно, что он мог придавать значение прямому влиянию среды на формирование наследственных изменений и был не в состоянии ничего возразить против поглощающего влияния свободного скрещивания.
      На оба вопроса смогла ответить только генетика. Но до дружбы между генетикой и эволюционным учением прошло много времени. Теперь это может показаться странным, но большинство дарвинистов встретили рождение новой науки в штыки. Не будучи генетиками, они не могли оценить значения этой науки для развития дарвинизма, а тем более применить ее. Что же касается генетиков, то вначале у них было по горло и собственных дел. Для серьезного изучения эволюционных проблем просто не было времени. Отдельные недостаточно глубокие работы, которые все же появлялись, только дискредитировали идею альянса между генетикой и эволюционным учением. Поэтому эволюционисты старшего поколения стали рассматривать эти первые усилия как попытку заменить дарвинизм менделизмом. Эволюционистов, развивавших дарвинизм, стали называть неодарвинистами и противопоставлять Дарвину только за то, что они очищали его учение от ламаркистских пристроек. Не избежал этой ошибки и наш крупнейший пропагандист дарвинизма Климентий Аркадьевич Тимирязев.
      В 1900 году были переоткрыты законы Менделя. Старому представлению о «смешении кровей» пришел конец. Ведь еще в прошлом веке скрещивание рассматривали как смешивание, о «смешении крови» нередко говорили в буквальном смысле как о растворении одной крови в другой. Теперь стало ясно, что в основе наследования лежат неделимые и несмеши-ваемые менделевские факторы — гены. Эти новые представления не могли не заставить взглянуть по-иному и на проблемы эволюции. Но разные ученые смотрели на них по-разному.
      Много напутал в эволюционном учении Август Вейсман. Помните, он резал хвосты белым мышам в течение двадцати двух поколений? Его утверждение о ненаследуемости приобретенных признаков было правильным. Но Вейсман создал теорию зародышевой плазмы, отрицая возможность вообще каких бы то ни было ее изменений. Оставался единственный путь для наследственной изменчивости — смешение родительских «детерминантов». Ясно, что ничего нового при этом возникнуть не может. Организм, по Вейсману, — только «чехол» для вечной и неизменной зародышевой плазмы.
      Но Вейсман был эволюционистом и одним из крупнейших дарвинистов. Он создал учение о зародышевом пути. Гипотеза Вейсмана о «зародышевой плазме» с ее «идами», «идантами», «детерминантами» и прочим была надуманной, умозрительной и оказалась неверной. В последние годы, когда писали о Вейсмане, то обычно подчеркивали и раздували его ошибки и заскоки, не говоря о том важном, что он сделал.
      Учение о вечной и неизменной зародышевой плазме отвергнуто, но представление о зародышевом пути осталось. Действительно, преемственность между поколениями живых организмов * осуществляется через ряд зародышевых клеток. Это твердо установленный факт. Вейсман первым оценил важность его для эволюционного учения. Для эволюции могут иметь значение только те изменения, которые произошли в заро-
      дышевых клетках. Он же ввел представление и о «зародышевом отборе» — об отборе, происходящем на уровне половых клеток.
      Каковы бы ни были ошибки Вейсмана, он первым очистил дарвинизм от ламаркистских представлений. Именно тогда и родилось слово «неодарвинизм» — новый дарвинизм, дарвинизм, освобожденный от представлений о направленном влиянии среды на наследственную изменчивость. Если ученый верит во «внутреннее стремление к прогрессу», в то, что детеныши жирафа потому и рождаются с более длинной шеей, что жираф вытягивает шею, дотягиваясь до листьев на деревьях, то, что бы он ни говорил об отборе, он не дарвинист. Да, впрочем, если такое прямое влияние среды на наследственную изменчивость и существует, то отбор оказывается почти что ненужным. Во всяком случае, он перестает быть движущей силой эволюции.
      Дарвинизм основой эволюции считает естественный отбор. Именно через отбор и происходит направленное влияние условий жизни на наследственную изменчивость. Сама по себе наследственная изменчивость случайна. Но под воздействием окружающей среды отбираются признаки, которые лучше других соответствуют условиям жизни. Неодарвинизм — это, по сути дела, восстановление первоначальных взглядов Дарвина на происхождение видов, пока инженер Дженкин не смутил его своим парадоксом.
      Вейсман создал свои теории до переоткрытия законов Менделя. И последующие дискуссии по эволюционному учению далеко не всегда оказывались связанными с развитием менделизма. Главная проблема, возникшая к концу века, сводилась к выбору между неодарвинизмом и неоламаркизмом, а проще — к решению вопроса, наследуются или нет признаки, приобретенные организмом в течение его жизни.
      Во время этого великого спора не все, подобно Каммереру, ставили лабораторные опыты. Многие ученые занимались наблюдениями в природе, надеясь здесь получить ответ на волнующий вопрос. А некоторые искали истину в пыли библиотек и архивов. Ивы-
      ясиились презанятнейшие вещи. Например, оказалось, что мысль о нена-следуемости приобретенных признаков вовсе не нова. Еще в 1834 году вышел научный трактат под заглавием «Всеобщий закон природы». Его автор писал: «Люди, у которых отрезана нога, являются с точки зрения размножения столь же целостными особями, как и живот: ные, у которых подрезаны хвост и уши, ибо дети первых в столь же малой степени одноноги, как потомство последних не рождается на свет с укороченными ушами... Если вы отпилите вашим коровам и быкам рога, то, несмотря на это, их телята все же будут иметь рога. Однако если вы скрестите корову, лишенную рогов в силу ее внутренних задатков (такие особи встречаются в некоторых местах), с подобным же безрогим быком, то их потомство не будет тоже иметь рогов».
      Эти строки принадлежат русскому академику Карлу Максимовичу Бэру. Этот человек, имя которого сейчас вспоминают незаслуженно редко, так много сделал для развития биологии (да и не только биологии), что о нем нельзя не сказать нескольких слов. По национальности Бэр — эстонец и воспитывался у себя на родине. Он хотел стать врачом. Закончил Дерптский (Юрьевский) университет, продолжал образование за границей, там увлекся биологией и стал естествоиспытателем. Вначале он работал в Кенигсберге, а в 1834 году (год издания «Всеобщего закона природы») был избран в число российских академиков и навсегда вернулся на родину. Умер он в глубокой старости, но до последних дней, уже полуслепой, продолжал диктовать свои труды.
      Самый выдающийся вклад Бэр сделал в эмбриологию — науку о зародышевом развитии. Он, по сути дела, является основателем этой науки. Хотя еще Гарвей изучал развитие куриного яйца, но именно Бэр первый действительно разобрался во всех тонкостях развития зародыша. Он предшественник Мюллера и Геккеля в открытии биогенетического закона, согласно которому индивидуальное развитие организма повторяет в общих чертах эволюцию вида. Бэр был одним из первых эволюционистов...
      Но его деятельность не ограничивалась чистой биологией. Он многое сделал для организации рыболовства на Волге и Каспии. Открыл «закон Бэра», согласно которому в северном полушарии правый берег реки, как правило, выше левого, и объяснил это явление силами, возникающими при вращении Земли. Он написал книгу «Значение Петра Великого в изучении географии» и даже расследовал историю путешествий хитроумного Одиссея. Путем сопоставления описаний, даваемых в «Одиссее», с реальной географией он с большой убедительностью показал, что Одиссей путешествовал по Эвксинскому Понту древних — по Черному морю. Вот кто был Бэр. И именно он первым пришел к выводу, что приобретенные признаки не наследуются.
      Но кто бы что ни утверждал, окончательным судьей может быть только опыт. Десятки ученых в разных странах в течение многих лет ставили опыты для выяснения вопроса: могут ли признаки, приобретенные родителями, наследоваться их потомками? В опытах получалось одно из двух. Либо они сразу давали отрицательные результаты, либо повторялась история Каммерера: вначале казалось, будто получено доказательство наследования приобретенных признаков, а потом выяснялось, что допущена какая-то ошибка, и результат опровергался. И из сотен опытов не нашлось ни одного, в котором было бы убедительно показано наследование приобретенных признаков.
     
      ЗА ДЕЛО БЕРУТСЯ ГЕНЕТИКИ
      Где-нибудь в поле, на берегу, на лесной опушке вы наверняка встречали крупные растения — до метра высотой — с большими желтыми цветами, раскрывающимися на ночь. Это растение с неблагозвучным на- званием «ослинник» принадлежит к семейству кипрейных и является близким родственником широко известного иван-чая. В садах можно встретить другой, «культурный» вид ослинника, разводимый под гораздо более импозантным названием «годеция». А ученым ослинник больше известен под непонятным именем «энотера». Это латинское, научное название растения. Но часто и по-русски мы говорим: энотера.
      Признаюсь, я лишь недавно узнал, что энотера, сыгравшая такую роль в развитии генетики, и вульгарный ослинник — одно и то же растение.
      Но еще больше я удивился, когда узнал, что ослинник, растущий на полях во всей Европейской России, — иностранец. Родина его — Северная Америка. Каким-то образом заморская энотера была завезена в Европу и, удивительно быстро расселившись, дошла до России и превратилась в ослинник. Научные названия растений и животных состоят со времен Линнея из двух слов — названия рода и названия вида. Тот ослинник, что растет на наших полях, именуется Энотера биеннис (Ослинник двулетний). В очень близком родстве с ним находится Энотера Ламаркиана (Ослинник Ламарка), названный в честь того самого Ламарка, о котором мы недавно говорили. Много хлопот доставил этот самый Ослинник Ламарка генетикам!
      У каждого биолога-экспериментатора есть свой любимец. Таким «любимчиком» для Менделя оказался горох, для Моргана — плодовая мушка дрозофила. А у профессора Гуго де Фриза, одного из трех пере-открывателей законов Менделя, таким «любимчиком» стал ослинник. Но, будучи голландцем и к тому же профессором ботаники, де Фриз, конечно, не называл его ослинником. Он даже не говорил, как я, «энотера». Первую букву он произносил немножко в нос, так что получалось нечто среднее между «э» и «ё». Именно этого требует правильное латинское произношение.
      Он заинтересовался энотерой еще в 1880 году. Сначала наблюдал в природных условиях, а затем отвел ей в своем саду несколько делянок, где не только разводил, но и скрещивал своих любимцев. Наблюдая энотеру, де Фриз обнаружил любопытное , явление. Очень редко, но как будто вполне закономерно, среди совершенно одинаковых растений возникли новые формы. Некоторые настолько отличались от своих родителей, что ботаник, встретивший их в природе, признал бы за новые виды. Впрочем, эти новые формы оказывались наследственными. Де Фриз назвал их «мутациями». На них, в частности, и были переоткрыты законы Менделя.
      Интересно, что не все виды энотеры (а де Фриз работал с разными видами) давали мутации. Особенно часто мутировала Энотера Ламаркиана. Де Фриз был удивлен и восхищен: еще бы, ведь он присутствует при рождении новых видов! В его уме стала складываться мутационная теория, которую он создавал в течение многих лет, а потом в течение многих лет защищал.
      Почему, однако, явление, которое закономерно наблюдается у Энотеры Ламаркиана, не удается обнаружить у других растений? Очевидно, потому, думает де Фриз, что у других групп растений процесс видообразования в наши дни не идет, а Энотера
      Ламаркнана как раз находится в мутационном периоде.
      Казалось бы, все хорошо. Наконец найден путь, по которому возникают новые наследственные изменения. Но слишком хорошо получается все у де Фриза. Новые виды у него появляются сразу. Они зарождаются в недрах старого вида и выходят из него готовенькие, подобно тому, как, по античной легенде, вышла Афина из головы громовержца Зевса: даже в доспехах и в полном боевом вооружении. Но раз виды возникают сразу, зачем же тогда естественный отбор? Новые виды образуются без его участия. В лучшем случае отбор может уничтожить менее приспособленные виды.
      Де Фриз развивает свою теорию. Он считает, что в истории каждого вида есть премутационные периоды, когда он готовится к предстоящим изменениям, сменяющиеся мутационным периодом, во время которого сразу, скачком, образуются новые виды. Как связаны эти периоды с внешней средой? Очевидно, что никак. Получается, что эволюция обусловлена лишь какими-то внутренними причинами.
      Почему такое малое число видов находится в мутационном периоде? Де Фриз начинает думать, что мутационный процесс идет не всегда с одинаковой скоростью. Раньше мутации происходили чаще, теперь реже. Ученый говорит о постепенном затухании эволюционного процесса.
      Злую шутку сыграл ослинник с профессором де Фризом. Через много лет выяснилось, что наследование признаков у некоторых видов этого рода (в том числе и у Энотеры Ламаркиана) происходит ненормально. Хромосомы у них сильно изменены и образуют во время деления большие комплексы, соединяясь друг с другом в цепочки или кольца. Так, не разлучаясь, эти комплексы и переходят из поколения в поколение. Некоторые природные виды сильно гетерозиготны, но из-за этой особенности никакого расщепления у них не наблюдается; они ведут себя как чистые виды. Только изредка в результате кроссинговера происходит перераспределение комплексов и получается то, что де Фриз называл мутациями.
      Генетики и теперь говорят о мутациях. Это наследственные изменения отдельных генов. Те измененные признаки, которые Морган и его сотрудники наблюдали у дрозофилы (измененный цвет глаз, окраска тела, жилкование крыльев, расположение щетинок...), как раз и есть мутации. Скоро мы убедимся, что мутации действительно служат элементарным материалом для эволюционного процесса. Здесь де Фриз был прав. Известный русский ботаник Сергей Иванович Коржинский в те годы, что и де Фриз, тоже пришел в своей теории гетерогенеза к выводу о значении скачкообразных наследственных изменений для эволюции.
      Но мутации де Фриза, с одной стороны, не были новыми изменениями. Просто в силу цитогенетических особенностей энотеры они долго могли находиться в скрытом состоянии. С другой стороны, они не были элементарными изменениями (как настоящие мутации), а представляли собой целый комплекс изменений, были действительно отдельными видами, но не новыми. Такой необычный характер мутации энотеры и привел де Фриза к неправильным представлениям об эволюционном процессе в целом.
      С де Фризом спорили. Одним из его оппонентов был профессор И. П. Лотси, соотечественник де Фриза. Лотси исследовал межвидовые гибриды некоторых декоративных растений — львиного зева и гвоздики. Это были не те гибриды, которые изучал осторожный и точный Мендель, скрещивавший сорта, различавшиеся лишь одной-двумя парами признаков. Скрещивание видов, отличающихся большим числом признаков, дает в потомстве такое разнообразие, в котором совершенно невозможно разобраться. Такими скрещиваниями занимались Гертнер, Нодэн и другие предшественники Менделя. Мендель, перейдя на внутривидовые скрещивания, сделал шаг вперед. Лотси вернулся назад.
      Разнообразие форм в потомстве межвидовых гибридов произвело на Лотси такое впечатление, что он стал видеть в скрещивании единственную причину эволюции. Еще бы, ведь он своими глазами видел в потомстве львиных зевов эти «новые виды».
      Лотси знал, что приобретенные признаки, так называемые модификации, не наследуются, значит, они не могут служить материалом для эволюции. Что еще? Мутации де Фриза? Лотси категорически отказывался признать их за новые наследственные изменения. Поклонник значения скрещиваний в видообразовании, Лотси и мутации де Фриза считал результатом скрещивания.
      А раз так, то единственный механизм эволюции — скрещивания. Но поскольку, как он полагал, виды наследственно однородны, то скрещивания могут привести только к перекомбинации того, что уже существует и всегда существовало. Он развивает «эволюцию при постоянстве вида». А раз вид постоянен, то невозможна и эволюция в результате отбора мелких наследственных изменений. Значит, Дарвин не прав. Именно к этому выводу и пришел Лотси.
      Из всех видов наследственных изменений Лотси признавал только разрушение генов. Значит, история развития видов — это лишь перекомбинация существующих «генофондов», сопровождающаяся постепенным регрессом в связи с выпадениями генов.
      Откуда же возникло наблюдаемое разнообразие органических форм? Чтобы объяснить его, Лотси отказывается от представления, что все живые организмы произошли от одного корня. Наоборот, он считает, что с самого начала независимо друг от друга возникло большое число форм. Лотси пытается проводить аналогию между живой и неживой природой: гены он
      уподобляет химическим элементам, а процесс видообразования их — всевозможным сочетаниям. Так, начав с дарвинизма, Лотси пришел к крайнему антидарвинизму.
      Изучением роли отбора в формообразовании специально и очень подробно занимался известный датский генетик Вилем Иогансен. Его опыты — образец точности и убедительности. Так же как Мендель, он очень придирчиво отнесся к выбору объекта исследования и, так же как он, остановился на самоопылителях. Он ставил опыты на фасоли сорта «Принцесса».
      Скучную работу затеял Иогансен. Он сеял фасоль, собирал урожай и измерял величину семян. Делал он это очень аккуратно: с каждого растения собирал семена отдельно и отдельно измерял. А потом рисовал кривые: как распределены фасолины по величине среди всего урожая и среди потомства отдельных растений. Семена сильно варьировали по величине. Они отличались не только от растения к растению. Среди урожая, собранного с одного растения, тоже были и крупные и мелкие.
      А затем Иогансен стал производить отбор среди своих питомцев. Причем производил его двояко. С одной стороны, делал так, как и все до него. Брал общий урожай, отбирал из него наиболее крупные и наиболее мелкие семена, высевал, то же повторял с их
      потомством и так далее. И, так же как у всех, отбор дал вполне ощутимые результаты. Средняя величина семян в одном случае увеличилась, в другом уменьшилась. Но Иогансен этим не ограничился.
      Кроме этого, он производил отбор в чистых линиях, то есть среди потомков одного и того же растения. Вот поэтому-то и важно было взять для опытов самоопылитель — все потомки его генетически однородны. Получился удивительный результат. Хотя в пределах чистой линии величина семян варьировала довольно сильно, отбор не оказывал на нее никакого влияния. Средняя величина семян, сколько бы времени ни продолжался отбор, не изменялась. Степень изменчивости тоже оставалась прежней.
      Отбор в чистых линиях бессилен! К такому выводу пришел на основании точных экспериментов Иогансен. Вывод этот был чрезвычайно важен. С одной стороны, становилось окончательно ясно, что модификации — вариации, происходящие внутри чистых линий в течение индивидуального развития особей, — не могут служить материалом для эволюции. С другой — опыты Иогансена показали, что отбор эффективен только в наследственно неоднородных сообществах живых организмов.
      Когда Иогансен начинал свои работы, мутации были почти неизвестны. Поэтому он, вероятно, и не сделал тогда же следующего шага: вывода о значении новых наследственных изменений для эволюции. Вначале он даже склонен был к недооценке значения генетики в развитии эволюционного учения. Но через некоторое время стал одним из тех генетиков, которые наиболее активно и плодотворно разрабатывали эволюционно-генетические проблемы.
      Раз уж мы заговорили об Иогансене, нужно упомянуть и о том, что именно он ввел в научный обиход слово «ген». Он является «крестным отцом» и гена и генетики.
      И мутационная теория де Фриза, и эволюция при постоянстве вида Лотси, и опыты с чистыми линиями Иогансена относятся к самому началу нашего века, к тем временам, когда законы Менделя были уже переоткрыты, а хромосомная теория наследственности только создавалась, когда не было еще замечательных работ школы Моргана на дрозофиле, поднявших генетику на более высокую ступень. Ахиллесовой пятой ранних эволюционно-генетических теорий было отсутствие ясных представлений о возможности возникновения новых наследственных признаков. Де Фриз увидел их там, где их не было, Лотси отрицал их возможность.
      Однако вскоре после того, как «четыре разбойника» из Колумбийского университета начали работать с дрозофилой, стало ясно, что новые наследственные изменения возникают. Трудолюбивые исследователи получили у дрозофилы сотни мутаций — -новых наследственных изменений. Вот он — элементарный материал для эволюционного процесса.
      Однако все было не так пр:сто, как нам кажется теперь. С гем, что мутации действительно возникают, смешно было спорить. Но как смотреть на их природу, какую роль отводить им в эволюционном процессе — это уже другой вопрос.
      В Англии жил, например, крупный зоолог и генетик Уильям Бэтсон. Нам приходилось упоминать его имя. Он много сделал для очистки дарвинизма от ламаркистских представлений, для развития менделизма. Словом, Бэтсон был знаменитым генетиком. Он долго размышлял над природой мутаций, и ему пришла в голову остроумная (хотя и не совсем новая) мысль. Ведь все наследственные изменения можно свести к тому, что какой-то признак либо присутствует, либо отсутствует. А это можно объяснить тем, что в клетках организма присутствует или отсутствует ген, ответственный за формирование этого признака. И Бэтсон стал объяснять все случаи наследственной изменчивости присутствием или отсутствием определенных генов. Его теорию так и называли: «теория присутствия — отсутствия». Зерно истины в ней было. Теперь мы точно знаем, что наследственные признаки иногда связаны с отсутствием генов. Но Бэтсон утверждал, что это имеет место всегда.
      Бэтсоц начал усиленно пропагандировать свою теоприеутетвие отеутетвие
      рию. А поскольку к тому времени он стал уже знаменитостью и авторитет его был велик, то многие ему поверили. Теория Бэтсона не была новой: о том, что новые наследственные признаки представляют собой выпадение генов, говорил Лотси, пришедший к антидарвинизму. Совершенно естественно, что к сходным выводам пришел и Бэтсон. На склоне лет (умер Бэтсон в 1926 году) он стал говорить, что наука не имеет доказательств эволюционного процесса. Он верил, что на Земле возникали новые виды, но подчеркивал, что это только вера. «Мы можем быть, — писал он, — свидетелями разнородных изменений, но не свидетелями происхождения видов».
      Дарвинизм зашел в тупик? Нет. Были дарвинисты, занимавшиеся своим делом и неодобрительно смотревшие на попытки применения достижений молодой генетики к эволюционному учению. Генетики тоже занимались своим делом — создавали хромосомную теорию наследственности. А немногочисленные по-
      пытки «флирта» генетиков с дарвинизмом, о которых мы рассказали, были неудачными. «Сватовство» долго не могло состояться.
     
      СУДЬБА БЕЛОЙ ВОРОНЫ
      «Искать иголку в стоге сена» — эту задачу приводят в качестве примера почти безнадежной. Но есть и более безнадежные. Найдите каплю чернил в Атлантическом океане. Да что там в океане, в простом ведре. Пустите в ведро каплю чернил, а потом выньте ее обратно.
      Вряд ли кто-нибудь станет пытаться искать эту каплю даже в стакане, потому что ее там попросту нет: она растворилась. Что же касается иголки в стоге сена, то хотя ее и трудно отыскать, но она там есть и всегда будет, пока ее не найдут. Тут уж дело случая. Вряд ли вы ее найдете, если будете искать. Но если ляжете спать в это сено, то вполне возможно, что она вонзится вам в правый бок.
      Мы снова возвращаемся к «парадоксу Дженкина». Не решив его, дарвинизм не мог идти дальше, а решить этот парадокс способна была только генетика. Вот с чего следовало бы начинать «сватовство». Решение этого парадокса, з не гипотеза «присутствия — отсутствия», могло бы явиться основой «брака по любви» между дарвинизмом и генетикой.
      И кое-кто именно с этого и начал. Однако не генетики и не дарвинисты. Как автором «парадокса Дженкина» оказался не биолог, точно так же и разрешил его не биолог.
      Среди многих тысяч черных ворон появилась белая. Что это — капля в море или иголка в стоге сена? Конечно, не капля в море. Белая ворона так и останется вороной и будет таковой, пока не сдохнет. А трудно или нет найти ее среди тысяч черных товарок — это уже другой вопрос, который нас сейчас не интересует. Важно, что белые вороны среди черных не растворяются. Но что станет с белой вороной после ее смерти? Вернее, не с самой вороной, а с наследством. Белая окраска — наследственный признак, причем
      признак рецессивный. Одинокая белая ворона вступит в брак с черным самцом — больше не с кем — и принесет черных воронят. Правда, черные они только внешне, каждый из них наряду с доминантным геном черной окраски несет в скрытом виде мутацию белой окраски. Что будет с этими генами в дальнейших поколениях?
      Вот вопрос, который мы должны рассмотреть. Снова встает дилемма: капля или иголка. Во времена Дарвина и Дженкина на наследственность смотрели как на «смешение кровей». В этом случае наследственный задаток белой окраски действительно нужно было рассматривать как каплю в море. И если бы на самом деле было так, приходилось бы только удивляться, почему на Земле существуют разные виды животных и растений, почему, наконец, существуем мы сами.
      Но Мендель доказал, что наследственные задатки
      Не капли жидкости, Что они ведут себя как неделимые частицы. Теперь мы их называем генами. В таком случае ген белой окраски уже не капля в море, а иголка в стоге сена. Ну и что? Да если честно признаться, ничего! Даже в случае представления о корпускулярной природе наследственности трудно сказать, какое значение отдельные случайные изменения могут иметь для эволюции. Так просто этого не скажешь. Чтобы ответить, нужны точные расчеты.
      Вопросом о судьбе наследственных изменений в природной популяции — сообществе живых организмов — кое-кто заинтересовался вскоре после переот-крытия законов Менделя, в первые годы нашего века.
      В 1904 году известный английский математик Карл Пирсон опубликовал в «Трудах философского общества» статью под достаточно «мутным» названием — «Об обобщенной теории альтернативной изменчивости, в частности в отношении к менделевским законам». Содержание ее было еще более мутным (конечно, для биологов), так как статья была в основном математической. Мало кто из биологов обратил на нее внимание, а если кто-нибудь и брал в руки, то, готов биться об заклад, до конца в этой статье так и не разобрался. А разобраться стоило!
      Спустя четыре года другой математик, Г. Харди, напечатал в американском журнале «Наука» коротенькую статейку: «Менделевские соотношения в смешанной популяции». Она оказалась более понятной, и кое-кто из генетиков сразу же обратил на нее внимание. В этой небольшой работе наконец-то разрешался «парадокс Дженкина», причем разрешался совершенно точно, ведь работа была математическая. Что же сделал Харди?
      Он открыл и доказал закон равновесия при свободном скрещивании, который во всем мире называют «законом Харди». Закон этот определяет условия, при которых соотношение гомозиготных и гетерозиготных индивидуумов остается в условиях свободного скрещивания постоянным. Если вернуться к примеру с потомками белой и черной вороны, это означает, что гены белой окраски могут сохраняться в сообществе черных ворон в течение бесконечно долгого времени. Больше того, относительная численность носителей скрытой белизны может оставаться при этом постоянной.
      Кроме того, Харди повторил выводы Пирсона. В работе Пирсона они были сформулированы в столь отвлеченной форме, что ни до кого не дошли. Харди выразил их более понятно. Этот второй закон, который называют законом Пирсона, имеет прямую связь с законом Харди. Это закон стабилизирующего скрещивания. Согласно закону Пирсона в условиях свободного скрещивания равновесие в сообществе устанавливается после первого же скрещивания независимо от исходного соотношения гомозиготных и гетерозиготных особей.
      Результаты, полученные Пирсоном и Харди, звучат несколько парадоксально. Но спорить с ними не приходится. Они — прямое математическое следствие Из законов Менделя. Если справедливы законы Менделя, справедливы и эти законы. А справедливость мен-делевских законов доказана.
      Больше ничего Харди не сделал. Он рассматривал свободно скрещивающуюся «идеальную популяцию» бесконечных размеров, в которой не возникают мутации и на которую не действует естественный отбор. Если бы он их учел, тогда ход эволюционного процесса был бы объяснен с точки зрения законов генетики. Но Харди этого и не мог сделать: не только потому, что не был биологом, но и потому, что генетика для этого еще не созрела. Ведь вопрос о возникновении мутаций и об их природе в то время был еще далеко не ясен.
      Не прояснился он и к середине 20-х годов. В том, что мутации возникают у всех живых организмов, никто уже не сомневался. Достаточно одной дрозофилы. В чистых культурах этой мушки было обнаружено уже около 400 мутаций. И каждая подробно исследована, доказан наследственный характер изменения, в большинстве случаев выяснено, с каким участком и какой хромосомы связана данная мутация.
      Работали не только с дрозофилой. И у всех достаточно хорошо изученных видов, будь-то экспериментальные объекты, особенно удобные для опытов, или культурные животные и растения, наблюдались мутации. Их не только находили, они возникали и вновь.
      Но природа мутационного процесса оставалась загадочной. Среди многих биологов, в том числе и генетиков, в те времена было распространено мнение, что возникновение мутаций — результат одомашнивания или влияния лабораторных условий. То, что наблюдается в лаборатории, не обязательно должно происходить и в природе. Опровергнуть это ходячее мнение было очень трудно. Ведь чтобы подвергнуть организмы генетическому анализу, их нужно исследовать в лабораторных условиях, то есть в тех самых условиях, которые так смущают скептиков.
      Допустим, мы докажем, что в природе действительно существуют мутации. А как доказать, что это мутации в истинном смысле слова, что они не произошли лишь в результате перекомбина-ции давно существующих генов, как это утверждал Лотси?
      Но если мы даже и докажем, что природное наследств энное изменение не есть результат перекомби-нации, чго оно действительно связано с изменением определенного места определенной хромосомы, то тогда нам могут возразить последователи Бэтсона, разделяющие теорию «присутствия — отсутствия». Как доказать, что это изменение гена, а не его разрушение?
      Трудное создалось положение, что и говорить. После работ Пирсона и Харди стало ясно, что для дальнейшего развития эволюционного учения необходимо осмыслить с точки зрения дарвинизма выводы и факты современной генетики. Было бы неправильно утверждать, что никто не развивал идей Харди. Решались отдельные частные вопросы, серьезно разрабатывались методы селекции домашних животных. Но широких обобщений, столь необходимых для развития дарвинизма, все еще приходилось ждать.
     
      ВЕЛИКИЙ СИНТЕЗ
      «Как связать эволюцию с генетикой, как ввести наши современные генетические представления и понятия в круг тех идей, которые охватывают эту основную биологическую проблему? Можно ли подойти к вопросам изменчивости, борьбы за существование, отбора — словом, дарвинизма, исходя не из тех совершенно бесформенных, расплывчатых, неопределенных воззрений на наследственность, которые только и существовали во времена Дарвина и его непосредственных преемников, а из твердых законов генетики?»
      Так сформулировал один ученый совместную задачу, стоящую перед генетикой и эволюционным учением. Впрочем, эта задача была ясна в те времена уже многим, и вряд ли стоило бы полностью цитировать, если бы дело сводилось только к постановке задачи. Ученый, написавший эти слова, не только поставил задачу, но и решил ее, причем необычайно ясно и убедительно.
      Статья, о которой пойдет речь, была напечатана в 1926 году. Автором ее был один из интереснейших
      русских ученых нашего века — Сергей Сергеевич Четвериков. Четвериковы вообще принадлежат к числу талантливых русских семей. Отец Сергея Сергеевича был зачинателем тонкорунного овцеводства в России, брат — Николай Сергеевич, ныне здравствующий, — крупный математик, племянник Константин — один из известнейших кинооператоров. Четвериковы состоят в близком родстве с семьей Алексеевых, из которых наиболее знаменит Константин Сергеевич Алексеев, известный под псевдонимом Станиславский. А через Алексеевых Четвериковы связаны родственными узами с Кольцовыми (о Николае Константиновиче Кольцове нам много придется говорить в одной из последующих глав) и с Алехиными (в том числе с самым блестящим из шахматистов — Александром Александровичем Алехиным). Да, немало талантливых людей рождает русская земля!
      Сергей Сергеевич был весьма разносторонним человеком. Свою научную деятельность он начинал в качестве зоолога. Он был крупнейшим специалистом по бабочкам, любовь к которым сохранил в течение всей жизни. А когда после окончания гражданской войны до русских ученых дошли сведения об успехах, которых достигли Морган и его сотрудники в опытах на дрозофиле, Сергей Сергеевич был первым, кто начал работы с этим замечательным объектом. Уже в 1921 году он организовал кружок под экзотическим названием «Дрозсоор», занявшийся изучением того, что сделано на дрозофиле, и обсуждением собственных работ. («Дрозсоор» следует расшифровать как «совместное орание о дрозофиле».) Сергей Сергеевич работал в те годы в Институте экспериментальной биологии в Москве и на Звенигородской биостанции. Кроме того, в Московском университете он читал своеобразнейший курс экспериментальной систематики, где, помимо прочего, студенты впервые знакомились с основами генетики и биометрики. Не преувеличивая, можно сказать, что все советские дрозофильные генетики были в той или иной степени учениками Четверикова.
      Свою замечательную статью «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики», так прославившую его имя, Четвериков написал, уже будучи опытным исследователем. В 1926 году ему исполнилось 46 лег. Статья напечатана в двух номерах «Журнала экспериментальной биологии». Год спустя он доложил ее основные положения на V Международном генетическом конгрессе в Берлине. Доклад Четверикова явился одной из двух сенсаций этого конгресса. (О второй мы расскажем несколько позже.) Когда он закончил, долго не смолкала овация. Еще бы, генетики услышали о том, чего ждали столько лет. Крупнейший английский ученый Холден бросился к трибуне, заключил докладчика в свои неуклюжие объятия и горячо расцеловал. То же вслед за ним сделали Герман Меллер — один из «четырех разбойников», и Рональд .Фишер — создатель современной биометрики...
      В своей работе Четвериков рассмотрел три основных вопроса: возникновение мутаций в природных условиях, судьбу мутаций в условиях свободного скрещивания и значение отбора при этих условиях.
      Вопрос о мутациях был тогда трудным вопросом. Никто не изучал мутаций в природных условиях, никто не умел вызывать мутации искусственно. Проанализировав имевшиеся данные, Четвериков делает уверенный вывод: мутации закономерно возникают в природных условиях, причем не бэтсоновские «отсутствия», а самые настоящие мутации. Он утверждает: искусственное изменение генов возможно и является задачей ближайшего будущего.bk&mtgk
      Ко времени его берлинского доклада оба эти положения уже были подтверждены. Сотрудниками и учениками Четверикова была начата широкая работа по генетическому исследованию природных популяций дрозофилы, уже давшая ко времени конгресса первые результаты. Что же касается искусственного вызывания мутаций, то на том же V Международном генетическом конгрессе Герман Меллер сделал сообщение, что ему удалось вызвать у дрозофилы большое число мутаций с помощью рентгеновых лучей.
      Харди рассматривал условия генетического равновесия в природном сообществе в отсутствии мутаций и естественного отбора. Четвериков значительно развил его теорию; введя в нее учет обоих факторов: возникновение мутаций и естественный отбор. К каким же выводам пришел Четвериков? В его статье все выводы основаны на точных математических расчетах. Для нас же достаточно будет пояснить их на примерах.
      Вернемся к белым воронам. Представим себе, что популяция ворон, населяющих целый континент, состоит из миллиона свободно скрещивающихся особей и что среди них есть одна ворона, имеющая в скрытом виде (в гетерозиготном состоянии) ген белой окраски. Из поколения в поколение такая ворона будет вступать в брак с черной и давать потомка, несущего в скрытой форме редкий признак. Согласно закону Харди эта концентрация — одна на миллион — может поддерживаться в течение неограниченно долгого времени.
      Но вот среди ворон возникла новая мутация белизны. Возникла в гетерозиготном состоянии и находится в скрытой форме. Если новая мутация встретится с носителем того же гена, четверть их потомков будет уже настоящими альбиносами. Но какова вероятность такого события? Нетрудно подсчитать, что она равна одной миллионной, то есть речь идет о практически невозможном событии.
      А теперь представим себе, что та же ситуация сложилась не среди миллиона ворон, а среди десятка, которые каким-то образом оказались изолированными от остальных представителей того же вида. Здесь вероятность встречи двух носителей рецессивного гена всего лишь одна десятая, то есть довольно большая величина. Рождение альбиноса в такой популяции вполне вероятное событие, а в течение нескольких поколений белая ворона в таком малом сообществе появится наверняка/ Но и в большой популяции, если речь идет не об идеальной популяции Харди, а о реальной, мутации могут и должны играть существенную роль.
      Возникновение новой мутации одного гена — явле-
      ние чрезвычайно редкое. Будем считать, что определенный ген мутирует в течение одного поколения лишь у одной особи из миллиона. (На самом деле мутации происходят гораздо чаще, но нарочно возьмем такие явно заниженные цифры и посмотрим, что получится.) Поскольку мутации не «растворяются», а продолжают существовать, то с течением времени концентрация данной мутации все увеличивается и увеличивается. Кроме того, каждый вид имеет тысячи разных генов, а одна миллионная, увеличенная в тысячу раз, превращается уже в одну тысячную.
      Но вид существует не год и не два — продолжительность жизни его измеряется геологическими временами. Отсюда следует, <что все виды, живущие в природных условиях, должны быть буквально нафаршированы разнообразнейшими мутациями, находящимися преимущественно в скрытом состоянии. И чем дольше существует вид, чем большим числом особей представлен этот вид на поверхности нашей планеты, тем больше мутаций он содержит.
      Выходит, что материала для эволюционного процесса достаточно, даже если мы предположим, что мутации происходят значительно реже, чем на самом деле. Какие же факторы могут изменить генетический состав природной популяции? Таких факторов несколько.
      Первый из них — мутационный процесс. Не мутации как таковые, а именно мутационный процесс. Стабилизирующая сила свободного скрещивания огромна. Согласно закону Пирсона равновесие устанавливается после первого же скрещивания. Но в каждом поколении возникают новые мутации, происходит скрещивание, вызывающее новое равновесие, затем появляются новые мутации. Таким образом, благодаря непрерывному мутационному процессу состояние равновесия непрерывно меняется.
      Второй фактор — изоляция. Чем меньше размер сообщества, тем более вероятно, что скрытые изменения проявятся. Наиболее известный и наглядный пример — обитатели островов. На каждой группе островов, почти на каждом отдельном острове есть виды, которые не встречаются больше нигде на нашей планете. На это обратил внимание еще Дарвин во время своего знаменитого путешествия на корабле «Бигль», и это сыграло большую роль в формировании его взглядов. Но изоляция не обязательно носит территориальный характер. Например, давно известно, что обыкновенная сельдь, живущая в одной и той же местности, образует несколько колоний, мечущих икру в разное время и в разных местах. Поэтому они практически не скрещиваются друг с другом. И исследование показывает, что признаки колоний несколько отличаются. Изоляция может быть связана и с разными потребностями в питании и с генетическими особенностями, препятствующими скрещиванию...
      Третий фактор носит красивое название «волны жизни», или популяционные волны. Изоляция ведет к уменьшению величины популяции путем ее разделения на несколько частей. Но объем популяции может меняться и без ее разделения, что будет иметь для эволюции то же самое значение. Волны жизни — явление чрезвычайно распространенное. Ему подвержены все сезонные животные. Сколько из тех мух, что досаждают нам осенью, доживает до весны? Примерно одна из миллиона. Вот какие колебания дает численность мух! Да и не одних мух — смена времен года влияет в той или иной степени на все виды животных и растений.
      Волны жизни могут носить не только сезонный характер. Известно, например, как сильно варьирует численность мышей: существуют так называемые «мышиные юды», когда мыши появляются в совершенно неимоверных количествах. С чем это связано? Ученые заметили, что «мышиные годы» отделены друг от дру-. га одинаковым числом лет, и обратили внимание, что именно в эти годы резко увеличивается число солнечных пятен. Интересно, не правда ли?
      Что общего может быть между солнечными пятнами и числом мышей? Оказалось, ничего общего нет. Продолжительность солнечного цикла — около одиннадцати лет, продолжительность мышиного — около десяти. Когда обратили внимание на эту видимую связь, «пики» случайно совпадали. А когда собрали материал за большее время, оказалось: никакой связи нет. Произошла ошибка.
      Но иногда причины таких длинных волн жизни довольно ясны. Американские ученые обратили внимание, что численность рысей в Канаде сильно колеблется. Поголовье их могло в отдельные годы быть примерно раз в десять больше или меньше. В чем тут дело? Выяснить оказалось нетрудно. Компания Гудзонова залива в течение более ста лет вела точный учет шкур, поступающих на пушной рынок. Когда ученые получили эти данные, то увидели, что «рысьи годы» в точности совпадают с «заячьими». Все прояснилось. Зайцы не солнечные пятна, а вполне реальная мясная пища, без которой рыси не могут нормально жить и размножаться.
      А с чем связаны «заячьи годы»? Ну, это уже другой вопрос. Впрочем, не исключено, что «заячьи годы» зависят от «рысьих». Рысей мало — зайцы размножаются, зайцев стало много — размножились рыси и уменьшилось число зайцев, а когда зайцев стало мало, рыси начали вымирать. Получается вариация на тему «у попа была собака». А коли говорить самым научным современным кибернетическим языком — имеет место обратная связь.
      Если теперь вернуться к «мышиным годам», то можно сказать, что обилие мышей совпадает не столько с числом солнечных пятен, сколько с численностью хищных птиц. (Именно поэтому нужно не уничтожать, а охранять пернатых хищников, наших главных помощников в борьбе с грызунами!)
      И наконец, четвертый фактор — отбор. Сила отбора очень велика. Вспомните, сколько семян дает каждое растение сколько яичек откладывают насекомые, сколько икринок мечет рыба. А сколько из этих несметных полчищ доживает до состояния половой зрелости? Ничтожная доля. Об отборе можно сей-
      час писать меньше всего, потому что этот фактор наиболее ясный и наиболее известный. Но он и наиболее важный.
      Что еще? Больше ничего. Ученым пока известны четыре эволюционных фактора: мутационный процесс, изоляция, популяционные волны и отбор. Значение этих факторов далеко не одинаково. Все они эффективно изменяют генетический состав природных сообществ живых организмов. Это общее. Но мутационный процесс дает, кроме того, элементарный материал для наследственной изменчивости. А без наследственной изменчивости эволюционным факторам нечего было бы делать.
      Все четыре фактора изменяют генетический состав популяций. Но и мутационный процесс, и изоляция, и волны жизни — факторы ненаправленные, они изме: няют состав сообщества совершенно случайным образом. В отличие от них отбор действует во вполне определенном направлении, а именно в том, которое наилучшим образом соответствует условиям жизни.
      Все, что было сказано выше, содержалось в статье Сергея Сергеевича Четверикова, опубликованной в 1926 году.
     
      ВТОРАЯ МОЛОДОСТЬ
      Работа Четверикова дала биологам то, чего они ждали в течение многих лет, — основу для перевода дарвинизма на язык генетики. Но не только это дала работа Четверикова. До этого эволюционное учение было наукой чисто описательной. Теперь оно стало в не меньшей мере и экспериментальной наукой.
      Дарвинизм — редкий случай научной теории, сразу получившей широкое признание. Тотчас же после выхода-в свет «Происхождения видов» началось бурное оживление во всех областях науки, которые могли что-то дать для развития нового учения. Но шли десятилетия, и направления, которые были начаты во времена Дарвина, стали себя исчерпывать. Дарвинизм жил и развивался, но развитие становилось все более и более медленным.
      После работы Четверикова словно прорвало плотину. Десятки ученых повсюду стали стараться использовать открывшиеся широкие перспективы. Дарвинизм обрел вторую молодость. Увы, мне не придется об этом рассказать. С момента публикации статьи Четверикова прошло сорок лет, сорок лет непрерывной интенсивнейшей работы. Развитие дарвинизма в эти годы — большая книга, книга, которая пока никем не написана (трактаты и монографии, рассчитанные на специалиста, конечно, не в счет — их много). А мне еще нужно рассказать и о радиационной генетике, о химических основах наследственности и о генетическом коде.
      Несколько слов о докладе Четверикова в Берлине. Доклад оказался сенсацией только для иностранных ученых. Советские генетики знали об этой работе. А ученики Четверикова раньше, чем она была напечатана и даже написана. Еще бы: ее основные положения вначале всесторонне обсуждались среди друзей и единомышленников.
      И когда стали вырисовываться контуры столь увлекательных взглядов на связь генетики с эволюцией, пошла речь о том, как их проверить. И сотрудники Сергея-Сергеевича занялись исследованием генетического состава естественных популяций. Раньше других начал такую работу Борис Львович Аста-уров, в то время совсем молодой ученый, ныне — академик, возглавляющий большую школу советских генетиков. Он вместе с другими сотрудниками исследовал популяцию дрозофил в окрестностях Звенигорода. Примерно тогда же сотрудники Четверикова, бывшие в заграничной командировке, провели аналогичную работу в окрестностях Берлина. Другие молодые ученые (впоследствии известные генетики) едут на Северный Кавказ, чтобы исследовать те же закономерности в других условиях. Результаты оказались весьма интересными.
      Все исследования полностью подтвердили ожидания. Естественные популяции, несмотря на внешнюю однородность, оказались внутренне очень гетерогенными, они несли множество мутаций в скрытом, гетерозиготном состоянии. Но, кроме этого, был открыт ряд новых, интересных и довольно неожиданных явлений.
      Так, Астауров обнаружил у одного из видов дрозофилы полностью бессамцовые линии. Они размножаются путем скрещивания с самцами других линий и неизменно дают потомство, состоящее только из самок. Природа этого интересного явления была выяснена только в последние годы. Оказалось, что «бес-самцовость» связана с каким-то инфекционным началом, передающимся из поколения в поколение через протоплазму яйцеклеток. Что же касается природы инфекционного начала: вирус ли это, риккетсия ли — до сих пор неизвестно.
      Открытия совершались не только в природе, но и в лаборатории, под объективами микроскопов. Софья Леонидовна Фролова, например, изучила хромосомы многих видов дрозофилы из разных мест. Один из распространеннейших видов — Дрозофила обскура («темная») — живет и в Европе и в Америке. Но хромосомы у «европейцев» и «американцев» сильно различались. Несмотря на внешнее сходство, они оказались совершенно разными видами. И американские смуглянки получили новое научное название — Дрозофила псевдообскура, то есть «ложная» обскура.
      Мы сейчас подходим к самому печальному во всей истории. В 1929 году Сергей Сергеевич Четвериков покинул Москву и навсегда прекратил работы по популяционной генетике, столь блестяще начатые. В течение ряда лет он был профессором генетики в Горьком. В конце своей жизни он полностью потерял зрение. Но о нем помнили. Многие генетики специально ездили в Горький, чтобы повидаться с ним. Ездили не только старые друзья. Ездили и молодые студенты, узнавшие каким-то образом, что Четвериков — тот самый Четвериков — еще жив. Одному из них, уже в год своей смерти, он продиктовал дополнение к статье 1926 года. Умер Четвериков 2 июля 1959 года.
      Отъезд Четверикова из Москвы неизбежно нарушил ход коллективной работы по генетическому исследованию природных популяций. Некоторые из его учеников тоже изменили место работы или занялись изучением других вопросов. Но труды, начатые группой Четверикова, с успехом продолжались и развивались.
      В тридцатых годах признанным главой советской популяционной генетики стал Николай Петрович Дубинин. Большой коллектив сотрудников, который он возглавлял, занимался не только чисто генетическим анализом. Николай Петрович использовал те исключительные преимущества, которые дают гигантские хромосомы слюнных желез дрозофилы. Исследования его лаборатории показали, что неоднородность природных популяций распространяется не только на отдельные гены, но и на строение хромосом. Почти в в каждой природной популяции находили определенный процент особей с видоизмененными хромосомами. Такие измененные хромосомы препятствуют скрещиваниям с нормальными мухами — часть потомства оказывается нежизнеспособной. Это один из путей образования новых видов.
      Работы Дубинина по популяционной генетике были исключительно широки. Экспедиции генетиков ездили по всему Советскому Союзу. Одни и те же популяции исследовались повторно в течение ряда лет. Это давало возможность делать самые широкие обобщения. Советские популяционные генетики шли далеко впереди своих зарубежных коллег.
      Однако эти блестящие работы были в самом разгаре прекращены. Всем еще памятен период, когда группа людей пришла к монополизму в биологии и стала доказывать свою правоту не точным экспериментом, не тонким анализом, а грубыми административными мерами. Этот монополизм успел нанести нашей генетике, да и не только генетике, труднопоправимый вред. Он явился и причиной того, что у нас были прекращены работы по популяционной генетике и до сих пор еще не восстановлены в достаточной мере.
      В течение нескольких лет Дубинин был лишен возможности заниматься генетикой, а когда вернулся к ней, то появилось много неотложных дел — радиационная генетика, космическая генетика. Он оказался во главе самого крупного отряда генетиков нашей страны, и приходилось думать обо всем.
      Незадолго до присуждения ему Ленинской премии я был в лаборатории академика Дубинина. Один из аспирантов делал доклад о своей работе. Речь шла о популяционной генетике. И это направление возрождается!
      Экспериментальное изучение эволюционного процесса на основе генетики, конечно, не ограничивается исследованием природных популяций дрозофилы. Широко изучаются естественные сообщества других видов животных и растений. Используются разные формы моделирования. Создают искусственные лабораторные популяции в пробирках или в специальных ящиках. Так можно создать любую исходную популяцию и гораздо полнее ее исследовать. Они незаменимы, например, для выяснения относительной жизнеспособности разных видов и мутаций. А в последние годы генетические популяции моделируют с помощью электронных счетных машин. Всех подходов не перечесть. Хочется несколько подробнее упомянуть лишь об одном из них, которому, несомненно, принадлежит большое будущее. Речь идехт о дальнейшем объединении биологических наук на еще более широкой основе.
      До сих пор мы говорили об изучении живых сообществ на объединенной основе дарвинизма и генетики. Но ведь вид существует не сам по себе, он сосуществует с другими видами растений и животных. Но и этого мало. Все эти виды живут не в вакууме. Они дышат, ассимилируют, и далеко не безразлично, каков климат в данном месте, атмосфера, почва, подлежащие горные породы и так далее. Из популяционной генетики, биоценологии (учении о сообществах живых организмов), учения Владимира Ивановича Вернадского о биосфере, биогеохимии, почвоведения рождается сложнейший комплекс, учитывающий все связи организма с живыми и неживыми компонентами сообщества. Основы этой сверхнауки заложил в свое время академик Владимир Николаевич Сукачев. Задача крайне сложна. Не стремление ли это «объять необъятное», против которого предостерегал еще Козьма Прутков? Нет. К услугам ученых сейчас электронные счетные машины, способные охватить то, что не под силу человеку. Кроме того, можно исследовать более простые искусственные сообщества, которые не так уж трудно проанализировать. Но все это уже совершенно новая тема.
      Нет возможности даже перечислить основные течения современной популяционной генетики. А работают многие во всех уголках земного шара. Все это продолжение второй молодости дарвинизма, начавшейся с работы Четверикова.
      В 1959 году цивилизованный мир отмечал столетие книги Дарвина «Происхождение видов». Академия наук ГДР присудила дарвиновские медали ученым, наиболее способствовавшим развитию дарвинизма. Одним из немногих лауреатов этой почетнейшей награды стал Сергей Сергеевич Четвериков. Но ему не суждено было увидеть эту награду: она была выдана через несколько дней после его кончины.
     
      СОЗДАТЕЛИ ИЗОБИЛИЯ
      Наука не только удовлетворение любознательности. Любое научное открытие рано или поздно приносит практические плоды. Практическое значение генетики в союзе с эволюционным учением очевидно. Естественный отбор создает природные виды и разновидности, селекционер — новые породы и сорта. Создание пород домашних животных дало Дарвину богатый материал для обоснования его теории происхождения видов путем естественного отбора. Теперь же эволюционное учение в союзе с генетикой открыло новые пути для селекционеров.
      Раньше селекционеры действовали вслепую. После работ, описанных в этой главе, открылись два новых пути создания новых сортов и пород. Мы не говорим о значении менделизма для практических скрещиваний, им стали пользоваться гораздо раньше. Эти два новых пути — использование богатства, которое дает природа, и искусственное получение мутаций.
      Совершенно исключительное значение для селекции имеют труды академика Николая Ивановича Вавилова. В начале 20-х годов он сформулировал «закон гомологических рядов». Этот закон, открытый раньше работ Четверикова, тесно с ними связан по существу. Он касается особенностей наследственной изменчивости. Суть его сводится к тому, что виды, находящиеся в близком родстве, дают «параллельные ряды» наследственно измененных форм. Зная этот закон, можно уверенно искать то, что возможно найти, и, с другой стороны, он удерживает от безнадежных попыток. Если, например, у одного вида пшеницы существует ген устойчивости против какого-то заболевания, то почти наверняка его можно найти и у других близких видов. С другой стороны, безнадежно пытаться полу^ чить у дрозофилы голубоглазую мутацию, несмотря на обилие «глазных» генов. В природе нет ни одного вида дрозофил, вырабатывающего глазной пигмент голубого цвета.
      Примером селекции на основе закона Вавилова может служить получение сладкого люпина. Эта ценнейшая кормовая культура, дающая рекордные урожаи, содержит вещество люпинин — горькое и несколько ядовитое. Из-за него люпин нельзя было использовать в свежем виде, даже на силос он шел только в смеси. Но генетики знали: у всех бобовых есть сладкие сорта. Можно было быть уверенным в том, что на большом поле есть хоть одно растение с нужным свойством. Задача свелась даже не к генетике, а к химии. После того как разработали метод для быстрого определения люпинина, нужные мутации были найдены.
      На нашей планете обитает около трех миллионов видов живых организмов. Сколько из них используется? Очень немногие. Большинство культурных растений и домашних животных — наследство, доставшееся нам от первобытного человека. Он брал то, что бросалось в глаза. Освоить природные богатства — вот задача современного селекционера. Вавилов проделал неслыханную работу. Он объездил весь свет в поисках родичей наших культурных растений. Им были открыты центры происхождения культурных растений и собраны огромные сокровища для дальнейшей селекционной работы.
      Увы, работы по освоению этих богатств были прерваны в самом начале. В 1942 году Вавилова не стало. Сейчас эти работы возобновляют его ученики. Несколько лет назад в Англии начали издавать международный генетический журнал «Гередити». Номера журнала выходят в скромных обложках кирпично-красного цвета. По всему периметру обложки идет двойная рамка, внутри которой помещены имена ученых, сделавших наибольший вклад в генетику. Около дюжины имен. И среди них, рядом с Дарвином, имя Вавилова.
      Второй путь создания новых сортов и пород — искусственное повышение наследственной изменчивости, вызывание мутаций. О нем будет сказано в следующей главе.
     
      ГЕНЫ ПОД ОБСТРЕЛОМ
      КРЕПОСТЬ РУШИТСЯ
      Тяжелая задача выпала на долю Ивана-царевича.
      Если бы не Серый волк, да Баба-яга, да Говорящая щука — не пришлось бы ему играть свадьбу с Еленой Прекрасной. Труднее всего оказалось убить Кащея (на то он и бессмертный). Помните, какие инструкции выдала Ивану Яга:
      ...на море на Окияне,
      На острове великом на Буяне
      Есть старый дуб; под этим старым дубом
      Зарыт сундук, окованный железом;
      В том сундуке лежит пушистый заяц;
      В том зайце утка серая сидит;
      А в утке гой яйцо; в яйце же смерть Кащеева...
      Иди прямой дорогою к Кащею Бессмертному; в минуту он издохнет,
      Как скоро ты при нем яйцо раздавишь.
      Задача, давно уже вставшая перед генетиками, — вызвать наследственные изменения генрв — довольно-таки сильно напоминает то, что описал Василий Андреевич Жуковский в «Сказке об Иване-царевиче и Сером волке». Природа запрятала гены не менее надежно, чем царь Кащей свою смерть. Гены в полном комплекте есть во всех клетках организма. Но чтобы вызванные изменения передались потомкам, нужно изменить те гены, которые находятся в яйце (или, соответственно, в мужских половых клетках). И так же как яйцо в сказке Жуковского, половые клетки запрятаны глубоко в теле именно для того, чтобы они не могли измениться под влиянием внешних воздействий. А в половых клетках находятся
      ядра, а в ядрах хромосомы, а в хромосомах — те самые гены, до которых нужно добраться.
      Не случайно многочисленные попытки искусственно вызвать мутации в течение долгого времени заканчивались неудачами. Многие воздействия не достигают генов половых клеток либо достигают их уже в сильно измененном виде.
      Только в 1927 году генетики услышали об удачных опытах по искусственному вызыванию мутаций. О них рассказал на V Международном генетическом конгрессе (на том самом, где и Четвериков докладывал о своей работе) известный американский генетик, один из «четырех разбойников», будущий лауреат Нобелевской премии Герман Меллер. Ему удалось вызвать большое число мутаций у дрозофилы с помощью рентгеновых лучей. Долгожданное совершилось!
      Открытия часто делаются параллельно. В том же году, когда вышла в свет работа Меллера, была опубликована также и статья его соотечественника Л. Стадлера, получившего искусственные мутации у ячменя и кукурузы. Работал он независимо от Меллера и достиг успеха с помощью того же воздействия — рентгеновых лучей.
      Однако еще за два года до Меллера удалось искусственно получить мутации двум ленинградским ученым — академику Георгию Адамовичу Надсону и его молодому сотруднику Григорию Семеновичу Филиппову, работавшим в Институте рентгенологии и радиологии. Они получили мутации под действием радиоактивных веществ. Объектом, который они использовали в своих опытах, были дрожжи. Их первая статья об этих опытах была напечатана в трудах института, в котором они работали, в 1925 году. Тогда же они опубликовали статью о полученных ими результатах и во французском журнале.
      Таким образом, в первых же опытах мутации были получены и у животных, и у растений, и у микроорганизмов. Во всех трех случаях мутации были вызваны с помощью радиации. С этого времени начала быстро развиваться новая наука — радиационная генетика.
      Как это ни печально, но возникновение радиационной генетики обычно связывают с именами Меллера и Стадлера, преимущественно с именем Меллера. Особенно это печально потому, что в работе Надсона и Филиппова речь идет вовсе не о случайном наблюдении, которому авторы сами не придали значения, как это нередко бывает. Нет, ученые пришли к своим опытам вполне сознательно: ведь и работали-то они в рентгеновском институте. И вполне оценили возможное значение своего открытия. В первой же публикации, даже в самом заглавии этой исторической статьи они писали о возможном практическом использовании радиационных мутантов. Вслед за первой работой последовал ряд других, где те же авторы планомерно получали мутации у все новых и новых видов дрожжей. В чем же дело?
      В мае 1965 года в Государственном научно-исследовательском рентге-но-радиологическом институте состоялся симпозиум, посвященный 40-летию открытия мутагенного действия радиации, которое было сделано в стенах этого института. С пригласительного билета, который сейчас лежит передо мной, смотрит умчое и приятное лицо Филиппова. Открытое русское лицо, зачесанные на сторону волосы, печальная улыбка. Пальцы сжимают неизменную папиросу. Внизу подпись: Григорий Семенович Филиппов, 1898 — 1933. Он умер от туберкулеза в возрасте всего лишь 35 лет. Ненадолго пережил его и Георгий Адамович Надсон.
      Это, конечно, одна из причин того, что работы Филиппова и Надсона, несмотря на их безусловный приоритет, не сыграли в развитии радиационной генетики заметной роли.
      Но сказанное не единственная причина. Важно и то, что работы Надсона и Филиппова печатались на русском языке (а по-русски иностранные ученые в те времена читали меньше, чем теперь), да к тому же в малораспространенном издании. И еще одно обстоятельство играет немаловажную роль. Ведь хМел-лер и Стадлер опубликовали свои работы одновременно в одном и том же журнале, а чаще говорят все же о Меллере. Поч*ему?
      Большую роль сыграл здесь и объект работы. Меллер ставил свои опыты на дрозофиле. Тогда эта мушка была излюбленным генетическим объектом. Ее генетику изучили до мельчайших подробностей. Во всех лабораториях разводили множество чистых линий дрозофилы. Научились легко и быстро улавливать у нее мельчайшие наследственные изменения. Не мудрено, что и хромосомная теория наследственности была создана прежде всего в опытах на дрозофиле, и основы радиационной генетики были заложены главным образом на том же замечательном лабораторном объекте. Поэтому же и большая часть классических работ по радиационной генетике оказалась наиболее тесно связанной именно с первыми работами Меллера, а не с работами Стадлера или Надсона и Филиппова. Что же касается дрожжей, того объекта, на котором ставили свои опыты ленинградские ученые, то их генетика сложна и трудна. Даже сейчас здесь много неясного.
      Академик Надсон был крупнейшим специалистом по дрожжам. И в наше время опыты по вызыванию мутаций у дрожжей ставят по методике, разработанной Надсоном. А сорок лет назад вряд ли вообще были специалисты, которые могли бы продолжить работу с дрожжами на том уровне, на котором она была начата Надсоном и его талантливым учеником Филипповым.
      Как мы видели, непрекращающиеся попытки получить наследственные изменения (или доказать невозможность этого) начались с работ Вейсмана еще в конце прошлого века. Для этого использовали температуру, влажность, механические воздействия и многое другое. Но все попытки оставались безуспешными. А когда в середине 20-х годов трем лабораториям удалось получить, наконец, искусственные мутации, во всех случаях это было достигнуто с помощью облучения.
      Чтобы понять, почему именно радиация оказалась мутагенным фактором, придется на некоторое время оставить биологию и обратиться к физике
      Физикам известны многие виды лучей, но далеко не все из них способны вызывать наследственные изменения. Ни видимый свет, ни тепловое излучение, ни радиоволны мутаций не вызывают. Лучи, испускаемые радиоактивными веществами, использованные Надсо-ном и Филипповым, и рентгеновы лучи, которые применяли американские ученые, физики объединяют в одну группу ионизирующих изаучений, включая туда и некоторые другие виды лучей.
      Общим для всех этих лучей является то, что они, проходя через любое вещество, ионизируют его, откуда и происходит их название. Если не сами ионизации, то их результат нетрудно увидеть собственными глазами.
      В любой современной физической лаборатории, занимающейся проблемами ядерной физики или изучением космических лучей, можно увидеть прибор, носящий имя его изобретателя, — камера Вильсона. В принципе он устроен просто. Это камера, насыщенная водяными парами, объем которой можно быстро изменять, что вызывает конденсацию паров. Если через камеру проходит ионизирующая частица, она оставляет в ней тонкий туманный след, состоящий из мельчайших капелек воды, осевших вдоль пути частицы.
      Еще более просто можно обнаружить ионизации с помощью электроскопа — сосуда, в котором на металлическом стержне висят две полоски тонкой фольги. Прикоснитесь к стержню наэлектризованным предметом — листочки расходятся. Положите рядом с ним кусочек радиоактивного вещества — они быстро опадут. Есть много других способов обнаружить эти лучи, и большинство их связано с электрическими явлениями, которые они вызывают. Потому что ионизация не что иное, как электризация атомов вещества. След в камере Вильсона получается потому, что капельки воды собираются на заряженных частицах воздуха. Листочки электроскопа опадают потому, что ионизированный воздух начинает проводить ток.
      Как же происходит электризация атомов? Вы, конечно, знаете, что любой атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательных электронов. Число электронов соответствует заряду ядра, и в целом атом электрически нейтрален. Чтобы его электризовать, нужно разделить заряды — оторвать от атома электрон. Тогда возникнут два иона: атом, лишенный одного электрона и потому заряженный положительно, и отрицательно заряженный электрон.
      Нетрудно себе представить: нужна большая энергия, чтобы оторвать от атома электрон. Поэтому далеко не все лучи способны производить ионизации. Лучи видимого света и даже более «энер1ичные» ультрафиолетовые лучи, поглощаясь частицами вещества, только временно приводят их в «возбужденное состояние»: электрон на очень короткое время немного отдаляется от ядра, а затем снова возвращается на свою обычную орбиту.
      Ионизирующие лучи имеют ту же природу, что и видимый свет, и ультрафиолетовые, и инфракрасные лучи, и радиоволны. Все это электромагнитные излучения.
      Ионизирующие лучи отличаются от остальных электромагнитных излучений только тем, что несут гораздо большую энергию. Отличие весьма существенное. Благодаря этому они способны ионизировать вещество. А ионизированное состояние очень неустойчиво. Ионизированный атом стремится как можно скорее вступить в какую-нибудь химическую реакцию. Поэтому ионизирующие лучи способны вызывать химические изменения в любом веществе. Кроме того, благодаря той же энергии эти лучи способны проникать через любые преграды, на чем основано их использование в медицине и в технике для «просвечивания». Материала, который полностью задерживал бы эти лучи, вообще не существует. Любое вещество только ослабляет их поток. Воздух — совсем незначительно, стекло или дерево — сильнее, свинец — еще сильнее. Но (во всяком случае, теоретически) нет такого слоя свинца, который полностью поглотил бы излучение. Поэтому, например, при расчетах защиты от излучений говорят не о полной их задержке, а об ослаблении до безопасного уровня.
      А теперь вернемся к генетике. Чтобы вызвать мутацию, нужно, очевидно, изменить ген. Что собой представляет ген, в те времена не знали, но совершенно ясно, что ничем иным, кроме химического вещества, он не мог быть. Подействовать на гены химически? Это не так просто. Природа надежно защитила наследственность от случайных воздействий. Трудно химическому веществу добраться до таинственных генов, не изменившись по пути, не вступив в реакцию с чем-либо, что лежит ближе. Да и какое вещество применить, если неизвестно, из чего построен ген?
      А вот ионизирующие лучи — как раз то, что нужно. Они проникают сквозь любые преграды, добираются до любого атома, а кроме того, могут химически изменить любое вещество.
      Вероятно, именно так и рассуждали первооткрыватели мутагенного действия радиации. И, как мы видели, их рассуждения оказались правильными. Когда после долгой осады пустили в ход ионизирующие снаряды, генная крепость зашаталась и рухнула!
      Во всех опытах было получено большое количество новых стойких наследственных изменений. У Надсона и Филиппова вырастали колонии, отличавшиеся величиной, формой, окраской, дрожжевые клетки изменяли свои биохимические свойства. У Стадлера растения отличались ростом, окраской, формой листьев, у Меллера появились мухи с более темной или более светлой окраской тела, с иной окраской глаз, с другим расположением щетинок на поверхности тела, с закрученными крыльями, вообще без крыльев...
      Другие ученые стали пытаться получать мутации у все новых и новых организмов и неизменно добивались успеха. И, что самое главное, новые признаки передавались по наследству.
      Подавляющее большинство мутаций носило отрицательный характер: они понижали жизнеспособность
      и даже вызывали гибель организмов. В опытах Меллера чаще всего получались «рецессивные летали». Этим термином называют мутации, которые в гетерозиготном состоянии не влияют на жизнеспособность носителя, а в гомозиготном вызывают его гибель, происходящую обычно на стадии зародыша. Другими словами, если такая мутация есть только в одной хромосоме, она своего вредного действия не проявляет или почти не проявляет. А если мутация находится в обеих гомологичных (одинаковых) хромосомах, то проявляет свое действие. То, что такие мутации были обнаружены именно в опытах Меллера, связано с методикой проведения опытов, которая позволяла их учитывать. В ранних опытах с другими объектами такие мутации не бросались в глаза только по техническим причинам.
      При облучении любых организмов подавляющее большинство мутаций являются летальными, вызывают гибель их носителей. Во многих случаях летали бывают не только рецессивными, но и доминантными, то есть вызывают гибель, даже если присутствуют в клетке в единственном числе. И жизнеспособные мутации в подавляющем большинстве оказываются вредными и в той или иной степени снижают жизнеспособность. Только очень незначительная доля мутаций вносит в организм «улучшение».
      Этому не приходится удивляться. Ведь все организмы, обитающие на нашей планете, — продукт длительного отбора, приспособления к условиям их жизни. Совершенно ясно, что случайные изменения в такой сложной системе, как живой организм, скорее всего внесут в него непоправимые повреждения. Попробуйте дать ребенку (или даже взрослому человеку) карманные часы и поручите что-нибудь в них изменить. Вероятнее всего, они вообще остановятся, а если и не остановятся, то станут работать хуже.
     
      КОВДРНЫВ ЛУЧИ
      Способность радиации вызывать наследственные изменения Надсон и Филиппов открыли только в 1925 году. Но с ее действием на живые организмы человечество познакомилось гораздо раньше.
      Ионизирующие лучи были открыты в конце прошлого века. В 1895 году немец Вильгельм Конрад Рентген обнаружил невидимые лучи, названные позже по его имени рентгеновыми (сам Рентген назвал их «Х-лучи»), а в 1896 году француз Анри Беккерель открыл естественную радиоактивность. Новые лучи настолько привлекли всеобщее внимание, что многие ученые стали пытаться использовать их для самых разнообразных целей. Не удивительно, что в числе прочих свойств новых лучей быстро было открыто и их биологическое действие.
      Самой первой работой о биологическом действии рентгеновых лучей была, по-видимому, статья нашего соотечественника академика Ивана Романовича Тарханова «Опыт над действием рентгеновых Х-лучей на животный организм», напечатанная в Известиях Санкт-Петербургской биологической лаборатории-в 1896 году, всего лишь через несколько месяцев после того, как Рентген впервые сообщил ученому миру о своем открытии. Тарханов обнаружил, что у облученных лягушек изменяются некоторые физиологические реакции. Вскоре и ученые других стран — Шо-бер, Эткинсон, Лоприоре рассказали о своих экспериментах.
      Однако в биологическом действии лучей пришлось убедиться и независимо от опытов биологов. Все ученые, имевшие в те времена дело с рентгеновыми лучами или с радиоактивными веществами, получили повреждения кожи. При облучении они ничего не чувствовали, но спустя некоторое время появлялась краснота, возникали долго не заживающие язвы. «Коварство» новых лучей этим не ограничилось. С течением времени стали обнаруживаться более тяжелые заболевания. Рано или поздно они заканчивались смертью исследователей.
      Почти все пионеры исследования рентгеновых лучей и радиоактивных веществ стали жертвами науки. В 1936 году в Гамбурге был установлен обелиск в память ученых и врачей, которые погибли, исследуя новые лучи. В момент открытия на памятнике было высечено 110 имен. Сейчас их стало значительно больше.
      Биологическое действие радиации поставило перед учеными трудную задачу: почему она вызывает столь сильное биологическое поражение? Современному человеку может показаться, что в биологическом действии ионизирующих лучей ничего удивительного нет. Ведь слово «радиация» связывается в нашем уме с атомной бомбой, с трагедией Хиросимы, с мегатон-ными взрывами... Чего же странного в том, что такая большая энергия вызывает столь большой эффект? — можете сказать вы. Ошибаетесь: значительный биологический эффект, даже смерть/ наблюдается при облучении ничтожной энергией. В том, что дозы радиации являются смертельными поблизости от эпицентра взрыва, нет, конечно, ничего таинственного. Но над
      тем, что они смертельны и на расстоянии в десяток километров, призадуматься стоит, особенно если взять в руки карандаш и бумагу.
      Мерой количества радиации, единицей ее дозы является рентген. Опыты, проведенные большим числом ученых, показывают одно и то же: для всех видов млекопитающих смертельные дозы радиации составляют несколько сот рентген. Ни одно из млекопитающих, если не принимать специальных мер лечения, не перенесет дозы в 1000 рентген. Человек не составляет исключения.
      Но что такое несколько сот рентген? Нам это само по себе ничего не говорит. Чтобы наглядно представить себе эту энергию, ее нужно выразить в других, более знакомых нам единицах.
      Физикам известны разные виды энергии, каждый вид измеряют своими единицами: тепло — калориями, электричество — киловатт-часами и т. д. Но все виды энергии превращаются друг в друга. Тепло можно превратить в электричество, а электричество — в тепло. И сколько, например, киловатт-часов соответствуют одной калории — отлично известно. Энергия ионизирующей радиации тоже может быть превращена в любой другой вид энергии. Подсчитаем, что можно сделать с энергией, поглощаемой в теле человека при облучении его безусловно смертельной дозой (1000 рентген), если ее без потерь превратить в тепло или электричество. Оказывается, что, если эту энергию затратить на нагревание стакана воды, ее температура поднимется всего лишь на один градус. А если ее превратить в электроэнергию и использовать для питания 25-ваттной электролампочки, то она будет гореть всего лишь полминуты. Наконец, если эту энергию использовать на поддержание жизненных процессов (а живые организмы непрерывно расходуют энергию), ее хватит только на 6 секунд.
      Нужно подчеркнуть, что сказанное относится только к ионизирующим лучам. Те же дозы других лучей совершенно безвредны. Человек, принимающий солнечную ванну на пляже, тоже облучается. Ту же энергию, что при облучении дозой 1000 рентген, он получит (в виде других лучей — световых, тепловых и ультрафиолетовых) всего за две секунды. А люди лежат на пляже часами.
      После этих небольших расчетов смертельные дозы радиации больше не вызовут у вас представления об огромных энергиях. Совершенно ясно, что дело здесь в какой-то специфике «коварных» лучей.
      В чем же кроется их загадка?
      Биологическое действие ионизирующих лучей было обнаружено сразу. А выяснения механизма их действия пришлось ждать очень долго. Конечно, с самого начала не было недостатка в разнообразнейших теориях. Но мы не станем о них рассказывать, потому что все они оказались совершенно неправильными. Первая разумная теория появилась только в начале 20-х годов. Она тоже была неверной, но в ней все же было рациональное зерно, которое сохранилось и вошло в современные представления о механизме биологического действия радиации.
      Большинство биологов и врачей, как правило, недостаточно хорошо знают физику и математику. А лет 50 — 60 назад дело обстояло еще хуже. Но ионизирующая радиация — физический фактор, и невозможно всерьез обсуждать ее действие на организм, не зная физики. Многие пытались теоретизировать, обходясь без физики, однако ничего хорошего из этого не получалось.
      Но во Франкфурте-на-Майне жил человек, который хорошо знал и медицину, и биологию, и физику. Имя его — Фридрих Дессауер. Он был очень энергичен. Хотя все лицо и руки его покрывали шрамы, он не прекращал ни научной, ни практической работы. А шрамы были результатом многочисленных операций, связанных с лучевым поражением. Он был одним из первых рентгенологов, и его имя теперь высечено на обелиске в Гамбурге.
      Дессауер знал физику. Он знал, что рентгеновы лучи отдают веществу энергию в виде ионизаций — отдельных, довольно больших порций. Кроме того, он знал, что энергия, получаемая живыми организмами при облучении смертельными дозами, ничтожна. Ни того, ни другого его предшественники не знали, потому что не разбирались в физике и не любили математики или не придавали им серьезного значения.
      Будучи физиком, Дессауер знал, что любая энергия в конде концов превращается в тепло. Ему пришла в голову счастливая мысль: хотя в среднем температура, в которую превращается энергия радиации, невелика, но в отдельных местах она может быть очень высокой. Ведь радиация отдает энергию отдельными порциями, концентрируется в отдельных точках. И в этих точках температура повышается очень сильно. Дессауер создает теорию точечной теплоты. Согласно этой теории радиация вызывает нагревание отдельных точек до очень высокой температуры, происходит свертывание белков, что и ведет в конечном счете к биологическому поражению.
      Как мы уже говорили, Дессауер не создал пра-
      вильной теории. Дело не только в точечном нагревании. Даже если бы свертывание белков в отдельных точках и происходило, это не вызывало бы больших неприятностей, так как процент измененных молекул был бы настолько мал, что это не могло бы привести к сколько-нибудь существенным биологическим последствиям. Кроме того, и с физическими расчетами на сей раз оказалось не все в порядке. Дессауер не учел скорость рассеяния энергии. Поэтому теорию точечной теплоты теперь вспоминают, только говоря об истории науки.
      Но другая мысль Дессауера — о роли неравномерности распределения энергии в веществе — оказалась очень плодотворной. Действительно, если не считаться с распределением энергии, а рассуждать о том, что происходит «в среднем», биологического эффекта радиации не объяснишь: мы знаем, общая энергия ничтожна.
      Теория точечной теплоты была отвергнута, от нее остался «принцип попадания». Лучистая энергия поглощается веществом в виде отдельных, немногочисленных, но довольно больших порций энергии — «попаданий». Другими словами, одни микроскопические участки вещества получают довольно большую порцию энергии, а другие — ничего. По известной поговорке: где густо, где пусто. «Принцип попадания» — это именно принцип, не гипотеза и не теория. Биофизики здесь ничего не придумывают, они только констатируют точно установленный физический факт.
      Однако сам по себе факт неравномерного распределения энергии ничего не объясняет. Чтобы понять биологическую эффективность радиации, нужно было сделать какое-то дополнительное предположение. И изобретательные ученые не замедлили его сделать. Они создали «теорию мишени». Это было естественно: где есть «попадания», там должна быть и «мишень». Ведь если в человека попадает пуля, то далеко не безразлично куда: в левый мизинец или в сердце. Точно так же и при облучении клеток: «попадание» в разные ее части неравноценно. Возникло представление о том, что в клетке существует очень чувствительный «жизненный центр», «попадание» в который ведет к гибели всей клетки.
      Когда Дессауер создавал теорию точечной теплоты, то подошел к этому делу всерьез. Он не ограничился общими рассуждениями, а попытался создать математическую теорию. Кривые зависимости биологического эффекта от дозы облучения имеют довольно своеобразную форму — они не похожи, например, на кривые, которые получаются при действии большинства ядов.
      Дессауер поручил двум своим молодым сотрудникам — Блау и Аль-тенбургеру — рассчитать, каких кривых следует ожидать в случае правильности его теории.
      Они перевели теорию своего учителя на язык математических формул, а затем, положив перед собой лист миллиметровой бумаги, стали вычерчивать кривые, следовавшие из этих формул. И — интересное дело — перед их глазами изогнули свои лебединые шеи точь-в-
      точь такие же кривые,
      которые ученые получали в опытах. Случайностью это быть не могло!
      Как же так? Ведь мы знаем теперь, что теория точечной теплоты оказалась неверной. Откуда же взялось такое хорошее соответствие? Не заставляет ли это усомниться в правомерности применения математики к исследованию явлений жизни?
      Конечно, нет! Ни теплота, ни белковые молекулы к формулам Блау и Альтенбургера отношения не имели. В них устанавливалась связь между распределением ионизаций и биологическим эффектом. А эта часть теории Дессауера была правильной и перешла в «принцип попадания». Вошли сюда и старые формулы. А они довольно интересны. С их помощью можно по форме кривой, полученной в опыте, вычислить «объем мишени» и «число попаданий».
      Это казалось заманчивым. Некоторые ученые сде: лали такие расчеты своей главной целью. Они облучали какие-нибудь объекты — растительные, животные или микробиологические — разными дозами, строили кривую, анализировали ее и говорили: для вызывания той или иной биологической реакции требуется столько-то «попаданий» в «мишень» такого-то объема. Выводы были довольно наивны. Например, в одной из работ того периода вы могли бы прочесть: чтобы убить проростки бобов, то есть прекратить их рост, нужно поразить «мишень» девятью «попаданиями». Но ведь мы знаем, что корешок состоит из большого числа более или менее одинаковых клеток. Очевидно, чтобы убить корешок, нужно убить в нем большое число клеток, и нам кажется сомнительным, чтобы в корешке была какая-то одна микроскопическая мишень — жизненный центр, поражение которого заставит все клетки прекратить деление.
      Разные ученые относились к цифрам по-разному. Некоторые правильно считали, что они имеют только чисто формальное значение, и употребляли их для краткого описания формы кривых, чтобы было удобнее сопоставлять и сравнивать. Но некоторые шли гораздо дальше. Они считали, что формальные расчеты с точки зрения теории мишени имеют большое познавательное значение. Особенно рьяно эту точку зрения защищал французский физик Хольвек.
      — Наши средства исследования живой клетки еще слишком ограничены, — говорил он, — некоторые ее важные части настолько малы, что мы их не можем увидеть ни в один микроскоп (в те времена электронного микроскопа еще не изобрели). Но здесь нам на помощь приходит теория мишени. Благодаря этой теории мы можем точно вычислять объемы жизненно важных клеточных структур. Теория мишени — самый чувствительный и тонкий метод исследования живой природы. Это поистине статистический ультрамикроскоп, который заставит природу открыть перед нами свои самые сокровенные тайны!
      Мечта каждого ученого-теоретика — повторить в своей области подвиг Леверрье, открывшего новую планету «на кончике пера». Как известно, этот ученый, анализируя аномалии движения планеты Уран, предсказал существование неизвестной дотоле планеты (Нептуна).
      — Посмотрите на такую-то точку на небосводе, — сказал он астрономам. Те посмотрели и увидели.
      О том же мечтал и Хольвек. Он хотел с помощью статистического анализа предсказывать существование неизвестных жизненно важных биологических структур. А биологи пусть смотрят и находят их. Он вычислял. Биологи смотрели и... ничего не находили. В редких случаях расчеты Хольвека и его последователей более или менее соответствовали реальным структурам, но чаще всего никакого соответствия не было. Хотя это ясно говорило о несовершенстве теории и о ее неправильном применении, восторженный Хольвек восклицал:
      — Математика ошибаться не может. А если факты не соответствуют моим расчетам — тем хуже для фактов!
      Математика действительно наука точная, а статистика — одна из математических дисциплин. Но один крупный статистик как-то правильно срав-4 нил статистику с мельницей. Засыплешь в мельницу хорошее зерно — получишь хорошую муку, из плохого зерна и мука будет плохая. А засыплешь полову, даже самая хорошая мельница не может получить муку.
      Сейчас, вероятно, всем биологам, во всяком случае молодым, ясно, что они должны знать генетику. Слишком очевидны успехи молекулярной биологии и далеко простирающиеся следствия из нее. Но это я пишу в конце 1965 года. А еще не так давно большинство биологов считали, что генетику нужно знать только генетикам. Так считали и многие радиобиологи — ученые, исследующие биологическое действие радиации.
      Продолжим разговор о великом парадоксе радиобиологии — о том удивительном факте, что ничтожная энергия вызывает драматический биологический эффект. Много времени потратили ученые на решение этой загадки. Много остроумнейших гипотез появи-
      лось в необъятной радиобиологической литературе (и теперь продолжают появляться).
      А между тем для радиобиолога, знающего генетику, вопрос этот не кажется столь загадочным. Ведь уже в 1928 году было известно, что мутации, возникающие в облучаемых клетках, в большинстве своем детальны, то есть приводят к гибели клетки, причем дозы излучений не так уж велики. (Справедливости ради нужно заметить, что, когда Дессауер создавал теорию точечной теплоты, генетическое действие радиации еще не было известно, но, когда Хольвек фантазировал о своем «статистическом ультрамикроскопе», радиационная генетика уже стала вполне сложившейся наукой.)
      А отсюда, да еще с учетом основной идеи «принципа попадания» — один шаг до создания теории, в которой не будет ровным счетом ничего фантастического.
      «Принцип попадания» исходит из того факта, что энергия радиации распределена в облучаемой ткани неравномерно, в виде отдельных порций. К каким последствиям это может привести, зависит от места «попадания». Если поражена молекула воды или какой-нибудь соли, растворенной в клеточном соке, — это, конечно, никак не скажется. Если будет поражена молекула белка, фермента, осуществляющего важную жизненную функцию, тоже ничего страшного не произойдет. Хотя этот белок и крайне важен, но в клетке очень много совершенно одинаковых молекул, выполняющих одну и ту же работу. И конечно, если вместо 1000 молекул останется 999, клетка этого и не почувствует. Чтобы разрушение белка сказалось на функциях клетки, нужно повредить большую часть таких одинаковых молекул, для чего требуются огромные дозы. Но при тех дозах, которые применяются в биологических опытах, это совершенно невозможно.
      А гены занимают в клетке совершенно особое положение не потому, что они гораздо более важны: клетка не может существовать и без многих других веществ. Особое положение генов — в их уникально-
      сти. В хромосомном наборе каждый ген представлен только один раз. Если он будет разрушен или изменен, заменить его нечем. Правда, в большинстве клеток тела содержится диплоидный (двойной) набор хромосом. Следовательно, в клетке есть по два экземпляра генов каждого сорта. Но разрушение одной структуры из двух — дело серьезное. Оторвите одну ножку у сороконожки — она будет бегать с той же быстротой. Но прострелите одно крыло орлу, и он рухнет на землю. Поэтому поражение генов — единственный случай, когда одно небольшое изменение может привести клетку к гибели.
      Здесь можно возразить: ведь чтобы попасть в один определенный ген, затерянный среди миллионов молекул, с одного «выстрела», нужен очень счастливый случай. А чтобы в него попасть наверняка, нужно сделать очень много «выстрелов», то есть потребуются очень большие дозы облучения. Да, это правильно, если речь идет об изменении какого-то определенного гена.
      Но в том-то и дело, что для поражения клетки вовсе нет надобности поразить какой-то вполне определенный ген, годится любой. А разных генов в клетке очень много. Поэтому малая вероятность «попасть» в определенный ген, умноженная на большое число генов, имеющихся в клетке, дает не такую уж маленькую величину для вероятности генетической гибели клетки.
      Теперь можно выдвинуть гипотезу, что основной причиной гибели облученных клеток являются происходящие в них мутации. Но гипотеза — эго еще не научная теория. Чтобы гипотеза стала теорией, она должна быть проверена в точных опытах, подкреплена фактами.
      Та гипотеза, которую мы только что построили, выглядит очень просто. Но простота обманчива. Ведь эти строки пишутся, когда задача решена и решение известно. А в 30-х годах, когда создавалась количественная радиационная генетика, о многом из того, что теперь ясно, приходилось только догадываться. И на повестке дня после пионерских работ Надсона
      и Филиппова, Меллера и Стадлера, установивших сам факт возникновения мутаций при облучении, стояло именно исследование количественной стороны нового явления.
      Нужно сказать, что для биологов такая работа была нелегкой. С одной стороны, для проведения самих опытов так, чтобы это были действительно точные опыты, нужно быть неплохим физиком-экспери-ментатором. С другой стороны, обработка результатов, полученных в опыте, их теоретическое объяснение требуют специальных знаний, которых у обычных биологов тоже нет. Они есть у физиков-теоретиков или математиков. Сейчас многие наши университеты выпускают биофизиков — специалистов, знающих и биологию и физику, но в 30-х годах никто и нигде подобных специалистов не готовил. И потому успехи в разработке проблем количественной радиационной генетики были достигнуты именно там, где биологи работали вместе с физиками.
     
      РОЖДЕНИЕ НАУКИ
      Создание радиационной генетики оказалось нелегкой задачей. Даже сам факт генетического действия ионизирующих лучей было обнаружить не так просто.
      Меллер и Стадлер сообщили о своем открытии в 1927 году, Надсон и Филиппов — в 1925. Но еще в 1920 году Надсон писал в одной из своих работ о том, что «полученный от радия импульс может передаваться клеткой наследственно». А в 1917 или 1918 году академик Николай Константинович Кольцов поручил своему молодому сотруднику Дмитрию Дмитриевичу Ромашову попытаться вызвать мутации у дрозофилы с помощью рентгеновых лучей, то есть то же, что Меллер сделал десятью годами позже.
      Ромашов принялся было за предложенные опыты, но их пришлось вскоре прекратить. В потомстве облученных мух, как и ожидал Кольцов, встречались мутантные формы, но... не было никакой уверенности,
      что они действительно возникли под действием радиации. Их было совсем мало, а ведь мутации возникают и без всяких внешних воздействий. Кроме того, эти мутации давным-давно могли существовать в культуре в скрытом состоянии, а сейчас выщепить-ся в лабораторных скрещиваниях. Полученные данные ровным счетом ни о чем не говорили.
      Когда Грегор Мендель начал свои знаменитые опыты с горохом, то прежде всего занялся проверкой чистоты сортов, с которыми собирался работать. Московские генетики тоже, отложив радиационные опыты, занялись изучением генетики дрозофилы. Это отнюдь не было повторением опытов «четырех. разбойников». Научное название вида, на котором работали американские ученые, — Дрозофила мела-ногастер. В Подмосковье она не встречается, но там в обилии водится другой вид — Дрозофила фуне-брис. Она более темного цвета, а кроме того, отличается большей величиной.
      Хотя оба вида довольно близки, в их наследственности обнаружились некоторые существенные различия. В частности, выяснилось, что многие гены-московских «брюнеток» обладают меньшей экспрессивностью и пенетрантностью и что у этого вида шире распространена плейотропия.
      Снова пошли проклятые термины! Но не нужно их бояться. Тем более что я их упомянул из озорства. Вместо этого достаточно было бы сказать, что ряд генов у Дрозофилы фунебрис обладает неполным проявлением, что их эффект нередко слабо выражен и что, с другой стороны, некоторые гены влияют сразу на несколько признаков. Это делает Дрозофилу фунебрис объектом, очень удобным для исследования действия генов, но мало подходящим для количественных опытов по вызыванию мутаций.
      А Дрозофила меланогастер по всем статьям оказалась очень удобной для опытов по вызыванию мутаций. Но и с ней работать не так уж просто. Далеко не достаточно взять чистую линию, облучить и рассматривать потомство. Ведь «генотип только тогда
      проявляется в фенотипе, когда рецессивный аллель находится в гомозиготном состоянии». А большая часть мутаций именно рецессивные и потому в первом поколении не проявляются. И если ограничиться просто разведением мух, то они могут не проявиться ни во втором, ни в третьем поколении...
      Нужно было создать специальные линии дрозофилы, с помощью которых можно легко и точно обнаруживать мутации. С такими культурами работал Меллер, их же использовали и другие ученые, создавшие радиационную генетику.
      Особенную услугу радиационным генетикам сослужила культура «Си-эль-би», с помощью которой «ловят» сцепленные с полом (находящиеся в половой хромосоме) рецессивные мутации. Методика опытов очень проста. Облученных самцов скрещивают с самками «Си-эль-би» и исследуют второе поколение.
      Если в половой хромосоме произошла мутация, то у всех самцов второго поколения будет соответствующий признак. Тут уж не возникнет сомнений в том, имеем ли мы дело с мутацией или просто со случайным уродством, не передающимся по наследству. А если мутация летальна (вызывает гибель зародышей), а их большинство, то во втором поколении вообще не будет самцов. Чтобы пользоваться этим методом, вовсе не нужно быть великим специалистом по генетике дрозофилы.
      Все многообразие мутаций можно объединить в три большие группы. Те, о которых мы только что говорили, связаны с изменением самих генов, и поэтому их называют генными. Если рассматривать клетки таких мутантов под микроскопом, то не различишь никаких изменений хромосом: в их основе лежат слишком тонкие молекулярные изменения.
      Однако встречаются мутации (а под влиянием радиации они возникают особенно часто), при которых хромосомы изменяются так, что это очень хорошо видно. Например, хромосома разваливается на две части или появляется микроскопический «кентавр»:
      «голова» от одной хромосомы, а «хвост» от другой. Подобные мутации называют хромосомными.
      Наконец, все хромосомы могут быть совершенно нормальными, но меняется их число: либо одна хромосома лишняя, либо одной не хватает, либо удвоилось число всех хромосом. Такие мутации называют геномными. Под влиянием радиации заметно возрастает число генных и хромосомных мутаций, на возникновение геномных она влияет значительно меньше.
      Перед генетиками открылось широкое поле работы. Предстояло выяснить, как зависит число мутаций от дозы облучения, от ее распределения во времени, от типа лучей, от температуры, сопутствующих химических воздействий и т. д. и т. п. Опыты нужно было провести на большом числе видов животных и растений, чтобы можно было сказать: да, это действительно общие законы природы, а это особенности, присущие лишь данному виду. Уже с конца 20-х годов почти в каждом номере «Биологического журнала» печатались серьезные статьи по радиационной генетике. То же можно сказать и про американский журнал «Дженетикс», и про немецкий «Цайтшрифт фюр ферербунгслере», я про английский «Джорнел оф дженетикс».
      Нет ни нужды, ни возможности рассказывать об отдельных работах, перечислять имена ученых, сделавших вклад в развитие радиационной генетики. Скажем об основных выводах, к которым они пришли к началу 40-х годов.
      Почему к этому сроку? Неужели уже в то время удалось выяснить все вопросы, связанные с действием радиации на наследственность? Конечно, нет! И сейчас проблемы радиационной генетики стоят в центре внимания ученых, и каждая проведенная работа, давая ответ на один вопрос, ставит перед исследователем три новых. Рассмотрение этих работ увело бы нас слишком далеко. А начало 40-х годов тот срок, когда стало возможным сделать первые обобщения и выводы.
      Многие ученые ставили опыты на других животных и растениях для того, чтобы проверить, насколько выводы, полученные на дрозофиле, имеют общую значимость. Как и следовало ожидать, все эти опыты подтвердили древнюю истину — «закон есть закон». Многие виды обнаруживали некоторые своеобразные особенности в реакции на облучение, но самые общие закономерности, те, о которых сейчас пойдет речь, имеют силу во всем органическом мире.
      Начнем с генных мутаций.
      Число их прямо пропорционально дозе облучения: в два раза увеличиваем дозу — вдвое возрастает число мутаций. Ну и что? — может воскликнуть неспециалист. Однако этот вывод чрезвычайно важен и для теории, и для практики, и для решения некоторых вопросов, не связанных непосредственно с генетикой.
      Из линейной зависимости следует: для вызывания мутации достаточно прохода через клетку одной-
      единственной ионизирующей частицы, что важно для понимания механизма мутаций. Зная форму зависимости, легко рассчитать, какой эффект должны давать те или иные дозы, что очень важно для техники безопасности.
      Наконец, из того же факта следует, что для генетических эффектов нет «пороговой дозы», то есть не существует доз, абсолютно безвредных. А это один из доводов в пользу полного запрещения ядерных испытаний. Кстати, военное министерство США щедро субсидировало исследования по зависимости числа мутаций от дозы, тщетно надеясь найти «безопасную дозу» и оправдать тем самым продолжение испытаний.
      Число генных мутаций, вызываемых определенной дозой радиации, не зависит от ее распределения во времени: дать ли всю дозу за несколько минут, или растянуть на несколько суток, или разделить на несколько частей — эффект будет один и тот же.
      Число мутаций при данной дозе мало зависит от жесткости (длины волны) рентгеновых и гамма-лучей; существенные различия наблюдаются, только когда применяются излучения, дающие высокую плотность ионизации, такие, как нейтроны или альфа-лучи.
      Что же касается хромосомных мутаций, то здесь все наоборот. Линейную зависимость от дозы дают только наиболее простые изменения, остальные возрастают пропорционально квадрату дозы, распределение дозы во времени сильно влияет на выход мутаций, зависимость от жесткости лучей выражена значительно сильнее.
      Эти немногочисленные, но твердо установленные факты явились основой для выяснения механизма образования мутаций под действием облучения. Для образования генной мутации достаточно энергии одной-единственной ионизации. Для хромосомных требуется большая энергия. Но она тоже не велика. Чтобы возникла хромосомная мутация, нужно пронизать хромосомы одной-двумя частицами.
      Из результатов радиационных опытов можно было сделать первый вывод о природе гена. Уже в середине 30-х годов радиационные генетики выступили с утверждением, что генная мутация — это небольшое химическое изменение. А раз так, то ген имеет химическую природу, являясь молекулой или частью большой молекулы. Спустя почти тридцать лет данные молекулярной генетики подтвердили правильность этого заключения.
      Сказанное выше — самые первые основы радиационной генетики. Но знания их вполне достаточно, чтобы двигаться дальше. Теперь радиационных генетиков интересуют другие вопросы и в первую очередь проблема управления мутационным процессом. Какой бы фантастичной ни казалась эта задача, она разрешима, но о ней мы расскажем несколько позже. А пока вернемся к тому, с чего начали.
     
      ЗАГАДКА РАЗГАДАНА
      После создания основ количественной радиационной генетики стало возможным исследовать и роль генетических изменений (мутаций) в радиационном поражении клеток. Решение этой задачи в первую очередь связано с именем Дугласа Эдварда Ли, который был одной из удивительнейших фигур в истории биофизики. Его короткая жизнь весьма поучительна. Он родился в 1910 году в Ливерпуле, учился там в средней школе, а в 1931 году закончил с отдичием Кембриджский университет по специальности физика.
      В Кембридже существует традиция: наиболее способные выпускники-физики направляются в знаменитую Кавендишевскую лабораторию. Руководил лабораторией в те годы великий Резерфорд. В списке сотрудников значились Капица, Чэдвик, Кокрофт, Блеккет и другие известнейшие физики. Среди сотрудников лаборатории был и человек, не ставший известным физиком, но его имя впоследствии узнал
      весь мир — Чарлз Перси Сноу, крупный английский писатель. В романе «Поиски» он описывает Кавен-дишевскую лабораторию.
      Дела Ли в лаборатории Резерфорда пошли хорошо, молодой физик был трудолюбив и талантлив. Он занялся изучением взаимодействия нейтронов с протонами, проблематикой только что начинавшейся тогда ядерной физики Но однажды совершенно случайно (просто потому, что статьи были напечатаны в физическом журнале) он прочел несколько работ об облучении бактерий ионизирующими лучами.
      — Занятно, — сказал он сам себе, — ведь, применив к подобным опытам чуть больше физики, можно выяснить интересные вещи. Почему бы мне не посвятить пару недель бактериям?
      Это было в 1934 году. А в конце 1935 года он, увлекшись радиобиологией на всю жизнь, перешел в биологическую Стренджуэевскую лабораторию.
      Ли был талантлив и трудолюбив. Но при всем таланте и трудолюбии он не смог бы много сделать, если бы оставался чистым физиком или работал сам по себе. Если биологи искали помощи у физиков, то Ли находил ее у биологов. Большинство работ Ли написаны в соавторстве с биологами; ботаник Кече-сайд, генетик Тодей, вирусологи Саламан и Маркхэм, микробиологи Хэйнс и Коулсон — вот имена исследователей, которых Ли учил физике и которые учили его соответствующим разделам биологии. При этом Ли не оставался чистым физиком, отдающим биологическую часть в полное распоряжение своих друзей. Он сам смотрел в микроскоп, сам: сортировал дрозофил, сам подсчитывал бактериальные колонии на агаровых дисках. Благодаря этому он очень основательно изучил биологию. И именно благодаря этому сдёлал в биофизике больше многих других физиков.
      Ли начал с бактерий. Он облучал их рентгеновыми лучами с разной длиной волны (на установках собственной конструкции), альфа-, бета- и гамма-лучами, ультрафиолетом и нейтронами, исследовал зависимость эффекта от дозы, от фактора времени, от жесткости лучей, от температуры. В результате этих опытов он сумел показать, что потеря бактериями способности к размножению (так называемая инактивация) — результат одной генной мутации.
      Затем последовали опыты на вирусах, бактериофагах, на дрозофиле, на пыльце растений Результат везде получался один: главная причина гибели живых клеток — возникающие в них генетические изменения.
      Поскольку один и тот же вывод получался в опытах на различных объектах и с применением всех видов ионизирующих лучей, можно было считать, что он справедлив для всего живого, что действительно важнейшей причиной гибели облученных клеток являются возникающие в них наследственные изменения — мутации.
      Здесь, по-видимому, нужно сделать одно пояснение. Слово «наследственность» связывается в уме большинства людей, даже многих биологов, только с передачей признаков и свойств от родителей к потомкам. Это не так. В действительности такая же связь, как между родителями и детьми, есть и между отдельными клетками. Клетки нашего организма делятся, одни погибают, другие занимают их место, но все они обладают свойствами, которые унаследовали от других клеток. А есть клетки, обновляющиеся очень быстро: средняя продолжительность их жизни в некоторых органах всего несколько дней.
      После этого замечания, вероятно, яснее будет роль генетических повреждений клеток многоклеточного организма. Если во многих клетках тела происходят летальные мутации, вызывающие их гибель, то развивается лучевая болезнь, связанная с ослаблением соответствующих органов и систем. Если мутации не гибельны, они могут вести к отдаленным
      последствиям, например к преждевременному старению или к возникновению опухолей. А если мутация возникла в зародышевых клетках, это отразится на потомстве — близком или более отдаленном. Эти выводы следуют в конечном счете из работ Ли.
      В 1946 году вышла книга Дугласа Эдварда Ли «Действие радиации на живые клетки», которая до сих пор является настольной книгой каждого радиобиолога. В ней подведены итоги всех его основных работ. Очень хорошо, что ученый успел написать эту книгу. 16 июня 1947 года его жизнь бессмысленно оборвалась. Поглощенный какой-то статьей, он облокотился на раму незапертого окна. А окна в библиотеке были до самого пола. Когда Ли умер, ему было всего 37 лет. Как много он мог бы еще сделать, если бы остался жив!..
      ...Рано утром 7 августа 1945 года над японским городом Хиросима вспыхнуло зарево «ярче тысячи солнц», и гибель ста тысяч мирных жителей ознаменовала пришествие новой эры — атомной эры.
      До этого ученых, занимавшихся атомными и радиационными делами, частенько поругивали за «неактуальность». Теперь же очень возрос спрос на радиобиологов и на специалистов по радиационной генетике.
      Во второй половине сороковых годов вышло несколько серьезных монографий о действии радиации на клетки и внутриклеточные структуры, в том числе и упомянутая книга Ли. Напечатаны эти книги после Хиросимы, но написаны раньше. В каждой из них подведены итоги радиационной генетики с точки зрения «принципа попаданий», в каждой из них дана почти полная сводка литературы. Довоенная литература — случайные статьи и труды немногих энтузиастов — была невелика. Получающаяся картина — довольно ясной.
      В те годы исследования по радиационной генетике субсидировали плохо. Идей и времени всегда было больше, чем возможностей для проведения опытов. Нет худа без добра. Делом занимались только те, кого это действительно интересовало, и времени для размышлений у них было хоть отбавляй. Каждый опыт хорошо продумывался и из него «выжимался» максимум того, что он может дать.
      Теперь положение резко изменилось. В радиобиологию вообще и в радиационную генетику в частности ринулись толпы (чуть не сказал — ученых) людей, которых эти вопросы не интересовали, но пришлось заниматься ими по долгу службы. Кроме того, многие переключились на эту проблематику потому, что здесь оказалось легче найти работу и больше заработать. Работа была срочная, возможности для проведения опытов — превосходные, и люди ставили опыт за опытом, не очень-то утруждая себя раздумьями, какой сейчас целесообразнее поставить и какие выводы следуют из полученных результатов. Думать было некогда.
      В результате радиобиологическая литература быстро возросла во много раз и вскоре стала совершенно необъятной. Немногие превосходные работы тонули в море «муры». Но не это самое плохое. Авторы слишком ориентировались на «вкусы» заказчика. И те, кого мало заботила научная истина, выдавали результаты, какие ждал работодатель. Совершенно ясно, чго, например, Пентагону было выгодно преуменьшить радиационную опасность, чтобы успокоить движение народов против атомных испытаний. Японцы же после трагедий Хиросимы и Нагасаки склонны были, наоборот, преувеличивать опасность. И дельцы от науки вопреки научным фактам подчас выступали с самыми необоснованными утверждениями. Подобных лжеученых было не так много, но все-таки были.
      Однако время — хороший судья. Прошло немного лет, и о некоторых сенсационных работах недавнего прошлого сейчас никто не вспоминает. И наоборот, скромные статьи, написанные в те годы честными тружениками, известны теперь каждому генетику.
      Кроме того, время — хороший врач. Оно излечило от нездоровой погони за сенсациями, за количеством работ в ущерб их качеству. Но мы живем в атомный век, и это неизбежно способствует развитию радиационной генетики. Ионизирующая радиация вошла в повседневную жизнь современного человечества, и нужно знать, какую опасность она несет, как предупредить эту опасность, как заставить эту могучую силу служить человеку. С другой стороны, возможности для работ по радиационной генетике стали такими, о каких до войны не могли и мечтать. В те героические времена энтузиастов основным источником радиации был рентгеновский аппарат. Теперь к услугам генетиков нейтронные генераторы, радиоактивные изотопы,-мощнейшие ускорители ионизирующих частиц, установки, дающие необходимые дозы за несколько секунд или позволяющие растягивать их на много дней... И что самое главное — каждый ученый, занимающийся радиационной генетикой, знает: его работа имеет первостепенную важность, народ ждет ее результатов.
      О той работе, которую сейчас ведут радиационные генетики, можно (и нужно) написать отдельную книгу. А нам предстоит еще рассказать о таких достижениях современной генетики, как химическая природа наследственности и расшифровка генетического кода, и поэтому здесь мы ограничимся только классическим периодом радиационной генетики, ее основами.
      Но неужели гены изменяются только под обстрелом ионизирующими пулями? Раз ген имеет химическую природу — может быть, на него можно воздействовать и химическими средствами? Да, можно, но химические пути изменения наследственности были открыты позже физических.
     
      ОТ ЙОДА ДО ИПРИТА
      Почти любое научное открытие имеет длинную историю. В полной мере это относится и к открытию действия химических веществ на наследственность.
      В 1892 году московский ботаник Иван Иванович Герасимов ставил опыты по влиянию температуры на клетки зеленой водоросли спирогиры. Он заметил, что после воздействия низкой температурой в некоторых клетках происходят странные изменения. Он наблюдал безъядерные клетки, клегки с двумя ядрами, а среди делящихся попадались клетки, у которых число хромосом было увеличено вдвое против обычного. Удвоение числа хромосом — одно из наследственных изменений. Правда, это не мутация одного гена, какие наблюдаются при облучении, а так называемая геномная мутация.
      Тогда ученые еще не связывали явления наследственности с хромосомами. Современники не смогли по достоинству оценить открытие Герасимова. Да и он сам, конечно, не связывал открытое им явление с изменением наследственности. Но в опытах он ho-шел дальше. И через четыре года сообщил научному миру о новом открытии: тот же эффект, что и от действия низкой температуры, можно получить с помощью химических веществ, например хлороформа или хлоралгидрата.
      Но работы Герасимова постепенно были забыты, и, когда ученые попытались вызвать мутации химическим путем, пришлось все начинать заново.
      В начале 30-х годов академик Николай Константинович Кольцов искал пути заставить яйца шелковичного червя развиваться без оплодотворения. Поиски увенчались успехом. К желаемому результату приводили соляная кислота, йод, формалин, хлорное железо, марганцовокислый калий, азотнокислое серебро, бертолетова соль.
      А когда выяснилось, что эти вещества активно влияют на клеточное ядро, оставался один шаг до того, чтобы проверить, не вызывают ли эти вещества мутации. Этот шаг было суждено сделать одному из сотрудников Кольцова — Владимиру Владимировичу Сахарову. Действуя йодом на оплодотворенные яйца дрозофилы, он получил большое число мутаций как летальных, вызывавших гибель потомства, так и жизнеспособных, с наследственно измененными внешними признаками. Первая работа Сахарова вышла в свет в 1932 году. Но это было только начало. В дальнейших опытах Сахарову и его ученикам удалось получить мутации и под действием других веществ. Нёзависимо от Сахарова и почти одновременно с ним химические мутации, тоже в опытах на дрозофиле, были получены молодым ленинградцем Михаилом Ефимовичем Лобашевым.
      Правда, количественный результат в этих опытах был невелик: мутации возникали только в очень небольшом проценте. Но принципиальная возможность получения мутаций химическим способом была доказана. Впрочем, ценность работ Сахарова и Лобаше-ва не только в установлении голого факта. Проницательный ум Владимира Владимировича уже в первых опытах сумел обнаружить специфические
      различия между мутациями, вызванными радиацией и некоторыми химическими веществами. Уже в то время он увидел возможность направленного получения мутаций. Сейчас наука только подходит к этому.
      Недавно я разговаривал с Владимиром Владимировичем о его старых работах. Он говорил о том, что, когда опубликовал свою работу о специфичности действия различных мутационных факторов, на нее почти никто не обратил внимания. Теперь же вопрос о специфичности действия мутагенов встал на повестку дня, и о статье стали говорить гораздо чаще. Когда Владимир Владимирович сказал об этом одной из своих старых знакомых, та воскликнула:
      — Вольно же было вам напечатать эту работу на двадцать лет раньше, чем следовало!
      А Лобашев уже в 1934 году смог сформулировать основные принципы, которыми следует руководствоваться при выборе химических мутагенов — веществ, вызывающих мутации. Этими принципами пользуются и в наши дни.
      Как уже сказано, первые мутагены, открытые Сахаровым, Лобашевым и их сотрудниками, обладали низкой эффективностью и поэтому не могли заинтересовать практиков. Но прошло совсем немного лет, и стали появляться гораздо более эффективные мутагены.
      В 1937 году американец Блексли обнаружил, что колхицин — вещество, извлекаемое из безвременника осеннего (научное название растения — Колхикум аутумнале, отсюда и «колхицин»), способно удваивать число хромосом в клетках растений. Другими словами, Блексли получил тот же эффект, которого добился за сорок лет до этого Герасимов с помощью хлоралгидрата и хлороформа. Но Блексли и его современники не знали о работах Герасимова.
      Нужно сказать, что колхицин оказался гораздо эффективнее веществ, которыми пользовался Герасимов. С помощью колхицина можно действовать наверняка. И даже теперь, после многолетних поисков, не найдено веществ, которые превосходили бы-его по своей активности.
      Колхицин вообще удивительное вещество. Оно было известно (конечно, не в чистом виде) еще в Древнем Риме. В те далекие времена корнем безвременника лечили подагру. А теперь колхицин успешно используют не только для удвоения числа хромосом, но и для лечения некоторых форм рака. Химики долго не могли определить формулу этого вещества, а синтезировать, кажется, и до сих пор не умеют.
      Удвоение (а также утроение, учетверение — вообще увеличение в кратное число раз) числа хромосом называют полиплоидией. Ученые были знакомы с полиплоидией гораздо раньше, так как в природе она явление нередкое. Один из путей возникновения новых видов в природе — образование полиплоидных форм. Известно большое число «полиплоидных рядов». Например, разные виды пшеницы имеют либо 14 хромосом, либо 28 (вдвое больше), либо 42 (втрое больше). К 14-хромосомным видам относятся
      однозернянки, к 28-хромосомным — твердые пшеницы, к 42-хромосомным — мягкие.
      Как правило, полиплоидные формы обладают повышенной продуктивностью. Но не все растения встречаются в природе в виде полиплоидов. С помощью колхицина и других подобных веществ их можно получить искусственно, создав новые, хозяйственно ценные сорта.
      Ученые широко используют этот путь. Так, Сахаров получил полиплоидную гречиху. Если вес 1000 семян обычной гречихи колеблется между 16 и 29 граммами, то у полиплоидной достигает 35 граммов. Советскими генетиками получены хозяйственно ценные полиплоиды у проса, кок-сагыза, опийного мака, льна, перечной мяты, сахарной свеклы и других растений.
      Но дело не только в этом. В селекционной работе нередко получают перспективные гибриды, которые, однако, остаются бесплодными. Их полиплоидизация позволяет восстановить плодовитость. Именно таким образом А. И. Державин получил свои знаменитые ржано-пшеничные гибриды, а В. А. Хижняк — новую фуражную культуру «агротритика» (гибрид между пыреем и пшеницей).
      Веществ, которые, подобно йоду и другим в опытах Сахарова и Лобашева, вызывали бы мутации отдельных генов, но с большей эффективностью, пришлось ждать гораздо дольше.
      Средства, вызывающие в большом числе генные мутации, были обнаружены одновременно в Советском Союзе и в Великобритании. У нас блестящих результатов добился Иосиф Абрамович Рапопорт. Перед войной он много занимался получением у дрозофилы ненаследственных изменений, которые напоминали бы мутации, с помощью химических веществ. Ученый хотел проникнуть в химическую природу гена и в пути формирования признаков. Эти работы вплотную подвели Рапопорта к открытию химических мутагенов. Но началась война, сорвавшая или задержавшая осуществление многих научных планов.
      Вернувшись с фронта инвалидом, но не потеряв ни страсти к исследованиям, ни юношеского задора, Иосиф Абрамович сразу горячо взялся за дело, начав там, где он прервал опыты несколько лет назад. Одна за другой вышли несколько работ, где описывались химические вещества, вызывавшие мутации не у немногих обработанных мух, а у 5 — 10 процентов. Позже он открыл и гораздо более эффективные средства. Так, в 1962 году Рапопорт опубликовал результаты своих опытов с нитрозоэтилмочевиной. Это вещество показывало чудеса. Оно вызывало мутации у 92 процентов потомства обработанных мух. Даже облучение не дает ничего подобного!
      В Англии аналогичное открытие было сделано в стенах... министерства снабжения! Не удивляйтесь, так как на самом деле никаким снабжением оно не занималось. Во время последней войны было создано специальное министерство для проведения научных работ, связанных с военной тематикой. Но ведь не будешь называть его своим именем, раз речь идет о военной тайне! Вот кто-то и придумал «министерство снабжения». Вскоре после войны, когда стали публиковаться научные работы, сделанные по военным контрактам, многие ломали себе голову над странными примечаниями о том, что работа выполнена для министерства снабжения.
      Английских «снабженцев» очень интересовал вопрос о биологическом, в частности генетическом, действии боевых отравляющих веществ. Работа была поручена Эдинбургскому университету. Туда, на родину Роберта Бернса, судьба забросила Шарлотту Ауэрбах, имя которой к тому времени было уже известно большинству генетиков во всем мире. Родилась Шарлотта в Германии Там же закончила образование и начала научную деятельность. Но когда бесноватый фюрер пришел к власти, она, как и многие другие ученые, навсегда оставила родину. Выполняя работу для министерства снабжения, она вместе с Дж. М. Робсоном обнаружила, что иприт и родственные ему вещества во много раз повышают процент мутаций у дрозофилы. В их опытах число мутаций достигало 24 процентов, тогда как контроль давал всего 0,2 процента. Это была сенсация! Но западные ученые (опять незнание русского языка!) не скоро узнали, что честь открытия мутагенного действия ипритов в такой же степени принадлежит и другому исследователю, живущему в далекой Москве, — Иосифу Абрамовичу Рапопорту.
      А нужно ли искать химические мутагены, если существуют ионизирующие лучи, вызывающие мутации в достаточных количествах? Еще как нужно! Помните, к чему пришел Сахаров в 1938 году? Химические мутагены могут обладать специфичностью. А это очень важно. Можно найти вещества, обладающие только теми свойствами лучей, которые требуются.
      Изучение мутагенного действия ипритов привело к созданию новых лекарств. Например, нашей медицинской промышленностью выпускается препарат «ново-эмбихин», представляющий собой разновидность иприта. В отличие от знаменитого «горчичного газа» это уже не боевое отравляющее вещество, а средство для лечения рака. При лечении злокачественного белокровия этот препарат показывает отличные результаты.
      Большую пользу химические мутагены дают и в растениеводстве. Их роль не исчерпывается получением полиплоидных форм. Ионизирующая радиация вызывает много мутаций, но большинство их является летальными, гибельными для всего или части потомства. Ясно, что для селекционной работы такие мутации не годятся. Искать приходится среди малочисленных жизнеспособных мутаций. А химические мутагены дают большое разнообразие.
      Есть мутагены (вроде того же иприта), «спектр действия» которых очень близок к тому, что дает радиация. А есть и вещества, которые летальных мутаций практически не вызывают. К ним относится ряд веществ, открытых Рапопортом, некоторые найдены шведскими учеными. А кроме того, даже среди жизнеспособных мутаций, вызванных разными мутагенами, изменения, хотя в общем и случайные, носят разный характер. Поэтому чем больше будет в распоряжении селекционера средств для вызывания мутаций, тем скорее он достигнет желаемой цели.
      Говоря об использовании физических и химических мутагенов на благо человека, о применении их в сельском хозяйстве и в медицине, мы на время забыли о том, что в основном мутации вредны и если человек подвергается действию радиации, то в этом ничего хорошего нет (если это не делается специально, с лечебными целями).
      Можно ли снизить генетическое действие радиации? Долгое время ученые давали на этот вопрос только отрицательный ответ. Но в последние годы обнаружились удивительные факты, которые заставили изменить точку зрения на этот счет.
     
      ОНИ ВОССТАНАВЛИВАЮТСЯ!
      Незадолго до революции некий Златоустовский купец выстроил на берегу озера Большое Миассово дачу. Купец был богатый и дачу соорудил преотменную. В ней было ни много ни мало десять комнат, четыре закрытые веранды и большие подвалы. К берегу спускалась дорожка, выложенная крупными плоскими камнями. Не дача, а дворец! Имени купца никто не помнит, но рассказывают, что, едва успев отстроить дом, он объелся пельменями и душу богу отдал, и дача его. лет сорок в основном пустовала и ветшала, а изредка горела.
      Район между Ильменским озером и Большим Миассовым — природный минералогический музей, равного которому, вероятно, нет на всей планете. Вскоре после революции В. И. Ленин подписал декрет об организации Ильменского государственного заповедника. Сокровища родной природы были взяты под охрану государства, и началось планомерное их изучение.
      А дача стояла. До нее отовсюду было далеко, а теперь она еще оказалась на заповедной территории. Использовать ее было трудно. Несколько лет в ней находилась турбаза, во время войны размещался госпиталь. После войны она пустовала. И когда свердловские биофизики попросили отдать им это здание для организации летней биостанции, все были только рады: дача пустует, а на балансе числится. Вскоре ее отремонтировали, поставили возле нее пять «финских домиков» для жилья, и биостанция начала свое славное существование. Она стала знаменитой. Каждое лето организовывалось «расширенное лабораторное совещание», на которое приглашались крупные и интересные ученые. А за ними тянулась молодежь. Вырастал палаточный городок, и начиналось бурное обсуждение самых животрепещущих научных проблем.
      С Володей я познакомился как раз на одном из миассовских совещаний. Володя — это Владимир Иванович Корогодин, сейчас он молодой доктор биологических наук (в то время — молодой кандидат тех же самых наук, работавший в Москве), известный радиобиолог, экспериментирующий на дрожжевых клетках. В Миассово он мне рассказал о весьма интересных результатах своих опытов. Он облучал
      дрожжевые клетки высокими дозами рентгеновых лучей. И часть их сразу высевал на питательную среду; а часть в течение суток держал в водопроводной воде и только потом сеял. И оказалась удивительная вещь: «выдержанные» клетки давали больше, гораздо больше колоний, чем контрольные. Он рассуждал о том, как эти данные можно объяснить.
      — Если бы я ничего не знал, — говорил он мне, — я бы сказал, что клетки восстанавливаются от повреждений. Но ведь считается, что потеря способности к образованию колоний — результат мутаций. А всем известно, что мутации невосстановимы.
      Я смеюсь и рассказываю о результатах своих опытов с семенами гороха. Мы попробовали облучить сухие семена и потом намачивать их в разных растворах. Под влиянием многих веществ число хромосомных мутаций в корешках, выросших из облученных семян, резко уменьшалось. Эти результаты тоже можно было бы объяснить восстановлением, если бы не общепринятые взгляды. Володя рассказывает о других своих опытах, свидетельствующих о том же, потом я говорю о продолжении своих опытов.
      Уже в течение двух лет я вместе с Львом Царап-киным только тем и занимался, что выяснял возможность восстановления клеток от генетических поражений. Эксперименты, которые привели нас к этому, были поставлены в какой-то мере случайно. Чтобы рассказать об этих опытах, нужно вернуться несколько назад.
      Долгое время считали, что на степень лучевого поражения можно влиять только в очень и очень ограниченных пределах. Но в конце 40-х годов вышла в свет работа некоего Бэйрона с сотрудниками, не имевшая никакого отношения к биологии. Он облучал водные растворы белков и измерял степень их повреждения. Если в раствор добавлялось определенное вещество — глютатион, поражение в несколько раз уменьшалось.
      Когда я прочел эту работу, мне пришла в голову шальная мысль: а что, если глютатион способен защищать от лучевого поражения и живые организмы? Неслыханно? Но несколькими мышами можно было пожертвовать. Правда, в лаборатории не было глютатиона, но наш химик сумел приготовить цисте-ин — вещество, входящее в состав глютатиона. Мы ввели цистеин мышам, после чего облучили их смертельной дозой и стали ждать. Удивительное произошло. Смертность оказалась примерно вдвое ниже, чем в контроле, облученном той же дозой, но без введения цистеина. Мысль, приведшая к нашим опытам, напрашивалась сама собой, и такие же опыты, как наши, после прочтения статьи Бэйрона поставили во многих лабораториях мира. Первым опубликовал результаты американец Гарвей Патт.
      Потом стали пытаться применять в таких же опытах другие вещества, и некоторые из них дали результаты, похожие на те, что давал цистеин. Но во всех случаях вещества оказывали защиту, только если вводились животным до облучения. Если их вводили после облучения, даже через несколько минут, они не только не оказывали защитного действия, а иногда даже, наоборот, повышали смертность. Правда, насколько смертность облученных мышей связана с генетическим поражением клеток, в то время было сказать трудно. Но мы поставили такие же опыты на корешках гороха. Если перед облучением их держали в растворе цистеина, то хромосомных мутаций было значительно меньше. Если же их помещали в цистеин сразу после облучения, то так же, как и в опытах на мышах, цистеин никакого эффекта не оказывал.
      Однако из этих опытов нельзя было сделать заключение, что облученные клетки способны восстанавливаться от генетических повреждений. В те годы были очень популярны результаты опытов Тодея и Рида. Эти английские ученые попробовали облучить корешки бобов в присутствии и в отсутствии кислорода. Измеряли рост и учитывали число хромосомных мутаций. В отсутствии кислорода эффект уменьшался примерно в два с половиной раза. Это было в 1947 году. Через два года они повторили
      опыт, взяв в качестве источника облучения не рентгеновы, а альфа-лучи. В этих опытах кислород не оказал никакого влияния на результаты.
      Данные, полученные Тодеем и Ридом, сильно напоминали результаты опытов по облучению воды. В них было твердо установлено, что при использовании рентгеновых лучей образуется довольно большое количество перекиси водорода, а при облучении альфа-лучами ее обнаружить не удается. Между тем перекись водорода, сильный окислитель, может повреждать клеточные структуры. Возникла и расцвела пышным цветом «теория непрямого действия радиации». Суть ее сводилась к тому,- что под влиянием облучения из молекул воды (которых больше всего в живых клетках) образуются активные химические продукты (речь шла при этом не только о перекиси водорода), которые и вызывают биологический эффект.
      С этой точки зрения действие цистеина объяснялось просто. Он обладает высоким сродством к продуктам разложения воды. Эти продукты жадно соединяются с цистеином, что снимает часть эффекта. Продолжительность существования активных продуктов — доли секунды, и потому неэффективность цистеина после облучения находилась в соответствии с теорией.
      Однако с течением времени стали накапливаться факты, говорившие против столь большой роли «непрямого действия», какую ей приписывали многие радиобиологи. В таком случае эффект цистеина можно было объяснять и тем, что он способствует восстановлению клеток от повреждений. Отсутствие эффекта при использовании цистеина после облучения могло быть связано с тем, что первичные повреждения слишком быстро переходят в необратимую форму. Отсюда возникла фантастическая идея: попробовать применить цистеин после облучения, но в таких условиях, когда развитие повреждения сильно замедлено.
      Идеальным объектом для осуществления нашей идеи представлялись покоящиеся семена, в которых жизненные процессы очень замедлены. В таком случае и поражение, очевидно, должно развиваться гораздо медленнее. Опыты поставить было просто, но мы их не ставили. У людей, занимающихся научной работой, как правило, идей гораздо больше, чем возможностей для их осуществления. Если бы нам нечего было делать, то мы бы занялись этими опытами давно. Но ежели честно признаться, хоть идея и была, мы не очень рассчитывали на успех. И когда все-таки поставили опыты, сделали это не от богатой жизни.
      В 1955 году мы переехали из одного города в другой. На новом месте возможности для нормальной работы создаются постепенно. Так и тут, переехать переехали, а облучать первое время было нечем. Однако у запасливого Льва оказался мешочек со старыми семенами гороха. Облучили их два года назад. Почему бы сейчас, когда наступил вынужденный перерыв, не проверить с помощью этих
      семян нашу старую идею? Правда, два года — очеГнь уж большой срок, даже если поражение в сухих семенах и развивается очень медленно. Но не сидеть же без дела.
      Мы взяли старые семена и разделили их на две части. Одну замочили в растворе цистеина, а другую в воде — для сравнения. Подсчитали число генетических изменений в клетках и не поверили своим глазам: цистеии несколько снижал их число. Это через два-то года! А когда новая установка для облучения была смонтирована и интервал между облучением и началом намачивания был сокращен с двух лет до. двух суток, эффект значительно возрос.
      Стало быть, клетки способны как-то восстанавливаться от радиационно-генетических повреждений? Нет, все не так просто. В науке полученному факту всегда можно дать не одно объяснение. И всегда нужно искать дополнительные подтверждения. Так и здесь, мы ставили опыт за опытом, но все еще не решались сделать вывод о восстановлении клеток от генетических повреждений. Мы были особенно осторожны, потому что такой вывод шел бы вразрез с общепринятыми взглядами, к тому же давно сложившимися.
      Но тут я познакомился с Корогодиным, и оказалось, что его терзают те же сомнения. Особенно существенно, что он работал на другом объекте и ставил опыты другого рода, но приходил к тем же выводам. Кроме того, наши опыты хорошо дополняли друг друга. На семенах и проростках легко изучать генетические изменения, многие из них непосредственно можно увидеть под микроскопом. Но на этом объекте крайне трудно следить за последовательными поколениями облученных клеток. Что же касается дрожжей, то внутри клеток здесь ничего не видно. Даже о том, что в основе их гибели лежат генетические изменения, приходится только догадываться. Однако на них очень легко прослеживать судьбу клеток; при желании можно строить даже точные клеточные родословные.
      И здесь, на берегу уральского озера, мы, наконец, поверили в то, что восстановление действительно существует. Стали ставить новые опыты уже совместно. К нам присоединился тоже гостивший на биостанции Олег Малиновский из Ленинграда. Он так заинтересовался проблемой восстановления, что попробовал ею заняться и продолжает это до сих пор.
     
      ОПАСНОСТЬ ОТСТУПАЕТ
      В течение долгих лет ученые считали, что генетические изменения, в частности вызываемые облучением, возникают сразу в необратимой форме и что повлиять на вероятность их появления невозможно. А мы убедились, что это неправда! Конечно, опыты, которые мы ставили, непосредственного практического применения иметь не могли. Кому нужно снижать число мутаций в семенах гороха или в клетках дрожжей, облученных высокими дозами! Но в науке важнее всего установить принципиальную возможность, и это было сделано. А раз удается снижать генетическое поражение в наших лабораторных опытах, то, конечно, будут найдены способы сделать то же и у постели больного.
      Мы были счастливы, считая, что облагодетельствовали человечество. Но нас ждало горькое разочарование. Когда мы стали рассказывать о полученных результатах другим ученым, нам не поверили! В полученных результатах никто не сомневался, но почти все возражали против наших выводов. Ведь меньшее число клеток с генетическими изменениями можно объяснить и тем, что они просто-напросто погибли. Наконец, эти воздействия могут изменять скорость деления клеток, число первичных повреждений, да мало ли что еще!
      Мы спорили. Спорили и ставили новые опыты, чтобы опровергнуть сомнения оппонентов. На смену одним возражениям появлялись другие. Мы злились, но были уверены в своей правоте, тем более что к тому же самому выводу — о способности клеток восстанавливаться от первичных генетических изменений — приходили все новые исследователи. Сильнее всего нам возражали ученые старшего поколения, но их мнение было как раз особенно важным, поскольку оно наиболее авторитетно. Оставалось только утешать себя изречением Макса Планка, великого физика, родоначальника квантовой теории: «Новые идеи никогда не побеждали, просто постепенно вымирали сторонники старых». Мы не желали смерти корифеям, но эта фраза здорово утешала.
      С тех пор прошло несколько лет. Оглядываясь назад, я вижу, что злиться на «корифеев» было нечего. То, что нам сразу не поверили, а требовали все новых и новых доказательств, вполне естественно: речь шла об очень серьезном вопросе, о пересмотре принципиальных взглядов на механизм образования мутаций. Ведь даже мы сами долгое время не верили собственным глазам, чего же можно было требовать от других? И то, что нам поверили не сразу, было даже хорошо. Возражения заставляли проводить новые эксперименты, обдумывать разные стороны проблемы, которые без этого, может быть, и не пришли бы в голову.
      В науке часто бывает так, что сходные работы примерно в одно и то же время делаются разными учеными. Вспомните, как было с переоткрытием законов Менделя, открытием мутагенного действия радиации, химических мутагенов, возможности химической защиты живых организмов от действия радиации. То же произошло с открытием способности клеток восстанавливаться от первичных генетических изменений. Когда мы подходили к уверенности в том, что клетки способны зосстанавливаться от генетических изменений, у Корогодина была совершенно та же ситуация с изучением изменений, вызывающих гибель клеток. А ведь это дье стороны одной и той же медали! Но этим дело не ограничилось. Примерно тогда же Собельс в Голландии экспериментировал с дрозофилой, Альпер в Ангдии — с бактериями, Кимбалл в США — с инфузориями, и все они, а также некоторые другие приходили к одному и тому же выводу: клетки способны восстанавливаться от первичных лучевых поражений, в частности от генетических.
      У читателя может возникнуть вопрос: что чувствует ученый, когда узнает, что открытие сделано, кроме него, и другими? Вопрос сложный. Самое приятное, конечно, когда открытие ты сделал сам, когда это быстро признали и тебя, как говорили в старину, «увенчали лаврами». Может быть, именно мечты о такой судьбе и привлекают многих в науку. Но в жизни так почти никогда не бывает. Карл Бэр, о котором мы писали в предыдущей главе, говорил:
      — Участь открывших что-либо обычно стараются сделать одинаковой: сначала уверяют,
      что открытие вздор, а после говорят, что все и раньше было известно, иногда доставляют еще себе удовольствие подтвердить это натянутыми архивными справками.
      Так оно есть и на самом деле. И ученого, уже имеющего не который жизненный опыт, привлекает в науке не призрачная погоня за славой, а возможность выяснения научной истины (какое это может доставлять наслаждение, знает только тот, кто его испытал). И если говорить о выяснении истины, то параллельные открытия чаще не огорчают, а, наоборот, вдохновляют. Пока открытие не подтверждено, не может быть уверенности в том, что оно правильно. Кроме того, выяснение одного вопроса почти всегда ставит перед исследователем несколько новых. Все их в одиночку разрешить невозможно. Поэтому, когда открытие делается одновременно в нескольких местах, это скорее хорошо, чем плохо. Истина утверждается быстрее, да и в компании работается веселее.
      Проблеме восстановления, с этой точки зрения, повезло. С одной стороны, развитие науки подвело к тому, что несколько ученых независимо друг от друга начали соответствующие исследования. С другой, как только были получены первые положительные результаты, они как с теоретической, так и с практической точки зрения оказались настолько интересными, что к исследованию проблемы восстановления примкнули многие. Благодаря этому основной вопрос теперь ясен: да, облученные клетки способны частично восстанавливаться от первичных генетических повреждений. Да, существуют средства, чтобы по желанию либо уменьшать, либо, наоборот, увеличивать число генетических изменений, вызванных данной дозой облучения. Вопросы о природе первичных изменений, о механизмах восстановления пока еще не столь ясны, но успешно разрабатываются.
      Нужно сказать о практическом значении этих данных. Читатель уже хорошо знает, что в действии радиации на наследственность (за исключением тех случаев, когда наследственные изменения вызываются преднамеренно) ничего хорошего нет. И потому вся прогрессивная часть человечества боролась и будет бороться за безусловное и полное запрещение ядерных испытаний.
      Но так или иначе в жизни современного человека появился новый фактор — ионизирующая радиация, и с этим нельзя не считаться. Это один из многих неприятных факторов, с которыми приходится иметь дело человеку.
      Недавно группа американских ученых провела следующие опыты. Они собирали автомобильные выхлопные газы, сгущали их и тем, что получилось, смазывали кожу белых мышей. Через некоторое время у всех животных развились раковые опухоли. Затем взяли просто воздух, городской воздух Лос-Анджелеса, пропустили через фильтры и с тем, что осело на фильтрах, повторили предыдущие опыты. И получили тот же самый результат. Страшно? Да, очень страшно. Технический прогресс влечет за собой появление все новых и новых опасностей для жизни и здоровья человека. Даже воздух становится болезнетворным. А что говорить о засоряемых реках, о вырубаемых лесах, о многом другом? Особенно это характерно для хаотично развивающегося капиталистического хозяйства. Не случайно для опытов был взят именно воздух Лос-Анджелеса. Он, кажется, стоит на первом месте в мире по количеству выхлопных газов.
      Пожалуй, самое неприятное, что на большинство вреднейших факторов, окружающих человека, не обращается почти никакого внимания. С этой точки зрения ионизирующей радиации «повезло». На ее опасность сразу обратили внимание. Всюду, где бы ни производилась работа с источниками ионизирующей радиации, принимаются строжайшие меры защиты от излучения, делается все, чтобы излучения и радиоактивные отходы не попадали в окружающую среду. И — скажем честно — от радиации современное человечество страдает, но страдает гораздо меньше, чем от автомобильных катастроф.
      Ионизирующая радиация окружена для большинства ореолом таинственности и непонятности, и поэтому у многих мнение о ней неправильно. Люди, работающие в научно-исследовательских учреждениях, страдают от одной беды — их заваливают письмами душевнобольные. Либо это непризнанные гении, которым злые люди не дают возможности облагодетельствовать человечество каким-либо изобретением, либо больные, страдающие манией преследования. И нужно сказать, что в последние годы большинство таких писем, которые мне приходилось читать, свя: заны с радиацией. Либо соответствующий автор изобрел новый вид лучей с какими-то таинственными свойствами, либо жаловался, что его мучают и терзают с помощью лучей или радиоактивности. Конечно, назойливые авторы этих писем «спятили» не на почве радиации. Психические заболевания — это органические расстройства (кстати, очень часто наследственные). И, скажем, от несчастной любви сходит с ума не тот, чья любовь сильнее, а тот, чья психика и без того больна.
      Но мы с вами, читатель, люди здоровые, и для нас самое главное — реально оценить положение дел. Да, радиация вредна. Но, с другой стороны, она приносит огромную пользу. (Автомобили тоже приносят и вред и пользу!) Нужно только, чтобы вреда было как можно меньше, а пользы как можно больше. Совершенно безвредных изобретений, даже таких, которые нельзя использовать для военных целей, почти нет. Именно поэтому, например, большинство лекарств не продают без рецепта врача. Излечивающие и исцеляющие людей, они при неумелом применении могут причинять большой вред. Уж что, казалось бы, безвреднее пирамидона (его даже без рецептов продают), а ведь у некоторых людей он вызывает тяжелое и трудноизлечимое заболевание. Успокойтесь: если вы принимали пирамидон и не заболели, можете продолжать — к нему чувствителен лишь ничтожный процент людей.
      Итак, все дело в равновесии между пользой и вредом. Часто люди боятся «идти на рентген». Напрасно! Польза, которую приносит своевременное и правильное распознавание болезни (без этого невозможное), во много раз перевешивает незначительную вероятность вреда.
      Но вернемся к проблеме восстановления от генетических поражений, вызываемых радиацией. После сказанного ясно, что чем эффективнее мы научимся уменьшать число генетических изменений, тем шире сможем использовать радиацию в мирных целях, тем более уменьшим опасность несчастных случаев. А что касается пути от эксперимента до клиники, он не слишком долог. И уже сейчас средства, найденные в опытах на облученных животных и растениях, пришли к постели больного.
      До сих пор мы говорили только о снижении генетического поражения клеток. Но иногда бывает полезно его повысить. Вы удивлены? Речь идет о такой важной современной проблеме, как лечение рака.
      Одним из основных средств лечения рака являются ионизирующие лучи. И неспроста. Раковые клетки — такие же клетки, как и все остальные, но с несколько измененными наследственными свойствами, благодаря чему они начинают бесконтрольно делиться. Если в принципе не так уж трудно найти лекарство, которое убивало бы вредных микробов, не повреждая клеток человеческого тела, то в случае злокачественных опухолей это несравненно сложнее.
      Ведь убить нужно человеческие клетки: убить больные, не затронув здоровых. А различий между ними почти нет. Основное различие — быстрое деление. Оно-то и используется в лучевой терапии рака.
      Уже первые исследователи биологического действия радиации обратили внимание на то, что чем быстрее делятся клетки, тем они чувствительнее к поражающему действию радиации. Отсюда один шаг до того, чтобы проверить, не будут ли новые лучи на раковые клетки действовать сильнее, чем на окружающие здоровье. Поставлены опыты, и предположение подтвердилось. С тех пор в течение долгих лет для лечения рака было только два средства: «нож и луч». Либо хирургическое удаление опухоли, либо ее облучение, а иногда комбинация того и другого.
      В основе действия радиации на раковые клетки лежат генетические поражения. Под действием облучения в раковых клетках возникают многочисленные хромосомные мутации, в результате которых клетки гибнут. Теперь становится понятной большая «чувствительность» раковых клеток. Раз они делятся быстрее, значит в их распоряжении меньше времени для восстановления от возникших генетических повреждений, которые сказываются как раз во время клеточного деления.
      Однако радиация действует на хромосомы не только в раковых, но и в нормальных клетках, хотя и несколько слабее. Поэтому очень трудно подобрать дозу облучения, которая была бы достаточна для уничтожения раковой опухоли и вместе с тем не слишком бы поражала окружающие нормальные ткани. Иногда это вообще оказывается невозможным. Облегчить решение проблемы можно двумя путями: либо понизить чувствительность у окружающих нормальных клеток, либо повысить ее у раковых. Поэто-му-то важно научиться не только понижать по желанию степень поражения генетического аппарата кдеток, а и повышать ее. И в этом отношении у генетиков тоже есть определенные успехи.
      Но не только о гибели клеток идет речь при практических применениях радиационной генетики. Бывает, и не так редко, что люди стараются с помощью облучения вызвать наследственные изменения в клетках вовсе не с целью их уничтожения.
     
      ДЛЯ БЛАГА ЧЕЛОВЕКА
      Как же так? Ведь мы говорили, что подавляющее большинство генетических изменений, происходящих в живых клетках под действием радиации, оказываются вредными! Это правда. Но наряду с вредными — чисто случайно, а потому очень редко — возникают и полезные. Если для изменения наследственных свойств ограничиваться только облучением соответствующих организмов, ничего хорошего из этого не выйдет. Однако то, что сказано о характере изменений, происходящих под действием радиации, относится и к изменениям, возникающим под влиянием любых других причин и даже вообще без видимых причин. Подавляющее большинство тоже оказывается вредным. Но природа в процессе эволюции безжалостно отметает все эти вредные изменения, а немногочисленные полезные закрепляются и распространяются среди потомства.
      То же самое в гораздо более короткие сроки делает человек, создающий новые породы животных и новые сорта растений. Он использует для этого немногочисленные мутации, возникающие в природе. Их мало. Но число их можно во много раз увеличить с помощью облучения.
      Таким образом, радиация дает возможность сильно увеличить наследственную изменчивость для использования ее в селекционной работе. Ученые установили, что под влиянием облучения наследственная изменчивость культурных растений возрастает примерно в тысячу раз. Нетрудно представить себе, насколько это расширяет возможности селекционеров.
      Однако не это самое главное. Основным методом в классической селекции является гибридизация. Чтобы совместить полезные свойства двух сортов, их
      скрещивают. Но беда в том, что оба сорта отличаются большим числом генов. Стоит их скрестить, как полезные комбинации генов рассыпаются (менделев-ское расщепление!), и гибридные потомки оказываются хуже любого из родителей. Почти все труды, которые были затрачены на выведение исходных сортов, идут насмарку, и все приходится начинать заново.
      Иное дело — искусственные мутации. Часто бывает так: есть замечательный сорт, которому не хватает одного-единственного качества. Например, сорт пшеницы или ячменя, хороший во всех отношениях, обладает повышенной полегаемостью или лишен устойчивости против ржавчины. Скрестить этот сорт с другим, обладающим отсутствующим качеством, — значит разрушить уже имеющийся сорт.
      А теперь можно обойтись и без скрещивания. Можно семена улучшаемого сорта облучить, вызвать множество новых мутаций. Большинство будет вредным. Но, скажем, одна или две мутации на тысячу могут дать растению отсутствующее свойство. Хорошие свойства старого сорта остаются в неприкосновенности, к ним добавляется только одно новое. А вызвать несколько тысяч мутаций и провести среди них отбор — дело при современных методах не такое уж трудное. Во всяком случае, игра стоит свеч!
      Радиационная селекция — наука очень молодая. Это может показаться странным, так как мутагенное действие радиации было открыто еще в середине 20-х годов. Но многие ученые, зная, что большинство возникающих мутаций вредны, считали применение излучений в селекции совершенно бесперспективным.
      Первыми поняли значение радиационной селекции советские генетики. Уже в 1927 — 1928 годах радиационной селекцией культурных растений занялись А. А. Сапегин в Одессе и Л. Н. Делоне в Харькове. Вскоре методикой рентгеномутаций заинтересовался наш великий преобразователь природы Иван Владимирович Мичурин. Результаты не заставили себя долго ждать. Так, уже в 1938 году Делоне смог сообщить о получении сотен различных радиомутантов
      у пшеницы и у ячменя. Примерно в то же время А. Н. Лутков получил ряд мутационных форм у ячменя и гороха, М. Ф. Тер-новский — у табака. Некоторые представляли хозяйственный интерес. Но, к сожалению, эти столь блестяще начатые работы были надолго прерваны. Во главе селекционной работы стали люди, отрицавшие гены и хромосомную теорию наследственности, отрицавшие значение чистых линий, гибридных семян, полиплоидии и, конечно, радиационной селекции. В последние годы эти работы в нашей стране возобновлены и ведутся широким фронтом в десятках научно-исследовательских учреждений.
      В конце января 1965 года в аудиториях Московского университета на Ленинских горах собрались после многолетнего перерыва советские генетики. Был организован симпозиум по экспериментальному мутагенезу животных, растений и микроорганизмов. Регламент был очень жестким. Каждому докладчику давалось лишь по 10 минут. И, несмотря на то, что симпозиум был разбит на три секции, заседавшие одновременно утром и вечером, чтобы заслушать все доклады, потребовалось шесть дней!
      Я беру тезисы докладов симпозиума, по которым можно составить ясное представление о ведущихся работах. Радиационной селекцией охвачены все важнейшие сельскохозяйственные культуры: пшеница,
      кукуруза, хлопчатник, подсолнечник, гречиха, ряд бобовых, овощные, плодовые, древесные и декоративные культуры. Причем это не единичные работы. Так, только одним опытам с пшеницей было посвящено более дюжины докладов.
      Чтобы создать новый сорт и внедрить его в практику, требуется время — несколько лет. Нужно не только получить мутации. Надо выбрать из них действительно наилучшие, всесторонне их исследовать, испытать в разных условиях и размножить в достаточном количестве. Шведский ученый А. Густафсон, имя которого известно теперь любому генетику и селекционеру, в какой бы стране и в какой бы области он ни работал, заинтересовался радиационной селекцией почти в то же время, когда Сапегин и Делоне начали свои первые опыты. За эти годы у него появилось много сторонников и учеников, в работу включен ряд учреждений, и, самое главное, она в течение всего времени не прерывалась. И поэтому в Швеции есть сорта, полученные радиационными методами, уже занявшие огромные посевные площади и широко представленные на рынке.
      Можно было бы привести много конкретных примеров получения ценных радиационных сортов сельскохозяйственных растений, у которых продуктивность повышена на 5 — 10 процентов, а иногда и более. Но мы обратимся к другой области, где радиационная генетика и селекция дали еще более разительные результаты.
      В 1928 году английский ученый и врач Александр Флеминг сделал замечательное открытие. Он установил^ что грибок из рода Пенициллиум вырабатывает вещество, убивающее микробов. Это вещество,
      названное «пенициллин», ныне известно всем. Но хотя открыто оно было в 1928 году, применять его начали только во время второй мировой войны. Это связано, в частности, с тем, что грибок, открытый Флемингом, вырабатывал пенициллина мало, а получить и очистить его было трудно. Чтобы сказать об очень высокой цене, часто говорят: «на вес золота». Но первые партии пенициллина стоили гораздо дороже золота. А теперь этот препарат — обычнейшее лекарство, доступное каждому.
      Такой быстрый прогресс в технологии изготовления пенициллина стал возможным благодаря применению методов радиационной генетики. Первый штамм пенициллина, найденный Флемингом, обладал досадным свойством: рос только на поверхности питательной среды. Выделял он около 10 международных единиц пенициллина на кубический сантиметр среды. Выходит, чтобы получить миллион единиц (а именно столько нужно одному больному), приходилось собирать урожай с питательного бульона, занимающего площадь 50 квадратных метров! В конце концов чудесный грибок удалось улучшить. Его заставили развиваться в глубинной культуре и давать по 250 единиц на кубический сантиметр. Это было достигнуто с помощью методов обычной селекции. Но потом, как ни бились, улучшить свойства грибков не удавалось.
      В Колд Спринг Харборе, неподалеку от Нью-Йорка, находится небольшая генетическая лаборатория, заведовал которой в течение многих лет Милан Демерец — хорват по национальности, давным-давно осевший в Соединенных Штатах. Недавно он скончался, и лабораторией руководит один из его учеников, но в те годы ученый был еще в полном расцвете сил. Вообще-то говоря, Демерец стяжал себе всемирную славу исследованиями по генетике (в частности, радиационной генетике) плодовой мушки дрозофилы — объекта, хозяйственного интереса не представляющего.
      Демерец не был ни микробиологом, ни врачом. Но опыт и знания радиационного генетика здесь оказались важнее. Он применил свое умение, отточенное в опытах на дрозофиле, и с помощью рентгеновых лучей получил новый штамм, продуктивность которого составляла 200 процентов по сравнению с исходным! Этот штамм в течение нескольких лет был основным продуцентом пенициллина в промышленности. Двести процентов — такого прироста урожая селекционеры растений не знают! Это не удивительно. Во-первых, в растениеводстве имеют дело с растениями, которые селекционировались в течение столетий, — их уже трудно значительно улучшить. Во-вторых, у сельскохозяйственных культур необходимо вести отбор по нескольким признакам, а у продуцентов антибиотиков важен, как правило, только один.
      Работа с пенициллином продолжалась. Все штаммы обладали одним существенным недостатком. Кроме пенициллина, они выделяли желтый пигмент. Очистка пенициллина стоила дорого, и в результате терялась значительная доля ценного продукта. При-
      менив ультрафиолетовые лучи, удалось получить мутацию, которая не производила желтого пигмента. Правда, и пенициллина она давала меньше. Однако получение у этого штамма нескольких новых мутаций позволило не только достичь прежней продуктивности, но и превзойти ее. В конечном счете в результате работ американских селекционеров был получен штамм, дающий 3000 единиц на кубический сантиметр. (Сравните это с 10 единицами у первого штамма, открытого Флемингом!)
      В Советском Союзе с самого начала оценили значение селекции продуцентов антибиотиков. Во Всесоюзном институте антибиотиков была организована лаборатория селекции, во главе которой стал Сое Исаакович Алиханян. Так же как Демерец, он до войны занимался генетикой дрозофилы. И ему пригодился дрозофильный опыт. Достаточно сказать, что в этой лаборатории был получен штамм пенициллина «Новый гибрид» (также с помощью лучей!). Он давал вместо 3000 единиц, продуцируемых лучшим американским штаммом, целых 5000! С. И. Алиханян с сотрудниками занимались не только пенициллином. Они улучшили качества большинства других грибков, вырабатывающих антибиотики, причем добились выдающихся результатов. Так, с помощью рентгеновых лучей им удалось повысить выход альбомицина ни много ни мало — в шесть раз!
      Селекция сельскохозяйственных растений и производство антибиотиков — далеко не единственные области, где радиационная генетика привела и еще приведет к важным результатам. Та же работа ведется и с микроорганизмами, вырабатывающими витамины (особенно такой важный, как В!2) и другие ценные пищевые и технические вещества. Методами радиационной генетики можно изменять свойства болезнетворных вирусов и микробов для создания «живых вакцин». Вызывая гибельные мутации у вредителей сельского хозяйства, размножая их и выпуская в природу, можно добиться того, что вредители сами начнут вымирать.
      Это только немногие из тех перспектив, которые
      открываются перед радиационной генетикой. Уже сейчас можно сказать, что мало было открытий, сослуживших людям такую службу, как открытие, сделанное генетиками в двадцатых годах нашего века, — Меллером и Стадлером в Соединенных Штатах Америки и Надсоном и Филипповым в нашей стране. И хотя больше всех из этих первооткрывателей для развития радиационной генетики сделал Меллер, ныне лауреат Нобелевской премии, приоритет в открытии мутагенного действия радиации принадлежит двум скромным ленинградским ученым — Надсону и Филиппову.
     
      РАЗМНОЖАЮЩИЕСЯ МОЛЕКУЛЫ
      НЕОЖИДАННЫЙ ТОСТ
      Человек сидел на полу. Когда он вошел и поздо-ровался, то первым делом спросил застенчиво у Наташи (которая на сегодняшний вечер стала Натальей Алексеевной, потому что исполняла роль хозяйки дома):
      — Можно, я сяду на пол?
      И сразу сел, уютно прислонившись к стене. А Наташа переживала, что не успела подстелить хотя бы газету.
      А мне переживать было нечего. Я сам был в гостях и сидел на стуле. Конечно, лучше было бы устроиться на диване, но там сидели профессора. На стуле же удобнее, чем на полу. Однако его поза меня все же несколько нервировала. Я знал, что американцы не всегда ведут себя, как мы, и, будь это просто Джимми, меня это не тронуло бы. Но это был профессор Джемс Дьюи Уотсон. Тот самый Уотсон!
      Я хорошо помню его работу о свойствах бактериофага, облученного рентгеновыми лучами, напечатанную в 1950 году в «Джорнел оф бактериолоджи». Это была одна из первых его работ, но на нее обратили внимание все ученые, работавшие в близких областях. Это, конечно, не слишком много, так как наука сейчас очень дифференцирована, и мировая известность ученого среди своих коллег — это гораздо меньше, чем известность провинциального тенора средней руки среди своих поклонников, не говоря об известности футболиста из команды класса «А». Но и это не так уж плохо — мировая известность
      среди специалистов. Однако в 1953 году он вместе с Френсисом Криком напечатал небольшую статью, о которой заговорил весь мир. Это тоже нельзя сравнить с популярностью Яшина или Метревели, но .все же новая работа привлекла к себе внимание, пожалуй, действительно всех генетиков и всех биохимиков, кое-кого из математиков и физиков. Уже сейчас многие говорят, что именно со статьи Уотсона и Крика началась новая наука — молекулярная генетика. Скоро (в 1962 году) Джемса Дьюи Уотсона удостоят высшей научной награды — Нобелевской премии. А пока он с застенчивой улыбкой сидит на полу.
      Действие происходило в августе 1961 года в Москве, во время V Международного биохимического конгресса. Несколько крупных московских ученых решили встретиться в непринужденной домашней обстановке с наиболее выдающимися из иностранных гостей. Я не «крупный московский ученый». Я живу на Урале и только в прошлом году защитил кандидатскую диссертацию. Мне просто повезло, что, приехав в Москву, я поселился в квартире сегодняшних хозяев.
      Съезды, конференции, симпозиумы обычно разочаровывают, так как докладчики рассказывают в основном о том, что уже опубликовано ими в последних номерах журналов. Не так было на V биохимическом. Здесь присутствовали Энгельгардт, Белозерский, Опарин, Браунштейн, Збарский, Уотсон, Крик, Жакоб, Мезельсон, хМельхерс, Шрамм, Френкель-Конрат, Доти, Фриз, Бертон, Левинталь и другие звезды первой величины, на которых даже посмотреть интересно. Почти все ученые, с которыми мы встретимся дальше на страницах этой книги, собрались в Москве.
      Но дело, конечно, не в созерцании созвездий. На Московском конгрессе было действительно много нового и интересного. Однако главный герой дня сегодня не Уотсон и не кто-нибудь другой из знаменитостей. Сегодня чаще всего звучит новое имя: Нирен-берг. Да и сейчас, восемь лет спустя, имя Нирен-берга произносят с особым уважением, даже большим, чем тогда, в августе 1961 года.
      Работа, которую Ниренберг доложил на конгрессе, взбудоражила генетиков не меньше, чем биохимиков. Вам этоможет показаться странным. Но времена, когда генетика и биохимия вели совершенно независимое существование, ушли в прошлое. Правда, в недавнее прошлое.
      Еще несколько лет назад генетики изучали законы расщепления, сцепления, доминирования, генетического обмена вне какой-либо связи с биохимическими процессами, которые приводят к формированию признаков. Биохимики же исследовали химию жизненных процессов, но совершенно не интересовались вопросом о наследственной обусловленности биохимических структур и процессов. В центре внимания гёнетиков стоял ген — материальный носитель наследственности. В центре внимания биохимиков были белки — носители жизненных свойств.
      Но вот посгепенно стали накапливаться факты, говорившие, что биохимические особенности живых
      организмов наследуются но законам, которые еще сто лет назад Мендель открыл в своих опытах по скрещиванию разных сортов гороха. На стыке двух когда-то совершенно изолированных дисциплин родилась новая наука — биохимическая генетика. И так же как генетики прошлого наносили на генетические карты внешние признаки — форму листьев или цвет глаз, современные генетики (а также и биохимики) стали заниматься локализацией генов, ответственных за биохимические признаки.
      В развитии хромосомной теории наследственности выдающуюся роль сыграла дрозофила. В развитии биохимической генетики — грибок нейроспора. Похожий на обычную плесень, он способен жить и развиваться на очень простой искусственной среде, в состав которой входят в основном сахар и соли да один-единственный витамин — биотин. Подвергая нейроспору воздействию радиации или химических мутагенов, получают мутации, которые уже не способны жить на минимальной среде. Это значит — грибок потерял способность синтезировать какое-то необходимое для его жизни вещество. В биохимических опытах узнают, какое именно вещество «разучился» синтезировать грибок, а с помощью* скрещиваний выясняют генетические основы происшедшего дефекта.
      Подобные опыты привели к удивительному выводу. Чтобы он был ясен, рассмотрим кратко серию опытов, проведенных на нейроспоре. Опыты эти очень типичны и подобны десяткам других.
      Было получено большое число мутаций, для роста которых нужно добавлять к среде аргинин. (Аргинин — одна из аминокислот, составная часть большинства белков.) Когда эти мутации стали исследовать подробно, выяснили, что некоторые из них требуют добавки именно аргинина, ничем иным его заменить нельзя. Другие не столь прихотливы: вместо аргинина в среду можно добавлять близкое вещество — цитруллин (но ничего другого). Наконец, третьи «аргининовые» мутации растут не только при добавлении аргинина или цитруллина, но и третьего вещества — орнитина.
      Само по себе это было бы не так уж интересно. Но биохимики знали, что в живых клетках аргинин образуется из цитруллина, а цитруллин из орнитина, то есть орнитин -> цитруллин аргинин. Выходит, что первая группа мутаций потеряла способность превращать цитруллин в аргинин, вторая — орнитин в цитруллин, а третья — строить орнитин из еще более простых веществ.
      Все биохимические реакции в клетках управляются сложными белковыми веществами, так называемыми ферментами. Каждый из них ответствен за одну реакцию. Например, один превращает орнитин в цитруллин, а другой — цитруллин в аргинин. Поэтому результаты опытов следует объяснить тем, что в случае каждой мутации клетки теряли способность строить какой-то один определенный фермент.
      Но ведь мутация — это изменение одного гена. Поэтому на основании опытов, подобных только что описанному, ученые высказали гипотезу, обозначаемую коротким названием: «гипотеза один ген — один фермент». Смысл ее сводится к тому, что функция каждого гена состоит в образовании какого-либо одного фермента. После того как было проведено большое число опытов, гипотеза подтвердилась.
      Теперь мы подходим к самому главному. Поскольку ферменты являются белками, то вопрос о химической природе наследственности сводится к вопросу о том, каким именно образом клетка строит вполне определенные белковые молекулы. Ниренберг в своем докладе в Москве внес очень большой вклад в решение этого вопроса. Он сделал первый шаг в раскрытии азбуки наследственности, в раскрытии загадки, каким именно образом в генах записаны планы строения белков, другими словами — планы всех наследственных признаков.
      В книге об истории и успехах генетики невозможно пройти мимо этих работ. Ведь именно они привлекли сейчас к генетике внимание всех ученых независимо от их специальности. Именно эти работы сулят человечеству и исцеление от неизлечимых болезней, и новые сорта растений, и новую технологию химической промышленности, и многое другое. Но к ним ведет длинный путь.
      А пока вернемся в ту комнату, на полу которой мы оставили профессора Уотсона. Все уже сидели вокруг накрытого стола. Мезельсон рассказывал анекдот об обезьяне, посланной американцами в космос, я посвящал иностранцев и москвичей в тонкости кавказских застольных обычаев. Тамада попросил Уотсона предложить очередной тост. Лишь немного помедлив, он произнес:
      — За русскую генетику!
      Я насторожился. Нет ли здесь подвоха? Ведь у всех свежи в памяти времена, когда поднимались на щит такие «открытия», как порождение кукушек пеночками, превращение вирусов в бактерий, самоизре-живание, возникновение живых клеток из желточных шаров... Но нет, он говорит всерьез.
      — За русскую генетику! — продолжал Уотсон. — Всех нас, молодых американских физиков, занимающихся сейчас молекулярной биологией, выучил генетике и увлек ею Макс Дельбрюк, бывший физик, выходец из Германии. А он неоднократно говорил, что основы физико-химического подхода к анализу генетических проблем заложены вашим соотечественником Кольцовым. Да, впрочем, вы лучше меня знаете, что наиболее сенсационные сегодняшние работы не что иное, как подтверждение идей Кольцова, которые он высказывал больше тридцати лет назад. И я рад, что нахожусь среди соотечественников и учеников Кольцова. За русскую генетическую школу, за ее представителей и их успехи!
      Нужно ли говорить, как горячо все поддержали Уотсона. Тем более что это была не просто любезность знаменитого гостя, а чистая правда.
      Я думаю о двух ученых, имена которых назвал Уотсон. Макс Дельбрюк... Представитель старой немецкой аристократии. Несколько поколений его предков были известными государственными деятелями и крупными учеными. Сам Макс стал физиком. Он был одним из создателей основ атомной физики. И одним из первых, кто понял, что сулит его наука людям в том мире, где он жил. И что означает приход к власти Гитлера, он тоже понял сразу. Итог: Дельбрюк навсегда покидает родину, которая отнюдь не была для него мачехой, полностью рвет с физикой, где его ожидали блестящие успехи... Теперь он крупный американский микробиолог.
      Николай Константинович Кольцов... Слава и гордость советской и мировой науки. Но для меня он не просто знаменитый Кольцов, как для Уотсона. Я не могу оторвать его от почвы, на которой он вырос. Для меня Кольцов — один из представителей славной школы московских зоологов.
      Учителем Кольцова был академик Михаил Александрович Мензбир — профессор зоологии и сравнительной анатомии Московского университета. Мензбир, по своей основной специальности орнитолог, специалист по птицам, был одним из наиболее широко образованных биологов своего времени не только в общерусских, но и в мировых масштабах. Михаил Александрович очень внимательно следил за всеми научными событиями, благодаря чему его лаборатория заслуженно считалась одной из самых передовых в мире. За свою долгую жизнь (а умер он в 1935 году в возрасте восьмидесяти лет) М. А. Мензбир воспитал целую армию русских, а позже советских биологов.
      Но дело не только в этом. Рассказ о разгадке шифра белковых молекул нам придется начать как раз с того времени, когда Михаил Александрович Мензбир был совсем молодым профессором.
     
      ЛЕВ ТОЛСТОЙ И "ШТУЧКИ"
      Время действия — зима 1893/94 года. Место действия — Москва, Колонный зал в здании тогдашнего Дворянского собрания (ныне Дом союзов). В зале больше тысячи человек — участников IX Всероссийского съезда естествоиспытателей и врачей — «праздника русской науки», как назвал этот форум Климентий Аркадьевич Тимирязев, открывший блестящей речью первое заседание.
      На одном из заседаний делал доклад Михаил Александрович Мензбир. Он говорил на этот раз не о столь милых его сердцу птицах, а о последних успехах в изучении живой клетки: о клеточном ядре, о заключенных в нем хромосомах, о модных в то время теориях Августа Вейсмана.
      — Итак, уважаемые коллеги, — говорил он, — при всем моем уважении к профессору Вейсману я не могу согласиться с его утверждениями. Он считает, что все хромосомы одинаковы и что каждая из них содержит полный набор ид и детерминантов. Однако нетрудно убедиться, что это не так. Взгляните в микроскоп, и вы увидите, что хромосомы в одной и той же клетке не одинаковы — они отличаются друг от друга и формой и величиной. При всем ее остроумии теория господина Вейсмана слишком надуманна, слишком мало опирается на факты...
      Мензбира слушают с исключительным вниманием: ведь он говорит о том, о чем молодежь (а большую часть зала заполняет именно она) спорит по вечерам и в перерывах между лекциями, о том, что составляет последнее слово науки.
      Но что случилось? Лица, до сих пор обращенные к докладчику, поворачиваются к входу в зал. Из широко раскрытых дверей не спеша идет старец с длинной бородой, в холщовой блузе навыпуск и в высоких сапогах.
      — Толстой... — прокатывается шепот по залу.
      Да, это действительно он. Странно видеть здесь человека, недавно написавшего слова, которых не разделяет, пожалуй, никто из собравшихся в Колонном зале: «Ботаники нашли клеточку, и в клеточках-то протоплазму, и в протоплазме еще что-то, и в этой штучке еще что-то. Занятия эти,, очевидно, долго не кончатся, потому что им, очевидно, и конца быть не может, и потому ученым некогда заняться тем, что нужно людям. И потому опять, со времен египетской древности и еврейской, когда уже была выведена и
      пшеница и чечевица, до нашего времени не прибавилось для пищи народа ни одного растения, кроме картофеля, и то приобретенного не наукой».
      Эти фразы из статьи Льва Николаевича «О назначении науки и искусства» с удивлением вспоминает, вероятно, большинство участников съезда. Особенно удивлен приходом Толстого молодой человек с пышной русой шевелюрой — горячий поклонник Мензби-ра и один из его любимых учеников. Он еще студент и завтра сделает доклад о своей первой научной работе «Развитие таза у лягушки». Фамилия студента Кольцов. Будущий академик Николай Константинович Кольцов. Он не может понять, что нужно здесь прославленному автору «Войны и мира», с пренебрежением относящемуся к естественным наукам.
      Но вот Лев Николаевич проходит вперед, поднимается на сцену и садится в президиуме рядом с профессором Цингером, они обмениваются рукопожатием. Теперь все становится на свои места. Ведь хорошо известно, что Толстые и Цингеры большие друзья. Именно эта дружба и заставила Толстого прийти в «чужой лагерь», послушать доклад своего друга. Все понятно. И то, что Цингеры принадлежат к кругу Толстого, тоже понятно. Это одна из интереснейших и талантливейших русских семей того времени. Глава семьи, рядом с которым сейчас сидит Толстой, — Василйй Яковлевич, профессор Московского университета, двойной доктор — доктор чистой математики и почетный доктор ботаники. У старого Цингера два сына, тоже тяготеющие к науке. Тезка Кольцова — Николай станет выдающимся ботаником, а Александр — физиком, по учебникам которого будет заниматься не одно поколение гимназистов. Он же напишет замечательную книгу «Занимательная ботаника», вероятно известную читателю.
      Но вот зал успокоился, и все снова напряженно слушают Мензбира. Он заканчивает доклад.
      — Однако хотя мы никак не можем согласиться с господином Вейсманом в деталях, но главная мысль, проходящая красной нитью через все его гипотезы, — правда, не им первым и высказанная, — вероятно, справедлива. Я имею в виду предположение о том, что хромосомы являются носителями наследственности. Хотя успехи в изучении хромосом — дело самых последних лет, но мы уже не можем сомневаться в том, что каждому виду животных и растений соответствует вполне определенное число хромосом; в том, что тончайший механизм деления ядер и клеток обеспечивает исключительно точное распределение хромосом по клеткам; в том, что каждая клетка зародыша содержит равное количество отцовских и материнских хромосом. И я, так же как многие мои коллеги, убежден в том, что хромосомы являются системами высочайшей сложности, количественно соответствующей сложности самих организмов, но отличающимися по качеству. Я убежден также в том, что многие из сидящих в зале доживут до того времени, когда загадка наследственности будет разрешена; надеюсь, что кто-то из вас и сам приложит труды к ее разрешению.
      Долго не смолкают аплодисменты. Кольцов потрясен картиной, только что нарисованной любимым профессором. Да, вот это действительно иоле деятельности! Это тебе не «развитие таза у лягушки». Но это тоже необходимо. «Корень учения горек, но плоды его сладки». Это древнее изречение он слышал еще от одного из гимназических учителей.
      На кафедру поднимаются все новые и новые докладчики, но Кольцов не может прийти в себя после доклада Мензбира. Но что это? Очередной докладчик начинает с того, чем кончил Михаил Александрович. Это выступает профессор Александр Андреевич Колли. Он химик. Что он может сказать по поводу хромосом? Но он говорит поистине удивительные вещи. Колли сопоставил размеры головки сперматозоида, через которую потомству передается весь наследственный материал со стороны отца, с вычисленными им размерами белковых молекул и пришел к выводу, что все наследственные особенности связаны лишь с очень небольшим числом молекул.
      Толстой пришел в Колонный зал явно не вовремя. Только что профессор Мензбир говорил о тех самых «штучках» в протоплазме, о которых Лев Николаевич уже высказал публично свое мнение. А теперь профессор Колли говорит о дальнейших «штучках», которые сидят внутри первых. Лев Николаевич все больше хмурится и, наконец, покидает зал заседаний.
      Но и молодой Кольцов слушает доклад недоверчиво. Колли* пытается уверить слушателей, что в головке сперматозоида может поместиться лишь немного белковых молекул, почти столько же, сколько хромосом. Правда, слово «хромосома» он не употребляет в своем докладе. Но ведь такой вывод напрашивается сам собой. И в то, что хромосома не что иное, как молекула, положительно невозможно поверить. Наверно, профессор где-то фундаментально ошибся в своих расчетах! А сомневаться в точности его расчетов были все основания. В те времена не все ученые верили даже в существование молекул, а о строении белков вообще почти ничего не было известно. Но, как бы то ни было, химик говорит интересные вещи, над которыми стоит подумать. И молодой Кольцов долго и напряженно думает...
      «Итак, — думает он, — утверждению Мензбира, что «клетки и их хромосомы являются сложными системами», противостоит положение Колли: «клетка содержит немного молекул, почти столько же, сколько хромосом». Возможно ли соединить эти два утверждения воедино? Может быть, признать правоту Льва Толстого и вообще отвернуться от «не имеющих конца выдумок ботаников», старающихся при недостаточной методике «разложить на части клеточку»? Не правильнее ли ученым-биологам вместо этих бесполезных умствований заняться поисками новых сортов картофеля и приручением новых животных?»
      Но молодой Кольцов отнюдь не склонен следовать призыву Толстого. Противоречие между взглядами зоолога Мензбира и химика Колли делало проблему клетки особенно увлекательной, и Кольцов был уверен, что именно разрешение этого противоречия обеспечит успех дальнейших более глубоких исследований. Он думал о том, что такой успех вернее и скорее продвинет вперед и практическую задачу — получение ценных пород домашних животных и культурных растений. И студент Николай Кольцов решает посвятить свою жизнь выяснению проблемы организации клетки.
     
      "ЗАКОН АЗИМОВА"
      У читателя может возникнуть вопрос: почему
      столь ошибочные взгляды высказывал не кто-нибудь, а Толстой — человек, мудрость которого была всемирно признана уже при его жизни?
      Тут вспоминаются времена и давние и более новые. Из совсем недавних вспоминаются озорные стихи:
      Что-то физики в почете.
      Что-то лирики в загоне.
      Дело не в сухом расчете,
      Дело в мировом законе...
      «Физики и лирики» — как много дискуссий по этому поводу было недавно! Как-то так получилось, что заметка в «Комсомольской правде» за подписью «Инженер Полетаев» стала поводом для горячих споров, а процитированные выше стихи Бориса Слуцкого дали краткое и запоминающееся название проблеме о взаимопонимании естествоиспытателей и гуманитариев.
      Выступали во время дискуссии преимущественно «лирики», восстававшие против односторонней технической культуры. Увы, они воевали против ветряных мельниц. Ученые, особенно хорошие ученые, всегда имеют очень широкие, в том числе и гуманитарные, интересы. К числу таких людей относится и Игорь Андреевич Полетаев, который во время дискуссии символизировал сухарей «физиков». Игорь Андреевич совсем не похож на «инженера Полетаева». Последний, говоря литературными штампами, которыми нередко злоупотребляют литераторы, скорее «лирический герой», наделенный довольно-таки нежизненными чертами. Впрочем, этот герой не одинок.
      Что сделал, например, Иван Сергеевич Тургенев из своего Базарова! «Отцы и дети» — не те же ли это «физики и лирики»? В какой-то мере — конечно. Жаль только, что, как правило, о детях-физиках пишут изумленные отцы-лирики, а не наоборот. Ведь «физики» своих «отцов» отлично понимают. Но не пишут. Писать для широкого читателя — дело «лириков», а профессия «физиков» такова, что им приходится писать совсем о другом для своих немногочисленных коллег. Да, действительно «дело в мировом законе».
      Не одинок, как видим, и Лев Толстой. Притом как еще не одинок! Ведь процитированные выше фразы из его статьи звучат до ужаса современно! Не теми же ли словами уничтожали генетику несколько лет назад не только «лирики» — журналисты, писатели и гуманитарии, но и дипломированные ученые?
      С чем может быть связано столь распространенное отрицание генетики? Впрочем, это касается не только генетики, а и других разделов биологии — достаточно напомнить историю дарвинизма. Вопрос сложный, и в двух словах на него ответить нельзя. Но и пройти мимо него невозможно.
      Г азетный корреспондент пришел в физическую лабораторию. Посмотрел, послушал и ничего не понял. Вполне естественно: за один день разобраться в современных научных проблемах неспециалисту невозможно. И корреспондент не стыдился этого. В статье он так и написал: здесь ученые занимаются такими высотами науки, что простому смертному понять « невозможно, целый день я тщетно пытался это сделать.
      А потом корреспондент пошел в современную биологическую лабораторию. Результат был тот же, потому что современная биологическая наука не менее трудна для неспециалиста, чем физика: он тоже ничего не понял. Но следствие было диаметрально противоположным. В статье говорилось: биологи занимаются такой ерундой, что даже понять ничего невозможно.
      Если кто-нибудь не знает высшей математики или квантовой физики, то он на этом основании не заявляет во всеуслышание, что эти науки — бред. (Правда, бывает и такое, но крайне редко.) А если речь идет о биологии, то очень часто громогласные отрицания и опровержения являются просто следствием невежества опровергателя. Видимо, так происходит потому, что с биологией в той или иной форме имеет дело каждый. Ведь каждый из нас, помимо всего прочего, является и биологическим объектом. Биологии свойственны внешняя наглядность и кажущаяся очевидность. Поэтому биологические проблемы «с ученым видом знатока» готов обсуждать каждый.
      К особенно плачевным последствиям это приводит, когда таким обсуждением занимается человек, принадлежащий к миру науки. Скажем, берется судить о генетике зоолог, агроном, врач, философ, быть может хороший специалист в своей области, но в генетике разбирающийся не больше, чем любой человек, к наукам отношения не имеющий. Именно отсюда ведут свое начало беспочвенные отрицания и многочисленные лжеучения, являющиеся результатом честного заблуждения.
      Больно писать об этих временах, вред, нанесенный науке и народному хозяйству, с трудом поддается учету. Но кратко не упомянуть об этом было нельзя, потому что это тоже история генетики.
      Таким образом, неверные взгляды на генетику среди ученых имеют две причины: честное заблуждение, связанное с невежеством в данной, весьма специальной области, и приспособленчество, желание, жертвуя научной истиной, устроить личное благополучие.
      А как же быть с Толстым? Конечно, ни то, ни другое к нему не относится. Естествоиспьпателем он не был. Но есть еще один корень неправильного отношения ко многим наукам, очень распространенный среди людей, которые сами наукой не занимаются. Корень этот — непонимание разницы между наукой и ремеслом, Ремесло непосредственно дает материальные блага, любой успех в данном ремесле сразу улучшает качество соответствующих товаров. А научные открытия дают гораздо больший практический успех, но не сразу. И время, потребное для этого, исчисляется не днями и не неделями.
      Исаак Азимов — писатель и ученый — недавно сделал любопытное сопоставление. Он утверждает, что между принципиальным научным открытием и крупными практическими результатами на его основе проходит ни много ни мало около шестидесяти лет! Неправдоподобно? Давайте обратимся к фактам.
      В 1820 году датский физик Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка начинает двигаться, если ее приблизить к проводу, по которому идет электрический ток. Это было первое наблюдение, указавшее на связь между электричеством и магнетизмом. Наверняка никто в то время не думал, что эта вздрагивающая стрелка породит электромоторы и генераторы, телеграф и трамвай. Для этого понадобилось очень много времени. А всерьез электрификация нашей планеты началась не раньше 80-х годов прошлого века.
      В 1883 году Эдисон обнаружил, что, если в электрическую лампочку накаливания впаять металлическую пластинку, лампочка начинает проводить ток только в одном направлении. Новое явление вошло в науку под названием «эффект Эдисона». Примечательно, что это открытие сделал не какой-нибудь кабинетный ученый, а сам Эдисон — человек исключительно практичного ума. Но до самой своей смерти он так и не нашел никакого практического применения своему изобретению. Даже после изобретения радио Александром Степановичем Поповым долгое время не догадывались использовать «эффект Эдисона» хотя бы для изготовления детекторов. Электронные лампы, в основе устройства которых лежит «эффект Эдисона», начали широко применять в радиотехнике только в 20-х годах — через 40 лет, а до изобретения телевидения и электронно-счетных машин должно было пройти 60 лет.
      Относительно самолетостроения и реактивной техники Азимову приходится прибегать к натяжкам, так как он начинает вести счет от летательного аппарата братьев Райт (1903 год) и от ракет Годдарда (1926 год). Сроки оказываются меньше 60 лет, и, чтобы закономерность сохранилась, он считает «практическим внедрением» воздухоплавания лишь наши дни, а ракетной техники — будущее. Но ведь Александр Федорович Можайский испытывал первые летательные аппараты тяжелее воздуха в самом начале 80-х годов, а Константин Эдуардович Циолковский предложил жидкостно-реактивный двигатель для межпланетных перелетов в 1903 году. Какой год считать началом серьезного самолетостроения — сказать
      трудно, но первый человек, поднявшийся в космос,- — Юрий Гагарин совершил свой подвиг в 1961 году!.
      Конечно, «закон Азимова» нельзя считать строгим. Может проходить и большее и меньшее время, чем 60 лет. Можно было подобрать ряд открытий, который дал бы другую закономерность. Но я ловлю себя на том, что пишу книгу в городе Обнинске — в городе первой в мире атомной электростанции, пущенной в 1954 году. А ведь все началось с открытия Анри Бек-керелем радиоактивности. Когда же это было? В 1896 году. Просто наваждение какое-то!
      Поэтому будем все-таки считать, что Азимов хотя бы приблизительно прав. Что в таком случае считать началом «разложения клеточки»? Конечно, не время Вейсмана и Толстого. Строение дезоксирибонуклеиновой кислоты — «вещества наследственности» было выяснено Уотсоном и Криком в 1953 году, а первая работа Ниренберга по расшифровке генетического кода относится к 1961 году... Значит, в соответствии с «законом Азимова» широких практических применений результатов познания механизма наследственности следует ожидать в начале XXI века. В 2013 или 2021 году — это не так уж важно.
      Вряд ли такое обещание многих воодушевит. Кое-кто вспомнит, вероятно, самый старый в мире анекдот, известный чуть ли еще не в древнем Вавилоне, о том, что некто обязался обучить слона грамоте за 60 лет в расчете на то, что за это время кто-нибудь из троих умрет — либо он сам, либо слон, либо царь, с которым заключался договор. Но не будем говорить о будущем, снова посмотрим назад. Думаю, что никого не нужно убеждать в том, что легендарный полет Гагарина не был бы возможен в 1961 году, если бы на рубеже двух столетий не трудился самоотверженно в Калуге Константин Эдуардович Циолковский. И не случайно, что полет был осуществлен не в какой другой стране, а именно на родине Циолковского.
      А что было бы, если бы Циолковского не было? На это ответить нетрудно. Уж так устроен человек и так развивается наука, что кто-нибудь другой, но позже, стал бы, подобно Циолковскому, заниматься вещами, которые казались бы современникам странными и далекими от жизни. И все равно человек полетел бы в космос. Но это тоже было бы позже.
      Впрочем, я оптимист и думаю, что Азимов ошибается. Темп развития науки становится все более стремительным. То, для чего в прошлом веке нужно было 60 лет, в средние века потребовало бы пару столетий, а в наши дни... Но воздержимся от слишком конкретных предсказаний. Во всяком случае, я думаю, что и вы, читатель, и я будем свидетелями плодов, которые принесет современное развитие генетики.
      А что касается Льва Толстого, то с точки зрения современной генетики он жил в доисторические времена. Но и для тех времен он был не совсем прав. Ведь когда Толстой публично издевался над «штучками» в протоплазме, совсем недалеко от него, в городе Козлове, уже работал Иван Владимирович Мичурин, создававший новые удивительные сорта культурных растений. И, кстати сказать, Мичурин очень интересовался этими самыми «штучками». Уж ему-то было ясно, что может дать их изучение для управления наследственностью.
     
      ВЕЩЕСТВО И ФОРМА
      Понимал значение «штучек» и Николай Кольцов. Именно здесь, на стыке биологии и физико-химических наук, увидел он богатейшее поле деятельности, представлявшее в те времена сплошное «белое пятно». В одной из книг известного физика Освальда юный Кольцов встретил слова, запавшие ему в сердце на всю жизнь. Освальд сравнивал отдельные науки с континентами и архипелагами, рассеянными среди океана незнания. Высший идеал натуралиста, писал Освальд, связать эти отдельные куски суши прочными перешейками. Эту цель сделал своим идеалом и Кольцов. Дать физико-химическое объяснение основным формам и явлениям жизни — что может быть более заманчивым? Но задача эта была и непомерно трудна: сама постановка вопроса шла вразрез с распространенными в то время представлениями.
      Кольцов вспоминает историю развития учения о клетке. Вначале, как это ни странно, связь между веществом и формой казалась более ясной. Для Шлейдена растительная клетка была действительно клеткой, и главной ее частью он считал оболочку, придающую этой клетке форму строительного кирпичика. А Шванн считал, что клетки выпадают из основного вещества, как кристаллы из насыщенного раствора. Взгляды примитивные, ничего не скажешь, но им нельзя отказать во внутренней логике: понятие формы было неотделимо от понятия вещества.
      Затем началось изучение самой клетки — открыли ядро, стали исследовать все более и более тонкие детали строения клетки, дальше занялись подробным выяснением химического состава клеточного тела. Это было, конечно, огромным успехом науки, но он куплен
      очень дорогой ценой расхождения между проблемами формы и вещества. Макс Шульце развивал, например, учение о протоплазме как носителе всех жизненных свойств, отбрасывая как нечто совершенно несущественное и клеточную оболочку и даже ядро. Вам это кажется диким? Но не забывайте, что с тех пор прошло полвека с лишним — и каких полвека! А Чемберс, так тот полагал (и следовал этому в своих многочисленных работах), что лучше всего наблюдать и изучать протоплазму, «живое вещество», отцентрифу-гировав все цитоплазматические включения. Остающийся бесструктурный коллоидный раствор — это и есть, дескать, основа жизни...
      И вот на таком фоне Николай Кольцов решает объединить понятие вещества с понятием формы, но на новом, более высоком уровне,-чем это было возможно во времена Шлейдена и Шванна. Кольцов был очень трудолюбив. Уже в 1904 году он выступил с теорией, объяснявшей форму клеток физико-химическими свойствами образующих ее веществ. Было бы очень интересно рассказать об этой теории, об исследованиях, легших в ее основу, о ее постепенном признании — сначала за границей, а потом уже на родине (как, увы, нередко бывало). Но это уводит слишком далеко от нашей основной задачи.
      Нам придется пропустить большую и самую блестящую часть жизни Кольцова, жизни, богатой событиями, которая еще ждет своего биографа. Мы ничего не скажем о его работе в большинстве крупнейших лабораторий Европы, о его пути от студента до приват-доцента Московского университета, о том, как в феврале 1911 года он прервал столь блестяще начатую университетскую карьеру, подав вместе с другими прогрессивными учеными в отставку в связи с известным разгромом, произведенным в университете черносотенным министром Кассо, о блестящей серии его монографий «Исследования о форме клеток», про работы о физиологическом ряде катионов, о фагоцитозе, об искусственном партеногенезе...
      Несколько слов, всего лишь несколько слов нужно сказать о деятельности Кольцова после революции.
      Он долго вынашивал мечту о создании научно-исследовательского биологического института. Таких институтов в те времена в России не было, научная работа велась только в связи с университетским преподаванием. Осуществления своей мечты Кольцов добился сразу после революции: уже в 1917 году был создан Институт экспериментальной биологии. С 1 января 1920 года этот институт был включен в систему научно-исследовательских учреждений Наркомздрава. Основной задачей нового института Кольцов хотел избрать такую область, которая лежала бы на переднем крае науки и развитие которой в России отставало. Этой областью явилась генетика, не пользовавшаяся до тех пор в России широким признанием. Биологи старшего поколения встречали ее в штыки, животноводство было пропитано давно отжившими ламаркистскими взглядами, ни в одном вузе не читалось курса общей генетики. Морганизм, хотя с его зарождения уже прошло целое десятилетие, был почти неизвестен.
      Кольцов блестяще справился с поставленной задачей. Молодой институт очень быстро завоевал себе мировое имя. Именно из его стен вышло большинство наших крупнейших генетиков старшего поколения. И именно благодаря деятельности этого института Советский Союз к началу войны стал (вместе с США) занимать ведущее место в генетике. В то время, о котором пойдет речь, и институт в целом и его директор переживали пору расцвета.
      Генетика в те годы уже давно вышла из младенческого состояния, в котором она была в дни съезда естествоиспытателей и врачей, где студент Николай Кольцов слушал доклады профессоров Мензбира и Колли. За это время в генетике произошло много знаменательных событий, о которых читатель знает из предыдущих глав. Были переоткрыты законы Менделя, с чего, собственно, и началась современная генетика, развилась цитогенетика, хромосомная теория наследственности; основные факты о строении и делении клеток, о которых рассказывал в своей лекции Мензбир, уже вошли во все учебники; довольно хорошо было известно внешнее строение хромосом. На повестку дня встал вопрос о материальных основах наследственности, о физико-химической природе наследственного вещества.
     
      РАЗМНОЖАЮЩИЕСЯ МОЛЕКУЛЫ?
      Ленинград, 12 декабря 1927 года. Первое торжественное собрание III Всесоюзного съезда зоологов, анатомов и гистологов. Академику Кольцову предложено выступить на этом собрании с речью. Он избрал темой «Физико-химические основы морфологии». И как когда-то сам Кольцов вместе с другими молодыми людьми затаив дыхание слушал доклад Менз-бира, так теперь новая молодежь ловит каждое его слово. Вот он поднимается на трибуну и начинает свою знаменитую речь:
      — Глубокоуважаемый председатель! Глубокоуважаемые коллеги! Приношу мою признательность Организационному комитету за оказанную мне честь предложением выступить с речью на первом торжественном заседании. Для меня это большое удовольствие. После настоящего заседания начнется деловая работа съезда, и члены его ознакомят нас с результатами своих специальных работ. Но сейчас мы можем оторваться от той или иной специальной области и заняться более широкими проблемами биологии. Я попытаюсь перебросить перешеек между великим физико-химическим материком и архипелагом биологических островов. Пусть порой у меня не хватит строительного материала, и тогда, да будет мне позволено воспользоваться лодкой или даже перелететь над водой по воздуху на аэроплане натурфилософии. Проблема связи между физико-химией и биологией настолько обширна, что построение непрерывного перешейка еще не по силам нашему времени...
      И Кольцов говорит долго и вдохновенно, сопровождая доклад расчетами, формулами, микрофотографиями, подкрепляя свои утверждения многочисленными фактами.
      В конце доклада Кольцов заговорил о структуре белков, о которой, как мы знаем, в то время почти ничего не было известно. И приходится поражаться тому, насколько взгляды, которые развил в своем докладе Кольцов, оказались близкими к истине. Он говорил, в частности, и о том, сколь многообразными могут быть белковые молекулы. Он совершенно правильно считал, что в основе строения белковых молекул лежат полипептидные цепи — ниточки, составленные из аминокислот. В качестве примера он рассмотрел формулу гептакайдекапептида — цепочки, составленной из 17 разных аминокислот.
      Свойства белковых молекул зависят не только от их общего состава, но и от взаимного расположения частей, точно так же как смысл слова зависит не только от того, из каких букв оно составлено, но и от порядка букв. Например, слова ТОПОР, ОТПОР, РОПОТ, хотя и составлены из одних и тех же букв, обозначают совершенно разные вещи.
      Кольцов подсчитал, сколько разных молекул (так называемых изомеров) можно получить простой перестановкой аминокислот в цепочке из 17 штук. Результат оказался сногсшибательным: около триллиона.
      Зрительно представить триллион невозможно. Кольцов в своем докладе привел следующий пример. Если бы мы захотели напечатать в самой упрощенной форме этот триллион изомеров гептакайдекапептида, обозначая каждую аминокислоту одной буквой, и все ныне существующие типографии мира выпускали бы ежегодно 50 000 томов, по 100 печатных листов в каждом, то до конца предпринятой работы протекло бы столько же лет, сколько их прошло с архейского периода до настоящего времени. А архейский — древнейший период в геологической истории Земли, когда на нашей планете еще не существовало никакой жизни. Заметим, что Кольцов в своих расчетах исходил и& очень маленькой, по нынешним представлениям, молекулы. Большинство белков состоит не из полутора десятков, а из нескольких сотен аминокислот! Такая сложность ставит перед учеными труднейшую задачу.
      Если вы капнете на поверхность металла кислотой, появятся пузырьки, а когда жидкость испарится, останется налет. Образовалась соль, выделился водород. Почему? Почему произошла именно эта реакция, а не какая-нибудь другая? Наука дает на этот вопрос простой и ясный ответ: при химической реакции получаются вещества с соответственно наименьшей свободной энергией.
      Но так происходит только в самых простых случаях. Бывает, что образованию разных веществ соответствует одна и та же энергия. Если мы будем химически получать сахар, то образуется смесь двух разновидностей, так называемых изомеров. Они по-разному ведут себя по отношению к поляризованному свету, дают кристаллы разной формы. Но если тот же сахар образуется в живой клетке, то получается только один из изомеров. В живых клетках есть вещества белковой природы, так называемые ферменты, которые направляют реакцию в одну вполне определенную сторону.
      А как образуются столь сложные молекулы — белки? Ответить на этот вопрос было очень трудно. Если бы их строение определялось только энергетическими условиями, то получалась бы дикая смесь разнообразнейших молекул. На всей нашей планете невозможно было бы найти двух одинаковых. Может быть, помогут ферменты? Увы... Если бы было так, то для образования каждого фермента (ведь это тоже белок) должен был бы существовать в клетке еще какой-то фермент, а для него еще один и так далее. Число молекул в живой клетке должно бы быть бесконечно большим. Мы пришли к явному абсурду.
      Как же решить эту задачу? Нетрудно видеть, что она равносильна решению загадки жизни вообще. Не потому ли задача столь трудна? Природа ревностно охраняет свои самые сокровенные тайны. И Николай Константинович Кольцов высказывает необычайно смелую гипотезу. Но чтобы понять место этой гипотезы в истории науки, нам придется вернуться на 300 лет назад.
      В древности верили в самозарождение жизни. Считали, что мухи зарождаются из гнилого мяса, а мыши из грязного белья. Алхимики утверждали, что знают способ искусственного выращивания «гомункулуса» — маленького живого человечка. И все этому верили. Еще бы, перед всеми стоял авторитет самой библии, где записан рассказ о пчелах, родившихся из внутренностей мертвого льва. А для тех немногих, для кого авторитет науки был выше авторитета церкви, существовали утверждения Аристотеля, также верившего в самозарождение (о том, насколько стойки эти предрассудки, говорят и некоторые дожившие до наших дней суеверия и некоторые недавние псевдонаучные теории).
      Теория самозарождения начала колебаться лишь в XVII веке. Флорентийский врач, друг знаменитого физика Торичелли, Франческо Реди усомнился в том, во что верили все в течение долгих веков: в том, что мухи зарождаются из гнилого мяса. Чтобы проверить это, он сделал, казалось бы, самую естественную, но совершенно необычную для тех времен вещь — по-
      ставил опыты. И убедился, что, если мясо уделать недоступным для мух, никаких личинок в нем не заводится. В 1668 году вышла работа Реди о мясной мухе. навсегда прославившая его имя. В те времена научные груды писались по-латыни. Свои взгляды Реди сформулировал в короткой фразе: «Omne vivum ex vivo». Все живое от живого! Постепенно это утверждение получило всеобщее признание, а в работах Пастера было распространено п на мир невидимых живых существ — микробов. Но утверждение Реди сводилось к тому, что живое не возникает из неживого. А каким именно образом живое производит живое?
      В те же времена, когда жил и работал Реди, вышла в свет удивительная книга. Она называлась «О произрождении животных». На ее титульном листе был помещен аллегорический рисунок: Зевс-громо-вержец восседает на троне и держит в руках раскрытое яйцо, из которого выходят паук, бабочка, змея, птица, рыба и ребенок. На яйце надпись: «Omne vivum ex ovo». Все живое из яйца! Очень существенное дополнение к формуле Реди. Автором этой книги был Вильям Гарвей. Тот самый Гарвей, который за несколько лет до этого открыл и описал кровообращение. Работы Реди и Гарвея вошли в золотой фонд науки, каждому ученому известны их утверждения о возникновении жизни. И хотя в наше время никто не пишет своих трудов по-латыни, но когда в прошлом веке ученые открыли сначала клеточное деление, а затем кариокинез (деление клеточного ядра), они по примеру великих предшественников сформулировали свои выводы на тот же манер: «Omnis cellula ex cel-lula» и «Omnis nucleus ex nucleo» — «Каждая клетка от клетки» и «Каждое ядро от ядра».
      Кольцов размышляет о том, как образуются в клетках белки, и притом не просто белки, а какие нужно. Он привлекает для этого все данные, известные не только биологии, но и химии и физике (а он превосходно знает эти науки). Перебирает все изученные механизмы и каждый раз приходит к одному и тому же выводу: это невозможно!
      Но если невозможно, то как может существовать И развиваться Жизнь на нашей планете? Откуда в организмах берутся необходимые белки? И вот тут-то Кольцов и приходит к своей замечательной гипотезе, единственно возможной и единственно правильной. Чтобы избежать необходимости неосуществимого выбора, сложные молекулы должны строиться по образцу уже существующих. Кольцов сравнивает этот прог цесс с процессом кристаллизации. Как ионы натрия и хлора, рассеянные в растворе поваренной соли, в правильном порядке складываются вокруг строящегося кристаллика, так и аминокислоты прикладываются своими боковыми «сродсгвами» к тем пунктам уже существующей белковой молекулы, где находятся соответствующие аминокислоты. Итак, решение найдено! Правильно оно или нет, покажут опыты, но таким образом впервые дается объяснение загадочному процессу.
      Обо всем этом Кольцов рассказывает в своей лекции. Это ее кульминационный пункт. Но сейчас докладчик развернет перед ловящей каждое его слово аудиторией новое широкое обобщение.
      — Если действительно ассимиляция сводится к кристаллизации, — говорит он, — то отсюда вытекает, что белковые молекулы разделяют с организмами одно в высшей степени важное свойство, которое до сих пор считалось отличительным свойством живых организмов. Много понадобилось времени, чтобы установить, что организм возникает только от другого организма из яйца: «Omne vivum ex ovo», «Omnis cellula ex cellula», «Omnis nucleus ex nucleo».
      Теперь мы можем прибавить еще один новый тезис: каждая белковая молекула возникает в природе из другой такой же белковой молекулы путем кристаллизации вокруг нее из находящихся в растворе аминокислот и других белковых обломков: «Omnis molecula ex molecula» — «Каждая молекула из молекулы».
      Значит, размножение не есть исключительное свойство живых организмов, оно — наиболее вероятный способ возникновения в природе всех сложных векториальных систем!
      Мы не можем здесь излагать содержание всего доклада Кольцова, но самое важное сводится к толь* ко что сказанному. Размножающиеся молекулы... Не правда ли, что звучит это крайне неправдоподоб* но? Безусловно. И нужно сказать, что мало нашлось ученых, которые тогда же согласились с Кольцовым. Более склонные к фантазированию с восторгом принимали «безумную гипотезу», другие относились к ней скептически. Но какой бы безумной ни казалась гипотеза Кольцова, она давала правдоподобный ответ на поставленный вопрос. Другого объяснения скептики предложить не могли. А сторонники старались экспериментально подтвердить гипотезу Кольцова.
     
      ПОД ПОДОЗРЕНИЕМ НУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА
      Подтвердить гипотезу Кольцова... Это не так просто. Ведь химия белков находится в зародышевом состоянии. Но постепенно накапливаются некоторые, правда весьма немногочисленные, данные, как будто говорящие в пользу гипотезы Кольцова. Особенно убедительно подтверждают ее некоторые факты о превращении зимогенов в ферменты. Ферменты — это биологически активные вещества белковой природы, а зимогены — их «предшественники», то есть вещества, из которых образуются ферменты.
      Особенно интересны были данные, касающиеся образования трипсина — одного из пищеварительных ферментов. Он образуется из трипсиногена. Но самое интересное вот что: неактивный трипсиноген превращается в активный трипсин в присутствии трипсина же! Не кажется ли это блестящим подтверждением гипотезы Кольцова? Трипсин строит из трипсиногена новые молекулы по образу своему и подобию.
      Увы, специальные опыты показали, что это не так. Трипсины разных животных несколько отличаются друг от друга. Например, бычий несколько отличается от свиного, а свиной — от овечьего. Были поставлены опыты. В пробирку помещали бычий трипсин и свиной трипсиноген. В этом случае трипсиноген превращался в трипсин. Как будто ничего особенного. Но когда подробно исследовали образующийся трипсин, то оказалось, что это... свиной трипсин! Значит, «образец» (бычий трипсин) не передал своей специфики, получился свиной трипсин по тому образцу, которого в опыте не было. Сначала это казалось необъяснимым. Но когда определили величину молекул, то выяснилось, что молекула трипсиногена больше, чем молекула трипсина. Ничего себе «строительный камешек»! Кирпич-то оказался больше самого дома. Выходит, что трипсин не строится из трипсиногена, а получается в результате его частичного разрушения.
      Теперь этот процесс выяснен достаточно подробно. Хотя молекулы ферментов очень велики, но их работа зависит от «активных групп» очень небольших размеров. Представьте себе туго натянутый лук. Если мы снимем или порвем тетиву, он распрямится, примет новую форму. А теперь представьте себе столь сильно натянутый лук, что концы его сходятся. Это и будет «модель» молекулы трипсиноге-на. Активная группа находится на одном из концов лука, но не может работать, потому что соединяется с другим концом, который заслоняет ее, мешает соприкасаться с теми веществами, на которые она должна действовать. Если от такой молекулы оторвать определенную часть («тетиву»), она распрямится, активная группа освободится, и неактивный трипсино-ген превратится в активный трипсин. Ясно, что этот случай никакого отношения к гипотезе Кольцова не имеет.
      Были и некоторые другие (правда, немногочисленные) случаи, когда казалось, что гипотеза Кольцова о размножающихся молекулах подтверждается. Но каждый раз более глубокое исследование показывало, что это не так.
      Все сказанное относится к белкам. И это очень важно. Наследственная информация, которая должна храниться в молекулярных структурах, очень велика. Поэтому носителями ее могут быть только такие вещества, молекулы которых обладают очень большим разнообразием. Только среди них и стоило искать «размножающиеся молекулы». А изо всех известных веществ достаточное разнообразие могли дать лишь белки. Они были вне конкуренции.
      Однако с середины 40-х годов появился новый претендент на важную биологическую роль — нуклеиновая кислота. Известна она была уже очень давно. Еще в 1868 году молодой химик Мишер, только что начавший свою научную деятельность в лаборатории знаменитого Гоппе-Зейлера в Тюбингене, изучал использованный перевязочный материал. Странный и неприятный объект исследования, не правда ли? Вряд ли солидный ученый стал бы заниматься подобной работой. А молодому стажеру приходится делать, что дадут. Самая неблагодарная работа достается на его долю. И уж, верно, не угодил молодой Мишер чем-то своему профессору, если в качестве темы для самостоятельного исследования ему поручили изучить химический состав... гноя.
      Мишер был упорен и трудолюбив. Гной так гной!
      Он собрал, зажимая нос, серую массу с грязных бинтов, выделил из нее клетки, из клеток — ядра и начал анализировать. Получилось что-то совершенно неожиданное: одно из выделенных веществ оказалось не похожим ни на что известное до тех пор химикам. Мишер снова и снова повторяет свои анализы и каждый раз получает одни и те же результаты. Наконец он решает обратиться к шефу.
      — Господин профессор, — робко говорит он, — мне кажется, что в ядрах гноя имеется какое-то неизвестное вещество. Оно содержит довольно много фосфора, растворимо в воде и осаждается спиртом.
      Гоппе-Зейлер проверяет анализы своего ученика. Да, все верно. Открыто новое вещество. Нужно его окрестить. Вещество выделено из клеточных ядер, ядро по-латыни называется «нуклеус»: пусть будет «нуклеин».
      Мишер переезжает в Базель, начинает работать самостоятельно, но время от времени возвращается к юношеской работе. Он пытается выделить нуклеин из клеточных ядер другого происхождения, и это каждый раз удается. По-видимому, это обязательная составная часть ядра. В 1872 году Мишеру удалось разделить нуклеин на две составные части: кислую и основную. Кислая известна теперь под названием нуклеиновой кислоты, а основную сам Мишер назвал протамином.
      Хотя нахождение нуклеиновой кислоты в ядре и должно было бы, казалось, привлечь к ней внимание исследователей, но долгие годы нуклеиновая кислота была у химиков на положении Золушки. Мало кто обращал на нее внимание. Правда, то, что было о ней известно, не могло особенно заинтересовать. Считали, что у нуклеиновой кислоты небольшие (во всяком случае, по сравнению с белком) молекулы, причем все они совершенно одинаковы. Большинство ученых отводили нуклеиновой кислоте чисто подсобную роль. Полагали, например, что, окружая чехлом хромосомы, она защищает их от вредных воздействий. Так считал вслед за другими и Кольцов.
      Медленно, очень медленно накапливались улики, Заставлявшие заподозрить соучастие нуклеиновой кис* лоты в более важных делах. Так, еще до войны бельгиец Жан Браше и швед Торнбьерн Касперсон независимо друг от друга заметили, что чем интенсивнее клетка синтезирует белок, тем больше в ней нуклеиновой кислоты. Они стали утверждать, что нуклеиновая кислота играет роль в синтезе белка, но им мало кто верил. Были и некоторые другие данные, но они тоже мало кого убеждали.
      Только в 1944 году появилась работа, заставившая поверить, что нуклеиновая кислота годна на что-то лучшее, чем служить чехлом для хромосомы.
      Существует несколько разновидностей пневмококков — бактерий, вызывающих пневмонию (воспаление легких). Одна из них, например, не имеет оболочки из особого вещества, принадлежащего к группе сахаров. Если такие бактерии высевать на твердую питательную среду, из них вырастают «корявые» колонии. А нормальные бактерии, с оболочкой, дают колонии аккуратные, гладенькие. Формы эти наследственно стойкие. Гладкие всегда дают гладкое потомство, а корявые — корявое.
      В 1928 году группа ученых получила удивительные результаты, не похожие ни на что когда-либо наблюдавшееся раньше. Они убили нормальных «гладких» бактерий с помощью нагревания и смешали их с живыми «корявыми». После культивирования в потомстве были обнаружены живые «гладкие» пневмококки. Сомнений в том, что все «гладкие» были убиты, не возникало. Это тщательно и многократно контролировалось. Следовательно, произошло одно из двух: либо убитые «гладкие» воскресли в обществе живых «корявых», либо, что еще более удивительно, «корявые» под влиянием мертвых «гладких» приобрели их способность строить вокруг себя оболочку. Это превращение, или, как его назвали, трансформация, оказалось стойким: все потомки трансформированных пневмококков были тоже «гладкими».
      В 1931 году такого же результата, как от убитых бактерий, удалось добиться, применяя бесклеточный экстракт. Если в среду, на которой развивались «ко-
      рявые» бактерии, добавить вытяжку из «гладких», происходит такая же трансформация, как при добавлении убитых бактерий. Значит, бактерии содержат какое-то удивительное вещество, для краткости его условно обозначили ФТП (фактор трансформации пневмококков), способное направленно изменять наследственные свойства других бактерий. Но что это за вещество?
      Долго ученые не могли получить ответа на этот вопрос. Лишь в 1944 году Освальду Эвери с сотрудниками удалось выделить загадочный ФТП. После долгих и сложных разделений и очисток они получили вполне определенное вещество, которое давало тот же самый эффект, что и цельный экстракт. Оно оказалось нуклеиновой кислотой!
     
      УЛИКИ НАКАПЛИВАЮТСЯ
      Результаты, полученные Эвери, были настолько убедительными, что на нуклеиновую кислоту многие обратили серьезное внимание. И доказательства, подобные результатам Эвери, стали получать одни ученые за другими. Мы здесь расскажем только о двух направлениях этих работ.
      Первое из них касается размножения бактериофагов. Бактериофаги — это бактериальные вирусы, мельчайшие паразиты. В обычный микроскоп их не видно, нужен электронный. Устроены бактериофаги (или, как их для краткости называют, фаги) довольно просто. Это длинная нить нуклеиновой кислоты, свернутая в клубочек и окруженная белком.
      Одной частицы фага вполне достаточно, чтобы заразить бактерию. Потом события развиваются по-истине драматически. Через каких-нибудь полчаса бактерия гибнет, ее оболочка разрывается, и в окружающую среду выходит около сотни новых, вполне сформированных фагов.
      Это явление занимает многих ученых. Они надеются (и не без оснований), что изучение бактериофага поможет им раскрыть некоторые важнейшие загадки жизни. Законы природы едины для всех живых
      организмов, и легче их исследовать на наиболее простых объектах (а что может быть проще вирусов и фагов — частиц, стоящих на границе между мертвой и живой природой!). С другой стороны, процесс размножения и развития у фагов происходит очень быстро. То, что на бактериофагах можно изучить за один рабочий день, в опытах на слонах потребовало бы несколько веков.
      Прежде всего надо было выяснить детали процесса заражения бактерий, узнать, что проникает внутрь бактерии — вся фаговая частица или только ее часть? Какие составные части фага необходимы для его размножения? В числе других ученых бились над этой задачей два американца — Херши и Чейс.
      Задача была не из легких. И бактерии-то видны в микроскоп в виде мелких знаков препинания (точки, запятые, палочки...). Редко, когда удается различить в них какие-нибудь детали. А речь идет о бактериальных паразитах, более того — об отдельных
      их частях. Здесь даже электронный микроскоп не поможет. Во времена Кольцова (о Менделе и говорить нечего) эта задача была бы просто неразрешима. Но в наши дни биологам на помощь приходят другие науки. Херши и Чейсу помогла физика.
      Все химические элементы имеют по нескольку изотопов — разновидностей атомов, которые химически ведут себя одинаково, но обладают разными физическими свойствами. Теперь физики умеют искусственно получать для любого элемента его радиоактивные изотопы — атомы, испускающие радиоактивное излучение. Это излучение нетрудно обнаружить с помощью специальных приборов, которые есть в любой современной лаборатории. И что особенно важно — радиоактивные вещества можно определить в таких малых количествах, какие любыми другими методами обнаружить невозможно.
      Поскольку изотопы одного и того же элемента ведут себя совершенно одинаково, то, если к обычному веществу подмешать небольшое количество его радиоактивного изотопа, он поведет себя совершенно так же, как и остальное вещество, но в отличие от него будет все время посылать радиоактивные сигналы, по которым его всюду можно обнаружить и тем самым выяснить судьбу всего исследуемого вещества. Такие радиоактивные («меченые», как их образно называют) атомы оказывают неоценимую службу современной науке, и дальше нам еще придется с ними встретиться. Меченые атомы помогли решить и задачу, о которой речь идет сейчас.
      Идея была проста: «пометить» с помощью радиоактивных атомов разные части бактериофага. Как мы уже знаем, бактериофаг состоит из нуклеиновой кислоты и белка. В белке довольно много серы и практически нет фосфора. Нуклеиновая кислота содержит много фосфора и совсем не содержит серы Поэтому если ввести в бактериофаг радиоактивный фосфор, он попадет в нуклеиновую кислоту, и по радиоактивным сигналам можно будет следить за ее судьбой. Точно так же с помощью радиоактивной серы можно изучать судьбу белка.
      Но как ввести метку в бактериофаг? Обыкновенных бактерий, не зараженных бактериофагом, стали разводить на питательной среде, содержавшей большое количество радиоактивного фосфора или радиоактивной серы. В результате бактерии оказались начинены большим количеством меченых атомов. Потом бактерий заразили бактериофагом. Его потомство, вышедшее из меченой бактерии, естественно, тоже содержало радиоактивную метку. Причем если применялся радиоактивный фосфор, меченой была только нуклеиновая кислота, а если применялась сера, меченым оказывался белок.
      После этого можно было ставить решающий опыт. Взяли меченых таким образом бактериофагов и ввели в культуру, в которой находились нормальные, немеченые бактерии. Спустя некоторое время, достаточное для заражения бактерий, их извлекли из культуры, соблюдая все меры, чтобы с ними вместе не попал свободный бактериофаг, и поместили под счетную трубку, обнаруживающую радиоактивные частицы. И оказалось, что бактерии посылали сигналы только в том случае, если бактериофагов метили радиоактивным фосфором. Радиоактивная сера внутрь бактерии не попадала. Значит, при заражении бактерии внутрь проникает только нуклеиновая кислота; белковая оболочка бактериофага остается снаружи.
      Но самое удивительное, что внутри бактерии формируется вполне готовый бактериофаг, содержащий специфичный фаговый белок. Ни один из белков бактериальной клетки не обладает свойствами фагового. Неужели нуклеиновая кислота строит специфический белок? Это казалось удивительным, но иначе полученные результаты объяснить было нельзя. Эти опыты, проведенные еще в 1952 году, не менее ясно, чем опыты с пневмококками, говорили о генетической роли нуклеиновой кислоты.
      Стоит рассказать и об опытах с вирусом табачной мозаики. Вирус табачной мозаики (ВТМ, как его для краткости называют) — первый вирус, который вообще обнаружили ученые. Его открыл в 1892 году Дмитрий Иванович Ивановский. Но ВТМ был не просто первым вирусом, представшим перед учеными, он оказался еще и исключительно удобным объектом для экспериментальной работы. И первым вирусом, полученным в кристаллической форме, стал именно ВТМ. Первым живым существом, полученным искусственно в лаборатории, оказался тоже ВТМ. И об этом сейчас как раз и пойдет речь.
      ВТМ, так же как и фаг, представляет собой нуклеиновую кислоту, окруженную белковым чехлом. В 1955 году Френкель-Конрат разделил ВТМ на его составные части — белок и нуклеиновую кислоту. Были получены два чистых химических вещества (правда, не синтезированы, а взяты взаймы у природы). Затем ученый смешал оба вещества вместе, и эту смесь нанес на листья табака. У растения развились характерные симптомы мозаичной болезни. Таким образом из двух химических веществ впервые в лаборатории было получено простейшее живое существо.
      Следующий шаг состоял в том, чтобы взять белок от одного ВТМ, а нуклеиновую кислоту от другого (а ВТМ имеет целый ряд разновидностей). Опыты прошли успешно. Но если вы думаете, что в этих опытах, как и в опытах Менделя по скрещиванию гороха, потомство фагов имело признаки обоих «родителей», то ошибаетесь. Во всех случаях потомство обладало только признаками родителя, от которого взяли нуклеиновую кислоту. Причем это распространилось и на свойства вирусного белка. Другими словами, из этих опытов следовал тот же вывод, что и из предыдущих. Интересно, что вскоре другой ученый, Герхард Шрамм, сумел получить ВТМ, смазав листья табака чистой нуклеиновой кислотой, не содержавшей даже следов белка, то есть добиться на ВТМ того же результата, что Херши и Чейс получили на бактериофаге.
      Итак, все больше и больше данных говорило, что нуклеиновая кислота играет исключительно важную генетическую роль. Некоторые ученые начинали даже подозревать, что именно она и есть вещество наследственности, из которого состоят таинственные
      гены. Но как же это увязать с представлением, что нуклеиновая кислота состоит из небольших молекул и что все они больше похожи друг на друга, чем оловянные солдатики из одной коробки? Почему это не смущало ученых?
      А это их действительно не смущало. И не смущало потому, что и химики стали совершенно иначе смотреть на нуклеиновую кислоту, чем во времена Ми-шера и Кольцова. Как же на самом деле построена нуклеиновая кислота? Нам это нужно знать. И для этого придется совершить экскурсию в область химии.
      Прежде чем разбираться в строении нуклеиновой кислоты, вспомним, как построены белки. Как дома строят из кирпичей, а слова из букв, так и белки построены из более простых молекул — аминокислот. Сравнение со словами, пожалуй, удобнее. Кирпичи — все одинаковы, а буквы разные. Аминокислоты тоже разные, и всего в построении белков участвуют 20 разных аминокислот — почти столько же, сколько букв в алфавите. И, так же как буквы, аминокислоты располагаются в линейном порядке: друг за другом. Аминокислотный состав разных белков различен, однако значение имеет не только состав, но и порядок аминокислот. Совершенно ясно, что как из букв алфавита можно составить практически бесконечное множество слов, так из 20 аминокислот можно построить почти бесконечное число разных белков.
      Что касается нуклеиновой кислоты, то она тоже состоит из более простых молекул — нуклеотидов. Но если белок строят 20 аминокислот, то нуклеотидов всего четыре. И что самое главное — у всех нуклеиновых кислот состав примерно одинаков. Всех нуклеотидов в ней приблизительно поровну. Правда, анализы никогда не давали ровно по 25 процентов, но это вполне могло объясняться ошибкой анализов, точность которых была вначале невелика. Поэтому долгие годы общепризнанной была тетр а нуклеотидная гипотеза. Согласно этой гипотезе молекула нуклеиновой кислоты состоит из четырех нуклеотидов четырех разных сортов.
      С течением времени выяснилось, что молекула нуклеиновой кислоты имеет значительно большие размеры, чем думали вначале. И постепенно она становилась все больше и больше. Нуклеиновая кислота легко разрушается, и вначале химики имели дело только с ее обломками. Ну что ж, стали считать, что большие молекулы состоят из множества одинаковых «четверок».
      Мы сказали, что ученые с самого начала думали, будто все молекулы нуклеиновой кислоты одинаковы. Это не совсем так. Вернее, это правильно для нуклеиновой кислоты, получаемой из клеточного ядра. Но она есть не только в клеточном ядре. Нуклеиновая кислота из других частей клетки имеет несколько иной состав, что было ясно с самого начала.
      Нуклеотиды, из которых построены нуклеиновые кислоты, сами по себе достаточно сложны. Каждый состоит из остатка фосфорной кислоты, молекулы сахара и еще одной молекулы, так называемого основания. Все молекулы фосфорной кислоты и сахара в ядерной нуклеиновой кислоте одинаковы. Нуклеотиды отличаются тем, что содержат разные основания четырех разных сортов.
      Цитоплазматическая нуклеиновая кислота отличается от ядерной только тем, что в ее состав входит другой тип сахара и что одно из четырех оснований немного изменено (три остальных в обеих нуклеиновых кислотах одинаковы). Ядерную нуклеиновую кислоту называют теперь дезоксирибонуклеиновой кислотой. Слово длинное, и вместо него обычно пишут три буквы-- ДНК. И не только пишут, но так и говорят- Дэ-Эн-Ка. Цитоплазматическую называют рибонуклеиновая кислота (РНК).
      Любая нуклеиновая кислота — и ДНК и РНК — содержит приблизительно одинаковое количество всех четырех нуклеотидов. Методы анализа улучшались, получались все новые цифры, но соотношение нуклеотидов продолжало оставаться лишь приблизительно равным. И даже когда точность анализа стала такой высокой, что следовало бы уже получить не приблизительные цифры, а - вполне точные, они продолжали колебаться.
      И самое удивительное, что у разных ученых в разных лабораториях получались как будто одни и те же ошибки. Работают, скажем, с одной и той же бактерией, известной ученым под именем Аэро-бактер аэрогенес. Один ученый находит, что аденина (это название одного из четырех оснований) в ней 20,5 процента вместо ожидаемых 25. Другой повторяет его опыт и получает цифру 21,3 процента, третий — 21,2, четвертый — 20,3. (Эти числа не придуманы для примера, а взяты из научных работ.) Цифры, конечно, колеблются. Но везде получается около 21 процента, и ошибка анализа, как видно из этих цифр, везде меньше одного процента. Так что отклонение от 25 процентов случайной ошибкой не объяснить.
      Двое ученых особенно заинтересовались колебаниями состава нуклеиновых кислот, точнее, дезоксирибонуклеиновой кислоты, ДНК. Один из них наш соотечественник — Андрей Николаевич Белозерский, профессор Московского университета, другой — американец Эрвин Чаргаф, профессор Колумбийского университета в Нью-Йорке. Каждый исследовал огромные количества образцов нуклеиновой кислоты самого разнообразного происхождения, применяя точнейшие методы химического анализа. И каждый сделал вывод: нуклеиновые кислоты обладают видовой специфичностью.
      Каждый вид содержит нуклеиновую кислоту вполне определенного состава. Из какого бы органа, скажем, у морской свинки — из печени, селезенки, мозга, мышц — ни извлекали нуклеиновую кислоту, она имела один и тот же состав. А если анализировали нуклеиновую кислоту крысы, то получали несколько иные цифры (но опять-таки для всех ее органов одинаковые). Значит, нуклеиновые кислоты (приходится теперь это слово употреблять во множественном числе) могут быть весьма разнообразными. А как же с тетрануклеотидной гипотезой? Пришлось ее отбросить как противоречащую фактам.
      Следовательно, к .тому времени, как Эвери, Хер-ши, Шрамм и другие получили свои удивительные результаты, говорившие о генетической роли нуклеиновых кислот, химические данные их выводам уже не противоречили. Химики знали теперь две группы органических веществ, которые могут обеспечить очень высокое разнообразие, — такими веществами были не только белки, но и нуклеиновые кислоты.
      Легко рассуждать, глядя назад. Листая старые комплекты журналов, нет-нет да и найдешь какие-нибудь данные, говорящие о генетической роли нуклеиновых кислот. Но теперь-то нам гораздо проще правильно оценивать эти данные.
      Теперь мы можем сделать тот же вывод и на основании фактов 70-летней давности! В 1896 году немецкий химик Альбрехт Коссель исследовал состав молок лосося. В клеточных ядрах, как это уже выяснил Мишер, содержались ДНК и белок. Но белка было вдвое меньше. И белка очень своеобразного. Молекулы его были небольших размеров и процентов на 80 — 90 составлены из одной-единственной аминокислоты — аргинина. Поистине удивительные результаты, особенно удивительные потому, что речь идет о молоках, служащих для оплодотворения икры, через которые передаются все признаки со стороны отца.
      Наследственное вещество, если оно существует, обязательно должно содержаться в молоках. Но как раз белки, которые обнаружил здесь Коссель, мало подходили для такой ответственной роли. Ведь столь однообразное строение протаминов (так назвал эти белки еще Мишер) не может обеспечить большого разнообразия белковых молекул и тем самым передачу большой наследственной информации.
      Действительно, если мы представим себе цепочку из 10 разных аминокислот, число разных последовательностей, которые можно получить из нее путем перестановки, равно 3 628 800. Если же из этих десяти аминокислот восемь одинаковых, число разных комбинаций уменьшается до 90. Таким образом, про-
      та мины, содержащиеся в молоках, способны хранить в 40 тысяч раз меньше информации, чем обычные белки. Странно? Безусловно. А между тем в ядрах других клеток, не имеющих отношения к воспроизведению потомства, содержатся не протамины, а другие белки, так называемые гистоны, значительно более сложного состава. Но в те далекие времени на основании одних этих данных невозможно было отвергнуть роль белков в передаче наследственных признаков и приписать эту роль нуклеиновым кислотам.
      Теперь, оглядываясь назад, мы на многое смотрим по-другому. С самого начала было известно, что ДНК содержится только в клеточном ядре (отсюда и название — нуклеиновая кислота), потом выяснилось, что она содержится только в хромосомах. А раз гены находятся в хромосомах, не заставляет ли это заподозрить ДНК в том, что она имеет к ним отношение? Давным-давно сформулирован закон постоянства количества ДНК на клетку — во всех диплоидных клетках данного организма содержится строго определенное количество ДНК. Именно таким свойством и должен обладать наследственный материал.
      Но подозрительным все это кажется сейчас. В течение долгих лет господства тетрануклеотидной теории нуклеиновая кислота казалась неинтересным веществом. У биохимиков она была на положении Золушки. А генетикам не было дела до биохимии, в том числе и до нуклеиновых кислот.
      Однако к началу 50-х годов накопилось достаточно оснований считать нуклеиновые кислоты не менее важными веществами с генетической точки зрения, чем белки. Именно не менее. Утверждать, что они более важны, мало кто решался. Для этого нужно было выяснить строение нуклеиновых кислот и больше узнать об их функции в организме. Но многие понимали, что в области генетики наступает пора великих открытий.
     
      ЗОЛУШКА СТАНОВИТСЯ ПРИНЦЕССОЙ
      ДА, РАЗМНОЖАЮЩИЕСЯ МОЛЕКУЛЫ!
      По зеленому лугу, ярко освещенному солнцем, гуляло стадо коров. А неподалеку от них лежала группа мужчин в пиджаках и галстуках. Коровы были заняты своим делом — щипали траву, жевали жвачку — и не обращали никакого внимания на людей. А люди смотрели на коров, потому что ничем не были заняты. Они отдыхали. Недавно они прервали обсуждение сложнейших проблем современной физики, в чем участвовал сам Нильс Бор, и вышли на ближайший луг поваляться на весенней траве. Из-за рощицы виднелись крыши Копенгагена, а они грелись на солнышке, курили и шутили. И смотрели на коров. Городскому жителю, кабинетному ученому не так часто приходится видеть коров, а тем более нет времени их рассматривать. Коровы сосредоточенно жевали.
      — Господа, — воскликнул один из физиков, — посмотрите, как они жуют! Они двигают нижней челюстью не снизу вверх, как мы, а слева направо!
      — Простите, коллега, — отозвался его сосед, — ваше определение страдает неполнотой. Вон та, с обломанным рогом, жует не слева направо, а справа налево.
      Ученые начали изощряться в остроумии.
      — Нет, это не научный подход, ведь вы не собрали достаточно материала и не обработали его статистически!
      — А не связано ли это со стереоизомерией и с оптической активностью органических веществ?
      — Посчитайте и получите один к трем. Обычное менделевское расщепление.
      Пошутив, ученые встали с травки и побрели в Копенгаген обсуждать проблемы современной физики.
      Прошло некоторое время. Один из участников этой сценки, известный физик-теоретик Паск-валь Йордан, вернувшись домой, написал наукообразную статью о «лево- и правовращающих» коровах. Заканчивал он ее словами, что выводы носят лишь предварительный характер, «так как их справедливость доказана только для коров датской национальности». Показал друзьям, те посмеялись. А потом ему пришла в голову хулиганская мысль: а не послать ли статейку в научный журнал? Напечатают или не напечатают?
      Куда бы послать? Тут Иордан долго не колебался. В Лондоне издается знаменитый научный журнал «Природа». Это один из старейших научных журналов мира, выходит он еженедельно огромным тиражом, и его читают ученые всех специальностей. Но что самое главное — в журнале есть раздел «Письма к редактору». Здесь помещают краткие сообщения о самых последних открытиях. Из номера в номер печатается примечание, что за содержание «писем» редакция никакой ответственности не несет. Самое подходящее место!
      Все же Йордан был удивлен, когда увидел, что его заметку очень быстро напечатали. Тогда он послал редактору (им в то время был знаменитый лорд Астон — изобретатель масс-спектрографа) ехидное письмо с советом хотя бы изредка просматривать свой собственный журнал. На что Астон с чисто английским хладнокровием ответил: «Охота мне всякую ерунду читать!»
      От шутки с коровами авторитет журнала нисколько не пострадал. И в наши дни, если ученый хочет, чтобы о его открытии быстро узнало большое число коллег, он пишет краткую статью и посылает ее в лондонскую «Природу» с просьбой напечатать в разделе «Писем». И во всем мире, как только приходит в библиотеку свежий номер «Природы», читатели прежде всего просматривают «Письма». Здесь часто можно найти много интересного.
      В 1953 году в одном из номеров 171-го тома «Природы» было напечатано краткое, как и все «письма к редактору», сообщение «О макромолекулярной структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты». Под заметкой стояли два имени: Ф. Г. К. Крик и Дж. Д. Уотсон. Но именно благодаря этой небольшой — меньше страницы — статье оба имени сразу же стали известны всем ученым, интересовавшимся проблемами наследственности или нуклеиновыми кислотами.
      Почему же статья так знаменита и что сделали ее авторы? Как уже сказано, в ней говорилось о строении ДНК. Каким образом это было выяснено, кратко рассказать, чтобы понял неспециалист, невозможно. Но суть дела сводится к следующему. Если рентгеновы лучи проходят через кристаллы, то на снимке они дают ряд пятен, причем их расположение определяется положением атомов в кристалле. Хотя рентгеноструктурный снимок получают на фотопластинке, это далеко не «портрет» молекулы. Чтобы расшифровать рентгенограмму, определить по ней расположение атомов, нужны сложнейшие расчеты, обширные и глубокие специальные знания и изрядная фантазия.
      Да и само изготовление таких снимков с ДНК представляет ряд специфических трудностей.
      Попытки расшифровать строение молекулы ДНК с помощью рентгеноструктурного анализа начались еще в первой половине 40-х годов, но снимки выходили столь невразумительными, что сделать по ним какие-либо определенные выводы было невозможно. Однако на сей раз англичанину Уилкинсу с группой сотрудников после долгих трудов удалось сделать отличнейшие фотографии. Но расшифровать их они не могли. Отличные специалисты по изготовлению рентгеноструктурных снимков, они не были большими авторитетами в их расшифровке. И не удивительно: такова степень специализации теперешней науки. Расшифровку снимков суждено было сделать Уотсону и Крику.
      Как же выглядит, по их представлениям, молекула ДНК? Скорее всего ее можно сравнить с лестницей-стремянкой, закрученной в спираль. Мы уже говорили, что нуклеиновые кислоты построены из нуклеотидов, а каждый нуклеотид состоит из трех частей: сахара, фосфата и основания. Нуклеотиды соединены в длинные цепи таким образом, что основной хребет этой цепи состоит из чередующихся молекул сахара и фосфата, а основания торчат в стороны. Если продолжить наше сравнение с лестницей, то ее стойки представляют собой сахарофосфатные цепи, а основания двух цепей соединены друг с другом, образуя перекладины. Так в общих чертах построена молекула ДНК.
      Но самое интересное заключается в другом. Рентгеноструктурный анализ не только показал, что ДНК представляет собой двойную спираль, но дал также диаметр спирали, расстояние между ее витками — словом, все точные размеры. Между тем химики к тому времени уже хорошо знали, как отдельные атомы, входящие в ДНК, соединены друг с другом. Нужно было химические данные привести в соответствие с рентгеноструктурными.
      Если бы они сошлись, это бы говорило, что строение ДНК описано верно; если были бы расхождения, это бы свидетельствовало, что модель Не соответствует истине. А вогнать все атомы в «лесенку» — задача не такая простая. Атомы могут вступать в химическую связь, только находясь на вполне определенном расстоянии друг от друга, а химические связи должны образовывать вполне определенные углы. Таковы законы строения вещества. И природа требует выполнения своих законов. Расстояния и углы могут колебаться лишь в очень узких границах.
      Крик и Уотсон стали располагать атомы в своей «лесенке» в соответствии с законами природы. Вначале все шло нормально. В «стойки лестницы» все атомы вписывались хорошо, а вот когда дело дошло до «перекладин», получилась крупная загвоздка.
      Здесь нам снова придется вернуться к химии. Как мы уже знаем, основания в ДНК четырех разных сортов. Формулы их довольно сложны, и подробно рассматривать их не обязательно. Важно то, что у этих оснований разные размеры. Два из них, тимин и цитозин (сокращенно их обозначают первыми буквами — Т и Ц), относятся к группе так называемых пирими-динов и отличаются сравнительно небольшой величиной. Два других — аденин (А) и гуанин (Г) относятся к пуринам и по размерам почти вдвое превосходят своих пиримидиновых собратьев.
      Хотя я и стараюсь писать как можно проще, вряд ли вы, дорогой читатель, если вы не химик, так сразу и запомните только что сказанное. А запомнить надо, чтобы было понятно дальнейшее. Собственно, нужно запомнить, что два основания большие, а два поменьше. Иногда четыре основания сравнивают с четырьмя карточными мастями. Там тоже пики и трефы побольше червей и бубен.
      В греческой мифологии существует страшный рассказ о разбойнике Дамасте по прозвищу Прокруст («Вытягиватель»), который жил возле большой дороги у переправы через реку Кефис. Он ловил путников и укладывал на свою кровать. Если ложе оказывалось слишком длинным для пленника, Прокруст растягивал его, ломая кости, а если оно было короче, чем его гость, то разбойник отрезал излишки. Как известно, справиться с ним удалось только славному сыну Посейдона и Этры знаменитому Тезею. До сих пор часто употребляют выражение «прокрустово ложе», когда говорят об искусственной подгонке под несоответствующую мерку.
      Двойная спираль оказалась поистине прокрустовым ложем для пуринов и пиримидинов. Каждую «перекладину лесенки» нужно было соорудить из пары оснований, соединенных друг с другом. Но оказалось, что почти ни одна из пар не подходила для этой цели. Два пурина («черные масти») не влезали внутрь спирали, а два пиримидина («красные») оказывались так далеко друг от друга, что между ними не могла образоваться химическая связь. Только если брали один пурин и один пиримидин, то размеры их в точности соответствовали диаметру спирали. Но и здесь в половине случаев те атомы, которые должны были соединиться, оказывались на разных концах молекулы и не могли образовать химическую связь. Только две пары удовлетворяли всем требованиям: А и Т («пики» и «черви») и Г и Ц («трефы» и «бубны»). Это могло бы показаться неправдоподобным, если бы не совпадало с данными химиков. В опытах Андрея Николаевича Белозерского и Э. Чаргафа, о которых мы уже рассказывали, было установлено, что во всех образцах ДНК А ровно столько же, сколько Т, а Г столько же, сколько Ц. Несмотря на трудности, все сошлось. Крик и Уотсон убедились в том, что они правы.
      Все, о чем здесь рассказано, очень важно и очень интересно (во всяком случае, для специалистов). Но если бы Крик и Уотсон сделали только это, их имена не были бы так знамениты. Мало ли людей на свете расшифровывают рентгеноструктурные снимки! Не каждому же давать за это Нобелевские премии. А Крику и Уотсону (а вместе с ними и Уилкинсу, получавшему снимки) дали.
      Чтобы понять все значение работы Крика и Уотсона, будем рассуждать следующим образом (все время помня, что в двойной спирали ДНК напротив А всегда должно стоять Т, а напротив Г — Ц). Представим себе какую-нибудь последовательность оснований в одной из цепей ДНК, например такую: ...А — Г — Ц — Т — Т — Г — Г... Помня закон образования пар, мы мо-
      жем сразу сказать, что в другой цепи последователь- ность оснований будет: ...Т — Ц — Г — А — А — Ц — Ц... Значит, соответствующий участок молекулы должен быть таким:
      ...А — Г — Ц — Т — Т — Г — Г...
      ...Т — Ц — Г — А — А — Ц — Ц...
      А теперь представим себе, что двойная спираль раскрутилась на отдельные ниточки и возле каждой из них начала строиться новая. Что при этом получится? Нетрудно сообразить, что получится следующее (чтобы отличить старые цепочки от новых, мы будем обозначать новые малыми буквами/хотя, конечно, новые основания ничем не отличаются от старых):
      ...А — Г — Ц-Т — Т — Г — Г...
      ...т — ц — г — а — а — ц — ц...
      ...а — г — ц — т — т — г — г...
      ...Т — Ц — Г — А — А — Ц — Ц...
      Что же у нас получилось? Две молекулы, каждая из которых в точности подобна исходной. Понимаете, что это такое? Ведь это и есть те самые размножающиеся молекулы, существование которых еще в
      1927 году предсказал Николай Константинович Кольцов. Правда, он думал, что такими молекулами окажутся белки. Но в те дни нуклеиновые кислоты были «вне подозрения». А в 1953 году обнаружение такого свойства у ДНК вовсе не было удивительным после всего того, что узнали об этом веществе. Сейчас само строение молекулы ДНК говорило о том, что она может обладать удивительным свойством самовоспроизведения. Именно может, но что она действительно обладает этим свойством, еще следовало доказать.
      Уотсона и Крика нельзя упрекнуть в том, что они недооценили значение своего открытия. Все те выводы, о которых шла речь (и еще некоторые), были сделаны в одной небольшой работке в английском журнале «Природа» в разделе «Письма к редактору».
     
      ГИПОТЕЗУ МОЖНО ПРОВЕРИТЬ
      Мы много говорили о молекулах. Не пора ли рассказать о людях? Ведь то, о чем идет речь, сделано живыми людьми.
      Существуют ходячие образы представителей разных национальностей. Англичанин — хладнокровный, невозмутимый, несколько чопорный. Немец — аккуратный, исполнительный, бережливый. И так далее. Но в нашу эпоху все смешивается и меняется. Англичане довольно быстро американизируются, становятся более фамильярными, называют друг друга больше не сэрами и мистерами, а Джонами и Майклами. Когда я встретился с живыми англичанами, они оказались совсем не похожи на героев «английских» анекдотов и романов Диккенса. Первый из встреченных мною англичан, который соответствовал англичанину моих детских представлений, был Френсис Гарри Комптон Крик.
      Передо мной стоял человек несколько выше среднего роста в аккуратном темном костюме и рассматривал какие-то фотографии. Мягкие черты лица, обрамленного небольшими рыжеватыми бакенбардами, спокойная улыбка, добрые и очень умные глаза. Он
      был вежлив и любезен, но очень сдержан, как И подобало англичанину. В свои 45 лет (дело было в 1961 году) он казался старше благодаря серьезности и ранней лысине, делавшей его лоб необычно высоким. Его собеседница, русская, неплохо говорившая по-английски, что-то объясняла ему на фотографиях. Вдруг Крик переспросил.
      — Что, так не говорят? — удивилась Ольга.
      — Нет, говорят, только это не по-английски, а по-американски.
      Большинство англичан пересыпают свою речь американскими выражениями. У Крика я этого не слышал. А его соотечественники говорят, что в манерах Крика есть что-то от эпохи короля Эдуарда.
      Как у большинства ученых, внешне жизнь Крика не богата событиями. Учился в Лондоне и Кембридже. Во время последней войны служил в адмиралтействе, где разрабатывал способы обнаружения немецких подводных лодок. А когда война окончилась, начал, как он сам рассказывает, «читать и думать». Результатом этого явился его приход в лабораторию молекулярной биологии Исследовательского медицинского совета. Впрочем, «лаборатория» — это слишком громко сказано. Места у лаборатории в те времена вообще не было. Сам Крик пристроился в одной из комнат физической Кавендишевской лаборатории, остальные сотрудники были разбросаны по десятку других мест. Уже после того как Крик и Уотсон сделали свое открытие, лаборатория молекулярной биологии получила собственное помещение, известное под названием «хижины». Это небольшое здание барачного типа рядом с Кавендишевской лабораторией, которое уступил им металлургический факультет Кембриджского университета. Но и тогда, если Крику с его сотрудниками приходилось ставить большие опыты, они делали это в одной из комнат стоявшего по соседству зоологического музея.
      Было бы неправильно думать, что Кембриджская лаборатория молекулярной биологии — это только Крик. Возглавляет ее знаменитый Макс Перутц, прославивший свое имя тем, что вместе с Джоном Кендрыо впервые описал структуру гемоглобина. Из примерно 30 постоянных научных сотрудников лаборатории четверо носят почетное звание лауреата Нобелевской премии.
      Я специально подчеркнул — постоянных. Дело в том, что за границей очень широко (пока что шире, чем у нас) практикуется прикомандирование ученых для временной работы к другим лабораториям. Вещь, конечно, полезная. Одним из прикомандированных в 1953 году был молодой американский физик Джимми Уотсон. Он совсем недавно окончил университет у себя на родине и поехал в Европу поработать в нескольких лабораториях. Во время совместной работы с Криком в Кембридже и было сделано их знаменитое открытие.
      Если Крик — типичный англичанин, то Уотсона нельзя назвать типичным американцем. Внешние признаки — да. Но внешняя развязность (помните, он сидел на полу в гостях у Наташи), и широкая улыбка до ушей («кип смайлинг»:
      «улыбайся» — учат американца с детства), и яркий галстук с вышитой на нем двойной спиралью (Крик такого не наденет) не могут скрыть природной застенчивости. В обществе он чувствует себя не очень-то уверенно и совершенно не «задается» после того, как (и в таком возрасте!) стал всемирно известным ученым.
      Оба они — и Крик и Уотсон — упорно прятались от лучей славы, которые на них упали. (Впрочем, в последнее время до меня дошли слухи, что Уотсон полностью «исправился» и от той скромности, что бросалась в глаза в Москве, не осталось и следа.)
      Одна из самых молодых и самых «модных» современных наук — молекулярная генетика. Ее развитие привело к величайшей победе человеческого разума — к расшифровке генетического кода, к выяснению молекулярной азбуки наследственности. Днем рождения молекулярной генетики нередко считают день появления в лондонской «Природе» заметки Крика и Уотсона.
      Азбука наследственности была разгадана потому, что занимала умы очень разных людей — генетиков, биохимиков, кристаллографов, математиков и многих других — в Англии, СССР, во Франции, США, Германии, Японии и других странах.
      Разгадка шифра живых молекул, вероятно, развивалась бы иначе, если бы не один странный астрофизик, живший в небольшом городке Боулдер, штат Колорадо в Соединенных Штатах. Его домик на Шестой стрит не похож на соседние. Покосившаяся труба над черепичной крышей, резные ставенки, яблоня перед окном скорее напоминают старую подмосковную дачу. Впрочем, это и не удивительно, так как владельца ее звали Георгий Антонович. В литературе он известен как Джордж Гамов — крупнейший американский физик и астрофизик, имя которого вошло во все учебники. А родился он в России и, видно, очень жалел, что умереть ему придется за рубежом, если непременно затаскивал каждого редкого русского, попадавшего в их городок, к себе на «дачу», чтобы выпить с ним рюмку, конечно, не виски, а «Московской особой», закусить икрой и поговорить на родном языке.
      Для физиков-теоретиков вообще характерно интересоваться вопросами, далеко выходящими за пределы их специальности. В том, что Гамову попала на глаза статья Уотсона и Крика, нет ничего удивительного, потому что она была напечатана в журнале, который читают ученые всех специальностей. А может быть, сыграло роль и то, что Гамов, будучи русским, мог читать в свое время статьи Кольцова? Но так или иначе Гамова очень заинтересовала эта работа. Крик и Уотсон писали, что молекулы ДНК могут обладать способностью к самовоспроизведению. Но ведь самовоспроизведение не может быть самоцелью. Если бы этим свойством обладали белки — другое дело. А размножающиеся молекулы ДНК — как они могут помочь образованию белков? Однако помогают, в пользу этого говорили и опыты Эвери с фактором трансформации, и опыты Херши с бактериофагом, и многие другие. Если способность к самовоспроизведению заложена в самой структуре ДНК, то не здесь ли заложена и способность определять строение сложных белковых молекул?
      Правда, молекулы ДНК устроены гораздо проще белков. Белки состоят из 20 «букв» — аминокислот, а ДНК только из 4 «мастей» — нуклеотидов. Ну и что же? Разве нельзя с помощью азбуки Морзе, состоящей всего лишь из двух знаков (точка и тире), передавать любые тексты, написанные всеми нашими буквами? И здесь может быть такая же связь: несколько нуклеотидов могут шифровать одну аминокислоту.
      А достаточно ли все-таки разнообразия способна дать ДНК? Гамов берет в качестве примера молекулу ДНК средней длины и подсчитывает, сколько может существовать таких разных молекул. Результаты расчета более чем удовлетворительны. Оказывается, число возможных комбинаций гораздо больше числа атомов в той части вселенной, которая видна в самый крупный современный телескоп! Нетрудно догадаться, что это сравнение принадлежит самому Гамову, ведь он астрофизик.
      Гамов внимательно рассматривает структуру, изображенную в статье. Два обстоятельства привлекают его внимание. Расстояние между соседними «перекладинами лесенки» — 3,4 ангстрема (ангстрем — это единица длины, равная одной стомиллионной части сантиметра). Ведь это же расстояние, на котором расположены соседние аминокислоты в белках. Такое не может быть случайностью! Но, с другой стороны, если расположить белковую цепочку вдоль цепочки ДНК, то на один нуклеотид (а их четыре разных) придется одна аминокислота (а их двадцать). Ясно, что при соотношении один к одному ДНК может «зашифровать» только четыре аминокислоты.
      Выход оказалось найти довольно легко. Суть его сводится к следующему.
      Возьмем три слова из трех букв, таких, как, скажем, НОС, АКТ, ОКО, и напишем их подряд: НОСАКТОКО. Если мы всмотримся в этот ряд букв, то увидим, что любые три буквы, взятые подряд, составляют слова: НОС, ОСА, САК, АКТ, КТО, ТОК, ОКО. Очевидно, и аминокислоты должны кодироваться таким же способом, то есть «с перекрыванием». Гамов продолжает рассматривать двойную спираль и замечает вторую особенность. Если взять оба основания, составляющих одну «перекладину», и по одному основанию над и под ней, получатся ромбовидные ячейки, состоящие из четырех оснований, расположенных на том же расстоянии, что и аминокислоты в белке. Число «ромбов», которые может дать ДНК, — ровно 20, столько же, сколько аминокислот в белке. Второе замечательное совпадение! Наверное, так оно и есть.
      Но если все действительно так, как предполагает Гамов, то расшифровка генетического кода — закона, который определяет взаимосвязь между «мастями» ДНК и «буквами», из которых построены белки, — не такая уж трудная задача. Расположим те же трехбуквенные слова, которые мы рассматривали, но в другом порядке, например: АКТНОСОКО. Что получается? Если раньше любые три буквы давали слово, то теперь часто получается бессмыслица: КТН, ТНО, ОСО — нет таких слов в русском языке! Значит, в случае такого перекрывающегося кода должны существовать для аминокислот разрешенные и запрещенные соседства. Для расшифровки кода нужно просто взять несколько белков и посмотреть, какие аминокислоты бывают рядом, а какие никогда рядом не стоят. Изучив законы расположения аминокислот, можно расшифровать код.
      Но легко сказать — взять несколько белков. Дело происходит в 1954 году. Фредерик Сенджер только совсем недавно нашел способ определять порядок аминокислот в белках и бьется над первой задачей — над определением порядка аминокислот в инсулине. Опубликованы только первоначальные, еще далеко не полные результаты этой работы. Ну что ж, лучше что-то, чем ничего. Гамов берет, что есть, и кажется, будто начинает получаться, но данных слишком мало. Придется подождать.
      Ждать пришлось недолго. Во многих лабораториях взяли на вооружение метод Сенджера и наперегонки стали анализировать белки. Уже в 1957 году Сидней Бреннер, один из талантливых сотрудников Крика, смог, собрав весь опубликованный материал, сделать на его основании окончательный вывод. И вывод гласил: ромбический код, предложенный Гамовым, противоречит фактам точно так же, как и любой другой перекрывающийся код. Никаких.запрещенных соседств в белках нет!
      Гамов ошибся. Но тем не менее его работа имеет очень большое значение, хотя для него, астрофизика, она оказалась довольно случайной. Недавно я написал ему письмо, спрашивая, нет ли у него новых, неизвестных мне работ по проблеме генетического кода. Он ответил: «Я ведь не биолог, а физик, и проблемой кода только случайно увлекся как интересной математической задачей. Сейчас я отстал и больше по астрофизике и космологии работаю».
      Другой крупный русский физик-теоретик, тоже интересовавшийся проблемой генетического кода, только живущий не на Шестой стрит, а на набережной Горького в Москве — Игорь Евгеньевич Тамм как-то сказал, что гипотеза Гамова была тем хороша, что ее оказалось легко опровергнуть. Значение работы Гамова не только в том, что он поставил задачу расшифровки кода (а это очень важно!), но и сформулировал гипотезу, которую можно было проверить. В результате выяснилось не только, что ромбический код неверен, но и установлено, что код является неперекрывающимся.
     
      ЗА ДЕЛО БЕРУТСЯ ТЕОРЕТИКИ
      Расшифровку генетического кода часто сравнивают с расшифровкой загадочных надписей. Действительно, сходство есть, и не только внешнее. Более того, сопоставление задачи, поставленной Гамовым, с расшифровкой надписей может быть довольно поучительным.
      С расшифровкой надписей приходится сталкиваться очень часто. Загадочные надписи, сделанные с помощью каких-нибудь значков, мы находим в любом отделе головоломок. С шифрами люди сталкиваются профессионально в военном деле, в теории и практике связи, в истории, археологии и так далее. Но все задачи можно разбить на две группы: на случаи, когда заранее известен язык, на котором сделана надпись, и случаи, когда зашифрованная надпись сделана на неизвестном языке. В последнем случае, как правило, ни о какой сознательной зашифровке речи не идет, надпись именно потому и надо расшифровывать, что она сделана на неизвестном языке. С этим приходится иметь дело при разгадке древних забытых языков. К первой же группе относятся все остальные случаи. И нужно сказать, что, как это ни покажется странным на первый взгляд, случаи, когда надпись зашифрована нарочно (первая группа), гораздо более легки для расшифровки, чем те, когда никто и не думал о зашифровке, но пользовался неизвестным языком. И при решении задач первой и второй групп прибегают к совершенно разным методам.
      Начнем с первой группы. Оставим самые простые шифры, с которыми можно встретиться на страницах «Пионерской правды». Тут нарочно применяются шифры, разгадка которых под силу школьникам пятого-шестого классов: используется перестановка букв, их искажение (например, зеркальное изображение или сильное вытягивание) или что-либо в таком роде. Когда зашифровка производится всерьез, с намерением сделать ее расшифровку невозможной для непосвященного, то в основе лежит замена букв другими буквами или какими-нибудь другими значками. Она производится таким образом, что для чтения нужен «ключ». Такая замена, скажем, как использование следующей буквы в алфавите, — это слишком просто и тоже относится к категории «школьных» шифров.
      Допустим, что некто изобрел свой собственный секретный алфавит. Каждую букву он зашифровал каким-нибудь хитрым значком и уверен, что надпись, сделанную с помощью этих значков, без помощи листка бумаги, где расшифрована его азбука (то есть без ключа), не поймет ни одна живая душа. Так ли это? Глубочайшее заблуждение! Подобные шифры разгадать вовсе не трудно. Нужно лишь иметь достаточно длинную надпись, сделанную с помощью этого шифра.
      Как это делается — очень увлекательно описано Эдгаром По в его знаменитом рассказе «Золотой жук». Речь шла о записке, в которой с помощью таинственных значков указано местонахождение клада. Герой рассказа подсчитал, как часто встречаются в записке значки каждого сорта. Поскольку заранее было известно, что записка написана по-английски, а в этом языке чаще всего встречается буква «е», то он предположил, что наиболее часто встречающийся значок и есть буква «е». В пользу этого говорило и то, что часто два таких значка стоят подряд: сочетание «ее» в английском языке тоже встречается довольно часто. Когда несколько букв были предположительно разгаданы таким статистическим способом, стали понятны некоторые слова, хотя в них не хватало нескольких букв, а после разгадки слов становились понятными и недостающие буквы. Продолжая таким образом, герой рассказа вскоре прочел записку, а затем и разыскал желанные сокровища. Именно так в принципе и расшифровываются подобные шифры — используются частота букв в словах, наиболее распространенные их сочетания и так далее.
      Самым трудным из шифров первой группы является шифр, который можно назвать «книжным». Допустим, что мы с вами решили писать друг другу шифрованные письма. Мы берем две совершенно одинаковые книги и договариваемся вместо буквы писать номер страницы и место, где на этой странице встречается нужная буква. При этом одна и та же буква будет у нас обозначаться то одной, то другой комбинацией цифр. В этом основная трудность расшифровки: одна и та же буква может быть закодирована по-разному. Такой шифр называют вырожденным. Но и его расшифровать можно, не имея ключа: только надо иметь гораздо большее количество текста, написанного с помощью этого шифра. Вообще чем длиннее текст, тем легче его расшифровать. Это, в частности, одна из причин, почему ключи время от времени меняют.
      А как поступают при расшифровке надписей на неизвестных языках? Наиболее знаменита история расшифровки древнеегипетских иероглифов. Иероглифические надписи были широко известны и привлекали внимание многих. В течение нескольких веков ученые безуспешно пытались разгадать их таинственный смысл и в конце концов пришли к выводу, что это невозможно. В 1802 году Давид Окерблад писал: «Уже давно потеряли надежду когда-либо расшифровать иероглифы». Но он оказался плохим пророком. Уже в 1822 году молодой француз Жан Франсуа Шампольон смог произнести свои вошедшие в историю слова. «Я добился!»
      Разрешить эту вековую загадку помог замечательный камень. Во время похода Наполеона в Египет, а точнее, 2 фрюктидора VII года Республики (2 августа 1799 года) в древнем форту Рашида, в семи ки-
      лометрах от Розетты, офицер генерального штаба Бушар приказал соорудить укрепления. Лопата одного из солдат ударилась обо что-то твердое. Когда «что-то» вытащили из земли, то увидели кусок черного базальта, весь испещренный знаками. При более внимательном рассмотрении оказалось, что на этом камне, вошедшем в историю под именем Розеттского, не одна, а три надписи. Верхняя состояла из давно известных, но все еще таинственных иероглифов, средняя была какая-то совсем неизвестная, а нижняя сделана на греческом языке.
      Некоторые из наполеоновских офицеров хорошо знали греческий язык и тут же прочли нижнюю надпись. Она представляла собой декрет, относящийся к 196 году до нашей эры, которым жрецы города Мемфиса в благодарность за благодеяния, оказанные храмам Птолемеем V Эпифаном, «умножают почетные права, предоставляемые в египетских святилищах царю и его предкам». Причем там же было сказано, что декрет высечен на памятном камне «священными, туземными и эллинскими буквами». Стало быть, все три надписи имеют один и тот же смысл. Это было то, о чем ученые мечтали долгие годы. Билингва — параллельный текст на двух языках, из которых один известен. В этом случае была даже не билингва, а трилингва. Нужно сказать, что и с ее помощью расшифровать иероглифы оказалось делом далеко не простым. Мы не будем пересказывать историю расшифровки Розеттского камня, а затем и египетских иероглифов. Нам было важно напомнить, что она стала возможной только благодаря Розеттскому камню.
      История расшифровки египетских иероглифов многократно описана. Но сейчас расшифровано уже очень много неизвестных древних письмен: древнеперсидский язык, месопотамская клинопись, хеттские иероглифы, угаритский и гублский языки, кипрское слоговое письмо, крито-микенские линейные надписи и так далее. И если мы обратимся к истории их расшифровки, то увидим, что практически во всех случаях основой послужило нахождение билингв.
      Итак, при расшифровке надписей на известном языке применяют статистический анализ, используя законы строения языка, при разгадке надписей на неизвестных — ищут билингву. Если мы теперь обратимся к проблеме генетического кода, для нас станет ясно, что задача принадлежит ко второй группе, так как «язык» ДНК неизвестен. Следовательно, нужна билингва. Такой билингвой могли бы стать данные о последовательности аминокислот в белке и о последовательности нуклеотидов в ДНК, которая его кодирует. Легко сказать! В то время, о котором идет речь, порядок аминокислот в белках определять только начинали. А порядок нуклеотидов в нуклеиновых кислотах и вовсе не умели. Не научились этого делать и до сих пор, хотя усилия к этому прилагают очень большие. Только в 1964 году появилась первая работа, в которой дана расшифровка порядка нуклеотидов в сравнительно небольшой молекуле, и к тому же местами она предположительна. Но и для этого пришлось применить в комбинации почти все известные методы.
      Для расшифровки генетического кода необходима билингва, и поскольку ее нет, время его разгадки еще не пришло! Но не так устроен человек, чтобы ждать, когда ответ придет сам собой. Как только выяснилось, что генетический код существует, есть связь между порядком нуклеотидов в нуклеиновой кислоте и порядком аминокислот в белке, ученые не переставали трудиться над его разгадкой. И невозможное свершилось. Хотя до сих пор еще не умеют «читать» то, что записано в нуклеиновой кислоте, но генетический код расшифрован.
      Успех дался не сразу. Десяткам ученых пришлось несколько лет трудиться не покладая рук, чтобы подготовить почву для великого открытия. Работы хватило и экспериментаторам и теоретикам.
      Теоретики взялись за дело раньше. Ведь им, кроме карандаша и бумаги (и, конечно, головы на плечах!), ничего не нужно. Они рассуждали примерно так. Раз нет билингвы и неизвестен язык, то можно расшифровывать код так, словно язык известен. Нужно только, зацепившись за что-нибудь, догадаться, какова «грамматика» языка, на котором Нуклеиновые кислоты отдают свои команды «рабочим», строящим белки.
      Именно так и поступил Гамов в той работе, которая нам уже известна. Он «зацепился» за то, что расстояния между соседними «кирпичиками», из которых построены белки и нуклеиновые кислоты, одинаковы и что придуманных им «ромбов» ровно столько, сколько нужно: 20. А потом стал пытаться расшифровывать код такими же методами, как это делал герой рассказа «Золотой жук» или как делают разведчики, перехватившие радиограмму противника.
      Гамов ошибся. Но пример его оказался заразительным, и работы, сделанные в принципе по тому же образцу, стали появляться, как грибы после дождя. Ни одна из них проблемы не решила, но ни одна не оказалась и лишней, так как каждая чем-то да приближала к цели. Здесь мы расскажем только об одной работе такого рода — о работе, сыгравшей в проблеме генетического кода особенно важную роль — как положительную, так и отрицательную.
      Гамов, как и его последователи, ошибся. Код оказался неперекрывающимся. Соседние аминокислоты кодируются независимыми друг от друга группами нуклеотидов. Это создало новую трудность. Сколько нуклеотидов нужно, чтобы зашифровать одну аминокислоту? Нуклеотидов четыре, аминокислот 20. Если брать по одному нуклеотиду, то можно зашифровать только четыре аминокислоты. Если брать по два нуклеотида на аминокислоту, нетрудно подсчитать, что это даст 16 комбинаций. Маловато. Если же по три, комбинаций оказывается более чем достаточно — 64. Значит, каждую аминокислоту кодирует не меньше чем тройка нуклеотидов («триплет», как его назвали ученые).
      Но нуклеотидный триплет занимает втрое больше места, чем аминокислота. Если триплеты не перекрываются, то аминокислоты оказываются слишком далеко друг от друга, чтобы соединиться друг с другом в белковую цепочку. Снова возникла проблема прокрустова ложа. В 1957 году вышла работа, предлагавшая решение этой проблемы. Авторами ее были уже знакомый нам Крик и два его сотрудника — Гриффиц и Орджел. Решение было простым. Авторы предположили, что аминокислоты не имеют непосредственно дела с триплетами. Должны существовать специальные молекулы («адаптеры»). Одним концом они соединяются с аминокислотами, из которых должен строиться белок, а другим — с нуклеиновой кислотой, в которой в определенном порядке расположены триплеты. Для этого, конечно, «адаптеры» должны иметь удлиненную форму.
      Не прошло и года, как гипотеза «адаптеров» подтвердилась. Была открыта новая разновидность нуклеиновой кислоты, которую вначале назвали растворимой РНК, а теперь чаще называют транспортной РНК. Оказалось, что молекулы транспортной РНК несут именно ту функцию, которой Крик и сотрудники наделили гипотетические «адаптеры».
      В той же статье давался ответ и на другой вопрос, который непосредственно вытекал из решения первого. Вспомним сначала код, предложенный Гамовым. Мы его поясняли на последовательности букв:
      НОСАКТОКО
      Ромбический код был перекрывающимся. Любая тройка в этой последовательности имела смысл, и написанный ряд букв содержал семь слов (НОС, ОСА, САК, АКТ, КТО, ТОК, ОКО). Теперь же приходилось считать, что эта последовательность содержит лишь три слова (НОС, АКТ, ОКО). А это приводило к существенным затруднениям.
      Ведь «адаптер» может прицепиться не туда, куда надр, например к буквам О, С, А. А это изменит смысл. Будет построен не тот белок, какой нужно. Более того, он вообще может не построиться. Например, если один «адаптер» присоединится к буквам О, С, А, а другой к Т, О, К, то между ними останется одинокая буква «К», к которой ничто присоединиться не может. Белок распадется пополам.
      Какой же выход? Самое простое, пожалуй, предположить, что существуют какие-то разделительные знаки («запятые»), показывающие, где кончается один триплет и начинается другой. Но, к сожалению, химические данные говорили против существования «запятых». Работа Крика, Гриффица и Орджела называется «Коды без запятых». Чтобы объяснить однозначность «чтения» информации, записанной в нуклеиновой кислоте, они высказали следующую идею. Код должен быть устроен таким образом, чтобы неправильное чтение было невозможно, чтобы любое «слово», составленное из конца одного триплета и начала другого, не имело смысла. Например, возьмем слова: ГЕН, ДУБ, КОД. Если мы их напишем подряд (в любом порядке), эта последовательность будет содержать только три осмысленных слова. Проверьте, и вы убедитесь, что это действительно так.
      Расчеты показали, что подобный код составить можно. Особенно интересно, что при этом получается «словарь», состоящий ровно из двадцати слов (сколько и требовалось!). Гипотеза казалась очень правдо-
      подобной. Да и авторитет Крика к тому времени был весьма высок, а когда подтвердилась гипотеза «адаптера», поднялся еще выше. Поэтому в «код без запятых» все сразу поверили. Но гипотеза оказалась ошибочной. А ее принятие, конечно, несколько увело ряд дальнейших работ в неправильную сторону.
      Много было теоретических работ. Но одни они не могли решить проблемы. Слово было за экспериментаторами. Ведь нужно было доказать даже такие основные положения, как то, что ДНК обладает свойством самовоспроизведения, что она определяет строение белков. А кроме того, нужно было искать и экспериментальные пути для расшифровки кода.
     
      НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ ДЕЛАЕТ ЧЕЛОВЕК
      Знаете ли вы, кто такие баски? Скорее всего — нет. И не мудрено: на земном шаре их всего около миллиона. Баски — остатки древнейшего населения Пиренейского полуострова. Люди, которым за сорок, помнят, вероятно, что до войны была знаменитая футбольная команда басков. А после войны одному из потомков этого свободолюбивого народа выпало на долю внести несколько существеннейших вкладов в молекулярную биологию.
      Имя этого человека Северо Очоа. Он родился в 1905 году в деревне Луарка в провинции Астурия на северном берегу Испании. До 1936 года его деятельность протекала на родине, где он прошел путь до заведующего отделом физиологии в Мадридском университете. Но когда вспыхнул фашистский мятеж генерала Франко, Очоа навсегда покинул родину. Вначале он нашел приют в Германии, в лаборатории Мейергофа, у которого работал и раньше, в 1937 году переехал в Англию, а в 1941 — в Соединенные Штаты. Несмотря на трудную судьбу, Очоа успел сделать исключительно много и до сих пор не теряет энергии и бодрости. Мы не будем останавливаться на большинстве его работ, так как они носят слишком специальный характер, начнем с 1955 года, когда ученый уже был знаменит, а его имя с уважением называл любой биохимик.
      Любое явление природы только тогда можно считать познанным, когда человек способен сам его воспроизвести. Что касается нуклеиновых кислот, то познание их шло очень медленно. Но честь искусственного получения нуклеиновой кислоты выпала на долю Очоа. В 1955 году Северо Очоа вместе с прикомандированной к его лаборатории молодой француженкой Марианной Грюнберг-Манаго выделил из бактериальных клеток новый, дотоле никому не известный фермент, обладавший удивительными свойствами. В присутствии этого фермента отдельные нуклеотиды соединялись в длинные цепи. Получающиеся при этом полимеры абсолютно ничем не отличались от естественной РНК. Правда, нужно заметить, что для этого приходилось брать не совсем обычные нуклеотиды. Чтобы соединить их, нужно затратить довольно большую энергию. В ходе жизненных процессов энергия чаще всего запасается в виде фосфорных связей. И для образования РНК используются нуклеотиды с присоединенными к ним добавочными фосфорными группами. .При их отщеплении выделяется необходимая энергия.
      Это, конечно, было выдающейся победой, так как знаменовало собой первый шаг в активном освоении человеком нуклеиновых кислот. За это открытие Очоа в 1959 году была присуждена Нобелевская премия. Но сказанным значение работы Очоа не ограничивается. Как мы увидим, несколько позже она сыграла исключительную роль в расшифровке генетического кода.
      Дальнейшие работы показали, что открытый фермент содержится не только в тех бактериях, из которых он был первоначально выделен. Этого и следовало ожидать — законы природы, как правило, всеобщи. Но всегда речь шла только о РНК- ДНК таким способом искусственно синтезировать не удавалось. Однако долго ждать не пришлось. Вскоре и ДНК также была получена в пробирке. Методика ее синтеза была в общем-то похожа на методику получения РНК, но одна деталь была принципиально иной и очень важной. Чтобы происходила сборка новых молекул ДНК, нужна была затравка в виде уже готовой ДНК. Без нее синтез не шел. Но стоило добавить хоть самое небольшое количество ДНК, как синтез начинался.
      Помните гипотезу Крика — Уотсона? Они ведь предположили, что молекулы ДНК могут самовос-производиться. Конечно, затравка могла играть и какую-нибудь другую роль. Но Артур Корнберг, который со своими сотрудниками разработал этот метод, самым тщательным образом исследовал получающийся продукт. Оказалось, что новая ДНК обладает всеми свойствами затравки!
      Таким образом, было, наконец, и экспериментально доказано, что размножающиеся молекулы существуют. Это произошло почти через 30 лет после того, как Кольцов выдвинул свое положение: «Каждая молекула из молекулы», и через три года после того, как Уотсон и Крик заподозрили ДНК в том, что именно она обладает этим замечательным свойством и лежит у истоков жизненных явлений.
      Таким образом, одно из предсказаний теоретиков подтвердилось в прямых опытах. Было доказано, что ДНК обладает способностью к самовоспроизведению. Оставалось еще доказать, что нуклеиновые кислоты действительно определяют специфичность белковых молекул. Ждать этого пришлось дольше. Правда, многие ученые продолжали получать те или иные «намеки» на участие нуклеиновых кислот в синтезе белков, но это не были доказательства. Бесспорные доказательства пришли только в 1961 году. Тогда мир услышал сразу о двух независимых доказательствах.
      Мне повезло, так как я волею случая оказался в числе первых людей, узнавших об этих открытиях. Обе работы, о которых пойдет речь, были впервые доложены на Международном биохимическом конгрессе в Москве, на котором присутствовал и я.
      Памятники ставят не только реальным людям. Существует памятник Шерлоку Холмсу, памятник Тому Сойеру и Гекльберри Финну. А Иван Петрович Павлов распорядился поставить перед зданием своего
      Института памятник Собаке — тому лабораторному животному, благодаря которому было создано учение о высшей нервней деятельности. Генетики нередко поговаривают, что неплохо было бы воздвигнуть памятник Дрозофиле. Что ж, такое возможно. Но трудно было бы изваять памятник «героям» создания молекулярной генетики. Пришлось бы изображать в мраморе или бронзе фигуры вируса табачной мозаики или кишечной палочки.
      Вирус мозаичной болезни табака издавна привлекал многих исследователей. Обратил на него внимание и немецкий ботаник Георг Мель-херс, начавший заниматься им еще до войны в биологическом институте в Далеме, пригороде Берлина. В 1942 году он описал интересную мутацию этого вируса, а затем вместе с химиком Герхардом Шраммом (тем, что позже сумел вызвать мозаичную болезнь с помощью чистой нуклеиновой кислоты) занялся изучением вопроса о механизме размножения этого вируса. Используя в качестве метки радиоактивный фосфор, они пытались выяснить, в какой форме берет вирус строительные вещества из клеток растения. Но тогда эти исследования были только начаты.
      После окончания войны и Мельхерс и Шрамм оказались вместе в небольшом средневековом городке Тюбингене. Правда, в разных институтах. Но совместная работа возобновилась. Шрамм вместе со своим молодым сотрудником Гирером исследовал действие азотистой кислоты на РНК. Азотистая кислота — вещество очень простое, и потому довольно легко анализировать механизм ее действия. Оказалось, что она может делать с РНК очень немногое: под ее действием в конечном счете одна из «мастей» — так называемый цитозин — превращается в урацил, а другая, аденин, превращается в гуанин. Больше ничего при действии азотистой кислоты с РНК случиться не может. Это точные химические данные.
      Интересно было посмотреть, что произойдет с вирусом табачной мозаики, главной составной частью которого является РНК, если на него подействовать азотистой кислотой. Такие опыты были поставлены, и оказалось, что после обработки азотистой кислотой инфекционная способность вируса сильно падает и, что еще более интересно, в довольно большом количестве возникают мутации — вирусы с наследственно измененными свойствами. Выходило, что изменение РНК меняло наследственные свойства вируса.
      Природой этих наследственных изменений занялись в лаборатории Мельхерса, что было связано с очень трудоемкой работой, но, как говорится, игра стоила свеч. Мельхерс поручил эти исследования работавшему у него молодому физику (лучше сказать, бывшему физику, как и большинство современных молекулярных биологов) X. Г. Виттману. Вирус табачной мозаики (или выделенную из него РНК) обрабатывали азотистой кислотой и производили заражение табака. На листьях развивались поражения — пятнышки, о г которых болезнь и берет свое название.
      Хотя эти пятнышки и видны простым глазом, но каждое из них берет начало от одной-единственной вирусной частицы, поэтому все вирусные частицы в одном пятне совершенно одинаковы. В результате мутации вирус дает измененные поражения. Каждое из таких измененных пятнышек вырезалось, а затем, после повторных заражений растений, набиралось такое количество измененного вируса, что его можно было подвергать подробному химическому анализу. А анализ состоял в точном выяснении порядка, в котором расположены аминокислоты в вирусном белке. А в молекулах этого белка их ни много ни мало — 158. Представляете, что это была за адская работа! Но полученные результаты вполне оправдали ее.
      Оказалось, что у вирусов, изменивших наследственные свойства, белок изменен, причем, как правило, измененной оказывается одна-единственная аминокислота. Например, на 59-м месте в нормальном вирусном белке расположена аминокислота треонин, а у одной из мутаций на том же месте — изолейцин, что же касается остальных 157, то они у обоих сортов вируса совершенно одинаковы. Уже из одного этого факта можно сделать несколько важных выводов.
      Во-первых, эти опыты показывают, что наследственное изменение связано с изменением строения белка. Во-вторых, чтобы вызвать изменение внешних признаков, достаточно самого небольшого изменения белковой молекулы. В-третьих, и это самое важное, поскольку в результате действия азотистой кислоты в РНК одни «масти» заменяются на другие и это ведет к изменению белка, выходит, что последовательность аминокислот в белках определяется последовательностью нуклеотидов в нуклеиновой кислоте. Гипотеза Гамова была таким образом подтверждена экспериментально.
      Внимательный читатель может заметить, что в гипотезе Гамова речь шла вовсе не о РНК, а о ДНК. Но ведь там говорилось о клетках высших организмов, у которых есть хромосомы, состоящие из ДНК и белка. Вирусы же — самые примитивные существа, даже не клетки, стоящие на грани между живым и неживым. У них нет, естественно, ни ядра, ни хромосом. Роль хромосом у них играют отдельные молекулы нуклеиновой кислоты. Большинство растительных вирусов вообще не содержит ДНК, но РНК этих вирусов функционально играет ту же роль, что ДНК у других организмов.
      Именно об этих важнейших опытах с вирусом табачной мозаики и рассказал Виттман в своем докладе на конгрессе в Москве.
      Во время конгресса мне пришлось познакомиться, с Мельхерсом, учителем и тогдашним руководителем Виттмана. Разговор вращался, естественно, вокруг вопросов, интересовавших нас обоих, — мы говорили о генах, мутациях, РНК и ДНК. Конечно, мы не во всем соглашались. Я рассказывал о своих опытах по вызыванию мутаций у растений с помощью радиации. Мельхерс соглашался, что полученные нами результаты представляют какой-то интерес, но в ®б-щем-то убеждал меня в том, что эту работу нужно бросать. Спорить с Мельхерсом трудно. Представьте себе детину, фигура которого украсила бы любую баскетбольную команду, начиненного совершенно немыслимой энергией. Когда он спокойно разговаривает, каждое слово без труда услышишь в соседней комнате, но если спорит... Представляете, какой шум он поднимает, когда начинает спорить! А Мельхерс был совершенно убежден в том, что сейчас все генетики должны переходить на работу с вирусами (лучше всего, конечно, с вирусом табачной мозаики) и вызывать мутации только химическими веществами (лучше всего, конечно, азотистой кислотой)!
      — Вы слышали доклад Виттмана? — кричал он на меня. — Ведь это же грандиозно! Разве мыслимо было бы получить такие результаты на дрозофиле или на горохе! Разве могут дать такие ясные результаты рентгеновы или гамма-лучи?! Впрочем, то, о чем он сегодня рассказывал, только начало. Вот посмотрите, продолжая эти опыты, мы и генетический код расшифруем!
      Когда споришь с Мельхерсом, лучше всего молчать. Но здесь я не выдержал: хорошо, все это очень интересно и поучительно, однако как можно с помощью этих опытов расшифровывать код, совершенно неясно.
      — С помощью того, что сейчас сделано, конечно, нельзя ничего расшифровать. Но кое-что уже сказать можно. Например, мы уже знаем, что под действием азотистой кислоты пролин может замещаться на лейцин. С другой стороны, мы знаем, что это вещество вызывает в РНК замену Ц на У и А на Г. Значит (и это мы можем сказать уже сегодня), в состав триплета, кодирующего пролин, входит либо Ц, либо А, а в состав триплета, кодирующего лейцин, — либо У, либо Г. Когда мы найдем еще несколько веществ с таким же специфическим действием, как азотистая кислота, и проанилизируем для каждого вещества по нескольку сотен мутаций, расшифровка кода сведется к несложной математической задаче.
      — Для чего потребуется работа двухсот человек в течение ста лет, — пытаюсь возражать я.
      — Достаточно одного ученого с полудюжиной лаборантов. Мы уже установили автоматические анализаторы аминокислот, которые круглосуточно анализируют одну мутацию за другой. Дайте мне ваш адрес. Не пройдет и полгода, как вы получите от нас статью по этому вопросу. Правда, через полгода расшифровка кода будет далеко не полная, но начало будет сделано!
      Верить ему было, конечно, трудно, но слушать очень интересно.
     
      ТРИУМФ НИРЕНБЕРГА
      Мельхерсу с Виттманом в какой-то мере «не повезло» на Московском конгрессе, как, впрочем, и многим другим. Они, везя на конгресс свои последние, крайне интересные и не известные другим ученым результаты, рассчитывали произвести сенсацию, стать именинниками на сегодняшнем празднике. И так бы оно и было, если бы не Нирбнберг.
      Еще в 1957 году Андрей Николаевич Белозерский (помните, именно благодаря его работам была опровергнута тетрануклеотидная гипотеза строения нуклеиновых кислот), ставший к тому времени академиком, заинтересовался сравнительным анализом состава ДНК и РНК. Эту работу он поручил своему талантливому ученику — Александру Спирину. В то время Спирину было всего 26 лет. Он исследовал большое число бактерий и нашел, что если состав ДНК варьирует у них довольно-таки сильно, то РНК у всех бактерий почти одинакова. Почти, но не совсем. И какое-то сходство в составе РНК и ДНК У одних и тех же бактерий все-таки было. В чем тут дело?
      Белозерский и Спирин объяснили эти результаты следующим образом. Та РНК, которую они анализировали, представляет собой смесь: большая часть у всех бактерий одинаковая, а меньшая соответствует по своему составу ДНК. Это представлялось крайне интереснььм. Ведь если существует РНК с тем же составом, что и ДНК, может быть, она и играет роль посла, который переносит информацию из ядра в цитоплазму. Ведь дело в том, что хромосомы, содержащие ДНК, находятся в ядре, а белок строится в цито-плазхме. Это казалось загадочным. А если существует такой переносчик, то все станет понятным.
      Гипотеза Белозерского — Спирина вскоре подтвердилась. К 1961 году было уже точно доказано, что в ядре образуется РНК, копирующая своим составом и порядком нуклеотидов ДНК- Назвали ее — информационная РНК.
      Теперь уже начал в общих чертах вырисовываться ход синтеза белка в живой клетке. Строение белков закодировано в ДНК, находящейся в хромосомах, и «записано» в виде последовательности составляющих ее нуклеотидов. Эта информация передается с помощью информационной РНК в цитоплазму: молекулы РНК выходят из ядра и присоединяются к специальным мелким частицам, т,ак называемым рибосомам, на которых и происходит сборка белка из аминокислот. Что же касается аминокислот, то они сначала «активируются», получая заряд энергии, необходимой для соединения друг с другом, а затем прикрепляются к молекулам транспортной РНК, которая ставит их на то место, где каждая из них должна быть. В 1961 году это уже казалось очень правдоподобным, но решающего доказательства, что все происходит именно так, — не было.
      Ниренберг попытался воссоздать условия, необходимые для синтеза белка вне живой клетки. Он взял полный набор аминокислот, транспортную РНК, необходимые ферменты, источники химической энергии и рибосомы. Сколько ни держали эту смесь в термостате — белок не строился. Но стоило в нее добавить еще крупные молекулы РНК, как очень быстро начинал строиться белок. Можно было брать вирусную РНК или РНК из дрожжей, получался одинаково хороший результат. Блестящий успех. Уже одного этого достаточно для того, чтобы все заговорили о новой звезде на биохимическом горизонте.
      Но Ниренберг в своем докладе рассказал не только об этом. Ведь к тому времени на вооружении биохимиков был метод Очоа, с помощью которого можно искусственно получать РНК. И Ниренберг попробовал в свою смесь добавить вместо природной РНК — искусственную, сделанную руками человека. И произошло немыслимое — белок строился и в присутствии «самодельной» РНК. А нужно сказать, что искусственная РНК была совершенно непохожа на ту, что встречается в природе. В природной примерно одинаковое количество всех четырех нуклеотидов. А Ниренберг взял для своих опытов полиуридиловую кислоту, то есть РНК, содержавшую нуклеотиды только одного сорта — урацил (У).
      Другими словами, «посол», которого ученые направили к месту белкового синтеза, нес довольно-таки однообразную информацию. Она выглядела так: УУУУУУУУУУУУУУУ...
      И все-таки белок строился. Что же это был за белок? Такой же однообразный, как и полученная информация. Этот белок состоял из совершенно одинаковых аминокислот, хотя в пробирке находились все 20 и выбирать можно было что угодно. Но на этот
      раз понадобилась лишь одна аминокислота — фенилаланин. При написании белковых формул принято аминокислоты обозначать тремя буквами, разделяя их черточками . Поэтому формула нового белка, полученного в опытах Ниренберга и Маттеи, была: фен-фен-фен-фен-фен...
      Ничего подобного в природе не существует, как, впрочем, нет ничего похожего и на взятое однообразное УУУУУУ...
      Не нужно быть гением, чтобы понять: в таких опытах можно расшифровать генетический код уже не с помощью произвольных гипотез, а вполне всерьез. Ведь результаты опыта Ниренберга и давали тот самый «Розеттский камень», который необходим для расшифровки кода. У природы не удалось получить
      Например, аланин обозначают «ала», треонин — «тре», глицин — «гли», цистеин — «цис», фенилаланин — «фен». Формула белка, состоящего из остатков аланина, глицина и цистеина, будет: ала-гли-цис.
      этот камень, ученые сделали его сами. Действительно, теперь имелась одна и та же «надпись» на двух языках: на языке РНК и на языке белка:
      ...УУУУУУУУУУУУУУУУ...
      ...фен-фен-фен-фен...
      Если сравнить их, то, конечно, ясно, что фенилаланин кодируется последовательностью из нескольких «У». Поскольку код скорее всего является триплетным, то с довольно большой уверенностью мы можем заполнить первую строку в биохимическом словаре наследственности: УУУ — фенилаланин.
      Лиха беда начало. Уже там, в огромной аудитории МГУ на Ленинских горах, большинству слушателей было ясно, что на этом пути скоро удастся расшифровать генетический код полностью.
      А в том, что нуклеиновые кислоты являются хранилищем наследственной информации, больше уже никто не сомневался. 93 года прошло с тех пор, когда молодой Мишер нашел в вонючих бинтах новое вещество — нуклеин. Спустя четыре года он выделил из него нуклеиновую кислоту. В течение долгих десятилетий она почти не привлекала внимания ученых. А теперь самые завидные . женихи «просили руки» бывшей Золушки. Нуклеиновая кислота стала «веществом № 1».
     
      АЛФАВИТ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
      ПОСЛЕ БАЛА
      — А ведь этот разговор влетит ему в копеечку! — обратилась белокурая Света, работница международного телефона, к своей подружке. Говоря это, она посмотрела на будку, в которой молодой человек что-то кричал в трубку по-английски, находясь явно в возбужденном состоянии, — ведь он разговаривает с Нью-Йорком.
      — Наверно, звонит своей девушке, — ответила меланхолично Тома.
      — Да, уж конечно, не жене. Вот это любовь!
      Обе были бы, вероятно, сильно удивлены и разочарованы, узнав, что молодой клиент вел столь длинный разговор не с женой и не с невестой, а с 56-лет-ним мужчиной. Он разговаривал с профессором СевероОчоа.
      Очоа не был на биохимическом конгрессе в Москве. Его сотрудники говорили, что в последнее время он так «замотался» с работой, что вместо поездки за океан предпочел взять отпуск и покататься на яхте.
      Когда же Ниренберг сделал свой доклад, в котором рассказал о том, что ему (с помощью искусственной РНК, полученной по методу Очоа!) удалось расшифровать первый триплет, один из сотрудников биохимической лаборатории Нью-Йоркского университета, не дослушав конца аплодисментов, бросился на международный телеграф, чтобы срочно известить своего учителя о столь сногсшибательной новости.
      Было ли это на самом деле, конечно, неизвестно, но среди участников конгресса этот рассказ пользо-
      вался популярностью. И не мудрено. Сообщение Ни-ренберга заставило многих ученых изменить либо планы своих работ, либо свои интересы.
      Повлияло его сообщение и на меня. Расшифровывать код я, конечно, не собирался. Лаборатория наша для этого совершенно не приспособлена, да и возраст такой, что начинать работать в новой области поздно. А было бы мне лет на 10 — 15 меньше, я, возможно, серьезно подумал бы о том, не переквалифицироваться ли. Но что касается интереса к молекулярной генетике, который у меня был и раньше, то он возрос очень сильно. Теперь я уже не пропускал ни одной статьи, в заглавии которой бросались в глаза три буквы: ДНК- И действительно, теперь любой генетик, любой биофизик (а я себя считаю в какой-то мере и тем и другим) должен быть знаком с этой областью.
      Френсис Крик на конгрессе был, но доклада не делал. Это никого не удивляло. И так он сделал много: хмакромолекулярная структура ДНК, гипотеза «адаптера», «код без запятых»... Сколько можно! Но по возвращении с конгресса Крик преподнес «новогодний подарок» своим коллегам. Его новая статья (написанная в соавторстве с Л. Барнеттом, С. Бреннером и Р. Дж. Уоттс-Тобином) была напечатана в номере уже знакомой нам лондонской «Природы» от 31 декабря 1961 года.
      Когда я увидел в библиотеке этот номер журнала, то сразу набросился на него, быстро пробежал статью... и ничего не понял. Статья была длинная и трудная. Но выводы крайне интересные. Они рассказывали «всю правду» об устройстве генетического кода. Смысла триплетов они не касались. Но не это сейчас было самым важным. Ведь то, что фенилаланин кодируется триплетом УУУ, было пока только предположением. Из опытов Ниренберга и Маттеи почти с таким же основанием хможно сделать вывод, что он кодируется диплетом УУ, или квадруплетом УУУУ, или любым другим числом У.
      Предположение о триплетах наиболее вероятно, но это нужно еще доказать. И Крик с сотрудниками
      утверждали, что они это доказали. Но речь шла не только об этом. Они также делали вывод, что код не перекрывающийся (мы уже знаем, что это такое: например, код Гамова был перекрывающимся). Кроме того, код является вырожденным, то есть одна аминокислота может кодироваться не одним, а несколькими разными триплетами. Наконец, они говорили о том, каким образом обеспечивается однозначное считывание информации с нуклеиновых кислот. Крик уже дал раньше ответ на этот вопрос, предложив «код без запятых». А в этой работе гипотеза «кода без запятых» опровергалась.
      Опровержение «кода без запятых» является, может, быть, самой большой заслугой Крика. К сожалению, очень часто ученые слишком крепко держатся за то, что однажды сказали. Бывает, развитие науки начисто опровергло какую-нибудь гипотезу, а ее автор вопреки всему продолжает за нее держаться. Горе, если такому ученому дана большая власть, если, скажем, он руководит большим коллективом. Ведь он не даст ни одному из своих учеников работать по-новому. Силой административной власти заставит их заниматься вчерашним днем науки.
      К сожалению, так бывает. Психологически это понятно. Такой ученый, вероятно, думает, что, если старая гипотеза окажется неверной, его сразу все начнут считать за дурака. Ему уже начинает казаться, что прохожие на улице ехидно улыбаются, глядя на него: смотрите, мол, это тот самый ученый, теория которого оказалась неправильной. Но так кажется только ему. Всем известно, что история науки — это история гибели бесчисленного количества гипотез. Та гипотеза, которую высказал этот ученый, была для своего времени нужной и прогрессивной. Она очень помогла развитию науки только благодаря тому, что уже существовала. Было что проверять и опровергать, поэтому удалось продвинуться на один шаг вперед. Со стороны это видно хорошо, а самому порой мешает понять ложное самолюбие. А в таком случае коллеги начинают действительно посмеиваться. Они
      вообще перестают с ним всерьез говорить и спорить. Это бессмысленно. Человек отстал.
      Честность ученого требует беспристрастного отношения и к своему и к чужому. Я бы сказал даже, что к «своему» нужно относиться более критично. Это самый верный способ обезопасить себя от провалов. И конечно, верх научной честности, когда ученый говорит: «Я не прав». И тот, кто на это способен, про того можно сказать, что это действительно настоящий ученый. Именно так поступил в свое время Лайнус Полинг — крупнейший физико-хи-мик и известный борец за мир. За несколько месяцев до Уотсона и Крика он расшифровал строение молекул ДНК и опубликовал соответствующую работу. Модель Полинга существенно отличалась от модели Уотсона — Крика. Нужно сказать, что авторитет Полинга был таков, что многие скорее верили бы ему, чем другим. Но он сам поспешил выступить в печати и заявить, что модель Уотсона — Крика является более правильной. Излишне Говорить, что никто после этого не стал считать его менее крупным ученым. Скорее наоборот. А сейчас так же поступил Крик.
      В действительности задача о считывании решалась проще, чем казалось. Представим себе, что эта книга напечатана без интервалов между словами. Норазве-разныечитателипрочтутэтуфразунеодинаково? Конечно, с непривычки так читать трудно. Но ошибок никто не сделает. Почему? Да потому, что мы читаем с начала и подряд. Так же решается эта задача и при синтезе белков: информация считывается группами определенной длины последовательно, начиная с некоторой фиксированной точки.
      Но все это лишь выводы. А сама статья? Я ее, конечно, взял и просидел над ней весь вечер, читая очень медленно. Когда я понял ее, то пришел еще в больший восторг. Эта работа пленяла исключительной логикой и остроумием в планировании опытов и в объяснении их результатов. К сожалению, я смогу здесь рассказать только о самой сути. Статья, написанная авторами для специалистов, по объему составляет примерно около 20 страниц таких, как эта. Но даже специалисту сразу понять ее трудновато из-за чрезмерной краткости. Я расскажу только о том, как было доказано, что код действительно является триплетным.
      Основной метод, примененный в работе Крика и сотрудников, состоял в получении мутаций у бактериофага. Мутации вызывали с помощью химического вещества профлавина. Вещество это действует на РНК довольно своеобразно. В отличие от азотистой кислоты, которая превращает одни «масти» в другие, это вещество вызывает мутации, «выдергивая» или «вставляя» отдельные нуклеотиды. Когда получили большое количество мутаций внутри одного и того же гена и начали скрещивать их друг с другом, обнаружились интереснейшие факты. Иногда две мутации с совершенно одинаковым действием в случае объединения давали внешне совершенно нормальное потомство. Иногда же этого не наблюдалось. Чем это можно объяснить?
      Проще будет, если мы начнем с конца и предположим, что триплетность кода доказана, другими словами, что в нуклеиновокислотном языке все слова состоят только из трех букв. Забавно, с нашей точки зрения, выглядел бы такой язык. В нем возможными были бы фразы только вроде такой: «Пес был там, где рос дуб», или: «Мой сын дал нам пук роз».
      На примере этих фраз и поясним, к чему сводится работа Крика и его сотрудников. Но будем помнить, что мутации, вызванные профлавином, состоят в выпадении или в добавлении отдельных букв.
      Итак:
      ПЕС БЫЛ ТАМ, ГДЕ РОС ДУБ...
      А мутации могут выглядеть так:
      ПЕС ЫЛТ АМГ ДЕР ОСД УБ... (выпадение).
      ПСБ ЫЛТ АМГ ДЕР ОСД УБ... (другое выпадение).
      ПЕС БЫХ ЛТА МГД ЕРО СДУ Б... (вставка).
      Получилась совершеннейшая белиберда, хотя в первом случае выпала одна буква «Б», во втором — буква «Е», а в третьем добавилась буква «X». Бессмыслица получилась потому, что мы каждый раз разделяли ряд букв слева направо на слова из трех букв. А ведь к этому и сводится новая идея Крика: код считывается последовательно, так же как мы читаем книги.
      Что же произойдет при совмещении двух мутаций в одной молекуле ДНК? Прежде всего что такое «совмещение»? Это процесс, совершенно аналогичный кроссинговеру, только происходящий не на уровне хромосомы, а на уровне молекулы ДНК. Новая моле кула состоит из «головы» одной и «хвоста» другой, причем перекрест произошел в промежутке между двумя опечатками.
      При «объединении» двух первых из приведенных выше «мутаций» получится: ПСЫ ЛТА МГД ЕРО СДУ Б... Такая же бессмыслица, как и раньше. А в случае генов и раньше и теперь ген, конечно, вообще не должен работать.
      Теперь объединим первую «мутацию» с третьей: ПЕС ЫХЛ ТАМ ГДЕ РОС ДУБ...
      Получилась хотя и не совсем первая фраза, но что-то очень похожее, ее можно понять и, кстати, в том же смысле, что и раньше. В этом случае будет строиться белок, хотя и несколько отличающийся от исходного, но, безусловно, очень похожий на него.
      Исходя из этих соображений, стали считать, что возврат к норме при объединении двух «мутаций» происходит тогда, когда одна из «мутаций» представляет собой вставку, а другая — выпадение. Если же обе «мутации» являются вставками или выпадениями, то их сумма дает тот же измененный бактериофаг, что и каждая «мутация» в отдельности.
      А что произойдет (если такое объяснение результатов опытов правильно и код действительно трип-летный) в случае объединения трех вставок? Нетрудно догадаться и без схем, что при этом в сумме добавится один лишний триплет и большая часть «текста» будет читаться правильно. Если же код квадруп-летный, то есть каждое слово состоит из четырех букв, то объединение трех вставок не даст возврата к норме, а объединение четырех даст. То же самое, конечно, справедливо и для выпадений.
      Опыты были поставлены, и оказалось, что при объединении трех вставок или трех выпадений получается бактериофаг, выглядящий совершенно нормально. Триплетный характер генетического кода был убедительно доказан!
      Одновременно эти же опыты доказывают новую идею Крика о том, что «текст» читается подряд группами определенной длины. Столь же остроумно было показано, что текст считывается с определенной начальной точки.
      Хочу еще рассказать, как было доказано, что отсчет триплетов начинается с каких-то определенных точек (так же как фразы языка после точек). В качестве примера возьмем две фразы из трехбуквенных слов, которые были написаны в^пне:
      ПЕС БЫЛ ТАМ, ГДЕ РОС ДУБ. МОЙ СЫН ДАЛ НАМ ПУК РОЗ.
      Требуется доказать, что эти фразы действительно разделены «точкой», другими словами, что вторая читается независимо от первой. Написанные фразы, конечно, символизируют два соседних гена у бактериофага, с которым экспериментировали хитроумный Френсис Крик и его сотрудники.
      Косвенно в пользу существования «точки» говорил тот факт, что мутации, возникающие в первом гене, не влияют на работу второго. Но этого ученым было мало. Они решили поставить более прямой опыт. Для этого они взяли мутацию, у которой выпал большой кусок, захватывающий конец первого гена и начало второго, то есть нечто вроде: ПЕС БЫЛ ТАМ, ГДЕ РОЙ СЫН ДАЛ НАМ ПУК РОЗ.
      Здесь выпал кусок: «ОС ДУБ. М». Он состоит из шести букв — числа, кратного трем. Поэтому слова получаются осмысленными. А что будет, если в первом гене произойдет вставка или выпадение? ПСБ ЫЛТ АМГ ДЕР ОЙС ЫНД АЛН АМП УКР 03... Выпала одна буквы «Е», и обе фразы превратились в полнейшую бессмыслицу. А что, если в первый ген вставить после этого какую-нибудь букву? Очевидно, нормальное считывание большей части текста восстановится.
      Такие опыты были поставлены, и так и получилось. Любая акридиновая мутация в первом гене полностью выключала второй. Совмещение двух мутаций, из которых одна являлась вставкой, а другая выпадением, его деятельности не нарушала. Существование точек, с которых начинается отсчет троек, было доказано.
      Не буду пересказывать все содержание этой замечательной работы. Двух примеров достаточно, чтобы показать остроумие опытов и ясность выводов. Работа содержала выводы о большинстве основных свойств генетического кода. И хотя не было расшифровано ни одного триплета, она создала фундамент для составления «азбуки наследственности». «Словаря» еще нет (только одно слово — «УУУ» — разгадано Ниренбергом), а «грамматика» уже составлена!
      Георг Мельхерс сдержал слово, данное мне во время биохимического конгресса в Москве. В начале 1962 года я получил от него оттиск статьи (напечатанной тоже в последнем номере за предыдущий год, только другого журнала). Статья, написанная сотрудником Мельхерса Виттманом, называлась «Подходы к расшифровке генетического кода». И действительно, в этой работе расшифровывалось несколько триплетов. Правда, не только на основании собственных данных. За исходную точку пришлось принять данные Ниренберга о том, что фенилаланин кодируется триплетом УУУ. В опытах по вызыванию мутаций азотистой кислотой (которая, как мы знаем, превращает «Ц» в «У» и «А» в «Г») были получены замещения серина и лейцина на фенилаланин, а про-лина на серии и лейцин. Обратных изменений не было. Схематически это можно представить следующим образом:
      Но мы знаем, что, с одной стороны, фенилаланин кодируется триплетом УУУ, а с другой, что в опытах с азотистой кислотой «У» может получиться только из «Ц». Следовательно, триплеты, кодирующие серии и лейцин, должны каждый состоять из одного «Ц» и двух «У», отличаясь порядком.
      Рассуждая так же дальше, можно утверждать, что пролин кодируется триплетом, состоящим из двух «Ц» и одного «У». Короче говоря, только что изображенная схема взаимных переходов для аминокислот должна быть объяснена следующим образом:
      ...
      Порядок букв в триплетах при этом, конечно, остается произвольным. Всего в статье Виттмана был указан состав триплетов для девяти аминокислот. Почин сделан. Можно было надеяться, что пройдет немного лет и отыщутся триплеты для всех аминокислот.
      Но долго ждать не пришлось.
      Наука в наши дни развивается так стремительно, что большой проблемой становится вопрос о скорости публикации. Ученым все кажется, что слишком много времени проходит между сдачей статьи в редакцию и ее выходом в свет. И может быть, не удивительно, что первое сообщение о нахождении триплетов для всех аминокислот было напечатано не в научном журнале.
      3 февраля 1962 года газета «Нью-Йорк тайме» вышла с заголовком на первой странице: «Успехи в биологии позволяют надеяться, что химические загадки генетики будут раскрыты в этом году». В этом номере больше страницы (газетной!) посвящено молекулярной генетике. «Гвоздем» была табличка с генетическим кодом, в котором были приведены триплеты для каждой из 20 аминокислот. Для трех из них приведено даже по нескольку триплетов.
      Задача была почти решена. Оставалось одно: выяснить порядок «букв» в триплетах, что при столь быстрых успехах, можно было надеяться, сделают в текущем году.
      Научные журналы, пришедшие позже, рассказали, каким образом был достигнут этот успех.
      Ниренберг в своих первых опытах использовал очень однообразные «самодельные» РНК: они состояли либо из одних «У», либо из одних «Ц», одних «А» или одних «Г». РНК с составом УУУУУУУ... включа-
      ла в белок фенилаланин; ЦЦЦЦЦЦ... включала пролин, но в значительно меньшей степени, так что это можно было объяснить и ошибкой, а остальные две «самоделки» не влияли на синтез белков. Очевидно, ЦЦЦ, ААА и ГГГ не кодируют аминокислот.
      За продолжение опытов Ниренберга взялись одновременно в нескольких лабораториях, но наиболее быстрый успех выпал на долю сотрудников из лаборатории Очоа. Ведь там лучше всего умели приготовлять искусственную РНК-
      Как следовало идти дальше после первых опытов Ниренберга? Это было ясно: нужно применить РНК более сложного состава. Точно так же, как и в первых опытах, брали необходимую смесь, главными составными частями ее были рибосомы (частицы, на которых происходит сборка белка из аминокислот), полный набор аминокислот, полный набор транспортных РНК (подносящих аминокислоты к рибосомам) и затравку в виде «самодельной» РНК соответствующего состава. Нужно сказать, что эксперимент ведется в таких сверхмалых масштабах, при которых синтез белка никаким другим методом, кроме как с помощью меченых атомов, проанализировать нельзя. Для этого каждый опыт ставят в двадцати вариантах, в каждом из них берется одна меченая аминокислота, радиоактивная, а остальные — нормальные («холодные»). Подержав эту смесь в течение некоторого времени в термостате, осаждают белки трих-лоруксусной кислотой. Свободные аминокислоты при этом остаются в растворе. По тому, в каких вариантах опыта осадок радиоактивный, делают вывод, какие аминокислоты включаются в белок и в каких относительных количествах.
      Рассмотрим для примера один из первых опытов Очоа с сотрудниками. В качестве затравки взяли искусственную РНК, для построения которой использовали пять частей «У» и одну чдсть «Ц». Но прежде чем рассмотреть результаты, прикинем, чего следует ожидать. Порядок букв в искусственной РНК неизвестен — считают, что буквы располагаются случайным образом»
      А там, где мы имеем дело со случайными событиями, нужно обращаться к теории вероятностей. Эта наука говорит, что встречаемость триплетов, содержащих 3, 2 и О «У», должна быть пропорциональна 53, 52, 51 и 5°. Другими словами, на каждые 100 триплетов состава УУУ должно быть по 20 триплетов состава 2У, 1Ц (то есть 20 триплетов ЦУУ, 20 триплетов УЦУ и 20 — УУЦ), по 4 триплета состава 1У, 2Ц и около одного триплета ЦЦЦ (точнее — 0,8).
      Что же получилось в опыте? Если включение фенилаланина принять за 100 процентов, то оказалось следующее: фенилаланин — 100 процентов; серии — 25; лейцин — 20, пролин — 8 процентов.
      Получилось то, чего и следовало ожидать. Правда, цифры не совсем совпадали, точность измерений была небольшой, а любой опыт дает цифры с ошибками. Но раз могло прлучиться только 100, 20, 4 и 0,8 процента, то, скажем, цифра 8 процентов ближе всего к ожидаемым 4. Рассматривая полученные цифры, нетрудно сказать, что фен = УУУ (это мы уже знаем); сер = 2У, 1Ц; лей = 2У, 1Ц; про = 1У, 2Ц. Я нарочно взял для рассмотрения именно этот опыт. Если вы вернетесь на несколько страниц назад, то убедитесь, что Виттман на основании своих опытов по вызыванию мутаций у вируса табачной мозаики с помощью азотистой кислоты пришел к точно таким же выводам. Это было замечательно. Раз два метода дают один и тот же результат, значит ему действительно можно верить.
      Точно таким же образом с использованием других «самоделок» выяснили состав триплетов, кодирующих все 20 аминокислот.
      Небольшая табличка, которую составили Очоа с сотрудниками, сразу же обошла всю мировую научную печать. Что и говорить, оснований для торжества было достаточно. Найдены триплеты для всех аминокислот. Нужно только определить порядок букв в них. И раз состав триплетов был выяснен за несколько месяцев, конечно, можно надеяться, что до конца года выяснится и порядок. Проблема кода будет закрыта!
      В открытое окно врывались голоса птиц и мальчишек. Вымытый первым весенним дождем мир распускался почками деревьев, изумрудной травой, первыми цветами мать-и-мачехи и просветленными лицами прохожих. В такое время не очень-то хочется часами напролет смотреть в окуляры микроскопа. Невольно рассеивается внимание.
      Я выключил осветитель, снял препарат с предметного столика и пошел в библиотеку. Просматривать последние номера журналов — занятие более подходящее для такого дня. Но лучше бы я не поднимался на пятый этаж в этот майский день 1962 года. Через несколько минут после того, как я вошел в читальный зал, весна кончилась. Наступило никакое время года, когда не замечаешь ни дня, ни часа. Так бывает, если работа поглощает человека без остатка. Когда я мог снова ощущать окружающее, было уже палящее пыльное лето большого промышленного города.
      Я взял с выставки новых поступлений дюжину журналов и сел за столик. Не спеша перелистывал я бледно-зеленый мартовский выпуск «Трудов Академии наук США» и вдруг... Да, с этого все и началось — со статьи Северо Очоа и его сотрудников, в которой теперь уже подробно и обстоятельно описывались опыты, приведшие к табличке, напечатанной незадолго до этого в «Нью-Йорк тайме».
      Когда читаешь хорошую научную работу, то, честно говоря, нередко испытываешь чувство: почему не я ее сделал! Но эта работа, как прочитанные недавно статьи Крика об опытах с бактериофагом и Виттмана об опытах с вирусом табачной мозаики, вызывала не зависть, а восторг. Было, такое чувство, когда мальчишки и футбольные болельщики кричат: «Вот дают!»
      Я медленно и внимательно перечитывал статью. И — о чудо! — в результатах, которые получили американские биохимики, начал замечать закономерности, на которые авторы не обратили внимания. А стоило. Теперь, после того как определен состав всех
      триплетов (так тогда казалось), оставалось (как опять-таки казалось в то время) только определить последовательность «букв» в «словах». А закономерности, которые бросились мне в глаза, как будто могли помочь решить эту задачу.
      Продолжаю перелистывать журнал. Что за наваждение: еще одна статья о расшифровке генетического кода? Авторы? Джефри Зьюби и Генри Ква-стлер. Имя Квастлера мне отлично знакомо. Он мне кажется одним из интереснейших американских ученых. К тому же он занимался многими вопросами, которыми занимался я. Но никаких работ, которые могли бы иметь отношение к проблеме генетического кода, у Квастлера до сих пор не было. Сейчас он предпринял остроумнейшую попытку расшифровать код, исходя из данных о замещениях аминокислот в белках при мутациях. Нечто подобное пытался делать Виттман, используя свои результаты по вызыванию мутаций у вируса азотистой кислотой. Но, кроме данных Виттмана, есть и другие, которые можно использовать. Зьюби и Квастлер собрали их и расшифровали код!
      Ирония судьбы! Зьюби и Квастлер расшифровали код «сами по себе», еще до того, как стали известны результаты, полученные в лаборатории Очоа, а обе статьи напечатали в одном и том же номере журнала. Из сравнения статей ясно, что расшифровка Зьюби и Квастлера совершенно неправильна! Но тем не менее это замечательная работа. В ней были глубокие мысли и красивые методы. И не вина авторов, что они не решили задачи: для этого у них просто не было достаточного материала.
      А у меня он есть! Ведь если взять данные, которые приведены в обеих работах, и проанализировать совместно, можно, пожалуй, определить и порядок «букв» в триплетах. Все сводится к несложной математической задаче, которую удастся решить за один вечер.
      В этот день я лег очень поздно: собственно, уже на рассвете, но задачи не решил. Понадобились две недели непрерывной напряженной работы. Данных, которые были приведены в двух статьях, попавшихся мне тогда в библиотеке, оказалось недостаточно: пришлось искать дополнительные. При анализе обнаружились подводные камни, скрытые вначале. Но задачу я решил.
      Я был счастлив. Ведь в статье Северо Очоа и сотрудников черным по белому было написано, что для окончательной расшифровки кода остается только определить порядок «букв» в триплетах. И эту последнюю задачу в проблеме химических основ наследственности было суждено решить мне! Увы, радовался я напрасно.
      Во-первых, у меня нашлись конкуренты. Мою статью об определении порядка «букв» в триплетах напечатали довольно быстро. Но примерно одновременно с ней вышло несколько других статей почти аналогичного содержания. Чеху Рыхлику, американцу Смиту и некоторым другим ученым пришли в голову те же самые мысли. Это и не удивительно. Видно, они лежали на поверхности, если пришли в голову и мне, человеку, который до этого никогда активно проблемой генетического кода не занимался.
      А во-вторых, все оказалось далеко не так просто, как думалось вначале.
     
      ВСЁ НЕ ТАК ПРОСТО
      Проблема кода настолько важна, что все, у кого были для этого возможности, стали повторять опыты Ниренберга и Очоа. Прежде всего, конечно, появилась статья Ниренберга с сотрудниками, посвященная расшифровке триплетов для всех аминокислот. Видимо, в лаборатории Ниренберга начали эту работу даже раньше, но закончить сумели несколько позже, чем в лаборатории Очоа, которая имела для этого большие возможности. Результаты обеих работ почти полностью совпадали. Это , конечно, очень хорошо: совпадение результатов говорит в пользу их правильности.
      Ставили те же опыты и другие авторы. В тех случаях, когда они полностью следовали методике, предложенной Ниренбергом, то получали такие же результаты. Если же методика отличалась, то и результаты получались иногда совершенно другими. А это уже хуже.
      Например, американские ученые Дэвис, Джиль-берт и Горини повторили опыты Ниренберга с одним-единственным отличием: рибосомы — частицы, на которых происходит сборка белковых молекул, они предварительно обработали стрептомицином. Почему они поставили такие опыты, сказать трудно. Может быть, просто по принципу «посмотреть, что получится». А получились интересные вещи. Начали с самого простого опыта: в качестве затравки поместили в пробирку полиуридиловую кислоту (УУУУУУУ...). Мы хорошо помним, что в этих условиях синтезируется белок только из одной аминокислоты — фенилаланина. А здесь, кроме фенилаланина, стали включаться также изолейцин, серии и лейцин. Порой изолейцина включалось даже больше, чем фенилаланина.
      Стрептомицин — известный антибиотик, вещество, препятствующее размножению бактерий. Существуют разновидности микробов, не чувствительные к стрептомицину. Ученые попробовали поставить такой же опыт с рибосомами, полученными из микробов, нечувствительных к стрептомицину. В этом случае никаких ошибок не происходило: включался только фенилаланин.
      Интересно, не правда ли? Ведь, может быть, именно на этом и основано лечебное действие стрептомицина? Может быть... Но от этого не легче. Раз в определенных условиях считывание информации происходит по-разному — какая может быть гарантия, что в пробирочных опытах созданы действительно условия, которые имеют место внутри живой клетки? И хорошо еще, если бы цодобные результаты получались только с таким сильнодействующим средством, как стрептомицин. Новые опыты показали, что на смысл триплетов влияют и такие обычнейшие факторы, как примеси некоторых солей, изменения кислотности среды, температуры и так далее. А ведь вполне можно было думать, что условия в бесклеточной системе отличаются от естественных сильнее, чем разные варианты этих новых опытов. Тут было отчего прийти в уныние...
      Уже одних этих результатов достаточно, чтобы поставить под сомнение всю расшифровку кода, проведенную с помощью метода Ниренберга. После восторга, вызванного сенсационным и, конечно, по-настоящему крупным открытием, наступило отрезвление. Дальше — больше. Кое-кто оказался настроен очень скептически. Виттман примерно через год после выхода в свет первых работ по расшифровке кода подвел итог современного состояния дел. Говоря о методике Ниренберга, он привел целых десять доводов, заставляющих сомневаться в правильности даваемых ею результатов. Еще через несколько месяцев с таким же обзором выступил сам Крик. Он к тому времени стал общепризнанным «папой» молекулярных генетиков, и с его авторитетом очень считались. Он разбил известные к тому времени триплеты (а были известны триплеты для всех аминокислот, для некоторых даже по нескольку штук) на три группы: вероятные, возможные и сомнительные (группы «достоверные» у него вообще не было). «Вероятными» оказались только 8 из 24.
      Биохимики продолжали опыты. И нередко получали данные, которые заставляли теоретиков отказы-ваТЬсШ. только что разработанных теорий.
      Читатель, конечно, помнит, что искусственная РНК, содержавшая только урацил (УУУУУУУ...), стимулировала постройку белка, состоявшего из молекул фенилаланина. Остальные полимеры столь же однообразного строения (ЦЦЦЦЦ..., ААААА... и ГГГГГ...) оказывались неэффективными. Первый из них как будто несколько стимулировал включение в белок пролина, но это вполне можно было объяснить ошибкой опыта. Интересно, что все остальные триплеты для всех аминокислот содержали хотя бы одно У. Вряд ли это могло быть случайным. Теоретики начали размышлять: почему именно У? Чем эта буква лучше других. Найти объяснение нетрудно. Ведь ДНК, находящаяся в хромосомах, являющаяся пассивным хра-
      нилищем наследственной информации, и РНК, переносящая эту информацию и непосредственно участвующая в синтезе белка, содержат несколько отличный набор азотистых оснований («букв»), У ДНК это аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимйн (Т). В состав же РНК входят те же А, Г и Ц, а вместо Т они содержат то самое У, над значением которого мы размышляем. А раз У — «буква», которая есть в РНК и отсутствует в ДНК, то нет ничего удивительного в том, что ей принадлежит такая важная роль в кодировании. Можно продолжать строить теорию, но мы этого делать не будем, так как все эти рассуждения оказались ни к чему.
      Через некоторое время заработали и те полимеры, которые раньше оставались совершенно неактивными. Полицитидиловая кислота (ЦЦЦЦЦ...) стала очень активно включать пролин, на что раньше был только слабый намек, полиадениловая (ААААА...) —
      лизин. Нашли множество новых триплетов, не содержащих У. А все потому, что ученые несколько изменили методику. В первых опытах для осаждения синтезированного белка использовали относительно слабый раствор трихлоруксусной кислоты. Как вскоре выяснилось, в этих условиях осаждаются белки, которые содержат много фенилаланина. А такие белки могли строиться только в присутствии большого количества У. Когда же применили другие способы, стали осаждаться и другие белки, которые раньше ускользали от внимания исследователей. Все оказалось гораздо проще, чем думали теоретики.
      Но когда проблема У отпала, возникла проблема Г, потому что полигуаниловая кислота (ГГГГГ...) по-прежнему не работала, а триплетов, содержащих Г, было меньше, чем каких-либо других. И так получалось при любых способах осаждения. Здесь тоже было над чем поломать голову. Не буду говорить о том, что по этому поводу думали теоретики; дел о опять-таки оказалось связанным с причинами, не имеющими никакого отношения к генетическому коду. Участки, содержащие большое количество Г, способны образовывать друг с другом двойную спираль, подобную спирали ДНК, а раз так, то соответствующие места РНК оказываются заблокированными и не могут участвовать в синтезе белка.
      Нет смысла перечислять все трудности и сомнения, которые возникали при решении проблемы кода. Ясны две вещи. Во-первых, всеобщее утверждение о том, что проблема кода будет окончательно решена в течение нескольких месяцев, оказалось слишком оптимистическим. Во-вторых, стало ясно, что одной методики Ниренберга для полной расшифровки химической азбуки наследственности недостаточно, Постепенно ученые пришли к выводу, что к правильному решению может привести один из трех путей.
     
      ТРИ ПУТИ
      Методика Ниренберга обладала двумя недостатками. Во-первых, эта система была искусственной и не могла служить полной гарантией, что синтез белка здесь идет по тем же законам, что и в живой клетке. Во-вторых, вспомним, что уже говорилось о методах расшифровки неизвестных языков. Для этого нужна билингва — параллельный текст на двух языках. Методика Ниренберга давала билингву, но она была неполноценной. Основания в искусственной РНК, полученной по методу Очоа, соединялись в случайном порядке, и последовательность их оставалась неизвестной. Если продолжать сравнение с надписями, то «белковый текст» был полноценный, а относительно «нуклеиновокислотной надписи» знали, лишь, сколько каких букв в нее входит. Согласитесь, что такое сравнение оказывается не очень-то надежным.
      Исходя из этого, можно наметить и пути, которыми следовало идти.
      Прежде всего нужно было найти пути для расшифровки кода на основании не только бесклеточной системы, но и с помощью опытов на живых клетках. Самое лучшее, конечно, найти метод, совершенно независимый от данных, полученных Ниренбергом. Но на худой конец можно было ограничиться и просто сравнениями имеющегося кода с результатами опытов на живых системах.
      Два других метода связаны с получением полноценной билингвы, в которой известен и порядок букв. С одной стороны, можно было пытаться синтезировать искусственную РНК со вполне определенной последовательностью букв. С другой — научиться присоединять и обнаруживать аминокислоты в случае очень коротких цепочек РНК, скажем, в случае отдельных триплетов (такие цепочки химики умели получать уже давно). И наконец, научиться определять последовательность «букв» в естественной РНК; но это очень трудная задача, и на этом пути нельзя было ждать быстрого решения проблемы.
      Не буду интриговать читателя и скажу сразу, что работа пошла по всем трем направлениям и во всех трех случаях завершилась успешно. Просто приходится удивляться, насколько быстро удалось преодолеть все трудности. Эта книжка выходит сейчас вторым изданием. Переиздается она без существенных изменений. Но эту, последнюю, главу мне пришлось переписать заново; так много изменений произошло за два года. Правда, они не внесли никаких существенных изменений в картину, которая была нарисована два года назад, лишь сделали ее более ясной и достоверной.
      Что касается первого из перечисленных путей, то здесь довольно много пришлось потрудиться и мне самому.
      Если вы когда-нибудь интересовались старинными монетами, вам, вероятно, попадались русские медные монеты XVIII века с двумя куницами, держащими щит с надписью «Сибирская монета». Надпись вовсе не означала, что монеты имеют обращение толь-
      ко в Сибири, они имели всеобщее хождение, но были меньше обычных. Дело в том, что медная руда с Ко-лыванских приисков, служившая сырьем для изготовления этих монет, содержала довольно заметную примесь серебра. При тогдашнем уровне металлургии в старой России получать серебро из этой руды было невыгодно. Вот и чеканили монеты из меди с примесью серебра, но соответственно меньшего веса. Содержали серебро и медные монеты других монетных дворов, но гораздо меньше, так что при чеканке с этим не считались. Рассказывают, будто некоторые английские купцы нажили капитал на русских пятаках. Они скупали их в больших количествах, увозили в Англию и там переплавляли, выделяя серебро и получая большие барыши.
      Примерно так поступил и я. Цифры, полученные авторами большинства экспериментальных работ, содержали изрядную долю «серебра» — информации, которую сами авторы не извлекали. Главным образом «серебро» касалось математической стороны дела. Хотя известно, что в любой науке тем больше истины, чем больше математики, к сожалению, математические методы очень медленно включаются в обиход некоторых наук. Это характерно и для биологии и химии. Из-за пренебрежения математикой в этих науках зачастую не делают тех выводов, которые следовало бы сделать из экспериментальных данных, или делают такие выводы, которых делать нельзя. А в решении проблемы кода данные как раз были в основном биохимическими. Я не профессиональный математик: люблю эту науку, но знаю ее недостаточно. Однако «в царстве слепых и кривой — царь»: многие биологи считают меня хорошим математиком. Во всяком случае, на том уровне, на котором делались соответствующие биохимические работы, моих скромных знаний оказалось достаточно, чтобы «выплавлять серебро».
      Нет нужды сколько-нибудь подробно говорить, чем я занимался. Мои работы касались слишком многих вопросов, к тому же, как сказано, основное в них была математика — предмет, о котором трудно рассказывать понятно и интересно. Суть дела сводится к тому, что мне удалось разработать методы для расшифровки кода без использования данных, полученных с бесклеточными системами. И что особенно важно, необходимые для применения моих методов опыты уже были проведены, и их результаты опубликованы в научных журналах. С помощью этих методов удалось провести совершенно независимую и почти полную расшифровку генетического кода. Результаты почти совпадали с результатами Ниренберга и Очоа.
      Другие теоретики занимались более скромной задачей. Они сопоставляли результаты, полученные в опытах на живых системах с кодом Ниренберга — Очоа. Соответствие должно было говорить о том, что код расшифрован верно и что синтез белка идет в бес-клеточных системах по тем же законам, что и в живой клетке.
      Но этого было мало. Эти методы только подтверждали правильность кода Ниренберга — Очоа, который все еще не был расшифрован до конца. Следовало ждать также открытия новых биохимических путей. И ждать пришлось недолго.
      Многие верят в «парные случаи» или в другие совпадения, утверждая, будто такие совпадения бывают чаще, чем это следует из законов теории вероятностей. Правда, никто не пытается подсчитать: чего в действительности следует ожидать по теории вероятностей. А сделать это довольно трудно. Но так или иначе совпадения всегда производят на нас впечатление.
      Рассказ об исследовании химических основ наследственности мы начали с V Международного биохимического конгресса, главной сенсацией которого был доклад Ниренберга о синтезе полифенилаланина в присутствии полиуридиловой кислоты. Спустя четыре года в Нью-Йорке происходил следующий, VI Международный биохимический конгресс. Не только законы теории вероятностей, но и общее состояние исследований говорило, что на этом конгрессе существенных новостей по проблеме кода ждать не приходится, так же как на закончившемся незадолго до этого Международном генетическом конгрессе.
      Я на VI конгрессе не был и даже не спешил узнавать новости. После того, что было на V, что еще мог дать VI?!
      Но вот от одного из своих коллег я получил письмо, где он писал, что главной сенсацией VI конгресса были новые успехи в расшифровке генетического кода! И что они... достигнуты Ниренбергом! Удивительно, но факт. Правда, из письма трудно уяснить, что произошло. Нужно было запастись терпением, пока Ниренберг напишет статью, пока эту статью напечатают и пока она переплывет через океан.
      К счастью, ждать пришлось не так долго. Буквально через несколько дней я получил толстый пакет из США. В левом верхнем углу (где за границей пишут обратный адрес) стояло «М. В. Ниренберг».
      Наука в наши дни развивается все быстрее и быстрее, что требует все более быстрого обмена научной информацией. Создают специальные журналы, в которых обеспечивается ускоренная публикация статей.
      У нас это «Доклады Академии наук СССР». В некоторых журналах между поступлением рукописи в редакцию и выходом статьи в свет проходит всего 2 — 3 недели. Но и эти сроки кажутся недостаточно короткими, да к тому же «экспресс-журналов» не так много, и печатают они только краткие статьи.
      Ученые придумали новую форму обмена информацией — так называемые «препринты». Препринт — это размноженная рукопись статьи, распространяемая до опубликования ее в журнале, своеобразный «самиздат». Техника применяется разная: ротапринт, фотография, просто пишущая машинка. Сроки тоже различны. Одни авторы рассылают препринты одновременно с отправкой статьи в печать (не дай бог, кто-нибудь, прочтя, опередит!). Другие, более спокойные, рассылают их гораздо раньше, чтобы после критики коллег внести необходимые изменения. У нас эта форма обмена информацией, к сожалению, развита слабо, но помаленьку начинает применяться.
      В пакете от Ниренберга были как раз два препринта его новых, еще не опубликованных статей, посланных в два разных журнала. Сейчас, когда я пишу эти строки, обе статьи уже напечатаны и известны всем специалистам. Но на столе передо мной лежит все-таки препринт, к которому я успел привыкнуть. Статья называется «Кодовые слова РНК и белковый синтез. 1. Влияние тринуклеотидов на присоединение растворимой РНК к рибосомам». Авторы — Маршалл Ниренберг и Филип Ледер. Ясно, в чем дело? Боюсь, что не слишком, даже после того, что нам уже стало известно. Постараюсь объяснить.
      Сначала вспомним о методике прежних опытов Ниренберга, Очоа и других. Она была косвенной. В качестве шаблона для сборки белка из аминокислот использовали искусственную РНК с известным составом, но с неизвестным чередованием «букв» — оснований. Поэтому приходилось сравнивать только общий состав и результаты анализировать статистически. Проводить такой анализ трудно. С другой стороны, с этой методикой можно анализировать только достаточно длинные цепочки аминокислот, такие, ко-
      торые осаждаются трихлоруксусной или вольфрамовой кислотой.
      Идея новых опытов Ниренберга состояла в том, чтобы научиться контролировать процесс синтеза белка раньше — не когда белковая цепь отделится от рибосомы, а до этого. При этом, конечно, можно было бы определять присоединение аминокислот к совсем коротким молекулам информационной РНК. Такая идея приходила в голову не только Ниренбергу, и многие пытались ее осуществить, но безуспешно. Вышло не меньше дюжины работ, авторы которых описывали присоединение транспортной РНК к рибосомам, но механизм процесса оставался непонятным.
      В работе Ниренберга и Ледера не видно следов многих попыток и разочарований, которые в конечном счете привели к успеху. Но ясно, что успех дался нелегко. Полное описание методики, изложенное в телеграфном стиле, занимает шесть страниц, напечатанных на машинке. Но суть ее проста.
      Вначале все происходит так же, как в прежних опытах Ниренберга. Меченые аминокислоты присоединяются к своим «носильщикам» (транспортной РНК) и смешиваются с рибосомами, заряженными информационной РНК. Аминокислоты начинают цепляться к рибосомам... Вот здесь бы и узнать, что произошло. Но как это сделать?
      Помог, вероятно, случай (по крайней мере теоретического обоснования метода пока не существует). Если фильтровать инкубационную смесь через нитрат-целлюлозу, то на фильтр садятся как рибосомы, так и «носильщики» с аминокислотами. Хотя здесь применяют фильтры, но сама фильтрация, видимо, ни при чем, так как можно применять и фильтры с отверстиями в сто раз большими, чем рибосомы. Вероятно, происходит адсорбция — «прилипание» частиц к веществу, из которого сделан фильтр. Прочнее всего «прилипают» рибосомы. Если фильтр промыть в солевом растворе, то удаляются транспортные РНК и свободные аминокислоты, а рибосомы остаются. Теперь ничего не стоит узнать, присоединились ли аминокислоты к рибосомам, и если да, то какие. Ведь аминокислоты несут радиоактивную метку.
      Ниренберг начал сначала — с той самой полиури-диловой кислоты, с которой проводил и свои первые опыты. Но здесь не было необходимости получать длинные цепочки. Даже присоединение одной-единст-венной аминокислоты к каждой рибосоме дало бы о себе знать радиоактивными сигналами. Ученые стали брать цепочки разной длины. И получилась замечательная вещь: цепочки длиной в два нуклеотида не оказывали никакого эффекта, а тринуклеотиды (УУУ) стимулировали интенсивное присоединение фенилаланина к рибосомам; цепочки длиной в четыре и пять «У» оказывали такой же эффект, как и тройка. Это было первое действительно прямое доказательство того, что код явля.ется триплетным. До этого разные авторы приводили много доводов в пользу триплетного кода, но все они были косвенными.
      Такие же опыты поставили с цепочками, состоящими из одних только «А» и одних «Ц», с тем же самым результатом. Было доказано, что ААА кодирует лизин, а ЦЦЦ — пролин.
      Уже одно это замечательно. Во втором препринте, который я получил, речь шла уже о триплете, составленном из разных «букв». Ученые получили все три варианта тринуклеотидов, состоящих из одного «Г» и двух «У»: ГУУ, УГУ и УУГ, — и испытали их в аналогичных опытах. Исследовали присоединение аминокислоты валина. И оказалось, что валин присоединяется только в присутствии ГУУ. Два других образца совершенно неактивны.
      Дальнейшее стало делом техники, так как новый широкий путь был открыт. И Ниренберг со своими сотрудниками ставит опыт за опытом, испытывая последовательно все возможные триплеты...
      Но прошло совсем немного времени, как открылся еще один способ прямой расшифровки генетического кода: удалось строить искусственную РНК со вполне определенным порядком «букв». Правда, здесь наиболее быстрым оказался обходный путь.
      Американский химик Хорана вместе с группой сотрудников в течение многих лет занимался всесторонним изучением ДНК (заметьте, не РНК, а ДНК!) и ее составных частей. И в конце концов он дошел до того, что научился соединять нуклеотиды в том порядке, как ему хотелось. А когда стало это доступно, можно было попробовать подражать природе.
      Вы, конечно, хорошо помните, что ДНК представляет собой двойную спираль, причем две нити, входящие в состав спирали, не одинаковы, а как бы дополняют одна другую. И биологически активной является только двухцепочечная молекула. Поэтому Хорана начал с того, что построил ниточки двух сортов, причем «буквы» в них были расположены таким образом, что они в точности дополняли друг друга. После того как эти ниточки смешали, создав необходимые условия, они соединились в двойные спирали!
      Таким образом, имелась искусственная молекула ДНК, порядок «букв» в которой был в точности известен. А к тому времени биохимики уже научились воспроизводить в пробирке синтез РНК на ДНК. (Порядок «букв» в РНК в точности повторяет их порядок в затравочной ДНК.) Это и сделал Хорана.
      А когда получили молекулы РНК, для которых были известны не только образующие их «буквы», но и их расположение, осталось использовать ее в точно таких же опытах, о которых Ниренберг рассказал еще в 1961 году в Москве. Опыты удались блестяще. И так же, как Ниренберг испытывал кодирующие свойства разных триплетов, Хорана стал исследовать белки, строящиеся в присутствии разных цепочек РНК.
      Оба направления работ развивались параллельно и довольно быстро. Общий результат: первая методика Ниренберга, вторая методика Ниренберга и методика Хорана приводят к одним и тем же выводам о кодирующих свойствах триплетов, причем к тем же самым выводам, которые получаются и при анализе результатов опытов с живыми системами.
      Мало этого. Все первые опыты проводились на бесклеточной системе, полученной из кишечных бактерий. Теперь стали ставить опыты и с системами, выделенными из других клеток, в том числе и из клеток высших животных. Генетический код оказался общим для всего растительного и животного царства на нашей планете. Или, если выражаться более осторожно, отклонений от универсальности генетического кода до сих пор обнаружить не удалось.
      Генетический код практически расшифрован. Всего возможно 64 различных триплета. Из них 61 определяет включение в белок вполне определенных аминокислот. Но в построении белков участвуют лишь 20 разных аминокислот. Ясно, что большинство аминокислот кодируются несколькими триплетами. Число триплетов, приходящихся на каждую аминокислоту, различно. Только две аминокислоты имеют лишь по одному триплету. Нетрудно догадаться, что эти аминокислоты принадлежат к числу наиболее редких. Это метионин и триптофан. А некоторые из наиболее распространенных аминокислот, такие, как серин, аргинин, лейцин, кодируются шестью разными триплетами.
      Но это только 61 из 64 триплетов. А как же обстоит дело с тремя остальными? Неужели их смысл еще неизвестен? Для двух он выяснен совершенно точно, это «нонсенсы», то есть бессмысленные триплеты. Бессмысленные, конечно, с точки зрения кодирования аминокислот. На самом же деле в их существовании имеется очень большой смысл: они служат «знаками препинания», кодируют начало и конец белковой цепочки. В отношении одного-единственного триплета (УГА) еще нет полной ясности, но все имеющиеся данные говорят за то, что и это, по-видимому, тоже нонсенс.
      Вот и все. Одна из величайших загадок Природы — загадка химических основ наследственности — разгадала.
      Что же дальше? — можете спросить вы. Ответ на этот вопрос можно было бы предоставить вашей собственной фантазии. Раскрытие, химических основ наследственности принадлежит к числу фундаментальнейших научных открытий, стоящих в одном ряду с выяснением строения атомного ядра, периодической системой элементов, теорией относительности и т. п.
      И совершенно ясно, что успехи генетики будут иметь значение для самых разнообразных сторон человеческой деятель-
      ности.
      О значении более мелких открытий говорить легче — их последствия ближе и ощутимее, но менее значительны. А с крупными открытиями вступает в силу «закон Азимова». Сейчас можно перечислить только некоторые области, где познание механизмов наследственности может привести к поистине сказочным результатам.
      Медицина. Лечение таких, пока лишь с трудом поддающихся усилиям врачей заболеваний, как вирусные инфекции, рак и близкие к нему болезни. И не мудрено, ведь эти заболевания связаны с расстройствами хромосомного хозяйства клетки. Само собой разумеется, борьба с наследственными болезнями, общее оздоровление человеческого рода.
      Сельское хозяйство. Выведение новых пород и сортов более эффективными методами, чем раньше. Может быть, и создание вообще новых
      видов, скорее всего среди низших организмов, дающих ценные питательные вещества.
      Промышленность. Перестройка химической технологии. Ведь живая клетка строит сложнейшие вещества в основном из воды и воздуха при нормальной температуре и давлении. Насколько это выгоднее путей, используемых в настоящее время! Открытие совершенно новых производств, в первую очередь пищевых: синтез из неорганического сырья белков, жиров, сахаров, витаминов, лекарственных веществ...
      Довольно! И этого достаточно. Более подробное рассмотрение открывающихся возможностей пока что область не научно-популярной литературы, а научно-фантастической. Но это не беспочвенное фантазирование, а предвидимое будущее. Многое, конечно, зависит от того, как будут использованы великие генетические открытия. На их основе можно искать средства для борьбы с вирусами и создавать новые вирусы для бактериологической войны. Хочется верить в то, что к тому времени, когда человечеству придется собирать жатву с сегодняшних открытий, оно станет разумным
     
      ТАК ПОЧЕМУ ЖЕ Я ПОХОЖ НА ПАПУ?
      ТРИ ЭФФЕКТНЫХ НАЧАЛА
      Читатель чувствует себя обманутым. Книга кончается, а о том, почему он похож (или не похож) на своего папу, так ничего и не было сказано. Но ведь эта книга посвящена не генетике человека, а науке о наследственности вообще. Что же касается законов наследственности, они, как мы это неоднократно подчеркивали, имеют самый общий характер и то, что справедливо для гороха или плодовой мушки, полностью справедливо и для человека.
      Однако наряду с общей генетикой существует отдельная большая наука — генетика человека. Ей посвящено много серьезных книг и огромное число специальных статей. О ней можно было бы написать и научно-художественную книгу вроде этой.
      Ее можно было бы начать, например, с рассказа об одной из заключительных сцен Столетней войны — битвы при Кастильоне, происходившей в 1453 году. Я бы написал о том, как полководец английской армии Джон Тальбот, которому король незадолго до этого пожаловал титул герцога Шрюберийского, упал, сраженный неприятелем, на руки своих оруженосцев. Рассказал бы о том, как его со всеми подобающими почестями похоронили в родовом склепе Шрюберийского собора и оставили там почти на полтысячелетия...
      В 1914 году производили ремонт собора. Пришлось вскрывать склеп, и тут произошло удивительное. Следует заметить, что ремонтом руководил четырнадцатый герцог Шрюберийский, прямой потомок Джона Тальбота. У него была синфалангия — срастание первой и второй костной фаланги на пальцах руки. Это наследственный дефект — точно такие же
      пальцы были и у его отца. Но как все удивились, когда перед присутствующими появились останки далекого предка: две первые фаланги пальцев на руке полуистлевшего скелета оказались сросшимися! Признак в неизмененной форме был передан через четырнадцать поколений.
      Случай, конечно, довольно эффектный и способный вызвать удивление. Но ведь мы не поражаемся, когда видим одни и те же особенности, скажем, у всех собак определенной породы. А здесь речь идет о редком признаке у человека. Если мы подумаем, то сообразим, что синфалангия — результат доминантной мутации.
      Но книгу можно было бы начать и совсем по-другому и отправиться с читателем не в глубь веков, а в далекие страны.
      В Бразилии уже довольно давно живут русские — потомки староверов. Все религии непримиримы к ина-коверующим, и православие, бывшее до революции государственной религией, не составляет исключения. Патриарх Никон, глава православной церкви, живший в XVII веке, ввел некоторые
      изменения в церковные обряды. Не все верующие пошли за ним, и началось искоренение «старой веры», продолжавшееся несколько веков. Наиболее упорные уезжали в другие страны, где их не подвергали таким преследованиям. Так возникли русские деревни в Турции, Канаде, Австралии, Бразилии и в других местах.
      Отправимся к бразильским староверам. Но сначала скрестим руки на груди. Обратите внимание, как мы делаем это. Одна рука кладется поверх другой. А теперь попробуйте скрестить их «наоборот». Это вам, несомненно, удастся, но вы себя почувствуете менее уютно. И если вы станете скрещивать руки не думая, у вас всегда одна и та же рука будет ложиться сверху. Что это — привычка?
      Но вот мы в Бразилии. Гуляем по тому самому Рио-де-Жанейро, где, как утверждал Остап Бендер, все мужчины ходят в белых штанах, смотрим на прохожих и обращаем внимание на тех, кто идет, скрестив руки. Убеждаемся, что бразильцы делают это и так и эдак. А теперь отправимся к староверам и попросим скрестить руки. Все сложат их на одну и ту же сторону. Уж не один ли это из признаков старой веры? Ведь и крестились-то они не так, как другие верующие. Расспрашиваем. Ничего подобного. Просто у них так получается. Выходит, что способ, которым человек складывает руки, тоже наследственный признак? Да, это так. Очевидно, он был присущ тем упорным мужичкам, что в прошлом веке отправились за океан и основали русскую колонию.
      Оба начала годятся для книги по генетике человека, которую я не написал. Сразу и на довольно наглядном примере показывается, насколько «сильна» наследственность. Но в обоих случаях речь идет о признаках несущественных. Способ скрещивания рук не имеет ровно никакого значения, а синфалан-гия, хотя и создает известное неудобство, встречается очень редко. Однако ничего не стоит начать с такого примера, который будет касаться очень распространенного признака, имеющего исключительно важное значение.
      Врачам давно известно тяжелое заболевание — серповидноклеточная анемия. У больных этой болезнью эритроциты, красные кровяные шарики, имеют форму серпа или полумесяца. У некоторых людей тем дело и ограничивается, чувствуют себя они вполне нормально. У других же развивается очень тяжелое заболевание, обычно приводящее к смерти в раннем детстве. А у тех, кто остается жить, наблюдается сильное малокровие, физическое развитие отстает, появляются тяжелые боли в суставах, мышцах, в животе, нередко наступает паралич. Заболевание это наследственное, причем, как показали специальные исследования, связано оно с изменением одного-единственного гена и, следовательно, передается от предков к потомкам в полном соответствии с первым законом Менделя. У гомозигот по гену серповидно-клеточности развивается тяжелая болезнь, о которой я только что говорил, у гетерозигот же она сказывается лишь на форме эритроцитов. Заболевание очень широко распространено.
      Вас это удивляет. Вы ни разу не слышали, чтобы кто-нибудь из ваших знакомых страдал подобным недугом. Кроме того, для вас ясно (вы ведь уже прочли внимательно все предыдущие главы), что столь вредный ген должен был бы почти исчезнуть под влиянием всемогущего естественного отбора. Все это справедливо для умеренных широт. А болезнь широко распространена в тропиках.
      Лица, гетерозиготные по гену серповидноклеточно-сти, те, что чувствуют себя совершенно нормально, оказываются нечувствительными к тропической лихорадке — бичу местного населения. Природе выгодно пожертвовать частью индивидуумов, чтобы спасти остальных. И тот же естественный отбор, который не дает разгуляться серповидноклеточности в наших местах, способствует ее распространению в тропиках.
      Кстати, серповидноклеточной анемии повезло. Она оказалась первой наследственной болезнью, изученной не только на биохимическом, но и на молекулярном уровне. Биохимическая основа заболевания кроется в измененных свойствах гемоглобина, белкового вещества, входящего в состав эритроцитов. А когда
      подробно исследовали гемоглобин, выяснилось, что разница между нормальным и ненормальным гемоглобином очень мала: в одной из его цепей, состоящей из полутора сотен аминокислот, на том месте, где обычно расположен остаток глютаминовой кисло ты, оказался остаток валина. Если же посмотреть в таблицу генетического кода, станет понятно, что причина мутации — замена одного-единственного основания в одной из молекул нуклеиновой кислоты. И столь малое изменение приводит к таким драматическим последствиям!
      Но довольно примеров. И без них ясно: в основе явлений наследственности у человека лежат законы, о которых было рассказано в предыдущих главах и которые справедливы для всех живых существ нашей планеты. Важнее хотя бы кратко сказать о методах, которыми пользуются люди, изучающие генетику человека, о том, какие проблемы она решает, каково ее значение для современного общества.
      ХОД коня
      Если в ведре сделать даже очень маленькую дырочку, то вскоре из него вытечет вся вода. Но царапина или даже основательная ссадина на теле нас мало тревожит: никому и в голову не приходит, что может вытечь вся кровь. Правда, изредка, один на несколько десятков тысяч, встречаются люди, пугающиеся любой царапины, причем у них есть все основания для такого страха. Кровотечения у них останавливаются с большим трудом, и даже небольшая травма может стать причиной смерти. В крови любого человека есть фибриноген, вещество белковой природы, превращающееся у нормальных людей в фибрин, сгустки которого закупоривают рану. Так происходит благодаря наличию ряда «факторов свертывания крови». У тех редких людей, о которых шла речь, один из факторов отсутствует. Дефект наследственный, и болезнь давно известна под названием гемофилия.
      Этим недугом, как известно, страдал царевич
      Алексей, сын Николая Второго. Она же была у испанских принцев Альфонса и Гонсало. От гемофилии умер Леопольд, брат английского короля Эдуарда Седьмого. Та же участь постигла Вольдемара и Генриха, братьев прусского принца Сигизмунда... Королевская болезнь? Да, такое впечатление может, пожалуй, возникнуть у человека, незнакомого с генетикой.
      А генетик вспомнит, что по законам царских домов принцы могли жениться только на принцессах (ведь еще совсем недавно, в середине тридцатых годов нашего века, английский король Эдуард Восьмой вынужден был оставить престол после того, как решил жениться по любви). Но принцесс на свете мало, и потому все царствующие фамилии Европы находились в близком кровном родстве (что, впрочем, отнюдь не мешало им вступать в кровопролитные войны и затевать друг против друга всевозможные интриги).
      Да ведь это неплохой генетический объект — короли и королевы, принцы и принцессы! На человеке нельзя ставить опытов, нельзя производить специальные скрещивания для выяснений законов наследования. Но европейские самодержцы вступали в браки вопреки требованиям природы и близко к тому, что мог бы сделать с ними экспериментатор. К тому же и родословные королей известны получше, чем у землепашцев.
      Передо мной лежит родословная, охватывающая восемь последних поколений европейских королей. И ее рассмотрение сразу проясняет дело. Десять случаев гемофилии, и все только у мужчин. И ни разу сын не унаследовал болезнь от родного отца. Но братья их матерей очень часто оказываются больными. От дяди к племяннику! Да, именно так, «ходом шахматного коня», по образному выражению Уильяма Бэтсона, передается гемофилия. Значит, вредный ген сын получает от матери, которая выглядит вполне здоровой. А это может быть только, если рецессивная мутация находится в я-хромосоме.
      В клетках человека по две половые хромосомы. У женщин это две одинаковые хромосомы, у мужчин — одна X- и одна у-хромосома. У женщин присутствие гена гемофилии компенсируется нормальным геном (в другой л:-хромосоме),у мужчин же его нет. Это и объясняет замысловатый «ход коня». Дальнейшее рассмотрение родословной показывает, что первой носительницей гемофилии была английская королева Виктория. Никто из ее предков или родственников по боковым линиям не болел этой болезнью. Очевидно, мутация возникла у нее самой на ранней стадии эмбрионального развития или у одного из ее родителей.
      Закон наследования гемофилии достаточно прост и стал известен задолго до Менделя. В научной литературе он был описан уже в самом начале прошлого века. Но народная наблюдательность заметила этот закон на несколько веков раньше. Еще в Талмуде говорится, что у младенцев, старшие братья которых или дядья по материнской линии имеют склонность к кровотечениям, опасно производить обрезание.
      Исследование родословных позволило обнаружить наследственный характер многих нормальных и патологических признаков у человека, вскрыть характер наследования. Вообще родословные — одно из важных средств изучения генетики человека. Но далеко не единственное.
      Если один и тот же признак наблюдается у близких родственников, скажем у братьев, это еще не говорит о его наследственном характере. Он мог возникнуть в результате одинаковых условий жизни, воспитания, питания и т. д. А если речь идет о заболеваниях, они могут быть просто заразными. Правда, такие признаки, как гемофилия, а тем более синфалангия, ни воспитанием, ни заражением не объяснить. Но как быть со способностями, чертами характера, такими болезнями, как ревматизм, рак, шизофрения?
      Сама природа дает в руки генетика замечательный объект для изучения. Это близнецы. Общеизвестно, что близнецы бывают двух типов. Иногда похожи друг на друга так, что их почти невозможно различить, а иногда не больше, чем обычные братья и сестры. Происхождение тех и других неодинаково.
      В первом случае близнецы развиваются из одной и той же оплодотворенной яйцеклетки; их называют однояйцевыми. Они имеют совершенно одинаковый набор генов. Потому-то они так похожи. А во втором возникают из двух разных яйцеклеток (разнояйцевые близнецы).
      Генетиков интересует, как часто встречается один и тот же признак у обоих партнеров в случае однояйцевых и разнояйцевых близнецов или у однояйцевых близнецов, живших в одинаковых и в разных условиях. Таким образом выясняют относительную роль наследственности и среды. Если число совпадений в однояйцевых и разнояйцевых парах одинаково, значит наследственность ни при чем. А если у однояйцевых их число значительно выше, значит признак наследственный.
      Рождение двойни — явление редкое. Из тысячи родов лишь около десятка приходится на рождение близнецов. А из общего числа близнецов однояйцевые составляют примерно треть. К этому нужно Добавить, что ранняя смертность у близнецов повышена. Однако значение близнецов для науки настолько велико, что некоторые исследователи сделали их изучение своей главной задачей. Придумали даже специальное название для науки о близнецах — гемелология.
      Результаты, получаемые при исследовании близнецов, настолько наглядны, что стоит привести несколько примеров.
      Начнем с наиболее очевидных случаев. Для однояйцевых близнецов совпадения по цвету глаз составляет 99,5 процента, по цвету волос — 97 процентов, по цвету кожи — 100 процентов. А у разнояйцевых близнецов аналогичные значения оказались равными 27, 23 и 45 процентам. Совершенно ясно, что все это «хорошие» наследственные признаки. Впрочем, это было известно и без гемелологии.
      Более интересно рассмотреть данные по болезням у близнецов. В таких случаях подсчитывают, как часто при обнаружении заболевания у одного из партнеров тот же самый недуг находят и у другого. Для шизофрении, например, число совпадений у однояйцевых близнецов составляет 69 процентов, у разнояйцевых — лишь 10; для эпилепсии получены цифры 67 и 3 процента, для диабета 65 и 18 процентов. Можно сделать вывод, что при всех этих заболеваниях наследственность играет важную роль.
      Но картина далеко не всегда оказывается столь ясной. Если мы рассмотрим данные о раке, то не заметим существенной разницы для однояйцевых и разнояйцевых близнецов. Однако, если сравнить только Пары, где оба партнера больны раком, то мы увидим, что у однояйцевых близнецов наблюдается очень большое сходство в характере заболевания — в локализации опухоли, возрасте, когда она появилась, течении болезни. У разнояйцевых этого нет. Значит, от наследственности зависит предрасположенность к определенным формам рака, но эта опасная предпосылка реализуется довольно редко.
      Третий метод, широко используемый при изучении генетики человека, — сравнение разных групп населения. Здесь представляют интерес и разные условия жизни (климат, характер питания, уровень естественной радиации) и долгая изоляция, например, в горных селениях, где в силу сложившихся обстоятельств небольшая группа людей вступала в браки только друг с другом.
      Успехам общей генетики очень способствовало изучение хромосом. Было очевидно, что и в генетике человека очень важно исследовать хромосомы. Но, к сожалению, как раз у него хромосомы оказались очень неудобными для изучения. Их довольно много, размеры их невелики, большинство хромосом почти невозможно отличить друг от друга. Хорошие препараты было получить настолько трудно, что еще недавно ученые спорили, сколько хромосом содержат клетки человека...
      Но кто ищет, тот найдет. В последние годы цитогенетика человека добилась выдающихся успехов. Самое главное, что несколько небольших открытий позволили так усовершенствовать методы исследования, что получение хорошего микроскопического препарата и его анализ не представляют больших затруднений.
      И, что самое интересное, наиболее распространенным материалом для изучения хромосом человека стала теперь кровь. Мы знаем, что клетки крови не делятся. Однако нашли замечательное вещество (его получают из семян фасоли), которое заставляет лимфоциты делиться и делает хромосомы доступными для изучения.
      Изучение хромосом человека сразу помогло обнаружить важные факты. Прежде всего было окончательно установлено, что клетки человека содержат в норме по 46 хромосом, что у женщин клетки имеют по две х-хромосомы, у мужчин по одной х- и одной (/-хромосоме. Определение пола у человека не совсем такое, как у дрозофилы. У плодовой мушки пол определяется только числом х-хромосом. Две дают самку, одна самца, а есть ли при этом еще и (/-хромосома — несущественно. У человека же мужской пол определяется (/-хромосомой, женский — ее отсутствием.
      Затем стали обнаруживать хромосомные болезни. Так, оказалось, что болезнь Дауна — одна из тяжелых форм врожденного идиотизма — связана с лищ-ней хромосомой. У больных их не 46, а 47. Более подробное исследование показало, что клетки содержат третью маленькую хромосому № 21.
      Все чаще и чаще исследуют хромосомы человека не только в научно-исследовательских лабораториях, но и в клиниках. Появились сообщения, что созданы электронные машины, анализирующие хромосомы человека. Вероятно, недалеко время, когда к любой истории болезни будет прилагаться «портрет» хромосомного набора пациента.
      Существуют некоторые наследственные болезни, для обнаружения которых нет надобности подробно исследовать хромосомы, а анализ микроскопических препаратов настолько прост, что даже лаборант, не имеющий высокой квалификации, может за рабочий день просмотреть их несколько десятков.
      В конце сороковых годов канадский ученый М. Барр обратил внимание на то, что в ядрах всех женских клеток можно обнаружить хорошо красящееся тельце; в мужских клетках его нет. Позже выяснили, что это тельце не что иное, как одна из дг-хромосом. Когда в клетке только одна х-хромосома, она не дает этого тельца, а если две, то одна из них дает. Изредка попадаются люди с двумя такими тельцами (их называют тельцами Барра или половым хроматином); у этих лиц по три х-хромосомы. Таким образом, изучение полового хроматина позволяет обнаруживать аномалии по половым хромосомам. Для этого делают соскоб клеток со слизистой оболочки рта, красят и смотрят, сколько в них хрома-тиновых телец.
      Задолго до открытия полового хроматина были известны некоторые врожденные аномалии, затрагивающие ряд признаков. Так, примерно у двух из каждой тысячи новорожденных мальчиков встречается синдром Клейнфельтера. У них недоразвиты половые железы, они бесплодны, очень длинноноги, волосяной покров развит слабо, по умственному развитию они отстают от нормальных детей. Микроскопическое исследование показало, что у больных этим синдромом клетки имеют половой хроматин, то есть выглядят как женские. Можно было думать, что у них три половые хромосомы: две х и одна у. Так и оказалось.
      Впрочем, встречаются не только мальчики с половым хроматином, но и девочки без него. Правда, эта аномалия наблюдается значительно реже — примерно раз на пять тысяч рождений. Клетки этих больных содержат только одну х-хромосому. Такой генотип обусловливает развитие синдрома Тернера — Ше-решевского, характеризующегося рядом тяжелых аномалий. Заболевание это также было открыто сначала в клинике, и лишь спустя много лет выяснили его хромосомную природу.
      Известны и другие аномалии, вызванные ненормальным числом половых хромосом, а связанных с остальными хромосомами существует довольно много.
      Итак, хотя человека по ряду причин следует отнести к числу объектов, весьма трудных для генетических исследований, ученые ищут выход из положения. Дело не только в том, что нельзя ставить опыты и
      что хромосомы человека трудны для исследования. К этому нужно добавить также, что очень долог период от момента рождения человека до того времени, когда он начинает размножаться, что каждая пара дает очень мало потомков. Во всех отношениях полная противоположность дрозофиле! Но человек — наиболее важный генетический объект, и это заставляет искать все новые пути для изучения его наследственности. Нужно заметить, что наряду с недостатками человек как объект изучения обладает и некоторыми преимуществами. Ведь ни у одного вида не изучена так подробно биохимия, физиология и иммунология, ни у одного лабораторного объекта мы не можем определить столь тонких различий, как у людей.
     
      МУДРЕЕ ЦАРЯ СОЛОМОНА
      Две женщины уснули на широком ложе вместе со своими новорожденными младенцами. А когда наутро проснулись, оказалось, что один из них мертв: грузная мамаша, неловко повернувшись, раздавила его. Но чей ребенок погиб? Каждая из женщин утверждала, что в живых остался именно ее ребенок. Обратились к царю Соломону, известному своей мудростью. Снова долго спорили две женщины, но обе остались при своем мнении. Тогда мудрый царь сказал:
      — Раз вы не можете решить, чей ребенок, придется разрезать его пополам и каждая пусть возьмет себе половину.
      — О мудрейший царь, — сказала одна из женщин, — никто, кроме тебя, не мог бы решить наш спор более справедливо.
      — Нет, нет! — закричала другая. — Лучше отдайте ей, но не режьте моего сына.
      И всем стало ясно, что именно она — мать живого ребенка, и отдали сына ей, и прогнали с позором другую женщину, и снова изумились мудрости царя Соломона...
      Так говорит древняя легенда. Но уж так ли мудр был Соломон? Может, женщины и не знали, чей ре-
      бенок на самом деле, просто у одной из них оказалось более доброе сердце. И никак нельзя быть уверенным, что вынесено правильное решение.
      Если бы подобный случай произошел в наши дни, не было бы необходимости обращаться к царю Соломону. Спор решился бы проще, научнее и, главное, гораздо точнее. В наши дни женщины обратились бы в медико-генетическую консультацию. Там взяли бы пробу крови у ребенка, у каждой из женщин и у их мужей, а через некоторое время сказали бы совершенно точно, кому в действительности принадлежит ребенок.
      Все, конечно, знают, что существуют четыре группы крови, отличающиеся друг от друга иммунологическими свойствами. Эти группы известны давно. Но в последнее время благодаря развитию иммунологии и генетики человека открыли еще несколько десятков иммунологических признаков в крови людей. Уже теперь их известно не менее полусотни. Представляете, сколько это может дать комбинаций!
      Трудно найти двух людей с совершенно совпадающими антигенными свойствами крови. И тем более однозначно можно сказать, является ли ребенок потомком этой пары или нет. Все чаще и чаще генетиков привлекают в качестве экспертов при судебном разбирательстве, причем их заключение считают бесспорным.
      Только что говорилось о медико-генетических консультациях. Да, такие учреждения уже существуют. Не так давно их не было вообще, а теперь они открываются во всех крупных городах. Уже сам факт существования таких консультаций свидетельствует: генетика человека достигла такого уровня развития, что может не только заниматься исследованиями, но и приносить практические плоды. Чем же занимаются эти консультации?
      Задачи их многообразны, и число их будет со временем возрастать. Во-первых, в консультации обращаются при рождении детей с врожденными аномалиями. Там можно получить советы об уходе за ребенком и прогноз о его дальнейшем развитии.
      Во-вторых, у разумных супругов, родивших ненормального ребенка или имеющих среди своих родных лиц с теми или иными отклонениями от нормы, должен возникать вопрос, целесообразно ли заводить детей. Консультация и здесь окажет помощь. Она предостережет от рискованного шага или, наоборот, избавит от необоснованной тревоги: ведь далеко не все врожденные аномалии наследственны. То же касается возможных противопоказаний для вступления в брак. Кроме того, такие консультации оказывают большую помощь врачам других специальностей при распознавании наследственного или ненаследственного характера забрлевания, проводят судебно-медицинскую экспертизу и т. д.
      Консультации, консультации... Вот если бы можно было лечить наследственные болезни! Почему бы и нет? «Починить» измененный ген мы не в состоянии; если это и станет реальным, то очень не скоро. Но ведь можно компенсировать неправильную работу мутировавшего гена. Мутация останется мутацией, но человек будет себя чувствовать нормально. А если речь идет о неправильном развитии, то можно попытаться его исправить. Все это далеко не так фантастично, и кое-что в этом направлении уже сделано.
      Один такой случай, вероятно, известен почти всем. Диабет — тяжелая болезнь углеводного обмена, связанная с тем, что поджелудочная железа больного не вырабатывает инсулина. Но инсулин теперь есть в любой аптеке, и больные восполняют свой дефект. Вылечить диабет в полном смысле этого слова, заставить поджелудочную железу работать нормально, мы не в силах. Но с помощью инсулина можно добиться того, что больной будет чувствовать себя почти здоровым. А ведь многие (правда, не все) случаи диабета наследственны.
      По тому же пути идут и при гемофилии — недостатке свертывания крови, о котором уже шла речь. Готовят тюбики с раствором антигемофильного глобулина с иглой. Такой тюбик в стерильной упаковке гемофилик должен всегда иметь при себе. При случайной травме он делает себе укол, и... кровь свертывается, как у вполне нормального человека, опасность «вытечь» ему больше не грозит. В Швеции с ее небольшим населением уже теперь каждый гемофилик носит при себе такие спасительные тюбики.
      А бывают и случаи полного излечения от наследственных заболеваний. Некоторые формы слабоумия наследственны. Одна из них носит мудреное название — фенилкетонурия. Она характерна тем, что в моче больных обнаруживается особое химическое вещество, которое и дало название этому недугу. Болезнь встречается не так часто: на 100 тысяч человек примерно четыре случая. Но людей на земле еще больше, поэтому и больных оказывается не так уж мало. В литературе описано более тысячи случаев этого заболевания.
      Когда возникло подозрение, что болезнь наследственна, стали изучать родословные. Оказалось, что фенилкетонурия ведет себя как рецессивный признак. Все дело в мутации одного гена. Мутация приводит к нарушениям обмена веществ, обуславливающим симптомы болезни, из которых самое страшное — необратимое поражение центральной нервной системы. В основе всех патологических изменений лежит нарушение обмена фенилаланина, одной из аминокислот. У здоровых людей избыток фенилаланина выделяется из организма, а у больных превращается в токсическое вещество. А раз так, то если ребенка с первых же недель жизни перевести на диету с низким содержанием фенилаланина, он вырастет вполне здоровым.
      Но как установить, что новорожденный может вырасти в слабоумного? Ведь и Эйнштейн при рождении не знал таблицы умножения. Ранняя диагностика фенилкетонурии оказалась несложным делом. Ведь моча у больных ненормальна с самого начала. И для точного диагноза достаточно иметь мокрую пеленку и несколько капель хлорного железа...
      Быстрое развитие генетики человека и медицинской генетики началось совсем недавно, но успехи их велики. Достаточно сказать, что сейчас выявлено уже больше полутора тысяч различных наследственных
      заболеваний. И общество вправе ждать от медицинской генетики еще больших успехов. А медицинская генетика вправе рассчитывать на внимание к своим нуждам. И она его получает. Как раз в те дни, когда я заканчиваю эту главу, решается вопрос о создании в нашей стране научно-исследовательского института, который будет специально заниматься проблемами медицинской генетики.
     
      ГЕНЫ И МЫ
      Многие в наше время наиболее важными считают науки, которые приводят к выдающимся техническим достижениям в области атомной энергетики, полупроводниковой электроники, кибернетики, космонавтики. Однако это не совсем верно, а скоро будет и совсем неверно. Ведь все технические устройства предназначены для того, чтобы служить человеку. А о человеке, о будущем человеческого рода нужно заботиться.
      Наследственностью человека управляют законы, которые справедливы для всего органического мира. Но человеческое общество развивается по своим собственным законам, которые совсем не похожи на те, что управляют сообществами животных и растений. Последними правит естественный отбор. А в человеческом обществе он давно утратил свое значение.
      Уже в те далекие времена, когда люди стали объединяться в первобытные племена, индивидуальные качества перестали играть решающую роль в выживании. Наоборот, часто погибали как раз наиболее сильные и здоровые, ибо именно они участвовали в войнах и в охотничьих схватках. А слабые и больные отсиживались в пещерах, сохраняя «плохие гены» и передавая их потомству. С развитием человеческого общества появлялись все новые факторы, ухудшающие наследственность; особенно их роль возросла в самое последнее время.
      И истребительные войны, требовавшие все больших и больших жертв, и нацистские лагеря смерти уносили наиболее сильных, наиболее ценных представителей человеческого рода. Благодаря успехам меДиЦиНы остаются жить и оставляют потомство Лица с наследственными заболеваниями, которые еще недавно были смертельными. Сознательно ограничивают рождаемость в первую очередь талантливые люди, люди, занятые активным производительным трудом, слабоумных же эта проблема отнюдь не заботит.
      Уже теперь наследственные болезни ложатся тяжелым бременем на наше общество. Приведу лишь два примера.
      В больницах около половины койко-дней тратится на нервно-психических больных. Ведь они лежат в больницах подолгу и часто возвращаются в них повторно. А половина нервно-психических расстройств имеет наследственную природу. За больными нужен постоянный уход. Нетрудно подсчитать, что из тысячи трудоспособных людей шесть тратят все свое рабочее время на уход за такими больными.
      Второй пример — болезнь Дауна, о которой мы уже говорили. Она встречается не часто, около двух случаев на тысячу рождений. Но эта болезнь дает почти такой же экономический ущерб, как грипп. И не мудрено. Из-за гриппа человек теряет в среднем один день в году. А болезнь Дауна — хроническая, и для ухода за одним идиотом должен тратить все свое время один здоровый человек.
      Мрачная картина, не правда ли? И если ничего не делать, то положение будет только ухудшаться. Но можно ли что-нибудь предпринять?
      Уже давно, вскоре после рождения современной генетики, появилось подозрительное слово — евгеника, наука об улучшении человеческого рода. Слово это действительно настораживает, а порой и вызывает отвращение. Дело в том, что энтузиасты евгеники еще в двадцатых годах, когда генетика человека была в совершенно младенческом состоянии, выступали с фантастическими и необоснованными проектами вроде того, что все браки нужно взять под контроль («любовь — дело личное, а деторождение — дело общественное»), что наиболее талантливые люди должны использоваться в качестве «производителей» и т. п. Той же самой евгеникой пытались прикрываться гитлеровские людоеды, уничтожавшие целые нации во славу арийских «сверхчеловеков»...
      Слово оказалось сильно скомпрометированным. Но чем, как не евгеникой, занимаются медико-генетические консультации? И разве запрет вступать в брак близким родственникам — не евгенический закон? Против основной идеи евгеники возразить нечего. Нужно только, чтобы в основе практических мер лежали глубокие знания, важно, каков характер этих мер и какую цель они преследуют.
      Сейчас мы еще недостаточно глубоко знаем наследственность человека, чтобы предпринимать шаги для ее решительного улучшения. К тому же любое необдуманное вмешательство в природу — дело очень рискованное, о чем всегда необходимо помнить. Стали люди, например, бороться с крокодилами в реке Амазонке, уничтожили их почти начисто — размножились гораздо более вредные пирайи. Пришлось думать о восстановлении крокодильего поголовья, так как любые другие меры оказывались бессильны. Но когда речь идет о нас самих, мы должны быть бесконечно более осторожны, чем в вопросе с крокодилами.
      Но нет сомнений, что в достаточно близком будущем мы будем достаточно глубоко знать нашу собственную природу, чтобы не опасаться за судьбу человеческого рода. Особенно больших успехов от генетики человека можно ждать в нашей стране, где все органы здравоохранения, вся медицинская статистика централизованы, в стране, где уделяют наибольшее внимание здоровью народа и больше всего думают о его будущем.

|||||||||||||||||||||||||||||||||
Распознавание текста книги с изображений (OCR) — творческая студия БК-МТГК.