Взламывая биологию - читать онлайн книгу. Автор: Том Джексон cтр.№ 20

Дарвин прекрасно понимал, что его идея вызовет переполох среди ученых и в обществе XIX в. в целом. Поэтому он откладывал публикацию и активно собирал данные в поддержку своей теории. Процесс затянулся на 20 лет, вплоть до 1858 г., когда ученый получил письмо от натуралиста Альфреда Рассела Уоллеса, работавшего в Юго-Восточной Азии. Уоллес пришел к тем же выводам! В следующем году Дарвин спешно издал книгу «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь» и, как он и опасался, она действительно вызвала негодование. Впрочем, споры не утихли до сих пор. Дарвин не смог в точности описать, как наследуются признаки. Но ХХ в. дал жизнь новой науке – генетике, – которая объяснила этот механизм. Теория Дарвина является одной из основ современной биологии.

Работа австрийского монаха Грегора Менделя, появившаяся в 1865 г., заложила основы современной генетики. Кропотливые исследования побегов гороха помогли объяснить принципы наследования.

Еще до того как Грегор Мендель (1822–1884) провел свои опыты в садах монастыря в Моравии, фермеры веками занимались селекцией растений и скота. Они брали отдельных особей с желаемыми признаками, ожидая, что их потомство унаследует эти черты. Но никто не понимал, согласно какому принципу происходит наследование, пока Мендель не пролил свет на проблему в 1865 г.: тогда он опубликовал результаты семилетних опытов с побегами гороха.

Мендель выбирал растения, отличные только по одному признаку, например, по цвету цветка или по характеру поверхности горошины (сморщенной или гладкой). Затем он скрещивал выбранные экземпляры друг с другом и считал число растений, демонстрировавших эти признаки в следующем поколении. Он заметил, что первое поколение скрещенных растений, названное им F1 (от англ. first filial), целиком состоит из растений с одним признаком. При смешении растений с красными (даже, скорее, пурпурными) и белыми цветками все поколение F1 имело красные цветы. Смешения не происходило. Мендель назвал красные цветки и другие признаки, которые проявлялись в F1, «доминантными», а исчезнувшие, подобно белым цветкам, «рецессивными».

Мендель проводил самоопыление растений из поклоления F1 (для оплодотворения семян он брал пыльцу того же цветка – в отличие от многих растений, у гороха это возможно). В результате он обнаружил, что примерно три четверти особей следующего поколения, F2, содержат доминирующий признак, а четверть – рецессивный, что дает соотношение 3:1.

Грегор Иоганн Мендель жил в монастыре Св. Томаша в Брно, в Моравии. Сегодня территория принадлежит Чехии, а тогда входила в состав Австро-Венгерской империи.

Выводя законы наследования, Мендель рассматривал семь характерных признаков гороха: форму и цвет горошин, цвет цветков и их расположение на растении, форму и цвет стручков и длину стеблей растения.

Мендель предположил, что признаки определяются единицами наследования, которые он назвал «факторами». Родители передают факторы потомству, поэтому у каждого потомка имеется по два фактора. Фактор существует у каждого признака, но в различных вариантах, например, красный и белый цвета. Доминирующий фактор контролирует признак, проявившийся у потомства. Мендель увидел, что факторы не сливаются и не сочетаются в поколении F1, а передаются по отдельности F2.

Он обобщил свои наблюдения в два закона наследования. Согласно закону расщепления, единообразные растения первого поколения дают разное потомство, то есть расщепляются. Какая пара генов будет унаследована – вопрос случая. По закону независимого наследования признаков, пары факторов передаются потомкам независимо друг от друга.

На иллюстрации показано прохождение доминантной (R) и рецессивной (W) аллелей через три поколения.

Сегодня мы называем «факторы» генами, а варианты генов – их аллелями. Современные термины появились почти через пятьдесят лет после выхода в свет работы Менделя, остававшейся без внимания до начала ХХ в. Менделевские законы наследования лежат в основе нашего понимания генетики, хотя во многих случаях не так легко выделить доминантную и рецессивную формы гена (см. примечание о «Кодоминантности»). Тем не менее благодаря преимуществам современной генетики мы можем объяснить происходящее. Проще всего изобразить наследование по Менделю, снабдив каждую аллель специальным символом: W – белый цвет, а R – красный. Цветки-родители – это WW и RR; у них по два комплекта одной аллели для цвета. Растения F1 наследуют один признак W и один R, то есть их можно обозначить WR. R – всегда доминантный, поэтому все F1 красного цвета. Растения F1 передают потомкам F2 либо W, либо R совершенно произвольно. Следовательно, растение F2 может унаследовать RR, WR, RW или WW. Шансы унаследовать одно из этих четырех сочетаний равны. Но только сочетание WW даст белые цветы; остальные три дадут красные. Поэтому при достаточно большой группе гибридов соотношение красных и белых цветков всегда будет 3: 1.