Генетика и ее отношение к агрономии

1
Генетика и ее отношение к агрономии
(по: Вавилов Н.И. «Жизнь коротка, надо спешить». М.: Советская Россия,
1990. с. 137 – 147)
Одной из часто повторяемых мыслей Д.И. Менделеева, в своей
многосторонней деятельности не чуждого практических нужд агрономии,
была та, что «без тесного союза с естествоиспытанием сельское хозяйство
обречено полному застою».
Летописи развития положительных знаний в свою очередь самым
наглядным образом повествуют о постоянных тесных узах агрономической
науки с чистым естествознанием. <...>
В числе новых, входящих в употребление в биологических науках
выражений, за последнее десятилетие внимание агронома задерживается на
слове «генетика». <...>
О быстром темпе распространения этого выражения свидетельствуют
международные съезды исследователей, носящие название конгрессов
«генетики»; последний из них происходил в прошлом году в Париже;
учреждаются
новые
кафедры
по
«генетике»;
выходят
большие
периодические издания, посвященные генетическим вопросам...
Что же представляет из себя эта так называемая «генетика»? Какие
права предъявляет она на самостоятельное существование как научной
дисциплины и, главное, чем обусловливается интерес к ней со стороны
занимающихся агрономией?
По точному переводу с греческого «генетика» есть наука о
происхождении организмов. В том смысле, как ее ныне понимают,— это
наука об явлениях жизни организмов, занимающаяся главным образом
вопросами наследственности и изменчивости. «Генетика — это физиология
наследственности и изменчивости» — по выражению автора этого слова
известного английского биолога Бэтсона. <...>
2
Другими словами, под «генетикой» разумеют часть общей физиологии,
имеющую своим предметом те сложные функции, характерные для
организованного мира, которые охватываются понятиями наследственности
и изменчивости и которые имеют также непосредственное отношение к
проблеме эволюции и образования форм. <...>
Гению Дарвина в особенности обязаны мы точной формулировкой
генетических вопросов, общим подъемом интереса к этой области и
громадным материалом по наследственности и изменчивости, сведенным им
в его работах. <…>
Потребность в выделении учения о наследственности и изменчивости в
самостоятельную дисциплину стоит в связи со значительным расширением
наших знаний в этой области за последнее десятилетие, а также в связи с
применением в ней новых методов исследования. За короткий промежуток
времени резко изменился и общий характер в генетических исследованиях.
На
место
философского
умозрительного
направления,
еще
недавно
царившего здесь, преобладающими становятся опыт и точное наблюдение.
Если в прошлом этот путь был уделом немногих, то в XX в. он становится
общим руслом научной работы в этой области.
Остановимся бегло на руководящих идеях истекшего десятилетия в
генетике и начнем с наиболее плодотворной из них и до сего времени
определяющей одно из главных направлений в работе.
12 лет прошло с того времени, как трое европейских ученых из
Германии, Австрии и Голландии почти одновременно и независимо находят
забытую работу австрийского монаха Грегора Менделя, напечатанную в мало
распространенных «Известиях Брюннского общества естествоиспытателей»
еще в 1865 г.
В небольшой статье (45 с.), озаглавленной «Опыты над растительными
гибридами», рассказывалось об опытах автора со скрещиванием различных
сортов гороха, отличавшихся окраской цветов, формой семян и другими
3
признаками.
Подобные опыты со скрещиванием различных растений производились
и другими исследователями до Менделя и после него.
Сущность заслуги менделевской работы сводилась к тому, что ему
впервые удалось разобраться в дотоле непонятных и запутанных явлениях,
какие наблюдаются при скрещивании растений, и установить строгие
математические правильности, даже формулы, которым подчиняются
числовые отношения особей, с теми или другими признаками родителей в
потомстве растения, полученного в результате скрещивания.
Зная ключ к разгадке этих явлений, подробно описанный Менделем,
можно заранее предсказать, каково будет потомство растения, происшедшего
от скрещивания двух различных родителей, т. е. можно указать, какая часть
растений будет с тем или другим признаком.
Теоретический вывод громадной важности, сделанный Менделем из
его опытов, был тот, что для того, чтобы разобраться в явлениях
наследственности, надо рассматривать организм как составленный из
отдельных признаков, самостоятельно и независимо ведущих себя при
скрещивании. <...>
Проводя несколько утрированную аналогию, заимствованную из
химии, французский биолог Бларингэм1 приравнивает открытие Менделя
установлению им состава организмов и законов, управляющих заменой
одних компонентов другими2.
Практический вывод из установлений австрийского монаха, сделанный
уже в наше время и на котором остановимся ниже, тот, что посредством
скрещивания можно с успехом комбинировать одни признаки с другими,
получать новые устойчивые сочетания свойств, создавать произвольно путем
скрещивания константные формы с новыми признаками.
Реставрацией менделевских правил, или, как ныне их называют,
законов, не понятых современниками Менделя, с 1900 г. открылась
4
бесчисленная серия опытов со скрещиваниями растительных и животных
видов и наблюдений над потомством таковых гибридов. <…>
Едва ли можно указать в биологических науках другой принцип,
который,
как
менделизм,
за
последнее
время
оказался
бы
столь
плодотворным, в раскрытии сложных жизненных процессов и был бы столь
богат фактическим материалом.
Сознание
глубины
открытий
Менделя
вместе
с
запоздалой
признательностью гениальному исследователю выразилось в 1910 г.
открытием памятника «Натуралисту Грегору Менделю от друзей науки» —
как гласит надпись, сооруженному на международные средства в Брюнне на
площади вблизи монастыря, где жил и сделал свои замечательные
исследования скромный августинский монах.
Вторым принципом, запечатлевшим глубокие следы в генетических
исследованиях нашего времени, является так называемый мутационизм.
Еще 150 лет назад во Франции Дюшен* подробно наблюдал и описал
любопытный случай внезапного появления среди посева обыкновенной
земляники с тройчатыми листьями экземпляра с простыми одиночными
листочками. Такое внезапное отклонение от первоначальной формы, видимо,
стоявшей вне зависимости от внешних условий и целиком передававшееся
без изменения потомству, по современной терминологии представляет собой
типичный случай «мутации»3. В работах Дарвина собрано несколько
подобных случаев «скачковой», мутационной изменчивости, наблюдавшейся
у растений и животных и прочно передававшейся по наследству.
В 1901 г. появляется 1-й объемистый том «Мутационной теории»
амстердамского ботаника Гуго Де Фриза**, в котором автор на основании
продолжительных наблюдений над мутационными изменениями у ряда
растений делает широкое обобщение, выражающееся в том, что мутации
*
Французский ботаник, впервые описавший лесную клубнику.— Сост.
** О Гуго Де Фризе см. дальше, с. 173.— Сост. 143
5
являются основным материалом для эволюции организмов и что эволюция
шла и идет скачками, мутационно, а не постепенно, как полагали до того
времени и как полагал Дарвин.
Интересно то, что за 2 года до «мутационной теории» Де Фриза
аналогичные
воззрения
на
эволюцию
были
опубликованы
русским
ботаником академиком С.И. Коржинским4, к которым он пришел на
основании изученных им литературных данных по вопросу о происхождении
садовых разновидностей. <...>
Мутационная теория Де Фриза вызвала оживленную полемику и
многочисленные исследования. Автор ее сделал впоследствии, существенное
дополнение, признав, что размеры скачков не всегда бывают крупными и
могут быть даже и едва заметными; с измельчением размеров мутаций
сблизились грани между дарвиновскими представлениями на изменчивость и
воззрениями мутационистов. <...>
В заслугу мутационной теории приходится зачесть то, что с ее
появлением проведена резкая грань между изменчивостью наследуемой и
ненаследуемой; преходящие различия, зависящие от внешней среды, как бы
резки они ни были, не должны отныне смешиваться с внутренними
наследственными отличиями. Критерием для распознавания форм и
установления их самостоятельности служат наблюдения в одинаковых
условиях их потомства в течение нескольких поколений.
Наряду с менделизмом и мутационизмом упомянем и о третьем важном
звене современных генетических исследований — о принципе «чистых
линий» датского физиолога Иоганнсена5. Содержание этого принципа может
быть до некоторой степени передано тем, что основой генетического
исследования должно быть поведение «чистых линий», т. е. наследственно
однородных организмов потомства наследственно одинаковых отца и
матери. Лучше всего принцип «чистых линий» сравнивать с методом
«чистых культур» в бактериологии6.
6
Несмотря на кажущуюся простоту этого принципа, ряд коренных
вопросов в учении о наследственности и изменчивости в свете «чистых
линий» разрешился обратно тому, что было установлено до него.
Таковы в самых общих чертах руководящие идеи генетики. <...>
Вернемся к вопросам, поставленным вначале: каким образом связуются
генетические исследования с непосредственными задачами агрономии;
Каково
отношение
их
к
насущным
вопросам,
предъявляемым
сельскохозяйственной действительностью,— отвечать на которые призван
агроном.
Агрономическое воздействие на сельскохозяйственную культуру, как
известно,
возможно
в
двух
направлениях:
во-первых,
оно
может
простираться на внешние факторы, на среду, в которой произрастает и живет
растение и животное, и, во-вторых, оно может непосредственно изменять
самый организм культивируемого растения и животного.
Двойственность в характере деятельности человека в этом направлении
можно проследить с самого начала истории сельскохозяйственной культуры.
С веками улучшались породы сельскохозяйственных растений и животных...
изменения затрагивали и внутренние наследственные свойства; в то же время
шло и усовершенствование орудий, приемов возделывания растения,
улучшались приемы ухода за культурным животным. В тех же двух
направлениях продолжает развиваться и современное сельское хозяйство.
<...> Генетика вплотную подходит к вопросам непосредственного
воздействия
человека
на растение и
животное.
Она
дает
основы
планомерному вмешательству человека в творчество природы, дает
руководящие правила к изменению форм.
Несущественно то, что нередко установления генетики делаются на
объектах, чуждых агрономическому воздействию, на каких-нибудь левкоях,
львином зеве, морских свинках, инфузориях,— биологические законы общи
и одинаково приложимы как к диким, так и к культурным организмам.
7
Могут сказать, что эмпирический опыт в деле улучшения пород и
сортов культивируемых растений и животных намного опередил научную
работу в этой области. И без генетики усовершенствовались, и нередко
успешно, возделываемые растения и культивируемые животные. <...>
Не умаляя крупных успехов эмпирического искусства, смело можно
полагать, что в освещении научными генетическими исследованиями
процесс сознательного улучшения и выведения культурных растений и
животных пойдет много быстрее и планомернее.
<...>
Вышеупомянутые генетические принципы — мутационизм и «чистые
линии» — вплотную подходят к практическим вопросам сортовыведения и
сортоулучшения сельскохозяйственных растений. Вместе с менделизмом
они, можно сказать, являются краеугольным камнем современного учения о
выведении новых сортов и улучшении существующих — селекции. <...> Без
преувеличения можно сказать, что заметный подъем агрономического
интереса к селекции, появление у нас в последние годы больших
селекционных станций на юге и востоке, открытие селекционных отделов
при будущих и настоящих областных опытных станциях, а с ними и
появление» спроса на новую агрономическую специальность «селекционера»
— все это отголосок крупных успехов генетических исследований XX в.
Сказанное о роли генетики в растениеводстве в большой мере
приложимо и к животноводству. Нет сомнений в том, что со временем
генетические принципы войдут в основы скотозаводского искусства и дадут
прочные правила в деле улучшения сельскохозяйственных животных. Уже и
за недолгий, период существования менделизма им дано немало примеров
практического применения его в животноводстве.
Таким образом, далекие от утилитарных целей, сделанные людьми,
чуждыми агрономической профессии, генетические открытия лишний раз
подтверждают мысль, что «без науки «научной» не было бы и науки
8
прикладной». <...>
Комментарии
Из
актовой
речи,
произнесенной
на
Голицынских
высших
сельскохозяйственных курсах 2 октября 1911 г. Печатается по изд.: Вавилов
Н.И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости //Сост.
В.И. Стуков. - Л., 1987. - С. 101-109.
1
Бларингэм (Бларингейм) Луи Флоримон — французский ботаник,
один из учеников Де Фриза, в начале века профессор Парижского
университета, руководитель станции Бертло в Коллеж де Франс.
2
Сравнение генов с атомами — не простая аналогия. Как системные
объекты одного класса (в роли элементов те и другие характеризуются
корпускулярными свойствами) они должны обладать сходством. Н. И.
Вавилов, знакомый с первым трудом по системологии («Всеобщая
организационная наука» А.А. Богданова), позже приложил к генам методику,
разработанную в XIX — начале XX века химией.
3
Мутации
наследственности,
—
прерывистые
определенным
образом
скачкообразные
изменения
влияющие
признаки.
на
Представляют материал для естественного отбора. Характер мутаций не
обусловлен потребностями или упражнениями, и потому они кажутся
беспричинными. Мутировать — претерпеть мутацию. Мутирование —
процесс возникновения мутаций.
4
Коржинский Сергей Иванович (1861-1900) — ботаник и геоботаник,
академик, один из основоположников науки о растительных сообществах —
фитоценологии, крупный систематик, знаток культурных растений. В 1900 г.
вышла его книга «Гетерогенезис и эволюция», в которой он описал большое
число скачкообразных наследственных изменений у растений и назвал
открытое явление «гетерогенезис» (от греч. гетерос — другой, генезис —
9
зарождение). На основе гетерогенезиса, т.е. мутаций, им построена теория
происхождения видов.
5
Иогансен
Вильгельм
Людвиг
(1857-1927)
—
один
из
основоположников генетики. С 1917 г. — ректор Копенгагенского
университета, с 1924 г.— иностранный чл.-кор. АН СССР.
6
Чистой называется культура микроорганизмов, выращенная из одной
особи (клетки).