Это событие кардинально изменило взгляды Моргана – и это было только начало. Соотношение между красноглазыми и белоглазыми мушками убедило его, что теория генов – не чепуха. Однако где на самом деле располагаются гены? Возможно, в хромосомах, однако плодовые мушки имели сотни наследственных признаков и всего четыре хромосомы. Если исходить из того, что на одну хромосому приходится один признак, как считали многие ученые, хромосом не хватает. Морган не хотел быть втянутым в споры о так называемой теории хромосом, однако следующее открытие не оставило ему выбора. При внимательном рассмотрении своих белоглазых мух он обнаружил, что все без исключения мутанты были самцами. Ученые уже знали, что пол мух определяется одной хромосомой (как и млекопитающие, мухи женского пола имеют две X-хромосомы, а самцы – одну). Теперь с этой хромосомой связывался еще и ген белых глаз – так, что она отвечала уже за два признака. Вскоре у мух мужского пола проявились дополнительные признаки – короткие крылья, желтые тельца, – также свойственные исключительно самцам. Этот факт неопровержимо доказывал следующее: в одной хромосоме находилось множество генов[6]. То, что Морган доказал это практически против своей собственной воли, значения не имело; так или иначе, он начал продвигать теорию хромосом.
Подобное ниспровержение старых представлений вошло у Моргана в привычку – черта, которая одновременно восхищала и приводила в бешенство. Поощряя теоретические рассуждения в «мушиной комнате», Морган вместе с тем считал новые теории дешевыми, поверхностными и никчемными – пока они не будут подвергнуты тщательной экспериментальной проверке в лаборатории. Казалось, ему не приходило в голову, что теории необходимы ученым как ориентиры, с помощью которых они могут оставлять нужное и отбрасывать лишнее, формулировать полученные результаты и избегать путаницы в рассуждениях. Даже студенты, например Бриджес, Стертевант и особенно раздражающе гениальный и гениально раздражающий Герман Мёллер, который присоединился к работе в «мушиной комнате» позднее, все больше озлоблялись на Моргана из-за бесчисленных ссор по поводу генов и наследственности. Не меньше раздражало и то, что когда кто-то загонял Моргана в угол и убеждал его в его неправоте, Морган отбрасывал свои старые идеи и невозмутимо принимал новые, как нечто само собой разумеющееся.
Морган не придавал большого значения подобному квазиплагиату. Все работали во имя одной цели (ведь так, парни?), и, в конце концов, значение имели лишь эксперименты. К чести Моргана надо сказать, что такие резкие изменения во мнении доказывают, что он прислушивался к своим ассистентам – в отличие от большинства европейских ученых, которые относились к своим помощникам снисходительно. По этой причине Бриджес и Стертевант всегда открыто заявляли о своей преданности Моргану. Однако сторонние наблюдатели иногда замечали детскую ревность между ассистентами, а также признаки тихо тлеющей скрытой ненависти друг к другу. Морган не собирался вмешиваться в происходящее – так мало значили для него идеи.
Тем не менее ненавистные идеи подстерегали Моргана на каждом шагу. Поскольку, едва появившись на свет, его теория генов-хромосом чуть было не потерпела крах, спасти ее могла только радикальная идея. Вспомним, что Морган установил наличие в одной хромосоме множества генов. Кроме того, из работ других ученых ему было известно, что родители передают своим детям целые хромосомы. Следовательно, все генетические признаки каждой хромосомы должны наследоваться вместе – они всегда должны быть сцеплены. Возьмем гипотетический пример: если набор генов одной хромосомы требует, чтобы щетинки были зелеными, крылья – остроконечными, а усики – толстыми, то муха с одним признаком должна проявить все три. Такие группы признаков существуют у мух, однако, к своему разочарованию, команда Моргана обнаружила, что некоторые сцепленные признаки иногда проявляются не вместе: зеленые щетинки и остроконечные крылья, которые должны всегда появляться вместе, почему-то проявлялись по отдельности у разных мух. Случаи разрыва связи не были обычным делом – сцепленные признаки могли проявляться в 2–4 % случаев – однако они происходили с таким постоянством, что могли разрушить всю теорию, если бы Морган не позволил себе редкий полет фантазии.
Он вспомнил одну статью бельгийского священника-биолога, который использовал микроскоп для изучения процесса формирования яйцеклеток и сперматозоидов. Одним из ключевых фактов биологии (мы будем постоянно к нему обращаться) является то, что хромосомы составляют пары почти идентичных близнецов. (Человеческая клетка содержит сорок шесть хромосом, объединенных в двадцать три пары.) При формировании яйцеклеток и сперматозоидов эти практически идентичные хромосомы выстраиваются в центре родительской клетки. В ходе деления одна «хромосома-близнец» отталкивается в одну сторону, а другая – в другую, и рождаются две отдельные клетки.
Однако священник-биолог заметил, что, перед тем как разделиться, хромосомы-близнецы иногда взаимодействуют между собой, обвивая друг друга кончиками. Почему так происходит, он не знал. Морган предположил, что в процессе такого взаимодействия кончики отрываются и меняются местами[7]. Это объясняло, почему сцепленные признаки иногда разделяются: хромосома разрывается где-то между двумя генами и разделяет их. Морган продолжал рассуждать в правильном направлении и пришел к мысли о том, что признаки, разделяющиеся в 4 % случаев, вероятно, располагаются в хромосоме дальше друг от друга, чем те признаки, которые разделяются в 2 % случаев, поскольку дополнительное расстояние между первой парой увеличивает вероятность разрыва на этом участке.
Догадка Моргана оказалась верной, и с помощью идей Стертеванта и Бриджеса в течение последующих нескольких лет в «мушиной комнате» была в общих чертах описана новая модель наследственности – та самая, благодаря которой команда Моргана вошла в историю науки. Согласно этой модели, все признаки контролируются генами, которые располагаются в определенных местах хромосом, следуя друг за другом, подобно жемчужинам в ожерелье. Поскольку живые существа наследуют одну копию каждой хромосомы от каждого родителя, хромосомы передают наследственные признаки от родителя к ребенку. При кроссинговере[8] (и мутации) хромосомы немного изменяются, благодаря чему каждая живая особь является уникальной. Тем не менее хромосомы (и гены) большей частью остаются в неизменном состоянии, что объясняет наличие общих признаков у членов одной семьи. Вот он – первый важнейший шаг к пониманию того, как работает наследственность.
По правде говоря, в лаборатории Моргана была разработана лишь малая часть этой теории, которую, как мозаику, по кусочкам сложили биологи из разных стран. Однако именно команда Моргана окончательно объединила эти разрозненные идеи, а мушки-дрозофилы обеспечили их неопровержимое экспериментальное подтверждение. По крайней мере, вряд ли кто-либо посмел бы отрицать сцепление признаков с полом, когда на полке у Моргана жужжало десять тысяч мутантов, среди которых не было ни единой самки.
Понятное дело, что, получив признание за объединение этих теорий, Морган не сделал ничего, чтобы примирить их с дарвиновской теорией естественного отбора. Несмотря на то, что сама работа, проводимая в «мушиной комнате», подталкивала ученого к этому шагу, Морган в который раз «позаимствовал» идею у ассистентов – в том числе у того, кто не отнесся к этому так же покорно, как Бриджес и Стертевант.
Герман Мёллер начал время от времени интересоваться «мушиной комнатой» с 1910 года. На его попечении была престарелая мать, поэтому жизнь его была суетливой: он работал курьером в гостиницах и банках, по ночам обучал иммигрантов английскому языку, наспех перекусывая бутербродами, пока добирался на метро с одной работы на другую. Каким-то образом Мёллер все же нашел время, чтобы подружиться с писателем Теодором Драйзером в Гринвич-Виллидж, увлечься социализмом и регулярно ездить за двести миль в Корнелльский университет ради степени магистра. Однако, как бы ни был он изнурен, свой единственный свободный день – четверг – Мёллер отводил на то, чтобы заглянуть к Моргану и «мушиным мальчикам» и обменяться мнениями о генетике. Благодаря незаурядному интеллекту, Мёллер вскоре стал одним из самых активных участников этих научных посиделок. В 1912 году Мёллер окончил Корнелльский университет, и Морган выделил ему рабочее место в «мушиной комнате». Проблема заключалась в том, что Морган отказался платить Мёллеру, так что рабочий режим молодого энтузиаста остался прежним. Вскоре у него случился нервный срыв.
6
Сцепленные с полом рецессивные признаки, подобные этим, чаще встречаются у самцов, чем у самок по одной простой причине. При наличии редкого гена белых глаз в одной хромосоме X у женской особи, имеющей две хромосомы X, почти наверняка ген красных глаз будет находиться в другой хромосоме X. Так как красный цвет доминирует над белым, у такой особи не будет белых глаз. Но у мужской особи с набором хромосом XY нет «запасной копии» на случай появления гена белых глаз в хромосоме X; такая особь будет белоглазой по умолчанию. Генетики называют самок с одним рецессивным признаком «носителями», так как они передают ген половине своего потомства мужского пола. У человека примерами признаков, сцепленных с полом, является гемофилия и неспособность различить красный и зеленый цвета – заболевание, имевшееся у Стертеванта.
8
От англ