Линней очень интересовался вопросами гибридизации. Проведя ряд опытов по скрещиванию растений и пронаблюдав за появлением гибридного потомства у животных, он пришел к выводу, что сочетание отцовских и материнских признаков подчиняется довольно простому правилу: внутреннее строение «помеси» наследуется от матери, а наружное – покровы, внешний вид, качество и цвет шерсти у животных – от отца. Конечно, такой взгляд сейчас представляется крайне упрощенным.
К концу XVII в. преобладало учение о преформации. Новые и, как тогда казалось, бесспорные подтверждения, оно получило после подробного изучения и описания живых существ, которым для размножения не требовался половой контакт между двумя особями, например, гидры или некоторых видов червей.
Новый виток в развитии теорий о формировании новых организмов произошел благодаря изысканиям французов Пьера Луи Моро де Мопертюи (1698–1759 гг.) и Жоржа-Луи де Бюффона (1707–1788 гг.). Первый, рассуждая о вопросах размножения и критикуя преформизм, утверждал, что в женском и мужском семени содержатся неисчислимые крошечные частицы, которые при оплодотворении перемешиваются и формируют эмбрион. Следовательно, он унаследует признаки обоих исходных организмов. Мопертюи предвосхитил многие вопросы будущей научной генетики: так, он писал о доминировании одних внешних признаков над другими, признавал возможными спонтанные изменения во внешнем или внутреннем строении растения либо организма – через много лет они будут называться мутациями.
Что же касается Бюффона, то он, подобно Мопертюи, был уверен в существовании «семенных жидкостей», имеющихся как у мужских, так и у женских организмов животных и человека. Сходство детей с родителями, по его мнению, объяснялось тем, что семенная жидкость содержит некие органические частицы, являющиеся как бы уменьшенными копиями органов и систем взрослого организма. При формировании плода они «взаимно притягиваются» и создают новое маленькое существо.
Как видим, выводы исследователей XVII–XVIII вв. были во многом интуитивны и умозрительны. Это не их вина, ответить на значительную часть вопросов попросту не позволял уровень развития лабораторной техники…
1.4. Йозеф Кёльрейтер: успехи искусственного скрещивания
Вернемся к истории изучения гибридизации растений. Как мы помним, еще в государствах древнего Востока для повышения урожая применяли дополнительное искусственное опыление, хотя научно это никак обосновано не было и получением гибридов, вероятнее всего, никто не занимался. Земледельцев интересовало лишь увеличение урожайности.
В более поздние времена, на рубеже XVII–XVIII вв., в странах с развитым земледелием и растениеводством естествоиспытатели описывали случаи появления гибридных растений. В частности, если на соседних полях выращивали кукурузу с цветами разных оттенков, то потом констатировали, что на поле с белой кукурузой появляются растения, например, с розовыми или голубыми бутонами. Но исчерпывающего объяснения этот факт тогда не получил. Высказывались предположения, что смешение окраски происходит через почву и корни.
Некоторые исследователи все еще полагали, что появление растений с новыми формами цветов и листьев или животных с необычной окраской – всего лишь случайность, никак не связанная со скрещиванием.
В 1717 г. в Британии, в деревне Хокстон на окраине Лондона, садовод Томас Фэйрчайлд (1667–1729 гг.) получил гибрид двух растений, популярных у любителей цветов: красной садовой гвоздики и гвоздики турецкой. Мы сейчас не знаем точно, был ли этот опыт спланирован или опыление произошло случайно, но в дальнейшем Фэйрчайлд уже целенаправленно создавал подобные гибриды при помощи искусственного опыления. Его «цветочный мул» наглядно подтверждал описанные выше выводы Рудольфа Камерариуса и весьма заинтересовал современников-ботаников. Аналогичными изысканиями, подтверждавшими наличие полов у растений, занимались Иоганн Готтлиб Гледич (1714–1786 гг.), Жан Маршан (1650–1738 гг.), Иоганн Георг Гмелин (1709–1755 гг.), Мишель Адансон (1727–1806 гг.) (последний, кстати, внес большой вклад в систематизацию растений по степени близости разных групп и семейств). Но механизм оплодотворения и закономерности наследственности все еще не были изучены.
Пожалуй, ближе других к решению вопросов наследования подошел немецкий ботаник Иозеф Готлиб Кёльрейтер (1733–1806 гг.), предваривший блестящие открытия Грегора Менделя. Огромное количество поставленных им опытов по искусственному опылению растений (около 50 видов и 10 родов) позволило сделать выводы, изложенные им в научном труде «Предварительное сообщение о некоторых опытах и наблюдениях, касающихся пола растений», который многократно дополнялся и переиздавался в 1761–1766 гг.
Наблюдая за тем, как гибрид наследует черты обоих исходных растений, Кёльрейтер подверг сомнению теорию преформации. Он первым обратил внимание на явление гетерозиса (от греч. heteroiosis – изменение, превращение) – большую жизнеспособность гибридов, их крупные размеры и бурный рост (правда, в причинах он не разобрался). Кёльрейтер, хорошо знавший, что гибриды в большинстве случаев не способны к размножению «между собой», опылял их пыльцой, полученной от исходных растений (сейчас этот метод называют анализирующим скрещиванием). Он констатировал, что в итоге каждое последующее поколение становится все ближе по внешним признакам к тому из «родителей», от которого брали пыльцу, но не уделил должного внимания статистике. Повторяемость конкретных признаков – цвета, формы листьев и лепестков – не особенно его интересовала. Ботаник лишь вскользь признал, что «части» растений, видимо, смешиваются в какой-то определенной пропорции, но четкую закономерность не отследил. Также он обратил внимание на то, что некоторые признаки передаются по наследству чаще, чем другие, но явление доминантности, которое вскоре станет одним из основополагающих в изучении наследственности, описано им не было. Поэтому мы и говорим о том, что немецкий ботаник предвосхитил открытие многих законов генетики, но остановился на полпути – впрочем, его заслуг как ученого-экспериментатора это ничуть не умаляет.
1.5. Эксперименты с горохом
В Англии практически одновременно с исследованиями Кёльрейтера ставил опыты талантливый селекционер, основатель Лондонского общества садоводства – Томас Эндрю Найт (1759–1838 гг.). Он известен в первую очередь как исследователь явления гравитропности, объясняющего, почему корень растения всегда направлен вниз, а стебель – вверх. Помимо связи земного притяжения с ростом растений, Найт интересовался способами повышения урожайности и возможностью влиять на различные свойства даров природы.
В качестве материала для экспериментов англичанин избрал обычный горох. Такие особенности растения, как разнообразие окрасок, крупные семена, быстрый рост, делали его весьма удобным объектом исследования. Но в своих исследованиях Найт зачастую ограничивался обычным описанием хода эксперимента. Так, он обращал внимание на то, что при опылении цветков обычного гороха пыльцой, взятой от сорта с яркими семенами и цветами, в стручке сформировались обычные по виду семена. Будучи посеяны в землю, они уже породили яркие, схожие с «отцовскими» растения.
