Закони Грегора Менделя

Основоположнику генетики Грегору Менделю випав нелегкий жереб – він майже на півстоліття випередив свій час. А коли його внесок оцінили нарешті гідно і генетику відкрили заново, далеко не всі вчені були в захваті. Багато прийняли нову науку відверто в багнети і зневажливо іменували закони Менделя «гороховими» законами.

Особливо не пощастило генетиці в Радянській Росії. На початок 1930-х років у нас сформувалася найкраща у світі генетична школа. Але вона була зруйнована вщент, коли біля керма вітчизняної біології встали відверті політичні шарлатани на чолі з народним академіком Т. Д. Лисенка, а багато видатних вчених, у тому числі Н. І. Вавилов і С. С. Четвериков, безслідно згинули в сталінських таборах.
Мендель був сучасником Чарльза Дарвіна. «Походження видів шляхом природного відбору» побачило світ в 1859 році, а робота Менделя «Досліди над рослинними гібридами» була опублікована в 1865 році.
Як відомо, дарвінізм покоїться на трьох китах – спадковості, мінливості і відборі, а одне з центральних положень фундаментального дарвінівського праці свідчить, що спадкові варіації вкрай незначні, малопомітні, але з часом накопичуючись, вони дають цілком відчутні ухилення, які, в кінцевому рахунку, і породжують види. Самі по собі ці крихітні зміни (сьогодні їх називають мутаціями, хоча в епоху Дарвіна такого терміна не існувало) можуть бути якими завгодно за знаком – хоч шкідливими, хоч корисними, а сортує їх тиск середовища, вимітаючи шлюб і дбайливо зберігаючи цінні придбання. У ролі цього безособового селекціонера виступає природний відбір: особини з корисними спадково зумовленими задатками активно розвиваються, залишаючи велике потомство, а організми, обтяжені шкідливими ознаками, куди менш плодовиті і гинуть раніше.

Як вже говорилося, «Походження видів шляхом природного відбору» вийшло друком в 1859 році, а в 1867 році англійський лікар Флемінг Дженкин (1833-1885) виступив з критикою теорії Дарвіна, заявивши, що малі варіації неминуче перебуватимуть під загрозою зникнення. І справді: якщо організм набуває нового ознака (тобто якесь відхилення в ту чи іншу сторону), а потім схрещується з особиною без всякого відхилення або з відхиленням в сторону протилежну, то у нащадків ледь проклюнулися новий ознака досить швидко зникне або поміняє знак . Іншими словами, будь спадкове ухилення буде неминуче «розбавлятися» в ряду поколінь, поки від нього майже нічого не залишиться.
Ось тут-то і з’явився монах-августинець Грегор Мендель, що довів, що ознака не можна розколоти на довільну кількість фрагментів. Він неподільний, подібно атому стародавніх греків, і успадковується як єдине ціле, – часток або часток ознаки в природі не існує. Більш того, успадковуються навіть не самі ознаки, а особливі внутрішньоклітинні структури – гени, які їх кодують, про що, зрозуміло, в XIX столітті не підозрювали, але зуміли збагнути, що за строкатістю зовнішніх проявів повинен ховатися якийсь цілком матеріальний носій.

У 1854-1868 роках Мендель викладав фізику і природну історію в середній школі міста Брюнне (нині чеське місто Брно), а на дозвіллі вирощував горох в саду рідного монастиря, причому керувався при цьому міркуваннями високої науки. Він був на рідкість працьовитий і акуратний, і за вісім років кропіткої роботи виростив близько 10 тисяч горохових кущів, перш ніж наважився на лаконічну публікацію в місцевій пресі. Ця історична подія відбулася в лютому 1865, і сьогодні цей день по праву вважається днем народження сучасної генетики.

Менделю дуже пощастило з об’єктом. Його попередники працювали з матеріалом, який різнився між собою за кількома ознаками відразу, тому однозначно витлумачити результат було вельми непросто. А ось горох має безліч рас, які відрізняються один від одного по одній-єдиній парі альтернативних ознак. По суті справи, це чисті сорти, так що кількісний аналіз гібридів перетворювався на рутинну процедуру. Переконавшись в однорідності матеріалу, Мендель проаналізував закономірність успадкування як у тих випадках, коли батьківські організми відрізнялися за однією альтернативної парі, так і у випадках, коли вони розрізнялися за кількома парам ознак. Схрещування, в якому батьківські особини аналізуються за однією альтернативною парі ознак, називається моногібрідним, за двома ознаками – дігібрідного, по багатьом – полигибридном.
Шарлотта Ауербах, професор генетики Единбурзького університету, пише:

Мендель усвідомлював, що єдиний шлях до отримання ясної відповіді від природи – задати їй дуже просте питання. Тому він взяв для гібридизації сорти гороху, які відрізнялися один від одного тільки по одному чітко вираженого властивості або ознакою, наприклад, за формою насіння або за забарвленням квіток. Це дозволило йому чітко класифікувати потомство у відношенні тільки одного вибраного відмінності; він міг так само точно підраховувати, скільки рослин потрапляє в один клас, а скільки в іншій.

Грегор Мендель працював з горохом – самозапилюватися рослиною, тому у нього була можливість проаналізувати потомство кожної особини окремо. Схрестивши два сорти гороху – один з гладкими, а інший з зморшкуватими насінням, – він виявив, що все потомство (так звані гібриди першого покоління) має гладкі насіння. Таким чином, у гібридів проявився лише один з альтернативних батьківських ознак, але і другий, як з’ясувалося згодом, не канув у небуття. Мендель назвав ведучий ознака гібридів першого покоління домінантним, а той, який тимчасово сховався, – рецесивним (від латинського recessus – відступ), а виявлену закономірність – правилом одноманітності гібридів першого покоління.

Після цього він відібрав гладкі гібридне насіння, виростив з них горохові кущі, дав їм дозріти до цвітіння і самоопиліться. Утворені насіння було вже другим гібридним поколінням, онуками вихідних рослин. Мендель ретельно їх перерахував і розбив на групи. Единбурзі порушилося: з 7324 насіння 5474 виявилися гладкими, а 1850 – зморшкуватими. Будучи математиком, Мендель відразу ж звернув увагу, що число 5474 майже втричі перевищує число 1850. Розщеплення ознак у другому поколінні описувалося співвідношенням 3:1.

Аналогічні результати виявлялися і в інших дослідах, коли до уваги бралися інші ознаки. Наприклад, потомство рослин з жовтим і зеленим кольором насіння завжди виявлялося жовтого кольору, а при схрещуванні між собою гібридів першого покоління неодмінно спостерігалося розщеплення 3:1. Точно така ж картина спостерігалася при схрещуванні рослин з пурпуровими і білими квітками: спочатку повну одноманітність з домінуванням пурпурового забарвлення, а потім відоме нам розщеплення у співвідношенні 3:1.

Мендель припустив, що в основі спадковості лежить якийсь матеріальний фактор, або носій (про генах і хромосомах в ту пору не було навіть мови). Потрапляючи в зародкові клітини, Менделя фактори комбінуються в процесі запліднення, а потім знову розходяться, коли починається черговий цикл гаметогенезу – виробництва статевих клітин. Тим самим Мендель привніс в біологію точний розрахунок.

Посилання на основну публікацію