«Хорошо продуманные опыты»

«Моё время ещё придёт!»

«Моё время ещё придёт!» — эти слова написаны на памятнике Грегору Иоганну Менделю. Памятник установлен перед мемориальным музеем Г. И. Менделя в г. Брно (Чехия) в 1910 году на средства, собранные учёными всего мира. Менделя по праву считают основоположником науки о наследственности — генетики. Закономерности передачи признаков из поколения в поколение, впервые описанные учёным монахом и вторично «переоткрытые» лишь в 1900 году, принесли ему посмертную славу и послужили началом новой науки. Памятник первооткрывателю законов наследственности Грегору Менделю в г. Брно.Фотография из фондов мемориального музея Н.И. Вавилова при Институте Общей Генетики РАН Мемориальный музей Г.И. Менделя в г. Брно.Фотография из фондов мемориального музея Н.И. Вавилова при Институте Общей Генетики РАН

Биография Г. И. Менделя

Иоганн Мендель родился 20 июля 1822 года в семье мелких фермеров Антона и Розины Мендель, в маленьком сельском городке Хейнцендорф (Австрийская империя, теперь Гинчице, Чехия). Начальное образование Иоганн Мендель получил в местной школе, которая отличалась от других школ такого рода тем, что в ней преподавались естествознание и математика. Эти предметы особенно полюбил Мендель. По настоянию учителей талантливый мальчик продолжил образование в гимназии г. Опава. Но на дальнейшее обучение Менделя денег в семье недоставало. Несмотря на материальные трудности и частые заболевания, в 1842 году он окончил философскую школу в г. Ольмютце. Проблему тяжёлого материального положения семьи Менделя предложил решить профессор математики Франц. Он посоветовал Иоганну вступить в августинский монастырь. Монастырь св. Фомы был центром научной и культурной жизни Моравии. Монахи-августинцы Брно — тогда ещё город носил немецкое название Брюнне — преподавали в школах и занимались наукой. Помимо богатой библиотеки, в монастыре были ещё коллекция минералов, опытный садик и гербарий. В 1843 году Мендель поступил в монастырь и получил имя Грегор. В 1847 году Мендель был посвящён в сан священника. Одновременно, он обучался в Брюннской теологической школе. Знаменитые опыты по скрещиванию гороха Грегор Мендель начал в 1856 году. Свои опыты он проводил в маленьком монастырском саду шириной в 7 метров и длиной в 35 метров. 8 февраля и 8 марта 1865 года Грегор Мендель представил результаты своих опытов по скрещиванию гороха и следующие из них закономерности наследования членам Общества естествоиспытателей г. Брюнна (Брно). Год спустя результаты экспериментов были опубликованы в Известиях общества естественной истории. Но учёный, значительно опередивший своё время, не был понят современниками. Законы Менделя были вторично открыты через 35 лет тремя учёными, получившими сходные с Менделем результаты на разных объектах. Это были Хуго де Фриз из Голландии, Карл Корренс из Германии и Эрих Чермак из Австрии. С это момента для всех стало очевидным, насколько велико значение научных открытий Грегора Менделя. В 1865 году Г. Мендель основал Австрийское метеорологическое общество (кроме того, он изучал грунтовые воды, культивировал фрукты и овощи, разводил пчёл). В 1868 году, после смерти аббата монастыря Цирила Франтишека Наппа, Грегор Мендель стал настоятелем монастыря. С тех пор большую часть времени он занимался административной работой и прослыл ярым противником налогообложения монастырей. Аббат Мендель скончался в 1884 году и был похоронен на центральном городском кладбище Брно. Реквиемом на его погребении дирижировал известный чешский композитор, бывший воспитанник монастыря Леош Яначек. Садик во дворе монастыря.Фотография из фондов мемориального музея Н. И. Вавилова при Институте общей генетики РАН

Грегор Иоганн Мендель и Чарлз Дарвин

«Это ещё не всё, ещё чего-то не хватает» — сказал Г. Мендель прочитав в 1863 году «Происхождение видов» Ч. Дарвина. Г. Мендель не был противником дарвиновской теории эволюции, но отверг дарвиновскую теорию наследственности, поскольку она противоречила его собственной теории формирования гибридов. Из своих экспериментов он знал, что черты, которые исчезают при скрещивании, не теряются полностью, а могут вновь проявиться в последующих поколениях. Мендель также подверг сомнению мнение Ч. Дарвина о том, что все изменения прямо или косвенно связаны с влиянием окружающей среды, поскольку он сам проводил опыты по изучению постоянного воздействия окружающей среды на наследственность. Он не упоминал Ч. Дарвина в своих научных работах и лекциях, и только редко в своей переписке. Как и Ч. Дарвин, Мендель верил в изменчивость и эволюцию видов. Была ещё одна причина: как аббат, Грегор Мендель должен был учитывать своё положение, тем более что у него были недруги среди коллег, поэтому он избегал разговоров о дарвинизме. Чарлз Дарвин не знал о работе Менделя, хотя и получил в 1869 году книгу Германа Гофмана «Исследования по определению ценности видов и разновидностей», в которой работа Г. Менделя упоминалась. В 1876 году Ч. Дарвин пишет книгу о скрещивании и самоопылении растений. Он провёл много экспериментов по скрещиванию (в том числе и с горохом, как Г. Мендель), но его интересовало не наследование признаков, а главным образом вопрос селективного преимущества самоопыляемых растений по сравнению с перекрёстноопыляемыми.

Дарвиновский музей и опыты в Московском зоопарке

«Сотни морских свинок, цветных крыс и кроликов, систематично и планомерно выведенных за тридцать с лишним лет, доставили музею совершенно уникальный материал для экспозиции, равный которому едва ли можно вообще найти в музеях». Директор Дарвиновского музея Александр Фёдорович Котс В голодном 1919 году в питомнике зоопарка А. Ф. Котс и П. П. Смолин, в будущем главный хранитель Дарвиновского музея, начали экспериментальные работы по гибридизации кур, фазанов, голубей, кроликов; изучали наследование признаков, сцепленных с полом. Дожив свой век в зоопарке, многие чистопородные и гибридные птицы в виде прекрасно выполненных чучел поступили в Дарвиновский музей, пополнив раздел экспозиции по генетике. С 1940 года опыты по скрещиванию кроликов, мышей, крыс, морских свинок, уток, кур и голубей были продолжены П. П. Смолиным в питомнике Дарвиновского музея. Даже после сессии ВАСХНИЛ 1948 года, когда классическая генетика оказалась под запретом, опыты по скрещиванию не были прекращены. Результаты этих опытов - чучела для экспозиции музея, а также специальные картины, выполненные известными художниками-анималистами В. А. Ватагиным, В. В. Трофимовым и К. К. Флёровым. В. А. Ватагин.Наследственность у кур и кроликов.1931. Фанера, масло

Законы Менделя

1. Единообразие гибридов первого поколения При скрещивании организмов, отличающихся по вариантам одного гена, все потомки одинаковы. 2. Расщепление Если продолжить скрещивания, то у внуков вновь появятся варианты признаков, присущие бабушкам и дедушкам. Доминантный признак будет проявляться в три раза чаще рецессивного. 3. Независимое наследование Гены, отвечающие за разные признаки, наследуются независимо друг от друга. Ястребинка Ботаник Карл фон Негели, профессор Мюнхенского университета, прочитав работу Менделя, предложил автору проверить обнаруженные им законы на ястребинке. Это маленькое растение было излюбленным объектом Негели. Мендель потратил много сил на новые опыты. Ястребинка — растение с мелкими цветками, чрезвычайно неудобными для искусственного скрещивания. Потомство, полученное от скрещивания ястребинки, не подчинялось открытому Менделем закону. Лишь спустя годы после того, как биологи установили особенности размножения ястребинки (способность завязывать семена без опыления), возражения профессора Негели, главного оппонента Менделя, были сняты с повестки дня.

Кролики

К. К. Флёров.Наследственность у кроликов. 1944—1946.Фанера, масло Проявление разнообразия окрасок в гибридном поколении К. К. Флёров.Наследственность у кроликов. 1947.Фанера, масло Повторение в потомстве признаков родителей К. К. Флёров.Наследственность у кроликов. 1948.Фанера, масло Получение кроликов пород: голландских и бабочек путём отбора на пятнистость К. К. Флёров.Наследственность у кроликов. 1947 Рецессивность голландской окраски кроликов при скрещивании В. В. Трофимов.Наследственность у кроликов. 1940.Фанера, масло К. К. Флёров.Получение шиншиллового ангорского кролика. 1944.Фанера, масло Опыт скрещивания пород Белая ангорская Х Шиншилла гладкая

Крысы

За основу опытов были взяты цветные мыши и крысы, приобретённые в одном из питомников Москвы. В питомнике животных разводили для лабораторных целей и наблюдалось полное смешение мастей. При полнейшей перепутанности всех мастей в итоге хаотичного скрещивания крыс в питомнике предстояла трудная задача постепенного распутывания «наследственного клубка» и выяснения главнейших закономерностей. А. Ф. Котс «Наследственность по Дарвину» К. К. Флёров.Наследственность у крыс. 1940.Фанера, масло К. К. Флёров.Наследственность у крыс. 1940-1942.Фанера, масло К. К. Флёров.Два различных скрещивания у крыс. 1940.Фанера, масло В. В. Трофимов.Наследственность у крыс. 1939.Фанера, масло К. К. Флёров.Скрещивание ручного пасюка с лабораторной крысой. 1941.Фанера, масло Появление новых признаков во втором поколении

Куры и петухи

В. А. Ватагин.Брама тёмный и чёрная курица минорка. 1920.Бумага, карандаш, акварель. В. А. Ватагин.Гибриды петух и курица от скрещивания брама и минорка. 1920.Бумага, карандаш, акварель

Лошади

В. В. Трофимов.Наследственность у Орлово-растопчинской породы. 1932.Картон, масло В. В. Трофимов.Наследственность у карабахской породы. 1932.Картон, масло В. В. Трофимов.Наследственность у башкирской породы. 1932.Картон, масло В. В. Трофимов.Наследственность у Орловского рысака. 1932.Картон, масло

Межпородное скрещивание домашних животных. Проявление окраски диких предков в потомстве

В. А. Ватагин.Атавизм* при скрещивании у уток и кур.1919. Фанера, масло Проявление (дикой) предковой окраски при межпородном скрещивании уток и кур. Белый Эйльсберийский селезень был скрещен с чёрной Лабрадорской уткой. В результате скрещивания получился селезень, неотличимый по окраске от дикой утки-кряквы. Чёрный Испанский петух был скрещен с курочкой Шелковкой. Среди помесей, полученных от этой пары, получился петух, неотличимый по перу от дикого родоначальника домашних кур — банкивского петуха. В. А. Ватагин.Атавизм* при межпородном скрещивании у кур.1919. Фанера, масло Появление предковой формы гребня у Виандот Х Индийская бойцовая (розовидный и гороховидный гребень) *Под атавизмом в начале XX века подразумевали возврат к окраске диких предков домашних животных. Сохранено авторское название картины. Скрещивание, подтверждающее второй закон Менделя на примере Андалузских кур В. А. Ватагин.Наследственность Андалузских кур.1919. Фанера, масло

Морские свинки

К. К. Флёров.Изменчивость морских свинок. 1940.Фанера, масло К. К. Флёров.Гибриды морских свинок. 1940-1941.Фанера, масло Проявление скрытых признаков в первом гибридном поколении К. К. Флёров.Гибриды морских свинок. 1941.Фанера, масло Получение ангорско-розетковой свинки В. В. Трофимов.Наследственность морских свинок. 1940.Фанера, масло В. В. Трофимов.Скрещивание морских свинок. 1941.Фанера, масло

Опыты с горохом

Опыты по скрещиванию гороха проводили и до Г. Менделя — английские натуралисты Эндрю Найт, Джон Госс, Александр Сетон. Наиболее интересной была работа Дж. Госса: он получил похожие результаты, но не увидел в них закономерность. Точная причина, почему Грегор Мендель начал опыты с горохом, неизвестна. Одни историки науки предполагают, что он хотел разобраться в методах гибридизации растений, другие считают, что натуралиста интересовали именно принципы наследственности и устройства всего живого. С точки зрения объекта для постановки опыта у гороха целый ряд преимуществ: он быстро растёт, занимает мало места, может опылять сам себя, но в то же время его легко опылять вручную с помощью кисточки — в обоих случаях размножение остаётся под контролем исследователя. Большинство признаков гороха, которые выбрал для сравнения Мендель, передаются по отдельности. Первые два года Мендель следил, чтобы растения опыляли только сами себя и у каждого поколения гороха были одни и те же черты: высота кустов, окраска цветков, форма горошин — всего семь признаков. На следующем этапе он стал скрещивать непохожие кусты. Если бы была верна гипотеза о том, что в потомках смешиваются черты родителей, то гибрид высокого и низкого горошка был бы среднего размера, а гибрид зелёного и жёлтого обладал бы промежуточным цветом. Но во втором поколении горох напоминал только одного родителя. Тогда Мендель стал скрещивать получившиеся гибриды — и потерявшиеся во втором поколении черты вернулись. Например, у исходных кустов с гладкими горошинами и кустов с морщинистыми получилось исключительно «гладкое» потомство, но примерно четверть «внуков» оказалась морщинистой. Это и натолкнуло Менделя на мысль, что каждый признак определяют два «фактора» — отцовский и материнский. У исходных «чистых» кустов с гладкими и морщинистыми горошинами факторы совпадали: ГГ и ММ. Во втором поколении получились только гибриды ГМ, а в третьем были растения четырёх типов: ГГ, ММ, ГМ. Мендель заключил, что морщинистым был только горошек ММ, а в кустах ГМ фактор гладкости (доминантный) побеждал фактор морщинистости. Потому-то во втором поколении гладкими были все растения, а в третьем — только три четверти. В результате 355 скрещиваний Мендель получил 12 980 гибридов и смог подтвердить достоверность сведений о регулярном разделении признаков. В 1865 году Мендель выступил с докладом в Обществе естественной истории в г. Брно, но коллеги не поняли и не приняли результаты его работы. Планирование эксперимента, применение математических методов к биологическим исследованиям было непривычно и непонятно учёным XIX века. Советская делегация на симпозиуме в г. Брно 1965г.Фотография из фондов мемориального музея Н. И. Вавилова при Институте общей генетики РАН Программа симпозиума к 100-летию открытия законов наследования Г.И. Менделем.Фотография из фондов мемориального музея Н. И. Вавилова при Институте общей генетики РАН