История развития генетики

В 1936 г. Р. Фишер опубликовал  работу, в которой подверг сомнению результаты уже собственно экспериментов Г. Менделя, полагая, что полученные данные «слишком близки к идеальным соотношениям» (например, при изучении обратных скрещиваний частоты фенотипов практически не отличались от 1:1) и противоречат закономерностям нормального распределения. Фишер фактически обвинил Менделя в том, что последний, заранее зная исследуемую закономерность, умышленно или неумышленно, но «подогнал» экспериментальные данные. В настоящее время некоторые генетики разделяют точку зрения Фишера.

5. Есть ли в работе Менделя собственно формулировки законов или же присутствует лишь описание полученных им эмпирических результатов?

В работе Менделя действительно  нет формулировок и названий того, что было названо 1-ым и 2-ым законами Менделя. Эти формулировки были даны авторами, переоткрывшими их. Один из крупнейших генетиков современности Ф.Г. Добржанский считает, что «Мендель был одной из наиболее трагических фигур в истории науки. Он должен был чувствовать, что его работа не признана и закончилась провалом. Едва ли он мог предвидеть, что через 16 лет после его смерти его работу переоткроют, а в конце следующего столетия основанная им наука станет одной из центральных в биологии. Пока же, при жизни, Мендель стал подтверждать справедливость своих законов на других видах, в частности, ястребинках. Что и оказалось для него катастрофой. В то время никто не знал, что у этих растений нарушен половой процесс и они дают семена без него. Поэтому никаких результатов на этих видах Мендель получить не мог»⁷.

В качестве вывода, можно сказать, что дело не в трудности восприятия работ Менделя или их неизвестности. Просто биологи в 1865 г. были значительно менее подготовлены к тому, чтобы осознать открытие Менделя, чем биологи в 1900 г. эти знания еще не были востребованы ни обществом, ни наукой.

Вторичное открытие законов Менделя  в 1900 г. Г. де Фризом в Голландии, К. Корренсом  в Германии, Э. Чермаком в Австрии  подтвердило представление о  существовании дискретных наследственных факторов. Мир уже был готов  к восприятию новой науки, и началось ее триумфальное шествие. Справедливость законов Менделя о наследовании проверяли на все новых и новых растениях и животных и получали неизменные подтверждения. На основе исключений из правил быстро развивались новые положения общей теории наследственности. В 1906 г. англичанин У. Бэтсон предложил термин «генетика» (от лат. «geneticos» – относящийся к происхождению, или «geneo» – порождаю, или «genos» – род, рождение, происхождение). В 1909 г. датчанин В. Иогансен предложил термины «ген», «генотип», «фенотип».

Но уже вскоре после 1900 г. встал  вопрос: что такое ген и где  он в клетке расположен? В 1903 г. немецкий биолог Т. Бовери и студент Колумбийского  университета У. Сэттон независимо друг от друга предположили, что гены должны располагаться в хромосомах⁸.

С 1910 г. начинаются эксперименты группы Т. Моргана. Вместе со своими учениками  он к середине 20-х гг. сформулировал  хромосомную теорию наследственности, согласно которой гены расположены  в хромосомах, как бусы на нити; были определены порядок расположения и даже относительные расстояния между генами. Именно Морган ввел в генетические исследования в качестве объекта маленькую плодовую мушку дрозофилу.

Уже в 30-х гг. ученых заинтересовал  вопрос: из какого материала построены  гены? В 1928 г., а в более развернутой форме в 1935 г. Н.К. Кольцов выдвинул гипотезы о молекулярной организации и матричного синтеза гена. Он исходил из того, что материал хромосомы должен тянуться от одного ее конца до другого. И таким материалом, по его мнению, должна быть молекула белка. Модель привлекла внимание. Идея хромосомы-молекулы произвела глубокое впечатление на генетиков, она объясняла многие явления, но оказалась неверной, поскольку, как позднее выяснилось, наследственным материалом является ДНК⁹.

В 1944 г. вышла книга знаменитого физика-теоретика Э. Шрёдингера «Что такое жизнь? С точки зрения физика», в которой автор развил представления о гене-молекуле. По его мнению, «хромосомы… содержат в виде своего рода шифровального кода весь «план» будущего индивидуума и его функционирования в зрелом состоянии. Каждый полный набор хромосом содержит весь шифр…». И в этой модели роль носителя наследственности также приписывается белку, ибо, как пишет автор, ДНК, или, как ее тогда называли, тимонуклеиновая кислота, является «сравнительно простым органическим соединением, которому было бы странно приписывать роль носителя наследственных свойств».

В 1944 г. в результате работ по трансформации  у бактерий О. Эйвери, К. Маклеод и  М. Маккарти показали, что трансформирующим агентом у пневмококков является ДНК, а следовательно именно этот компонент хромосом и является носителем наследственной информации¹⁰.

Новый этап развития генетики начинается в 50-е гг. в результате коллективных усилий представителей многих наук: кроме  генетиков, это физик, химики, математики и микробиологи. Особенно много сделали физики.

Результатом этого синтеза  знаний стала расшифровка в 1953 г. структуры ДНК Дж. Уотсоном и Ф. Криком. Модель признали быстро и повсеместно. Она, кроме того что объясняла все известные факты о молекулярной структуре ДНК, предлагала матричный принцип ее воспроизведения (репликации), открыла пути для понимания множества других фундаментальных механизмов генетических процессов. Именно время открытия Уотсона и Крика многими современными учеными считается датой рождения молекулярной биологии.

С конца 50-х – начала 60-х гг. начинается триумфальное шествие генетики, да и молекулярной биологии в целом, развитие которых, несомненно, было обусловлено расшифровкой структуры ДНК.

В 1958 г. Ф. Крик сформулировал  принцип передачи генетической информации: ДНК –› РНК –› белок, который  был им назван «центральной догмой молекулярной биологии». Следующим  огромным успехом была расшифровка генетического кода. Собственно вопрос о том, как четыре различных нуклеотида в составе ДНК могут закодировать 20 аминокислот в составе полипептида, впервые в 1954 г. поставил физик-теоретик Г.А. Гамов, а экспериментально нашли ответ в 1961 г. биохимики м. Ниренберг, Р. Холли, Г. Хорана, а также Ф. Крик и С. Бреннер.

Новая революция в  генетике произошла в середине 70-х  гг. Также как первая, в конце 40-х – начале 50-х, она была связана с новым синтезом знаний. Используя знания об организации наследственного аппарата различных модельных объектов, удалось разработать технологии манипуляций с генами, которые позже получили название генной инженерии.

Таким образом, за один век, если считать от момента осознания  законов Менделя в 1900 г., генетика прошла путь от развития представлений о дискретности наследственности до фактического создания новых живых организмов методами генетических манипуляций по воле человека.

2. История генетики в России

В СССР золотой век  генетики начался вскоре после Октябрьской революции 1917 г. В середине 30-х гг., по мнению многих современных ученых, советская генетика, несомненно, стояла на втором, после США, месте в мире.

Наиболее крупной фигурой российской генетики был и надолго останется Н. И. Вавилов, открывший параллелизм наследственной изменчивости у растений (1922 г.) и центры происхождения культурных растений (1927 г.). Заслуги Вавилова еще при жизни были оценены современниками.

В 1911-1912 гг. С.Г. Навашин  описал основные типы митотических хромосом растений: метацентрических, субметацентрических, акроцентрических, спутничных. Это описание легло в основу современной классификации морфологии хромосом.

Н.К. Кольцов, глава московской школы генетиков, высказал в 1928-1935 гг. гипотезу о хромосоме – гигантской молекуле, в которой гены представлены ее отдельными радикалами, и о матричном принципе репродукции гена. В 1934 г. он предположил, что гигантские хромосомы слюнных желез являются многонитчатыми.

А.С. Серебровский и Н.П. Дубинин в 1929 г. впервые продемонстрировали сложную природу организации гена.

С.С. Четвериков в 1926 г. заложил  основы экспериментальной генетики популяций.

А.С. Серебровский в 1940 г. предложил уникальный биологический  метод борьбы с вредителями сельского  хозяйства, основанный на применении транслокаций.

Г.А. Левитский был  выдающимся цитогенетиком. В 1924 г. он предложил  понятие кариотипа и в 1931 г. детально развил представления о нем¹¹.

Ситуация стала ухудшаться в конце 20-х гг., когда некоторые  неоламаркисты стали активно  защищать теорию наследования приобретенных в ходе жизни свойств организма. Эти неоламаркисты получили существенную помощь от группы философов-марксистов, таких как М.Б. Митин и П.Ф. Юдин, заявивших, что теория Ламарка соответствует основным постулатам диалектического материализма. Их оппоненты обвинялись в «идеализме» в том смысле, что они отрицают возможность влияния внешней среды на наследственность. Правительство сильно поддерживало ламаркистов, даже пригласило известного австрийского ламаркиста П. Камерера занять высокий пост в советской биологической науке. Многие генетики опровергали данные Камерера (Н.К. Кольцов, А.С. Серебровский, Ю.А. Филипченко, М.Л. Левин, С.Г. Левит, С.С. Четвериков).

В свою очередь правительство  критиковало этих ученых. В 1929 г., после  самоубийства П. Камерера, узнавшего о разоблачении его научной подделки, С.С. Четвериков и его аспирант П.Ф. Рокицкий были арестованы. Четвериков был сослан на Урал, затем смог переехать во Владимир, потом в Горький (Нижний Новгород), но в Москву путь ему был закрыт.

В середине 30-х гг. дискуссии вновь возобновились, но уже с участием быстро набиравшего силу Т.Д. Лысенко. Суть его воззрений сводилась к следующему.

Во-первых, он отрицал  существование генов, объявляя их выдумкой буржуазных идеалистических ученых. Хромосомы, по его мнению, не имели никакого отношения к наследственности. Он отрицал законы Менделя, считая их «выдумкой католического монаха».

Во-вторых, Лысенко, безусловно, принимал идею наследования приобретенных признаков и отрицал роль отбора в эволюции, который считал «ошибкой Дарвина».

В-третьих, Лысенко полагал, что один вид внезапно, в результате скачка, может превратиться в другой, например, береза – в ольху, овес – в пшеницу, кукушка – в пеночку¹².

Лысенко никогда не проверял свои идеи ни экспериментально, ни сравнивая с литературными данными. Он заявлял, что источником его знаний являются работы В.И. Мичурина и К.А. Тимирязева, а также «классиков марксизма». На основе этих знаний он предлагал рецепты быстрого улучшения сельского хозяйства в целом, быстрого выведения ценных сортов растений – за 2-3 года, в то время как методы, базирующиеся на основе законов Вейсмана – Менделя – Моргана, требуют 10-15 лет работы.

Сталин поддерживал  Лысенко. Началось быстрое продвижение  последнего по карьерной лестнице. Правой рукой Лысенко был И.И. Презент, бывший адвокат. Он давал «идеологически выверенные» объяснения биологических теорий Лысенко.

В конце 1936 и в 1939 г. состоялись публичные дискуссии, организованные философом М.Б. Митиным – редактора журнала «Под знаменем марксизма». Сторону генетиков поддерживали будущий нобелевский лауреат Г. Мёллер, а также А.Р. Жебрак, Н.И. Вавилов и Н.П. Дубинин. Однако уже на этом этапе научная сторона дискуссий не интересовала ни лысенковцев, ни поддерживающих их правителей СССР. Вскоре после последней дискуссии (в 1940 г.) Вавилов был арестован и погиб в тюрьме Саратова от истощения.

В 1939 г. в «Правде» появилась  статья против Н.К. Кольцова. Затем в  возглавляемый им Институт экспериментальной  биологии (ныне Институт биологии развития РАН им. Н.К. Кольцова) была направлена комиссия, включающая Лысенко. Кольцов был снят с должности директора. Через несколько месяцев он умер от инфаркта миокарда. После ареста Вавилова прошла волна арестов других генетиков¹³.

В 1948 г. состоялась печально знаменитая августовская сессия ВАСХНИЛ, которая стал апофеозом могущества Лысенко. Вся процедура этого заседания была фарсом, специально подготовленным для расправы над генетикой. Сразу после сессии были составлены списки, по которым множество ученых-генетиков были уволены из вузов и академических институтов. Из журналов вырывались страницы, где были статьи генетиков, в статьях вымаривали слова «ген», «генетика», «хромосома». Многие ученые были отправлены в ссылку¹⁴.

Некоторым, например, Н.П. Дубинину, М.Е. Лобашеву, А.А. Прокофьевой-Бельговской, удалось выстоять, не отказываясь от своих убеждений, благодаря смене специальности. Дубинин несколько лет работал орнитологом, Лобашев – физиологом, Прокофьева-Бельговская – микробиологом, Рапопорт – палеонтологом.

В чем же причина лысенковщины? Другими словами, каким образом такой разгром науки случился только с генетикой и только в нашей стране? Причин несколько.

1. Можно считать главным то, что классическая теория наследования вступала в очевидное противоречие с марксистскими догмами.
2. После жесточайшего уничтожения элиты крестьянства – раскулачивания и коллективизации – сельскохозяйственное производство оказалось полностью разгромленным и спасти его могло только чудо. Генетики в этом сомневались, а Лысенко и Презент уверенно это обещали.
3. Только в нашей стране существовала возможность администрирования во всех сферах жизни, в том числе в науке.
4. Лысенко не имел строгой научной экспериментальной базы. все его предположения проверялись на просторах полей рядовыми колхозниками. В условиях массового террора неудача «эксперимента» могла означать только одно. Отсюда массовые подделки результатов в отчетах, посылаемых в адрес Лысенко с мест.
5. У Лысенко была и косвенная международная поддержка. Многие прогрессивные ученые, считая, что в России строится передовое общество, опасались, что открытая критика помешает строительству социализма¹⁵.