К 1905 году Бейтсон установил, что некоторые признаки каким-то образом сцеплены друг с другом, хотя характер этого сцепления[60] был далеко не ясен. В безуспешной попытке объяснить свои загадочные наблюдения Бейтсон использовал такие туманные физические аналогии, как «сцепление» (coupling) и «отталкивание» (repulsion)[61][62]. Работы Бейтсона свидетельствуют, что он мыслил в терминах конкретных физических сил, аналогичных магнетическим или электрическим, способных либо притягивать, либо отталкивать факторы наследственности. В конце концов, решение этих загадок было изложено в 1926 году в основополагающей статье американского генетика Томаса Ханта Моргана (1866–1945)[63]. Ключом к решению стало понятие «ген».
Вдохновленный идеями Менделя, для изучения передачи наследственных признаков Морган решил использовать плодовую мушку с коротким репродуктивным циклом Drosophila melanogaster. Как и Мендель, Морган предпочел сосредоточиться на четко различимых парных признаках. У дрозофилы самой известной из таких черт был цвет глаз (красный или белый). Отмечая закономерности в распределении красных и белых глаз, Морган модифицировал теорию Менделя в одном важном положении: не все наследственные признаки передаются независимо, как предполагал Мендель. Некоторые из них, похоже, связаны друг с другом и, таким образом, наследуются вместе, а не по отдельности.
Самый важный вывод Моргана касался «единиц» или «факторов» (ныне известных как «гены»), которые отвечают за передачу признаков от поколения к поколению. К тому времени уже было известно, что деление клеток сопровождается появлением крошечных нитевидных структур, известных как «хромосомы», и кто-то уже догадывался, что они могут быть ответственны за передачу наследственной информации. Морган смог предоставить неопровержимые доказательства, что это действительно так. Гены, ответственные за передачу наследственной информации, физически расположены на хромосомах. В конце концов благодаря увеличению разрешающей способности микроскопов[64] стало возможным визуальное подтверждение этого утверждения.
У плодовых мушек, с которыми работал Морган, было четыре хромосомы необычайно большого размера, что значительно облегчало их изучение под микроскопом. Морган обнаружил, что существуют четыре различные группы признаков, которые, по-видимому, наследуются вместе. И это число точно соответствует числу пар хромосом, наблюдаемых у дрозофилы. Он также обнаружил, что одна из четырех групп сцепленных признаков меньше, чем остальные три. Это, как ему представлялось, было связано с тем, что одна из хромосом дрозофилы короче трех других. Несмотря на необходимость дальнейшего изучения роли хромосом в передаче наследственной информации, связная картина уже начала вырисовываться.
Изложение и анализ своих открытий Морган представил в двух статьях, опубликованных в журнале Science в 1910 и 1911 годах. Его хромосомная теория наследственности предполагала, что каждая хромосома содержит набор небольших единиц, называемых генами (термин, который он в 1909 году позаимствовал у своего коллеги по Колумбийскому университету, датского физиолога Вильгельма Иогансена). При этом каждый отдельный ген обладает своим собственным местом на определенной хромосоме. Менделевское представление о дискретных наследственных факторах теперь можно было cформулировать с использованием термина «ген». Так стало возможным то, что позже стало известно как «неодарвинистский» синтез: менделевская генетика как основа эволюционных изменений и сопряженного с ними естественного отбора, предопределяющего их результат[65].
Одним из величайших достижений ранней научной революции XVII века была «математизация природы». Растущее осознание, что глубинные структуры природы могут быть представлены математически, стало одновременно и стимулом к научной рефлексии[66], и причиной глубоких раздумий на тему «непостижимой эффективности» математики при описании реальности[67]. Неудивительно, что многие заинтересовались возможностью выразить основные идеи Дарвина математически. Если Дарвин – это «Ньютон травинки»[68][69], не сыграет ли математика такую же важную роль в изучении биологических законов, какую она сыграла для ньютоновских законов механики?
62
Недавние исследования показали, что идеи Бейтсона были более правдоподобны, чем предполагалось в его время. См.:
63
См.:
64
Т. е. способности микроскопа выдавать все более и более детальное изображение объектов микромира. –
65
Изложение теории см.:
66
68
Отсылка к высказыванию Иммануила Канта о том, что механистическое, лишенное всякой телеологии описание появления живого организма («травинки») невозможно. –