Проблема изменчивости. Два направления. 1936 год

Второй наиболее важной проблемой генетики является, как известно, проблема изменчивости.

Вопрос о природе мутаций

Классическая генетика подходила к ней с позиции учения о мутациях – ненаправленных изменениях генотипа.

Учение о мутациях, также как и теория генов, возникло целиком на экспериментальной основе, как точное отражение реальных явлений. В этом отношении генетическая теория мутаций в 1936 году резко отличалась от мутационной гипотезы Де‑Фриза, сформулированной еще на заре развития генетики.

Что же такое мутации? Под мутациями в классической генетике подразумевают наследственные изменения, имеющие в большинстве случаев неопределенный, хаотический характер и возникающие в результате устойчивых изменений генов, как спонтанно, так и под влиянием разнообразных внутренних и внешних причин.

Противники классической генетики игнорировали мутационную изменчивость по трем причинам: во‑первых, потому, что связь мутаций с изменениями генов предполагает существование генов; во‑вторых, потому, что мутационная теория проводит отчетливую границу между наследственной (генотипической) и ненаследственной (фенотипической) изменчивостью: в‑третьих, потому, что неопределенный, ненаправленный характер мутаций противоречил гипотетическому принципу адекватности наследственных изменений воздействию условий среды, выдвинутому Т. Д. Лысенко.

Учение о мутациях возникло на основе эмпирических наблюдений за изменчивостью живых систем. Первые точные количественные измерения частоты мутаций были сделаны, как известно, Меллером на мушке‑дрозофиле, Бауером на львином зеве и Стада ером на кукурузе.

Внешне мутация проявляется в устойчивом наследственном изменении какого‑либо признака.

В потомстве, например, определенной «чистой породы» мушек‑дрозофил (выращиваемых при одинаковых условиях) на несколько десятков тысяч особей с обычной окраской глаз, с обычной формой крыла и т. д. всегда неизбежно появляются особи с измененной окраской глаз, с укороченной формой крыла и тд, то есть с каким‑то изменением, устойчиво сохраняющимся и у потомства данной особи. Некоторые изменения такого типа смертельны для особей (легальны), большинство вредно, но небольшая часть мутаций, около 0,1–0,3 %, может оказаться полезной, увеличивающей жизнеспособность мутантов по сравнению с исходной линией, что особенно заметно, если условия среды отличаются от обычных.

Мутации отдельного конкретного гена, например гена окраски глаз у дрозофил, появляются, как показали прямые наблюдения, у одной особи из нескольких десятков или даже сотен тысяч особей. Но поскольку генов в составе наследственного вещества много (тысячи или десятки тысяч у дрозофил и более сотни тысяч у млекопитающих), то появление мутаций – это вообще очень быстрый процесс, и фактически каждая пятая или десятая особь может обладать новой морфологической, физиологической или биохимической мутацией. (Последние две группы мутаций обнаруживаются с большим трудом.)

Генетиками было точно рассчитано, что наблюдаемая частота мутационного процесса вполне обеспечивает те скорости эволюционных изменений живого мира, которые существуют в природе. Направленность накопления изменений обеспечивается в этом случае благодаря процессу естественного отбора.

Наличие мутационных изменений живых систем – это объективная реальность, которую невозможно оспаривать. Большим открытием явилось искусственное усиление мутационного процесса, открытое в 1925 году советскими учеными ГА. Надсоном и Г. С. Филипповым на грибах. В 1927 году Г. Меллер провел в США свои классические наблюдения над возникновением мутаций под действием лучей Рентгена. За эти опыты Г. Меллер был удостоен Нобелевской премии (в 1933–1937 годах П. Меллер работал в СССР, приехав по приглашению Н. И. Вавилова). Советскими учеными М. Е. Лобашевым и В. Б. Сахаровым было впервые открыто мутагенное действие некоторых химических веществ (иода и аммиака). Несколько позднее советский ученый И. А. Раппопорт и почти одновременно с ним англичанка Шарлотта Ауэрбах открыли специфические универсальные мутагенные вещества, начав тем самым новую страницу экспериментальной генетики. Была разработана и объективная молекулярная теория мутаций как устойчивых воспроизводимых изменений молекулярных структур хромосом, вернее, составляющих их отдельных генов.

Существование мутаций и неопределенной изменчивости было, как мы подчеркиваем, реальностью, твердо установленным фактом. Спор возникал лишь по вопросу о роли мутаций в эволюции и об их практическом значении. Мутации одного конкретного гена, как уже отмечалось, спонтанно появляются лишь у одной особи на десятки тысяч. Если смотреть на этот факт с точки зрения поколений, то получается, что один ген мутирует один раз на протяжении десятков тысяч поколений, т. е. один раз в несколько тысяч или десятков тысяч лет. Такой вполне объективный расчет и использовался для игнорирования значения мутаций и критики теории гена при полном невнимании к тому, что генотип особи составлен десятками тысяч генов и поэтому изменения генотипа особей за счет разных генов очень часты. Более того, при значительно большей частоте мутаций каждого отдельного гена стабилизирующей естественный отбор был бы невозможен и виды не могли бы сохраняться в природе сколь‑либо заметное вчемя. Именно увеличением частоты мутаций в силу неустойчивости генотипа и объясняются в наст оящее время случаи вымирания некоторых видов животных в периоды, не сопровождавшиеся серьезными сдвигами условий среды.

Тем не менее тезис о том, что каждый отдельный ген изменяется один раз в десятки тысяч лет, использовался противниками генетики как пугало, как тезис о неизменности генов, как что‑то нелепое и якобы несовместимое с диалектическим материализмом, утверждавшим, что все в природе изменяется и развивается (как будто диалектический материализм решает вопрос о сроках и скорости изменений). Критика теории мутаций и популяций была совершенно голословной, она носила характер обывательского ненаучного высмеивания.

Для иллюстрации этого можно привести то место из речи И. И. Презента на сессии ВАСХНИЛ в 1936 году, в котором он возражал Г. Меллеру, сделавшему обстоятельный и прекрасно аргументированный доклад о природе постоянства и изменчивости генов: «.. Далее, генетики считают, что наследственные изменения происходят лишь раз в десятки или даже в сотни тысяч лет. (Голос с места: «Где это сказано?»)

Если этот вопрос мне задает кто‑нибудь из товарищей генетиков, то я укажу, где это сказано. Сказано это не второклассным, а, так сказать, первосортным, первоклассным генетиком, сказано это проф. Г. Г. Меллером.

… Но этим дело еще не ограничивается. Происходящие раз в десятки или сотни тысяч лет мутации, независимые от влияния условий внешней среды, оказываются, согласно генетике, в огромном большинстве случаев летальными, гибельными для организма.

Вот я и спрашиваю, где же в таком случае материал для естественного отбора, который иногда в сравнительно короткие сроки преобразует лик животных и растений. Если бы наследственные изменения происходили так, как это рисуют формалисты‑генетики, то навряд ли мы имели бы современных слонов, за сравнительно короткий срок происшедших от ископаемых форм. Но все дело в том, что могут быть метафизические идеи о природе, но не может быть метафизической природы, и акад. Т. Д. Лысенко своими экспериментами над «кооператоркой» доказал, что если умело подходить к растению, зная жизнь, а не только внешние признаки этого растения, если подбирать средства воздействия не так, как это делают генетики, исходя из принципа «покрепче – будет получше», а выбирать средства воздействия, созвучные данному этапу развития организма, то в короткий срок можно направленно видоизменить наследственную природу растения» (Презент И. И. // Спорные вопросы генетики и селекции. М., 1937. С. 392–393).

Аналогичное отношение к проблеме мутаций можно было обнаружить и у Т. Д. Лысенко. Не касаясь этого вопроса в докладе, он в заключительном слове просто отмахнулся от генетических мутаций, как от какого‑то нелепого заблуждения. «Основное заблуждение генетиков состоит в том, – утверждал Т. Д. Лысенко, – что они признают неизменяемость в длительном ряду поколений генов. Правда, они признают изменчивость гена через десятки и сотни тысяч поколений, но спасибо им за такую изменчивость» (там же. С. 455).