Почему мы отличаемся от наших братьев и сестёр? Почему у одного человека глаза карие, а у другого — голубые? Почему одни женщины — блондинки, а другие — брюнетки?
Некоторые из нас тощие «от природы», а у других — «кость широкая»; одни низкие, а другие — очень высокие. Кто-то постоянно страдает от заболеваний, к которым другие обладают большой устойчивостью. У одних людей талант актёра, другие — прекрасные инженеры, врачи, математики. К кому-то богатство словно само идёт в руки, а прочие, имея те же условия, никак не могут свести концы с концами. Почему это происходит?
Почему настоящие гении иногда появляются со дна общества, а в обеспеченных семьях дети не всегда становятся успешными, хотя имеют все возможности для этого?
Биологи и медики, начавшие поиск ответов пришли к выводу, что положение «все люди сотворены равными» благородно, но не соответствует истине. Строение тела и, во многом, умственные способности, наследуются человеком от прошлых поколений его предков, и именно они определяют его дальнейшую судьбу. Применяя законы наследственности, человечество научилось выводить новые и лучшие породы растений и животных, и даже надеялось, применяя те же методы вывести новую, более совершенную породу человека (евгеника).
Законы наследственности привели науку к массе замечательных открытий, заставив учёных полностью пересмотреть взгляды на эволюцию видов, происхождение многих заболеваний, селекцию животных и растений. Хотя эти законы были открыты не в научной лаборатории, полной замысловатых приборов, а в тихом монастырском саду.
Георг Мендель
Вообразим, что мы вернулись назад во времени, в 1856 год и попали в старый австрийский монастырь Кёнигклостер в городе Брюнн. После заутрени мы смогли бы увидеть в монастырском саду монаха-августинца в чёрной сутане — коренастого человека с проницательными глазами на умном лице. В саду цветёт горох — множество его видов, но монах знает историю каждого растения, всех его предков. Он всматривается в цветы, листья и стебли растений, делает записи своих наблюдений.
Это — отец Грегор Мендель, учёный-священник. Сад — его лаборатория. День за днём, год за годом он наблюдал за сменой поколений гороха — как прорастают семена, как распускаются цветы, как образуются семена и какие растения появятся из них на следующий год. Он скрещивал растения и с бесконечным терпением отслеживал поколение за поколением гороха. И его труды были вознаграждены — открытием фундаментальных законов наследственности названных «законами Менделя». Законы наследственности — принципы, по которым признаки родителей передаются их потомкам.
В 1865 году Мендель сделал доклад о своём открытии в Обществе натуральной истории Брюнна. К сожалению, его работа не получила признания и вскоре была позабыта. Однако, августинец принял это философски. «Meine Zeit wird schon kommen», — сказал он своим друзьям с улыбкой, — «Моё время скоро придёт».
И хотя Мендель не дожил до широкого признания своих достижений, его пророчества оправдались. Его теория и наблюдения, тридцать пять лет пребывавшие в полном забвении, были переоткрыты в начале двадцатого века. Многочисленные экперименты подтвердили правоту монаха-августинца и дали нам бесконечные возможности по выведению новых сортов растений и животных.
Сама жизнь Менделя — хороший пример того, как высокие умы появляются из самых низов. Между сыном австрийского крестьянина и образованием, получить которое он страстно желал, стояла бедность. Для того, чтобы Грегор смог отправиться на учёбу, его сестра отдала своё небольшое приданое. В 21 год Мендель ушёл в монастырь, где начал изучать растения, сначала в качестве хобби. Эта работа, а также успехи одарённого монаха в качестве преподавателя натуральной истории в технической школе Брюнна привлекли внимание церковного начальства, что позволило Менделю продолжить обучение в Венском университете. Два года спустя, завершив курс, он вернулся в монастырь, где приступил к своим знаменитым экспериментам.
Опыты отца Менделя
Следует заметить, что Чарльз Дарвин, потрясший учёный и церковный мир своей работой «Происхождение видов», ставшей основой теории эволюции, признавал, что не знает механизмов, вызывающих изменения живых существа при приспособлении их к меняющейся окружающей среде. Всё, что он имел — лишь констатация очевидных различий у схожих животных и растений в различных условиях обитания. Возможно, именно эта неизвестность и подтолкнула Менделя к его опытам.
Мендель пытался изучить механизм и определить закономерности, которые обуславливают индивидуальные различия живых существ и их потомков. И, наконец, он увидел путь к решению — нужно исследовать резкие индивидуальные отличия потомков одних и тех же родителей.
Первые, самые простые эксперименты Грегора Менделя дают хорошее представление о том, как он добился своей цели. В качестве объекта опытов он выбрал обыкновенный горох. Одни растения гороха бывают высокими, а другие — карликовыми; у одних горошины имеют морщинистую поверхность, а других — гладкую; у одних горошины жёлтые, у других — зелёные. Учитывая эти ярко выраженные признаки по отдельности, Мендель стал исследовать последствия скрещивания разных сортов.
Менделевское расщепление
Сначала он начал высаживать высокие — до двух метров и низкие — всего несколько десятков сантиметров высотой растения, а во время цветения опылять пыльцой «гигантов» — «карликов», и наоборот. Полученные от такого перекрёстного опыления семена гороха были высажены на следующий год. Все потомки оказались высокими, а не разную высоту, как можно было бы ожидать. Позволив этим гибридам переопылить друг друга обычным путём, Мендель столкнулся с неожиданным явлением — второе поколение оказалось смешанным, в нём встречали и высокие растения, и карликовые, но — в определённом соотношении, три высоких растения на одно карликовое.
Из этого Мендель заключил, что признак «карликовость» присутствовал у высоких растений, но находился в скрытом, подавленном состоянии — доминировал признак «высокий стебель». Соответственно, он определил их как «рецессивный» и «доминантный».
Далее были предприняты опыты с последующими поколениями гороха, которые позволили определить следующее: Карлики всегда порождают карликов, одно из трёх высоких растений всегда порождает высокие растений, а два оставшихся дают смешанное потомство в той же пропорции, что оригинальный гибрид — три высоких на одного карлика.
Повторяя опыты по перекрёстному опылению сортов гороха с другими характерными отличительными признаками, например, цветом семян, Мендель убедился, что расщепление гибридов происходит в том же самом числовом соотношении. Даже скрещивание растения с двумя и более контрастирующими признаками давало то же распределение, конечно, с большим числом вариантов различий потомков.
Эти опыты явно продемонстрировали пути получения чистых линий растений и животных, и способы выведения новых сортов и пород.
В целом Мендель вырастил и изучил десять тысяч растений и провёл 300 перекрёстных опылений, требующих большого терпения и навыка. Большое количество опытного материала и позволило подтвердить выдвинутую теорию и сформировать законы передачи признаки родителей их потомству — эти законы мы знаем сейчас как «законы Менделя».