Николай Горькавый – Первооткрыватели. 100 научных сказок (страница 34)

Мальчик Йохан окончил гимназию и стал мечтать об университете. Ферма кормила семью, но богатства не давала, поэтому денег на полный университетский курс у Йохана не было. В 20 лет юноша ушёл в монахи в католический монастырь города Брно. В монастыре имелась хорошая библиотека, а также сад и школа, где требовались преподаватели физики и биологии. Йохан, принявший монашеское имя Грегор, впитывал знания, как губка, и хотел стать преподавателем. Талантливого юношу поддержал аббат Кирилл Нэпп и отправил его учиться на два года в Венский университет за счет монастыря. Там учителями Менделя были известный ботаник-цитолог Унгер и знаменитый физик Доплер.

После университета Мендель пытался получить диплом преподавателя, но два раза подряд провалился на экзамене именно по биологии.

– Почему? – изумилась Галатея. – Ведь он так любил и знал биологию!

– Детали этой истории неизвестны. Вероятно, экзаменаторы были слишком консервативны или сказалось отсутствие у Менделя систематического образования.

В итоге Мендель, которому к тому времени исполнилось 34 года, оказался на распутье: в преподаватели его не взяли, и официально заниматься наукой он не мог.

Ему снова помог аббат монастыря в Брно. Пожилой Нэпп и молодой монах Мендель долго разговаривали, сидя на скамейке в монастырском саду, в окружении цветов и пчёл, и эти разговоры стали решающими в жизни молодого учёного. Он вернулся в аббатство и стал самостоятельно заниматься наукой в монастырском саду. Этот сад в два гектара превратился в главную лабораторию исследователя. Здесь Мендель начал искать ответ на вопрос, который волновал его с детства: «Почему одни цветы красные, а другие белые?» Но сейчас над ним размышлял не ребёнок, а зрелый исследователь, который понимал, что получить любой ответ от природы можно только с помощью тщательно подготовленного эксперимента.

Мендель выбрал для своих опытов горох, который цветёт разным цветом. Важно было и то, что пчёлы, которые обычно переносят пыльцу между растениями, не мешали экспериментам: горох – самоопылитель. Грегор посеял 34 сорта гороха, полученных от разных фирм, придирчиво исследовал результаты и выделил семь признаков, которые нужно отследить при гибридизации.

– Постой, мама, – перебила Галатея. – Что за признаки и «гибридизация»?

Мендель хотел отследить, как наследуются родительские признаки у потомства. Например, у человека можно выделить такой явный признак, как цвет глаз. Если у одного из родителей глаза голубые, а у другого – карие, какой цвет глаз будет у их ребенка? На этот вопрос Мендель и хотел получить ответ, но применительно не к людям, а к растениям. Учёный выделил семь явных признаков у гороха – красный или белый цветок, жёлтый или зелёный цвет горошины, гладкая или морщинистая кожура у семени и т. д.

Рассмотрим для примера один признак – красный или белый цветок. Мендель отобрал сорт гороха, который цветёт только красным, и сорт, который даёт только белые цветы. Исследователь высаживал их на отдельных грядках, а затем получал от взрослых растений семена и снова высаживал. В течение трёх лет он следил за своими грядками и убедился, что грядка с красными цветами всегда даёт горошины, которые прорастают только красными цветами. А грядка с белыми цветами никогда не нарушала белизну своего цветения.

После этого Мендель приступил к гибридизации – скрещиванию растений с белыми и красными цветами.

– Как он это делал? – спросила любопытная Галатея.

Он убирал пыльцу с красных цветков и переносил на них пыльцу с белых. И наоборот – пыльцу с красных переносил на белые цветы. Осенью исследователь собирал горошины и высаживал их на следующий год. Менделю было интересно, каким цветом зацветет полученный гибрид – потомство двух чистокровных и отличающихся по цвету родителей. Каково же было его удивление, когда гибрид выпустил только красные цветки! Куда делся белый цвет? Видимо, он проиграл в силе признака красному.

Это был очень важный результат! Мендель назвал красный цвет цветка гороха доминантным, то есть главенствующим признаком, а белый – рецессивным, то есть уступающим. Затем учёный продолжил эксперимент: скрещивал друг с другом гибриды – растения второго поколения, которые цвели только красным, и снова высаживал получившиеся семена.

И опять сюрприз!

Третье поколение имело и красные, и белые цветы. Мендель подсчитал число растений на грядке, цветущих красными и белыми цветами, – и их соотношение оказывалось точно три к одному: количество растений с красными цветами составляло три четверти от общего количества гороховых стеблей на грядке, а растений с белыми цветами – одну четверть.

Мендель был поражен. Он долго анализировал результаты экспериментов, повторял их на других признаках, в том числе на цвете и морщинистости горошины. Но всегда получал одинаковый результат: во втором поколении доминирующий признак всегда подавлял рецессивный, а в третьем поколении рецессивный признак снова проявлялся в каждом четвертом случае.

Мендель вырастил и изучил почти тридцать тысяч растений гороха. Семь лет опытов и два года анализа результатов! Наконец картина наследования признаков отчётливо предстала перед исследователем.

– Что за картина? – нетерпеливо спросила Галатея.

Мендель понял, что в горохе должен быть парный элемент наследственности. Обозначим этот элемент для делянки, где из поколения в поколение растут только красные цветы, двумя буквами КК. Наследственный признак для грядки с белыми цветами обозначим буквами ББ. Когда скрещиваются растения с элементами КК и ББ, каждый из них отдаёт половинку своего парного элемента наследственности, и они смешиваются в потомстве, которое приобретает гибридный элемент КБ. В этом случае доминирующий признак К подавляет признак Б, и в результате появляется красный цветок. Если скрестить два гибрида КБ второго поколения друг с другом, они снова отдадут потомству по половине своего гена. В третьем поколении гороха при встрече многих элементов К и Б могут возникнуть следующие пары: КК, ББ и КБ и БК.

– Постой, мама, я не понимаю! – заявила Галатея.

– Давайте проверим это сами, – вдруг сказала Дзинтара.

– Как? – удивился Андрей. – Горох быстро вырастим?

– А вот как… – И Дзинтара объяснила суть опыта.

Дети быстро нашли среди своих игрушек шарики красного и белого цвета и сложили их в два мешка – в каждом шарики только одного цвета.

Мешок с красными шариками взял Андрей, с белыми – Галатея. Дзинтара сказала Андрею:

– Каждый мешок иллюстрирует грядку с чистокровными растениями. Мешок Андрея – грядка с красными цветами, а твой, – обратилась Дзинтара к дочери, – будет соответствовать сорту гороха с белыми цветами. Давайте сделаем гибрид.

Дети засунули руки в мешки, вытащили по шарику – и получилась пара из красного и белого шариков.

– Красный и белый шарики – это и есть наследственная информация, которую гибрид КБ получил от своих родителей. Таким же образом сделайте штук сорок гибридов, только разделите их на две условные «грядки».

Вскоре перед Галатеей и Андреем лежало по двадцать пар разноцветных шариков.

– Это две грядки растений второго поколения. Какого цвета у них будут цветы?

Галатея замялась, а Андрей быстро сообразил:

– Красные, потому что в каждом растении есть красный шарик, то есть наследственный элемент, который доминирует и подавляет белый элемент.

– Верно! Теперь создадим гибрид следующего поколения. Каждое растение может отдать половину своей информации. Возьмите в руку два шарика одного растения – красный и белый, но не смотрите на них. Покатайте их в руках и, не глядя, положите сюда один, случайно выбранный, шарик.

Дзинтара показала на пустое место перед собой.

– Оставшийся шарик бросьте в мешок – он нам не нужен.

Дети выполнили то, что предложила Дзинтара, и выбрали оба по красному шару. Дзинтара прокомментировала:

– Вот и первый росток гороха с набором КК. Следующий!

Следующим Андрей выложил белый шар, Галатея – красный.

– Получился гибрид КБ, – кивнула Дзинтара и отодвинула разноцветную пару подальше от одноцветной красной пары.

Затем дети вытащили по белому шарику.

– А это нечто новенькое! – обрадовалась Дзинтара и положила белую пару отдельно от других. – Мы получили растение с двумя рецессивными элементами ББ.

Тут уже Галатея поспешила и, указав на получившуюся пару, закричала:

– У него будут белые цветы! А у первых двух – красные!

– Молодец! – похвалила Дзинтара дочь. – Продолжайте «выращивать» новые гибриды.

Дети быстро «вырастили» сорок цветков третьего поколения.

– Давайте подсчитаем, сколько и каких гибридов получилось – предложила Дзинтара.

Оказалось, что на «грядке» 11 красных пар, 11 белых и 18 разноцветных.

– Сколько будет растений с красными цветами, а сколько – с белыми?

Тут первым оказался Андрей:

– 11 с белыми и 29 с красными!

– Верно: примерно четверть белых цветов и три четверти – красных. У нас получилась примерно четверть, потому что мы «вырастили» всего сорок условных растений, а Мендель выращивал многие тысячи реальных растений, и у него получилось соотношение 1 к 3 с большой точностью.

Закон, открытый Менделем, позволял заранее предсказывать свойства будущего потомства. Это было удивительно! Но самое главное – закон Менделя свидетельствовал, что в растении есть некий дискретный элемент наследственности, который может расщепляться и передаваться потомкам. Настоящее открытие века! Кроме того, Мендель доказал, что наследование идёт через пыльцу, то есть через половые клетки растений. Это тоже было важно. Например, великий Чарльз Дарвин утверждал, что генетическая информация от родителей к детям передаётся через кровь. Распространенное выражение о том, что в чьих-то венах течёт «голубая кровь» благородных предков, отражало убеждение, что кровь является передатчиком наследственной информации.