Вавилов стал свидетелем того, как в бутылке с кусочком подпорченного банана, в которую помещали пару мух, через десять дней появлялось больше двухсот их детенышей. Сотрудники Моргана к тому времени уже исследовали триста поколений мух – столько поколений людей сменилось на Земле со времен зарождения цивилизации.
Еще в 1910 году Морган заметил, что обнаруженные им мутанты – мухи с белыми глазами – передают эту наследственную особенность странным образом.
При скрещивании уродцев-самцов с обычными красноглазыми самками всё потомство в первом поколении красноглазое, а во втором поколении белые глаза появлялись у одной четверти дрозофил, как и следовало по законам Менделя. Особенность же состояла в том, что белоглазыми были только самцы (половина всех самцов), тогда как у самок этот рецессивный признак не проявлялся. Поскольку уже было известно, что самцы получают от матери одну Х-хромосому (парную ей У-хромосому они получают от отца), то Морган заключил, что задаток окраски глаз находится в Х-хромосоме.
Затем Морган исследовал других мутантов – с неразвитыми крыльями, желтым тельцем, алыми глазами – и пришел к выводу, что задатки этих признаков тоже находятся в Х-хромосоме. Точно так же другие гены удавалось поместить в другие хромосомы.
В дальнейшем Морган обнаружил, что гены, которые должны быть в одной хромосоме, изредка оказываются в разных. Эта «странность» подтверждала открытие бельгийского ученого Янсенса, который установил, что при созревании половых клеток парные хромосомы, прежде чем разойтись в разные дочерние клетки, переплетаются друг с другом и иногда обмениваются участками. Кажущееся несоответствие экспериментальных данных хромосомной теории стало ее подтверждением.
Альфреду Стертеванту в 1910 году, когда Морган получил первые результаты, было восемнадцать лет, он был студентом второго курса. В лабораторию Моргана его привела… страсть к конному спорту. Он с детства увлекался скачками и знал родословные некоторых скаковых лошадей. Он прочитал статью Карла Пирсона, известного своим противостоянием менделизму, в которой доказывалось, что масти лошадей наследуются не по законам Менделя. Стертеванту показалось, что Пирсон ошибается. Перепроверяя себя, он собрал в библиотеках родословные многих скаковых лошадей, обработал эти данные и подготовил статью, в которой опровергал вывода Пирсона. Рукопись статьи он принес Моргану. Того поразила самостоятельность и зрелось научного мышления желторотого юнца. Морган напечатал статью в «Биологическом бюллетене», а автора пригласил к себе в лабораторию – работать с дрозофилой.
Когда Морган установил, что при обмене участками хромосом разные пары генов расстаются друг с другом не с одинаковой частотой, Стертеванту пришло в голову, что, используя это явление, можно вычислить относительное расстояние между генами. Если гены расположены рядом, то вероятность, что разрыв хромосомы произойдет между ними, мала. Чем это расстояние больше, тем чаще должен происходить такой разрыв. Значит, по частоте расхождений двух генов, лежащих в одной хромосоме, можно судить о расстоянии между ними.
Стертевант приступил к опытам. Устанавливая, как часто у дрозофилы расходятся те или иные пары генов, он наносил их на диаграмму. Чем реже расхождение, тем ближе эти гены на диаграмме. Чтобы определить местонахождение очередного гена, не надо было устанавливать, как часто он расходится со всеми уже определенными генами, а только с двумя из них. Это ускоряло работу и, главное, позволяло теоретически рассчитать частоту расхождения с третьим, четвертым, пятым геном, а затем, сопоставив расчеты с данными опытов, проверить их правильность. Так постепенно была построена диаграмма, или, как ее потом назвали, карта всей Х-хромосомы.
Однокашник Стертеванта Кельвин Бриджес поступил к Моргану примерно в одно время со своим приятелем. Он устроился в лабораторию ради заработка, ему был поручен технический надзор за мухами. Но мухи пленили Бриджеса, постоянный уход за ними сделал его блестящим экспериментатором. В дальнейшем основную часть опытов Морган поручал ему.
В это время генетическими исследованиями заинтересовался студент Корнельского университета Герман Мёллер. Он не имел возможности ставить опыты с дрозофилами (с ними работали только в лаборатории Моргана) и стал математически разрабатывать варианты частоты обмена двух генов в зависимости от их взаимного расположения в хромосоме при разных мыслимых вариантах обмена участками хромосом. Когда он сравнил опытные данные Стертеванта со своими вычислениями, то оказалось, что они совпали с одним из вариантов: с тем, когда гены выстроены в линеечку. Так и возникла эта теория.
Мёллер, Стертевант, Бриджес построили карты остальных хромосом дрозофилы. Карты строились не на основании манипуляций с хромосомами, а лишь путем исследования частоты расхождения наследственных признаков – по сложным системам скрещиваний, которые разрабатывал Мёллер. Теоретический расчет немного опережал эксперименты, но эксперименты всякий раз его подтверждали.
Это важное обстоятельство не мог не заметить Николай Вавилов. Оно убеждало, что американские ученые на верном пути.
Продолжая экспериментировать, Бриджес получал всё новые и новые мутации. Постепенно становилось все яснее, что каждый признак организма определяется не одним и не двумя-тремя генами, как думали раньше, а многими генами, и отдельные гены влияют на формирование разных признаков. Поколениями позднее изучение этих процессов на молекулярном уровне показало, что ген – это участок молекулы ДНК, отвечающий за формирование одного типа белковых молекул, а из белков формируются ткани и признаки. Сто лет назад о молекулярном изучении процессов жизнедеятельности не мечтали даже фантасты. О генах ничего не было известно; об их существовании догадывались по внешним признакам. В лаборатории Моргана постепенно выработалась точка зрения, что гены, взаимодействуя, в определенных условиях среды формируют признаки. Это было огромным шагом вперед.
Как далеко ушла генетика за двадцать лет, со времени переоткрытия законов Менделя!
Томас Морган, высокий, стройный, худощавый, медлительный в движениях, был спокойным, уравновешенным, несколько флегматичным джентльменом. Работа под его руководством велась неторопливо и методично, со стороны она казалась рутинной и скучной. Тем больше Вавилова поразил творческий подъем, с которым трудились его сотрудники. Обследуя тысячи и тысячи маленьких мушек, они вдохновлялись сознанием жизненной важности для человечества этих кропотливых исследований.
Приходилось соглашаться с воззрениями американских ученых. Что ж, Вавилов был рад, когда его убеждали. Через год, осмысливая то, что дала ему поездка в США, он писал Г.С.Зайцеву: «Самое интересное по существу, что есть для нашего брата в Америке, это крупная теоретическая работа
Моргана с цитологическим уклоном. По методике, в сущности, ничего особенного нет. Я провел три дня в лаборатории Моргана, но самые идеи, которые хорошо изложены в работах Моргана, представляют исключительный интерес»
[183].
