Текст книги "Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК"

Последние вылазки Менделя в ботанику стали убедительной демонстрацией того, что даже величайшие живущие ученые могут заблуждаться. Вооружившись тоненькой кисточкой и микроскопом, слабовидящий аббат доказал, что даже одного зернышка пыльцы достаточно для оплодотворения яйцеклетки[82]82
  Письмо Менделя к Негели, № VIII, 3 июля 1870 года.


[Закрыть] – нечто абсолютно невозможное, по убеждению Чарльза Дарвина. Он также экспериментировал с обитателями 50 ульев, стараясь проследить за их окраской, особенностями полета и склонностью жалить, подобно тому, как он выделял признаки растений гороха[83]83
  Stubbe, p. 136.


[Закрыть]. Когда пчелы попали в список слишком сложных для изучения видов, Мендель приспособил телескоп аббатства для наблюдений за солнцем во всем его великолепии и старался отыскать взаимосвязь между пятнами на солнце и метеоусловиями в Брюнне. Этот путь также был тупиковым, так что Менделю остался непритязательный исследовательский ритуал, который он начал в 1856 году. Три раза в день он записывал данные о погоде[84]84
  Английский перевод статьи Й. Розновски (J. Roznovsky) о метеорологических исследованиях Грегора Менделя можно найти на сайте www.cbks.cz/ SbornikBrno14/Roznovsky.pdf.


[Закрыть].

Если бы К. В. Айхлинг вернулся в Брюнн в последние годы жизни Грегора Менделя, он нашел бы совсем другого человека: тучного и замкнутого, выкуривающего одну сигару за другой по рекомендации своего доктора с целью сбросить вес и измотанного непрекращающейся борьбой против власти, которая поставила себя выше Бога. По указу Отто фон Бисмарка правительство протолкнуло введение нового налога на религиозные учреждения. Мендель отказался его платить, даже после того как правительство стало накладывать арест на активы аббатства[85]85
  Dodson, p. 189; Stubbe, p. 129; Iltis, p. 253–72.


[Закрыть]. Это злополучное противостояние можно было бы легко разрешить путем переговоров и самого незначительного компромисса – как это было впоследствии сделано его преемником, – но Мендель превратил это в дело принципа, которому он упрямо следовал и который, в конечном счете, отравил его существование.

К этому времени здоровье стало его подводить, и стены аббатства все плотнее смыкались вокруг него, точно так же, как вокруг аббата Кирилла Наппа 20 годами ранее. К концу 1883 года Мендель знал, что ожидает его в будущем. В декабре он написал последнее письмо[86]86
  В декабре 1883 года Й. Лицнару, бывшему ученику, а ныне уважаемому метеорологу; цитируется по: Mawer, p. 89.


[Закрыть] своему ученику, у которого он пробудил «страсть к естественным наукам» во время преподавания в реальном училище и который к тому времени стал выдающимся метеорологом: «Поскольку мы, скорее всего, уже не увидимся в этой жизни, позвольте мне воспользоваться возможностью проститься с Вами и призвать на Вас благословение всех метеорологических богов».

Менделю удалось снимать свои метеорологические данные по три раза в день до утра 4 января 1884 года, но он слишком плохо себя чувствовал, чтобы встать с постели в середине этого дня; через два дня его не стало[87]87
  Iltis, p. 280; Dodson, p. 192; Gustaffson, p. 239; Mawer, p. 17.


[Закрыть]. Вскрытие, на котором по распоряжению Менделя присутствовал его племянник Алоис, показало сморщенные почки и слабое расширенное сердце. Похороны, состоявшиеся 9 января, были проведены на славу. На похоронах, сопровождаемых музыкой Яначека, было «большое стечение» друзей, почитателей, в прошлом – соперников: его ученики, верующие (протестанты и иудеи, а также католики), горожане Брюнна и крестьяне со всей Моравии, жители и пожарная бригада Хейнцендорфа (пожарная станция в котором была построена за счет Менделя) – и приспешники государства, которые приблизили его к безвременной кончине в возрасте 62 лет.

В духе принципа «Король умер, да здравствует король» келья настоятеля уже была убрана для преемника Менделя. Книги и официальные письма Менделя были помещены в библиотеку, где они хранятся на почетном месте до сегодняшнего дня. Но все его записные книжки, протоколы экспериментов и расчеты были вывезены и свалены в костер позади садов аббатства. Мы можем только гадать, было ли это сделано по распоряжению нового настоятеля – или его предшественников.

Глава 5
О кузнечиках и мухах

Через некоторое время после того, как «Опыты над растительными гибридами» потонули в пучине безразличия, Грегор Мендель заявил одному из братии: Mein Zeit wird schon kommen («Мое время наверняка настанет»[88]88
  По словам Густава фон Ниссля, Мендель любил повторять это своим друзьям. Цитируется по: Henig, p. 171.


[Закрыть]). Последующие события должны были подорвать его уверенность: неудачи с упрямой ястребинкой Негели (Hieracium-Bastarde) и пререкания с правительством, которые все еще нависали над аббатством, подобно дамоклову мечу, когда в начале января 1884 года время Менделя пришло в печальном смысле этого слова. Он вполне мог думать, оставляя этот мир, что зря потратил время на эксперименты с горохом.

Мендель вдвойне оказался жертвой несвоевременности – он опередил свое время, но, кроме того, его затмил переворот, произошедший на несколько лет слишком рано. Таким переворотом стала книга Дарвина «Происхождение видов», засиявшая на научном небосводе в 1859 году. Дарвинизм, вставленный в невероятно медленные временные рамки эволюции, быстро стал доминировать в рассуждениях о наследственности и биологической изменчивости. Работа Дарвина обсуждалась[89]89
  Gustaffson, p. 241–2.


[Закрыть] на собрании Брюннского общества естественной истории 11 января 1865 года. Речь Менделя о горохе, произнесенная всего месяцем позже, могла выглядеть местечковой на фоне теории Дарвина.

Большим несчастьем для Менделя оказалось иметь дело с умами, которые еще не были готовы воспринять то, что он говорил. Почти два десятилетия не было видимых признаков того, что хоть кто-то оценил значимость его работы. Эксперименты с горохом вскользь упоминались в «Британской энциклопедии»[90]90
  Stubbe, p. 165.


[Закрыть] (Encyclopaedia Britannica) (1885 год) и «Разведении растений» Л. Х. Бейли (1892 год), но в обоих источниках упускалась суть. До конца XIX века лишь один ученый понял, что Мендель сказал новое и очень интересное слово. Это был Иван Шмальгаузен[91]91
  Stubbe, p. 154–5.


[Закрыть], 25-летний русский ботаник, похваливший опыты Менделя в сноске к свой диссертации о гибридизации растений на северо-западе России (1874 год). Затем Шмальгаузен переехал в Швейцарию и отвлекся на окаменелые семена; первое признание значимости открытия Менделя осталось пылиться на полке библиотеки в Санкт-Петербурге.

Но вскоре после начала нового столетия произошло нечто из ряда вон выходящее. А точнее, произошли три чрезвычайных события. Результаты Менделя были подтверждены тремя ботаниками, каждый из которых работал самостоятельно и ничего не знал о трудах Менделя. К несчастью, это не стало исполнением чаяний Менделя. Зависть, стервозность и прочие темные силы, разросшиеся в умах ученых, быстро взяли верх. Погода испортилась, раздавались даже обвинения, что добрый аббат подделал свои результаты. К тому времени, как склоки улеглись и время Менделя по-настоящему настало, он лежал в могиле уже более 30 лет.

Игра в догонялки

Период между смертью и воскресением Менделя стал критическим для изменения научного климата, поскольку хромосомы начали наполняться смыслом. Они совсем не упоминались в «Опытах над растительными гибридами», но давали ясную и четкую картину, когда труды Менделя были заново открыты. Это объяснялось тем, что поведение хромосом при образовании спермы и яиц и их объединении для формирования эмбриона представляло собой точное физическое соответствие абстрактным «элементам», которые Мендель извлек из комбинаторной математики для объяснения принципов передачи признаков гороха.

Первые элементы пазла уже были сложены, когда К. В. Айхлинг навестил Менделя в 1878 году. Оскар Гертвиг, бывший ученик Эрнста Геккеля, покинул Германию и направился в тепло Французской Ривьеры для изучения оплодотворения икры морского ежа[92]92
  Hertwig 1876 & 1884.


[Закрыть]. Для этого требовалось получить сперму и икру из гонад морских ежей[93]93
  Их можно попробовать (под названием «уни») в хороших суши-ресторанах.


[Закрыть] и смешать эти ингредиенты в капле морской воды на предметном стекле микроскопа. Гертвиг наблюдал, как сперма проникает в икринку, а затем их два ядра сливаются для образования единого ядра первой клетки нового эмбриона. Доказав, что при оплодотворении соединяется материал ядер как матери, так и отца, Гертвиг опроверг популярное заблуждение, что яйцо содержит все необходимое для создания новой жизни, а сперматозоид просто активирует его.

Данные о следующем прорыве были опубликованы в последние месяцы жизни Менделя. Эдуард ван Бенеден, профессор зоологии в Льеже, создал себе репутацию на кишечных гельминтах; он шел по стопам своего отца, который изучал жизненный цикл ленточного червя со сменой хозяина. Ван Бенеден работал над «чудесным материалом»[94]94
  Van Beneden 1883.


[Закрыть] лошадиной острицы с ее относительно массивными сперматозоидами и тысячами икринок, расположенных в женском половом тракте. Он рассмотрел, что происходит после оплодотворения, поместив живых червей в спирт; последний пропитывал червя медленно, так что эмбрионы продолжали развиваться внутри мертвого тела их родителя. Это случайное открытие было настолько увлекательным, что публикация работы Ван Бенедена (на 230 страниц) по первой части процесса задержалась, пока он дописывал 125-страничное дополнение.

У острицы всего четыре хромосомы, так что их перемещения легко отслеживать. К концу формирования спермы и икринок произошло нечто необыкновенное – «редукционное» деление клетки, в результате которого четыре хромосомы были поделены между двумя дочерними клетками, так что каждый сперматозоид и икринка содержали всего по две хромосомы. Во время оплодотворения наблюдался противоположный процесс. Ядра сперматозоида и икринки растворились, так что в каждом были видны по две хромосомы, а затем соединились, образовав новую клетку с полным комплектом из четырех хромосом[95]95
  Слово «хромосома» было придумано только в 1887 году; Ван Бенеден использовал термин anse chromatique («хроматиновая петля»).


[Закрыть].

Еще более ясные наблюдения и революционное прозрение пришли из американских прерий благодаря насекомому, которое, если бы оно умело летать, сошло бы за библейскую саранчу. Равнинный кузнечик (Brachystola magna) достигает длины 5 сантиметров и представляет собой еще один подарок природы, поскольку определение magna применимо также к клеткам спермы в его семенниках. Как выразился Уолтер Саттон, 20-летний фермерский сын, ставший зоологом: «Клетки этого джентльмена одни из самых крупных, какие только были открыты»[96]96
  McKusick, p. 489.


[Закрыть]. Саттон собирал кузнечиков, пока управлял машиной для уборки кукурузы в Канзасе летом 1899 года. В это время он работал над магистерской диссертацией об образовании спермы у Brachystola в Канзасском университете. Он продолжил свои исследования в Колумбийском университете в Нью-Йорке, намереваясь защитить докторскую диссертацию, но по «причинам, которые не до конца ясны, возможно, финансовым» защита докторской диссертации так и не состоялась. Саттон ушел в медицину и построил успешную карьеру в качестве хирурга.

Парфянской стрелой, пущенной Саттоном на прощанье в мир науки, стала пара работ[97]97
  Sutton 1902 & 1903.


[Закрыть], которые соединяли две доселе не связанные друг с другом нити исследования. Его работы являются эталоном ясности и экономии; на 35 страницах он расширил границы понимания сильнее, чем Ван Бенеден на 350. У Brachystola имеются 11 пар соответствующих друг другу хромосом и дополнительная хромосома, определяющая пол. Каждая из них так хорошо видна, что Саттон мог проследить движения отдельных хромосом в мельчайших подробностях – которые он описал в своих работах, изобразив увиденное в микроскоп с помощью камеры люцида. Он продемонстрировал, что каждая хромосома сохраняет свою идентичность на протяжении жизненного цикла и при переходе от одного поколения следующему. Вследствие такого примечательного постоянства он предположил, что хромосомы переносят «единицы наследственности». Что особенно важно, он доказал, что одна хромосома из каждой пары была по происхождению отцовской, а другая – материнской и что члены каждой пары разделялись во время образования спермы или яиц и отходили по отдельности в каждую гамету. Отзвуки «Опытов над растительными гибридами» Менделя вдохновили прощальное заявление Саттона[98]98
  Sutton 1903, p. 241.


[Закрыть], в котором «наконец цитология и генетика соединились самыми близкими отношениями»: «Наконец, я хочу обратить внимание на высокую вероятность того, что соединение пары отцовских и материнских хромосом и их последующее разделение во время редукционного деления… может представлять собой физическую основу для закона наследственности Менделя».

«Хромосомная теория наследственности Саттона» вскоре стала «теорией Саттона – Бовери», когда результаты были подтверждены Теодором Бовери, весьма уважаемым профессором зоологии из Вюрцбурга, который довольствовался партией второй скрипки у опередившего его студента-медика.

И снова время сыграло решающую роль. Первая работа Саттона была опубликована в 1902 году. Без заново открытых незадолго до этого трудов Менделя ему не удалось бы провести взаимосвязь, которая ознаменовала начало новой эры в генетике.

Воскресение из мертвых

К началу нового столетия призма, сквозь которую смотрели на труды Менделя, на несколько градусов склонилась в его пользу. Этого как раз хватило, чтобы троих «открывателей Менделя»[99]99
  Moore 2001; Stubbe, p. 265–85.


[Закрыть] – Карла Корренса, Хуго де Фриза и Эриха фон Чермака – восприняли всерьез. Корренс проводил «в течение многих лет обширные эксперименты» над гибридами маиса в Тюбингенском университете. Он наткнулся на «Опыты над растительными гибридами» и кратко упомянул их в статье, опубликованной в 1899 году, но не остановился на работе Менделя, пока нечто возмутительное не потрясло его, как гром среди ясного неба, в марте 1900 года. Это был экземпляр работы, недавно опубликованной Хуго де Фризом[100]100
  De Vries 1900.


[Закрыть], видным профессором ботаники из Амстердама. Корренс был вне себя от гнева, когда увидел, что де Фриз воспроизвел результаты Менделя – и даже использовал термины «доминантный» и «рецессивный», – но без каких-либо ссылок на Менделя. Он поспешил написать обличительную статью, которая в следующем месяце была опубликована в ведущем немецком журнале по ботанике. В своей статье Корренс объяснял, что первоначально он думал, что открыл нечто новое, «но аббат Грегор Мендель получил те же результаты и дал точно такие же объяснения, насколько это было возможно в 1866 году». Чтобы подчеркнуть первенство Менделя и покончить с притязаниями де Фриза, Корренс озаглавил свою статью «Закон Г. Менделя о поведении потомства межсортовых гибридов»[101]101
  Correns. English translation: Mendel’s Law in the behaviour of the progeny of varietal hybrids. Genetics 1950; 35:33–41.


[Закрыть]. Он также пустил отравленную стрелу прямо в де Фриза, указав на «странное совпадение», что де Фриз использует в точности те же термины – «доминантный» и «рецессивный», – которые ввел Мендель.

На самом деле, де Фриз признал Менделя в уже отданной на печать статье, которая была опубликована несколькими неделями позднее, но воздал ему должное неохотно[102]102
  De Vries H. Sur les unités des caractères spécifiques et leur application à l’étude des hybrides. Rev Gén Bot 1900; 12:257–71.


[Закрыть]. «Некий Мендель» сформулировал «существенную часть принципов», которые открыл де Фриз, но применительно «к отдельному случаю» (гороху) и «очень давно» – и, как бы то ни было, результаты Менделя давно исчезли «в пучине забвения».

Третьим «открывателем Менделя» стал Эрих фон Чермак, 27-летний студент магистратуры, занимавшийся гибридизацией растений в Венском сельскохозяйственном институте. Встревоженный переполохом, поднятым де Фризом и Корренсом, Чермак заявил, что поражен тем, насколько результаты Менделя совпадают с его собственными. Он немедленно опубликовал работу, чтобы претендовать на свою долю «чести», отметив, что «одновременное открытие Менделя Корренсом, де Фризом и мною самим доставляет мне особенное удовлетворение»[103]103
  Tschermak E. v. Über künstliche Kreuzung bei Pisum sativum. Berlin Deutsch Bot Ges 1900; 18:232–9.


[Закрыть].

Отличающиеся подозрительностью наблюдатели могли бы заметить некоторые примечательные совпадения[104]104
  Stubbe, History, p. 265–85.


[Закрыть]. Корренс учился у Карла фон Негели, с которым Мендель вел длительную задушевную переписку. Чермак был внуком одного из одноклассников Менделя в Вене, который позднее стал почетным членом Брюннского общества естественной истории. Де Фриз позднее признался, что наткнулся на работу Менделя, но лишь «после того, как завершил большую часть [своих] экспериментов»; еще позднее выяснилось, что в его руках экземпляр оказался гораздо раньше.

Только Корренс провел первоначальные исследования, не зная о Менделе, и только он вышел из этой неприятной истории, не запятнав свое доброе имя. Позиционируя себя в качестве представителя Менделя, Корренс придумал впечатляющий термин «законы Менделя», затем опубликовал переписку Менделя с Негели[105]105
  Mendel G. Gregor Mendel’s letters to Carl Nägeli, 1866–73. Genetics 1950; 35:1–29.


[Закрыть] и начал сбор средств[106]106
  Henig, p. 247–53. Ему удалось собрать на грандиозный памятник из белого каррарского мрамора, который был открыт на Mendlovo námesti (Mendelplatz, или площади Менделя) 2 октября 1910 года; в числе присутствующих были Бэтсон, Корренс и Хуго Илтис.


[Закрыть] на памятник Менделю в Брюнне.

Чермак прослыл оппортунистом и «неоткрывателем менделизма», но ему еще предстояла длинная и успешная исследовательская карьера[107]107
  Corcos A., Monaghan F. Tschermak: a non-discoverer of Mendelism. I: an historical note. J Heredity 1986; 77:468–9; II: a critique. Там же, 1987; 78:2–10.


[Закрыть]. На де Фриза эта история произвела слабое впечатление. Он отказался от приглашения Корренса[108]108
  Henig, p. 247–8.


[Закрыть] сделать взнос в фонд памятника Менделю и написал своему другу: «Чествование Менделя – это просто мода, которая нравится всем, в том числе и тем, кто мало что понимает»[109]109
  Moore, p. 18.


[Закрыть]. И глубокомысленно добавил: «Это мода, которая обречена на исчезновение».

Парадоксально, что именно благодаря де Фризу «мода» на Менделя дожила до сегодняшнего дня. Не будь его, «Опыты над растительными гибридами» запросто могли бы исчезнуть навсегда в разросшейся пышным цветом литературе о выращивании растений. Но заметные разборки, которые последовали за присвоением результатов Менделя де Фризом, привлекли внимание одного англичанина, поставившего себе целью обеспечить для аббата признание, которое он заслужил.

Уильям Бэтсон, член Королевского общества[110]110
  Henig, p. 201–204; Bateson B, 1928.


[Закрыть], член Колледжа Святого Иоанна в Кембридже, был чрезвычайно влиятельным человеком в сфере ботаники и эволюционной зоологии (и эксцентриком, всегда носившим шапочку для игры в крокет). Как рассказывает его жена Беатрис[111]111
  Henig, p. 199–200.


[Закрыть], Бэтсон был потрясен «Опытами над растительными гибридами», когда 8 мая 1900 года ехал на поезде на собрание Королевского общества садоводов в Лондоне. Правда это или нет, обращение Бэтсона[112]112
  Bateson 1902.


[Закрыть] было чрезвычайно резким; он опубликовал перевод работы Менделя и начал рассказывать о ее новизне и значимости на лекциях и в комментариях. В 1902 году Бэтсон перенес идеи Менделя в царство животных, где выявил различные признаки домашней птицы[113]113
  Bateson & Saunders 1902.


[Закрыть], которые передавались по менделевскому доминантному и рецессивному принципу.

В том же году Арчибальд Гаррод из Госпиталя св. Варфоломея[114]114
  Garrod.


[Закрыть] в Лондоне пошел дальше, доказав, что болезни человека также наследуются в соответствии законами Менделя. Таким заболеванием была алкаптонурия, чрезвычайно редкая болезнь, но моментально выявлявшаяся у младенцев по моче, которая окрашивала их пеленки в черный цвет. Гаррод показал, что «сбой» метаболизма блокировал образование жизненно необходимой аминокислоты, тирозина. Путем блестящей дедукции он предположил, что эта «врожденная ошибка метаболизма» была обусловлена наследственным недостатком фермента, который обычно преобразует какой-либо предшественник в тирозин[115]115
  Моча чернела из-за предшественника, который скапливался вследствие блокировки метаболизма.


[Закрыть], и что дефектный фермент вел себя как менделевский рецессивный признак. Таким образом, при двойной дозе рецессивного признака фермент полностью исчезал, что провоцировало заболевание – точно так же, как при двойной дозе «короткого» рецессивного признака горох оказывался карликовым. Менделевская наследственность от монастырского сада перешла к Homo sapiens.

Кампания Бэтсона по популяризации Менделя достигла кульминации в его президентской речи[116]116
  Bateson W. The progress of genetic research. Report of the Third International Conference on Genetics. London: Spottiswoode & Co, 1906.


[Закрыть] на Третьей конференции по гибридизации и селекции растений, проводившейся в Лондоне в 1904 году. Он сравнил процесс научного открытия с золотоискательством. До Менделя исследователям попадались «случайные самородки», а аббату удалось определить местоположение основной жилы. В той же речи Бэтсон заложил еще один краеугольный камень, предложив термин «генетика» для обозначений науки, занимающейся «феноменами наследственности и изменчивости». Конгресс одобрил, и когда труды конференции были опубликованы (с хвалебным предисловием о Менделе и его портретом), то Третий конгресс по гибридизации и селекции растений превратился в первую в мире Третью конференцию по генетике и смежным наукам.

Бэтсона соблазнила точность результатов Менделя и безукоризненность его расчетов. Тем не менее нашлись те, кто порицал Менделя, а не хвалил его. К числу скептиков принадлежал Карл Пирсон[117]117
  Pearson K. A Mendelian view of law of ancestral heredity. Biometrica 1904; 3:109–12.


[Закрыть], авторитетный статистик, у которого вызывало подозрение необычайно близкое соответствие (99,993 %) результатов Менделя его теоретическим идеям. Пирсона поддержал Томас Хант Морган, профессор экспериментальной биологии в Колумбийском университете Нью-Йорка, который высмеивал «превосходное шарлатанство»[118]118
  Morgan 1909.


[Закрыть] «менделевского ритуала» (а потому был охарактеризован Бэтсоном как «тупоголовый»[119]119
  Rushton A. R. William Bateson and the chromosome theory of heredity: a reappraisal. Brit J Hist Sci 2014; 47:154.


[Закрыть]). Нападки на Менделя приняли определенность в устах сэра Роналда Фишера[120]120
  Fisher R.A. Has Mendel’s work been rediscovered? Ann Sci 1936; 1:115–37; Stubbe, p. 151–2.


[Закрыть], члена Королевского общества, прямо обвинившего аббата в подтасовке: «Эта работа доступна для понимания только в том случае, если бы приведенные в ней эксперименты были выдуманными… Данные большинства, если не всех экспериментов были сфальсифицированы, чтобы точно соответствовать ожиданиям Менделя». Неправедная война велась вокруг Менделя многие годы, оставляя зловещие знаки вопроса напротив его исследований и его репутации. В 2001 году, более чем через век после того, как разразился скандал, независимый научный суд[121]121
  Fairbanks D., Rytting B. Mendelian controversies: a botanical and historical review. Am J Botany 2001; 88:7376–52.


[Закрыть] пересмотрел все доказательства, какие было возможно, и пришел к выводу, что Мендель «был не виновен в фальсификации». Св. Августин, говоривший, что «Бог есть Истина», одобрил бы его. И конечно, Мендель сделал все правильно.

Благодаря Бэтсону и его сподвижникам научное сообщество наконец-то нагнало Менделя. В 1909 году датский ботаник Вильгельм Иогансен воспользовался введенным Бэтсоном словом «генетика» (от греческого «рожденный от») и предложил термин «ген»[122]122
  Johannsen W. Elemente der exakten Erblichkeitslehre. Jena: Fischer, 1909, p. 143.


[Закрыть] для описания пакета наследуемой информации. Он также ввел два новых термина, чтобы подчеркнуть принципиальную разницу между внешним видом организма («фенотипом») и его генетическим строением («генотипом»). Такое различение следовало из результатов Менделя. Например, имелось два фенотипа по высоте растений гороха – высокие и низкие – но они необязательно отражали генотип. У низких растений обязательно должна была иметься двойная порция рецессивного «низкого» варианта (tt), а высокие растения могли быть как гибридами (Tt), так и чистыми доминантами (TT). Новый терминологический аппарат продолжал развиваться. Варианты признака (например, высокий или низкий) были названы аллелями. Генотип характеризовался как гомозиготный, если оба аллеля были одинаковыми (например, TT или tt), или гетерозиготный, если они различались (например, гибрид Tt).

После всего этого оставался без ответа большой вопрос: что же мог представлять собой этот таинственный «ген». В 1890-е годы – даже до появления этого термина – в воздухе витала идея о гипотетических частицах наследственности, все теории отчаянно претендовали на правдоподобность. Дарвин полагал, что «геммулы»[123]123
  Stubbe, p. 174.


[Закрыть] попадали из делящихся клеток в кровоток, а оттуда – в сперму или яйцеклетку для передачи признаков следующему поколению (его кузен, Фрэнсис Гальтон, опроверг эту теорию[124]124
  Portugal & Cohen, p. 93.


[Закрыть], показав, что кровь, переливаемая от серого самца кролика белой самке, не приводила к появлению серых крольчат). Карл фон Негели предложил «мицеллы», крошечные частицы гипотетической «идиоплазмы», будто бы размазанные по всей клетке, а Эрнст Геккель выдумал[125]125
  Stubbe, p. 188–90.


[Закрыть] молекулы с памятью[126]126
  Nägeli, 1884.


[Закрыть] («пластидулы»), которые собираются вместе, чтобы сформировать потомство.

Короче говоря, царила полная неразбериха, которая продолжилась и в начале 1900-х. Но благодаря вредителям, которые раздражили бы Грегора Менделя, вскоре появилась ясность.

Комната без вида

Представьте себе сцену[127]127
  «Мушиная комната» описана Стёртевантом (Sturtevant 1959, p. 291–6); см. также сайт «Мушиной комнаты»: theflyroom.com.


[Закрыть]: мрачный тихий коридор высоко над огнями и суетой Манхэттена. У стен коридора стоят стеклянные шкафы, уставленные пузырьками, как в старомодной аптеке, но в этих пузырьках содержатся биологические образцы в формалине. Подходя к темной деревянной двери, вы понимаете, что вы проходите вдоль ряда заспиртованных плодов человека, аккуратно расставленных по размеру, чтобы можно было проследить этапы внутриутробного развития.

Запах проникал в коридор, но не подготовил вас к зловонию гниющих фруктов, окутавшему вас, едва вы приоткрыли дверь. Следующими впечатлениями будут темнота и беспорядок. Окна заклеены листами папиросной бумаги, не пропускающей солнечный свет; на длинном рабочем столе свет от лампы падает на предметный столик громоздкого бинокулярного микроскопа, сквозь который какой-то человек пытается рассмотреть нечто невидимое. Вокруг длинного стола теснятся несколько письменных столов, за которыми сидят сосредоточенные люди. Одна стена практически скрыта за прикрепленным к ней множеством больших карточек, каждая из которых покрыта записями и рисунками. И повсюду видны бутылки от молока в четверть пинты: их полчища, которыми уставлены полки и скамейки, перекочевывают на столы, тележки и пол. Горлышко каждой бутылки заткнуто ватным тампоном. У окна стоит еще один любопытный предмет – деревянная колонна, напоминающая массивную стойку ограждения с квадратным сечением, которая выше мужчины, склонившегося рядом с ней, чтобы рассмотреть одну из ее сторон.

С колонны вы переводите взгляд на потолок и большой пучок бананов, свешивающийся с него, словно роскошная люстра. Но это не источник запаха. Запах идет от бутылок из-под молока, в каждой из которых содержится внушительная порция бананового пюре. Оно выглядит темным и переливающимся, что вызывает некоторое беспокойство. Если приглядеться, можно заметить в нем множество маленьких мушек, из-за которых поверхность постоянно пенится и которые наполняют воздух внутри бутылок.

Добро пожаловать в «Мушиную комнату». Вы находитесь на девятом этаже Шермерхорн-Холла на восточной стороне кампуса Морнингсайд Колумбийского университета в Нью-Йорке. Эта комната площадью всего 23 на 16 футов (7 на 5 метров) представляет собой питомник для миллионов мушек-дрозофил, заслуживших себе место в истории науки, и обиталище значительной, но неизученной популяции тараканов. Кроме того, это кузница блестящих умов, которые в конце концов получили парочку Нобелевских премий, в том числе первую в истории премию, присужденную в новой науке генетике.

Премии удостоился Томас Хант Морган, человек, задумавший «Мушиную комнату»[128]128
  Sturtevant, 1959.


[Закрыть] в 1908 году. Морган родился в Кентукки в 1866 году, но его научная жизнь началась 24 годами позже с докторской диссертации по крошечным напоминающим крабов существам, известным как морские пауки. Он занимался этой работой в Морской биологической лаборатории города Вудс-Хола на полуострове Кейп-Код в гавани, куда он возвращался каждое лето так же безошибочно, как лосось Фридриха Мишера направлялся в Рейн.

В 1900 году Морган отправился на поиски неизведанного в Европу, где сначала попал на Зоологическую станцию в Неаполе, аналог Вудс-Хола в Старом свете, которая позднее характеризовалась как «Мекка морской биологии». Там он показал себя увлеченным зоологом-экспериментатором, открыв, что икра морского ежа не нуждается в оплодотворении для начала деления; для этого фокуса достаточно просто добавить в морскую воду магниевые соли[129]129
  Там же, с. 288.


[Закрыть]. Из Неаполя он отправился навестить голландского эксперта[130]130
  Там же, с. 290.


[Закрыть] по биологической изменчивости, который заведовал огромным экспериментальным садом в Хилверсуме. Этим человеком был Хуго де Фриз, незадолго до этого заново открывший (или не открывший) труды Грегора Менделя.

В то время на Моргана не произвело впечатление ничто, связанное с Менделем или хромосомами, которые, по его мнению, были отвлекающим маневром в серьезном деле наследственности[131]131
  Benson K. R. T. H. Morgan’s resistance to the chromosome theory. Nature Rev Genetics 2001; 2:469–74.


[Закрыть]. Агностицизм Моргана любопытен, ведь все цитологические доказательства Саттона и других подтверждали идею Менделя о том, что два варианта признака присутствовали в клетках какого-либо организма, но в половых клетках каким-то образом оказывался лишь один вариант. Тем не менее Морган покинул де Фриза воодушевленным в связи с мутациями и причинами их возникновения. По возвращении в Америку его профессиональные достижения были как раз такими, какие Колумбийский университет хотел видеть у своего нового профессора экспериментальной биологии. Как бы банально это ни звучало, остальное действительно произошло на самом деле.

Морган решил исследовать мутации у плодовой мушки Drosophila melanogaster[132]132
  По-гречески это название означает «любительница росы с черным брюшком».


[Закрыть]. При длине три миллиметра и массе примерно два миллиона штук на килограмм мухи просты и дешевы в содержании, особенно если добывать бутылки из-под молока «более-менее необычным способом»[133]133
  Sturtevant 1959, p. 297.


[Закрыть] (предрассветные рейды по порогам Манхэттена). Что удобно, дрозофилам не требуется никакого афродизиака, помимо разлагающихся бананов, и они превосходно размножаются: один самец, помещенный в бутылочку из-под молока с самками, обычно производит 1400 потомков. Беспорядочная половая жизнь и подростковый секс, очевидно, могут загубить генетический эксперимент, но при помощи хорошей линзы можно легко распознать девственных плодовых мушек.

Длительность репродуктивного цикла мушек составляет всего 10 дней, что означает, что три поколения можно уместить всего в один месяц. В популярном журнале Scientific Monthly сообщалось[134]134
  Popular Scientific Monthly, Sept 1934, p. 15.


[Закрыть], что генеалогическое древо некоторых из мушек Моргана насчитывает 130 поколений, и каким-то образом подсчитывалось, что Homo sapiens это привело бы за 15 000 лет до Адама. Наконец, у Drosophila всего четыре пары хромосом, что облегчало задачу исследования, где произошла та или иная мутация.

Морган нашел свою идеальную модель.

Должно быть, «Мушиная комната» была весьма необычным местом для работы. В полном составе группа насчитывала семь или восемь человек, которые теснились в зловонных сумерках. За одним исключением, они работали сообща. Они даже уезжали в псевдоотпуск[135]135
  Sturtevant 1959, p. 296.


[Закрыть] все вместе на месяц каждое лето, когда целая лаборатория в полном составе перемещалась в Вудс-Хол со всеми пожитками. Они брали с собой несколько бочек, в каждую их которых аккуратно упаковывались драгоценные бутылки из-под молока, чтобы их исследование не сбавляло обороты.

В 1910 году Морган привлек двух студентов, Кэлвина Бриджеса и Альфреда Стёртеванта, и втроем они стали ядром зарождающейся группы. Бриджес, проведшей в этой комнате две трети своей научной карьеры, объяснял, что «группа работала как единое целое: каждый проводил собственные эксперименты, но точно знал, чем занимаются остальные»[136]136
  Mawer, p. 111–2.


[Закрыть]. Любой новой информацией сразу же делились и считали ее коллективным достижением, при этом «малое значение» отводилось тому, кто сделал прорыв. Демократия насаждалась тем, кто занимал ведущую позицию. «Босса» уважали за «энтузиазм, сочетавшийся с развитым критическим мышлением, щедростью, открытостью и замечательным чувством юмора». И в воздухе всегда чувствовалось оживление, которое не имело никакого отношения к обитателям бутылок из-под молока – «атмосфера возбуждения»[137]137
  Там же.


[Закрыть], которую Стёртевант считал необходимой составляющей для выдающихся «продолжавшихся достижений».

Благодаря репутации и харизме Моргана «Мушиная комната» быстро превратилась в настоящий магнит, который в следующие 15 лет притянул к себе множество потрясающих молодых умов и несколько необыкновенных личностей. Кэлвин Бриджес был тихим рационализатором[138]138
  Morgan T. H. Biographical Memoir of Calvin Blackman Bridges, 1889–1938. Washington DC: Natl Acad Sci, 1940, p. 29–48.


[Закрыть], заменившим старую добрую ручную лупу Моргана бинокулярным микроскопом, а любимое мухами банановое пюре – менее зловонным питательным агаровым желе. Его творческий потенциал выходил за пределы «Мушиной комнаты». Дома он разрабатывал дизайн «Жука» – принципиально нового автомобиля с глянцевой поверхностью, который обладал аэродинамическими характеристиками снаружи и был эргономичным внутри. Неугомонность его тела, как и ума, также опередила время. За 40 лет до бурных 60-х Бриджес был приверженцем концепции (и, в особенности, практики) свободной любви.