8. Ученики Четверикова: Николай Беляев и генетика чудес

Николай Константинович Беляев (1899-1937) с детства любил бабочек и, поступив в Московский университет, сблизился с лучшим тогда в России специалистом по бабочкам - Четвериковым.

В те годы бурного развития генетики многие были уверены, что она и только она дает биологии подлинную базу, и искали, в частности, эволюционное родство в сходстве хромосомного аппарата. Беляев отдал дань этой идеологии - например, поддержал гипотезу об общем предке бабочек (Lepidoptera) и ручейников (Trichoptera) на том основании, что в обоих отрядах (и, среди насекомых, только в них) самки гетерозиготны по половым хромосомам (система WZ, в отличие от обычной для большинства организмов системы XY, где гетерозиготны самцы).

С этим доводом трудно спорить, но Беляев предостерег от увлечения хромосомной систематикой, напомнив, что сходство хромосомного аппарата у таксономически близких (в классическом смысле, т.е. по совокупности свойств) групп далеко не всеобще: даже число хромосом, будучи приблизительно постоянно у некоторых крупных групп, у других групп сильно варьирует в пределах рода, а иногда (например у бабочек рода Bistort из семейства пядениц) даже в пределах вида.

Самое полезное для страны, что мог сделать тогда лепидоптеролог (специалист по бабочкам) - заняться шелководством, что Беляев и сделал, сперва в Ташкенте, а затем в Тифлисе. (Тем же занялся Кольцов в Москве, а позже и ссыльный Четвериков в Горьком.) В считанные годы советским генетикам удалось, несмотря на репрессивную обстановку, создать пригодные для местных условий породы шелкопрядов. Тогда, до эры синтетики, парашютный шелк был важным стратегическим материалом, и даже ссыльный Четвериков получил орден.

А вот острый на язык Беляев был в 1937 году арестован и вскоре расстрелян.

Блестящие, прерванные в самом расцвете работы Беляева важны для нашей темы: он впервые показал практически, что невозможно отбирать «полезные признаки», если те входят в единый комплекс (отбор на хорошие коконы приводит к снижению жизнеспособности, скорости размножения, и т.д.), зато можно легко и быстро отбирать сами комплексы. То есть идея

системного отбора (п. 4-3) вполне разумна, но только если отбор - искусственный. Тогда и это никем замечено не было.

Как же удается получать хорошие породы? Словами Бабкова: «Ближайший практический вывод, который и сделал Эфроимсон, - требование выводить и испытывать породы в провокационных условиях», т.е. в среде, похожей на «неблагоприятные условия промышленной выкормки».

Конечно, и ламаркисты, и жоффруисты скажут, что этим шелководы признали влияние среды на наследственность, однако сами дарвинисты сочли достаточным вновь сослаться на сложность отбора.Так и живем.

Другой эпизод касается открытия молекулярной основы наследственности. О загадочной природе вещества наследственности писали многие; из упомянутых ранее эволюционистов XIX века назову хотя бы Спенсера и Геккеля, проводивших аналогию предполагаемого копирования наследственных признаков с кристаллизацией. По словам историка, обследовавшего этот вопрос, работ на эти темы было полторы сотни (А/7. Пипипенко. Проблема информационных молекул и матричного биосинтеза в XIX - первой трети XX века. // ВИЕТ, 1988, № 2), и последним в списке (по порядку, но никак не по значению) назван Кольцов.

Кольцов на съезде зоологов (1927 г.) напомнил, что вопрос имеет большую литературу, и сделал странный для нас шаг - отверг гипотезу, по которой веществом наследственности является нуклеиновая кислота. Для него было несомненно, что этим веществом может быть только белковая

нить и что хромосома составлена из двух одинаковых нитей2А Его речь на съезде важна нам своими эволюционными репликами.

«Конечно, в основе процесса эволюции белковых молекул наблюдается некоторая закономерность ... И если у одного вида млекопитающих замена метиловой группы ионом водорода в определенной аминокислоте вызывает, положим, альбинотическую мутацию, то естественно, что такая же мутация может появиться независимо в параллельных рядах близких видов, может и повторно возникнуть у того же вида. Однако... хромосомные молекулы настолько сложны (допуская сантильоны изомеров), что из всех возможных комбинаций до сих пор в течение жалких I ООО миллинов лет существования Земли

21

Н.В. Тимофеев-Ресовский, ученик Кольцова и Четверикова, позже заменил одинаковые нити на комплементарные (как позитив и негатив), чем ввел идею конвариантно- сти. “Возможно, самый важный вклад Н.В. в науку - концепция конвариантной редупликации” (Шноль С.Э. Н.В. Тимофеев-Ресовский // БПС. 1996, № 45, с. 8). RB., работая в 1925-1945 гг. в Германии, оказался одним из основателей военной радиобиологии. Поэтому вполне понятны и даже неизбежны “устрашающие легенды о его прошлой деятельности в Германии” (Чесноков В.А. Николай Владимирович Тимофеев- Ресовский // БШ, 2000, № 6, с. 21). В 1945 г. Н.В. попал в советский лагерь, где стал инвалидом: затем был ведущим ратаобиологом. Его эволюционные взгляды легли в основу СТЭ и изложены в БЖ, 1958, № 3.

осуществлена лишь ничтожно малая часть их» (Кольцов Н.К.. Организация клетки. M.-JL, 1936, с. 490).

Тут мы подошли к третьему эпизоду. Смысл реплики в том, что «некоторая закономерность» эволюционного процесса не только призна-ется, но и прямо связывается с параллельными рядами наследственной изменчивости, о которых у нас шла уже речь в п. 3-10; однако отмечено и то, что ряды эти не могут сами по себе объяснять закономерности эволюции, поскольку природой «осуществлена лишь ничтожно малая часть» возможных вариантов, а потому надо объяснить появление именно наблюдаемых форм, а не каких-то еще. И Кольцов пояснял:

«Без дарвиновского принципа естественного отбора и отметания неприспособленных фенотипов белковые молекулы находились бы до сих пор в самом начале своей эволюции...

Надо пояснить сантильоны, квадрильоны и номогенез. Сантильон - это единица с тридцатью нулями, квадрильон - с пятнадцатью, т.е. корень квадратный из сантильона. Столь огромное число наследственных комбинаций означает, что изменчивость предполагалась у Кольцова такая, какую постулировал Дарвин, - случайная ненаправленная.

Ho всегда ли так на деле? Четвериковцы задумывались над этим, и одного из них, Гершензона, ждал успех: в 1939 году он опубликовал в «Докладах АН СССР» заметку «Вызывание направленных мутаций у Drosophila melanogaster». Вряд ли автор тогда подозревал, что она рушит его собственный взгляд на мир. В опытах Гершензона почти смертельные дозы телячьей ДНК вызывали у дрозофил направленные мутации: мутировали очень немногие гены и в очень немногих направлениях (иногда даже в од- ном-единственном), зато часто. Вместе с линией исследований трансформации бактерий, шедшей от Ф. Гриффита (см. п. 5-12), она открывала новую эру в эволюционизме.

В 1940 году генетик Ю.Я. Керкис (Ленинград) дал общее понимание мутации как следствия нарушения нормальной работы клетки (Керкис Ю.Я. Физиологические изменения в клетке как причина мутационного процесса // УСБ, 1940, № 1). В нынешних терминах, речь шла про стресс, явление, описанное под этим именем в 1936 году Гансом Селье, но фактически вошедшее в оборот гораздо позже. О стрессе мы будем говорить в главе 5, а сейчас надо напомнить более ранние работы:

«Мёллер (Genetics, 1928, July) в своих исследованиях действия температуры на количество мутаций установил, что... чувствительным к температуре является главным образом период созревания, т.е. образования полноценных половых клеток». Вообще, «все данные экспериментальной генетики говорят за то, что мутации вызываются повреждением живой материи, т.е. такими действиями, которые лежат за пределами физиологического приспособления»

(Бауэр Э.С. Теоретическая биология. M.-JL, Изд. Всесоюз. Ин-та экспериментальной медицины, 1935, с. 196-197).

Как видим, явление влияния стресса на мутации было хорошо известно задолго до появления самого понятия «стресс».