CC BY
237
Грегор Мендель
И. В. Опимах
Издательство «ИНОСТРАНКА», Москва, Россия
Статья посвящена основателю генетики Грегору Менделю. Австрийский естествоиспытатель, монах, стал основоположником учения о наследственности (менделизм). Г Мендель был в числе немногих, кто в середине XIX в. применил математические методы для анализа биологических процессов. Он смог сформулировать вероятностно-статистические закономерности наследования и построить гипотезу наследственных факторов и чистоты гамет. В этом Мендель опередил свое время, стал пионером истинного внедрения строгого математического мышления в биологию и создал основу быстрого развития генетики в нашем веке.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: генетика, наследственность, ботаника, математика, гибриды, гены.
Гэвин Де Бир, выдающийся английский биолог говорил, что значение гения определяется тем, насколько он обогнал свое время. Так вот Грегор Мендель, по праву считающийся основателем генетики, обогнал свое время аж на сорок лет! Его эпохальная статья появилась в 1865 г., а ее смысл, ее значение было понято и оценено лишь в начале ХХ века!
Иоганн Мендель родился 22 июля 1822 г. в австрийской деревне Хайцендорфе (ныне - Хинчице в Чехии), в крестьянской семье среднего достатка. Родители Антон и Розина Мендель, заметив у сына явные способности, отдали его учиться в гимназию в близлежащий городок Троппау (ныне Опава). В 1840 г., отучившись там шесть лет, юный Иоганн поступил в философские классы при университете в городе Ольмюце (ныне Оломоуц). Однако материальное положение семьи в эти годы ухудшилось - отцу на грудь упало бревно, и он стал калекой. Хозяйством стал управлять муж старшей сестры Иоганна, который совсем не считал необходимым оплачивать учение шурина. В это трудное время Иоганна очень поддержала младшая сестра Те-резия - она отказалась от части своего приданого, чтоб хоть как-то помочь брату закончить курс. Несмотря на помощь сестры, Менделю пришлось самому заботиться о своем пропитании - и он пытался это делать, продолжая учиться и подрабатывая, но денег все равно не хватало. И тогда его преподаватель профессор Франц дал способному студенту замечательный совет. «Вам нужно стать монахом, - сказал он изумленному юноше, отнюдь не отличавшемуся религиозностью. - Монастырь не только избавит вас от финансовых проблем, но и даст возможность усовершенствоваться в науках. Августинский монастырь в Брюнне - вот то, что вам нужно. Я хорошо знаю настоятеля этого монастыря Кирилла Наппа - он человек добрейшей души и к тому же прекрасно образованный. Он вам поможет...» Физик и по совместительству священник Франц написал письмо аббату Наппу, где рассказал о
91
Мендель Грегор Иоганн
своем замечательном ученике и его блестящих успехах в науках, а также о его финансовых затруднениях, и тот принят Менделя под свое крыло. Так этот крестьянский отпрыск, страстно желавший быть учителем или ученым, стал послушником августинского монастыря святого Фомы в Брюнне, а в октябре 1843 уже был пострижен в монахи. Именно там он и получил имя Грегор, с которым вошел в историю.
Надо сказать, что Менделю действительно повезло - он попал, как сейчас говорят, в правильное место. Кирилл Напп, настоятель монастыря в Брюнне, был удивительным человеком. Он, как и Мендель, не отличался высокородством - родился в семье сапожника. В восемнадцать лет поступил в монастырь и там получил возможность погрузиться в книги, не думая о куске хлеба, а в 32 уже стал доктором богословия. Его занимали текстология Библии, история Церкви и,
<
о о а. с о ш
к
а. о н
о
92
о. О ш _0 ш
X
ш
о ^
О X
X
ш
о
X
а ш
наконец, церковное право, труднейшая область тогдашней практической юриспруденции. Кроме того, он стал специалистом в области восточной лингвистики и даже написал критический обзор грамматик арабского и армянского языков, опубликованный в нескольких европейских журналах. В 34 г. он был избран настоятелем монастыря, и это значило, что Нап-пу пришлось не только возглавить монастырский капитул, но и управлять крупным хозяйством и финансовыми потоками. Что он и сделал: к примеру, развернул на монастырских землях мелиоративные работы, основал Моравский ипотечный банк, сберегательную кассу и страховое общество. Далее последовал новый скачок в карьере: Наппа ввели в Моравский ландтаг, в комиссию по исправлению земельного кадастра и в учреждения, ведавшие просвещением - аббат стал директором гимназий и училищ Моравско-Силезской земли. Напп был широко мыслящим просветителем и инициативным менеджером, но при этом, несмотря на свой либерализм, всегда оставался еще и высокопоставленным церковным функционером. Он считал, что возглавляемая им монастырская братия должна действовать на благо просвещения паствы. Неудивительно, что монахи монастыря святого Фомы были филологами, ботаниками, музыкантами и математиками. Конечно, первой их обязанностью было служение Господу, но по совместительству они служили еще и Просвещению: преподавали в местных гимназиях и занимались науками. Вот, к примеру, Франц-Теодор Братранек — бывший аббатский секретарь, литературовед, натуралист и натурфилософ. Вскоре после поступления Братранека в монастырь прелат Напп отправил его за монастырский счет учиться в университет. Закончив курс, Братранек познакомился с семейством Гёте и получил доступ к его архивам. Впоследствии он стал автором нескольких работ о переписке Гёте с Гумбольдтами и Штернбергом - по естественнонаучным вопросам, а также опубликовал письма польского поэта А. Одынеца о посещении - вместе с Адамом Мицкевичем - Гёте в Веймаре. С 1851 г. Братранек стал профессором немецкой литературы Краковского университета, и на этом посту он пробыл тридцать один год - до конца своих дней, и в монастыре появлялся либо во время каникул, либо по вызову. Или еще один член капитула - Павел Кжижковский, музыкант и композитор, прославившийся как реформатор грегорианского церковного пения, собиратель чешской народной музыки и учитель Леоша Яначе-ка. Попав в монастырь, Мендель очень подружился с другим членом монастырской братии - Матеушом Клацелом - философом, астрономом и журналистом и одним из лидеров чешского национального движения. В 1844 г. Клацел был уволен епископом графом Шафготчем из Брюннского философского училища «за распространение философских идей Гегеля». В
1867 г. после смерти Наппа он баллотировался на настоятельский пост, однако его не выбрали, а через два года он решил, что монашество - не его судьба, и порвал с церковью. Благодаря Менделю, занявшему пост ушедшего в мир иной Наппа, Клацел получил заграничный паспорт, уехал в Америку и занялся там пропагандой идей утопического социализма.
Незадолго до поступления Менделя в монастырь умер другой замечательный член этого братства - патер Аврелиус Талер, страстный ботаник и фенолог. С огромной любовь и невероятной тщательностью он описывал растительный мир Моравии, и в местной прессе то и дело появлялись его заметки о том, какие цветы распустятся на ближайшей неделе и какая, по его прогнозам, будет погода - дабы возбудить у городского юношества интерес к ботанике и метеорологии. Именно трудами Талера было составлено монастырское ботанико-минералогическое собрание, благодаря которому Мендель, по собственным его словам, увлекся «естественной историей».
Про Талера в монастыре рассказывали историю, которая великолепно иллюстрирует царившие там нравы. Однажды аббату-востоковеду Наппу показалось, что патер-ботаник слишком увлекся крепкими напитками. И вот однажды вечером, решив уличить в сем грехе коллегу и пристыдить его, Напп в полном парадном настоятельском облачении стал поджидать Талера. Где-то около часу ночи хорошо подвыпивший ботаник открыл двери и вместо привратного служаки узрел сурового аббата. «О Господи! - воскликнул ботаник, словно перед ним стоял сам Христос. - О господи! Я недостоин войти в твой дом!» - повернулся и - отправился пить дальше.
Вот так жили монахи этого весьма своеобразного монастыря. Конечно, они были прежде всего служителями Господа, но кроме всего прочего их занимали наука, литература, этика, политика, судьбы родины. Менделю крупно повезло - он попал в очень приличное общество, и не известно, как бы сложилась его жизнь в науке, если бы однажды аббат Напп не взял бы его под свою опеку...
То время было поистине временем перемен. В Европе строились все новые и новые железные дороги. Телеграф резко сократил расстояния, и о новостях люди узнавали почти сразу же, как только в мире что-то случалось. Физики уже имели некоторые понятия об электричестве, биологи рассматривали в микроскопы клетки самых разных организмов, а Чарлз Дарвин, совершивший плавание на «Бигле» под командованием капитана Фиц-Роя, в своем имении систематизировал факты, которые легли в основу знаменитой теории происхождения видов путем естественного отбора.
Монахи монастыря святого Фомы чутко реагировали и откликались на все новейшие веяния в политиче-
ской и интеллектуальной жизни Европы. Итак, жизнь их состояла не только из молитв, и новопостриженный брат Мендель, как и его собратья, много времени отдавал наукам. В монастырском училище он изучал богословие и древние языки, а кроме того, слушал лекции по естествознанию в Брюннском университете. Когда в 1847 г. его возвели в сан каноника, одной из его обязанностей стало исповедование больных и умирающих в больнице Святой Анны. Общение со страждущими, вид человеческих страданий - все это произвело столь сильное впечатление на чувствительную душу отца Грегора, что он даже заболел нервным расстройством, после чего его избавили от должности исповедника. Вместо этого ему предложили преподавать. Мендель, еще в детстве мечтавший стать учителем, с жаром взялся за дело - вел уроки по математике, преподавал языки и стал одним из самых любимых учителей в городе! Однако формального права преподавать у него не было, и в 1850 г. он решил сдать экзамены на диплом учителя. Делать он это решил в Венском университете, и к своему большому удивлению, провалился, получив «два» по биологии и геологии (причина была, видимо в том, что в одном из своих ответов он подробно изложил теорию образования Земли Канта и Лапласа, что никак не вязалось с его духовным саном). Монастырское начальство явно благоволило к канонику Менделю, и 1851-1853 гг. он провел в столице Австро-Венгерской империи, изучая в тамошнем университете физику, химию, зоологию, ботанику и математику. В Венском университете тогда работали замечательные ученые - так, например, физику преподавал Х. Допплер, известный всем по «доп-плеровскому эффекту». По возвращении в Брюнн отец Грегор вернулся к преподаванию, на сей раз в реальном училище. (Кстати, он так и не сдал экзамены на учительский диплом - видно, все-таки сказался недостаток систематического образования). Он учил своих питомцев физике и природоведению. И именно тогда каноник Мендель начал свои опыты с горохом - их подробное описание сегодня присутствует в любом учебнике общей биологии. Эксперименты, которые, в конце концов, привели к сенсационному открытию законов наследственности, Мендель проводил на своем маленьком монастырском огороде с 1856 г. До сих пор в монастырском дворе оберегаются эти 35 х 7 квадратных метров земли, на которых он в течение 10 (!) лет сам, своими руками, высеивал горох - с красными и белыми цветками, с гладкими и морщинистыми горошинами. Это была адская работа, требующая невероятного терпения, аккуратности, точности. Надо сказать, Мендель блестяще справился с выбором объекта исследований и признаков, за которыми собирался следить, - тут ему просто повезло, на горохе удобно проводить подобные эксперименты. Отец Грегор начал с того, что заказал в разных семенных фирмах 34 сорта гороха, в течение двух лет проверял их на чистоту и, лишь убедившись, что они
дают однородное потомство, приступил к скрещиванию. А задача у него была такая - он хотел доказать, что с помощью гибридизации можно получить новые сорта. В то время многие ученые, как и преподаватель Менделя в Венском университете Франц Унгер, были убеждены, что гибридизация может стать источником новых видов, и что именно она движет эволюцией. Однако у Менделя ничего не получалось! Вот, например, что выходило в опытах с растениями, отличавшимися гладкостью семян (гладкие семена - доминантный признак, морщинистые - рецессивный). Итак, в первом поколении все семена были гладкими. Но во втором поколении вдруг появлялись растения с морщинистыми семенами, хотя с гладкими все-таки было в три раза больше, чем с морщинистыми, соотношение между ними выглядело как 3:1. Часть гибридных растений словно вспоминали о том, какими были их бабушки и дедушки! Дальше в последующих поколениях растения с рецессивным признаком сохраняли его уже навсегда, а у растений с доминантным признаком снова появлялось потомство с рецессивным: одна треть их числа в последующих поколениях проявляла доминантный признак, а у двух третей возникал рецессивный, и снова в том же соотношении - 3:1. Все эти закономерности сохранялись и с другими наборами признаков. Вот и все -Мендель неожиданно для себя вывел законы наследственности! Первый закон гласит, что первое гибридное поколение полностью однородно, второй закон говорит о том, что во втором поколении признаки расщепляются, а третий закон утверждает, что признаки наследуются независимо друг от друга. Попытавшись объяснить полученные соотношения, Мендель предположил, что в половых клетках существуют какие-то материальные структуры (теперь мы называем их генами), ответственные за формирование признаков, и они ведут себя одинаково и в мужских, и в женских половых клетках, которые, сливаясь, отдают новой клетке половинный набор своих генов.
Надо сказать, что полученные Менделем закономерности наблюдали до него и другие ученые, но никто из них не проводил эксперименты столь грамотно, столь чисто, столь доказательно! Кроме того, Мендель разработал специальный язык для описания наблюдаемых им явлений, применил математические методы, и этого до него тоже никто не делал. Работы Менделя были организованы на совсем ином уровне, а потому их результаты оказались столь неопровержимы. Более того - он выдвинул гипотезу о материальных носителях наследственности, которые в двойном комплекте находятся в половых клетках и которые зародыш - по половине набора - получает от родителей. Эта идея -поистине того же ранга, что и идеи Ньютона или Эйнштейна, а потому Мендель - несомненно гений.
Отец Грегор долго не осмеливался обнародовать полученные результаты. Он снова и снова проверял се-
93
<
о о а. с о ш
05 S а. о н о
94
CL
О
LO _0 m
х
ш
О ^
О X
X
ш
о
X
а ш
бя, повторяя опыты, и получал то же самое. И вот, наконец, он решился - 8 февраля и 8 марта 1865 г. каноник Грегор Мендель выступил на заседаниях Брюннского общества естествоиспытателей (кстати, он был одним из его основателей). Его доклад назывался «Versuche uber Pflanzenhybriden» («Опыты над растительными гибридами»). Сохранились протоколы этих заседаний, из которых явствует, что докладчику не было задано ни одного вопроса. Никто просто ничего не понял - слишком уж новыми, поистине пионерскими, были прозвучавшие идеи. Мендель говорил о наследственности в терминах, не принятых в то время, а кроме того, в работе широко использовалась статистика, что было вообще не слыхано для биологических исследований.
Мендель не питал иллюзий по поводу своих коллег по Брюннскому обществу, а потому не ограничился докладом, а написал статью и опубликовал ее в Трудах Общества. Журнал со статьей поступил в 120 научных библиотек, кроме того, Мендель дополнительно разослал 40 оттисков своего исследования крупным ботаникам того времени, которых считал способными разобраться в его работе. Упоминание о ней обнаружено в магистерской диссертации молодого петербургского ботаника И. Ф. Шмальгаузена, который высказался очень одобрительно о работе брюннского монаха, но этот единственный положительный отзыв появился в русском журнале и кончено же, до Менделя не дошел. Но главное - Мендель послал свою статью профессору Мюнхенского университета Карлу фон Негели, известному ботанику, авторитетному специалисту по проблемам наследственности. Однако и Негели также в полной мере не сумел оценить ее значения. Очень вежливо, ободряя молодого и начинающего естествоиспытателя (он же не знал, что Мендель десять лет занимается горохом и множество раз проверил свои результаты!), он порекомендовал коллеге продолжить опыты, а кроме того, попробовать поэкспериментировать с другими растениями, например, с ястребинками, излюбленным объектом исследований самого профессора - чтобы доказать всеобщий характер обнаруженных соотношений. Это был роковой совет. Ястребинка - довольно коварное растение. Ее уже тогда называли «крестом ботаников», ибо по сравнению с другими растениями процесс передачи признаков у нее весьма необычен - она размножалась не только половым путем, но и партеногенезом! Не удивительно, что с ястребинками у Менделя ничего не получилось. Объяснить это Мендель не мог, а потому, в конце концов, он тоже засомневался в своих выводах и - забросил опыты с наследственностью. Да и вообще, видно, он не считал свою работу уж очень удачной - ведь вывести новые сорта с помощью гибридизации ему так и не удалось...
В начале 1868 г. умер прелат Напп, и уже весной капитул монастыря избрал на этот пост Грегора Мен-
деля. Свалившиеся на него обязанности (и, кстати, 5 тысяч флоринов жалования, что были очень немалые деньги), не давали возможности много времени уделять научным изысканиям. Но он все-таки много путешествует по Европе, участвует в заседаниях Австрийского метеорологического общества, Сельскохозяйственного общества Моравии и Силезии, Венского общества садоводов. Он - очень известный и уважаемый человек. По-видимому, Мендель, несмотря на то, что его открытие законов наследования признаков постигла столь трагическая судьба непризнания, особой драмы не испытывал. Бывает так, что судьба открытия не определяет судьбу человека, его совершившего. Ведь Мендель мог бы написать книгу о своих исследованиях, послать статью в другие журналы, а не ограничиться краткой публикацией в трудах Брюннского Общества естествоиспытателей. Но видно, это не было главным в его жизни. Да и увлекало его в жизни многое - к примеру, метеорология (ей он, кстати, посвятил целых пять статей!). Он наблюдает за атмосферным давлением, строит графики колебания температур, изучает смерч, который 13 октября 1870 г. прокатился по окрестностям Брюнна. Еще одним его увлечением стало пчеловодство. В первые годы своего аббатства Мендель расширил монастырский сад, где по его проекту оборудовали пасеку и построили каменный пчельник - там обитали, кроме местных пчел, еще и кипрские, египетские и даже «нежалящие» американские пчелы. Кроме того, он очень любил преподавать и учительствовал почти всю свою жизнь. Пост настоятеля монастыря неизбежно включал его в общественную жизнь - ему даже пришлось стать депутатом Моравского ландтага. И, насколько известно, всем этим он занимался с большим энтузиазмом. А еще он очень заботился о своих родственниках, - о матери, о сестре Терезии, когда-то отказавшейся от части своего приданого, только чтобы помочь ему учиться, о ее отпрысках, племянниках. Когда в его родной деревне случился пожар, он пожертвовал большую сумму на постройку там пожарной станции. Были ли в его жизни женщины? Вообще-то монахам не разрешались плотские радости, но... Говорили, что он испытывал нежную привязанность к некой фрау Анне Ротванг и частенько навещал ее, однако так это было или все это лишь досужие вымыслы, точно не знает никто. Зато совершенно точно известно, что Грегор Мендель прожил свою жизнь в высшей мере достойно, посвятив годы служению науке и людям.
Летом 1883 г. прелату Менделю был поставлен диагноз: нефрит, сердечная слабость, водянка - и предписан полный покой. Ему уже не под силу было заниматься ни своими растениями, ни пчелами, ни мерять температуру воздуха. Но просто так прозябать, лежа в постели, он не мог, и последним его увлечением стала лингвистика. В монастырском архиве были найде-
ны листки со столбцами фамилий, оканчивающихся на «тапп», «Ьаиег», «тауег» с какими-то дробями и вычислениями. Пытаясь понять, как появляются фамилии, Мендель производил сложнейшие расчеты, в которых фигурировали количество гласных и согласных в немецком языке, общее число рассматриваемых слов, количество фамилий и т.д. Он был верен себе и подошел к анализу лингвистических процессов как истинный ученый - в лингвистику, как ранее в биологию, он внес статистический метод анализа. В 90-е г. XIX века необходимость применения математических методов в биологии и лингвистике понимали лишь единицы!
6 января 1884 г. отца Грегора Менделя не стало. На похоронах за его гробом шла большая процессия - в городе его любили и уважали. Много добрых слов было сказано о настоятеле Менделе в тот день, но по иронии судьбы никому и в голову не пришло сказать о нем как о великом ученом, открывшем законы наследственности и положившем начало современной генетики. Но вот понимал ли сам Мендель, что он сделал для науки? Наверное, в какой-то степени да. За три месяца до своей смерти, за пятнадцать лет до
того как почти одновременно австриец Эрих Чермак, немец Карл Корренс и голландец Гуго де Фриз заново открыли основные законы наследственности, Грегор Мендель писал: «Если мне и пришлось переживать горькие часы, то я должен признаться с благодарностью, что хороших часов мне выпало гораздо больше. Мои научные труды доставили мне много удовлетворения, и я убежден, что не пройдет много времени - и весь мир признает результаты этих трудов».
ЛИТЕРАТУРА
1. John Waller. Fabulous Science. Fact and fiction in the history of scientific discovery. Oxford University Press, 2002.
2. Володин Б. Г.. Мендель. М.: Молодая гвардия, 1968 (ЖЗЛ).
Сведения об авторе:
Опимах Ирина Владимировна
ведущий редактор, издательство «ИНОСТРАНКА», Москва, Россия Адрес для переписки:
117335, Москва, а/я 88 Телефон: +7 (495) 545-0927 Е-mail: [email protected]
BACKGROUND
Gregor Mendel
I. V. Opimakh
Publishing House "Inostranka", 119991, Moscow, 5 Donskoy Proezd, 15, bild. 4, Russia
The article is devoted to the father" of genetics Gregor Mendel. An Austrian researcher of natural sciences, a monk became the founder of the theory of heredity (mendelism). Gregor Mendel was one of the few who in the middle of XIX century applied mathematical methods to the analysis of biological processes. He succeeded in formulating probability- statistical regularities of inheritance and in building a hypothesis of hereditary factors and frequency of gametes. This is where he went forward and became a pioneer of the real application of strict mathematical way of thinking to biology and created the basis for a rapid development of genetics in our century.
95
KEYWORDS: genetics, inheritance, heredity, botany, mathematics, hybrids, genes.
