Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Иными словами, древние греки и другие народы управляли наследственностью куда лучше, чем Фаэтон – колесницей своего отца. Но они очень плохо представляли себе, что при этом делают. Они не имели возможности напрямую исправлять гены лошадей, чтобы получать именно то, что им требуется, или устраивать так, чтобы эти изменения стабильно передавались из поколения в поколение. Наши предки могли только выбирать, каких животных использовать в разведении. Желаемые аллели, которые отбирались вслепую, оказывались на участках ДНК рядом с вредными. Современные лошади расплачиваются за этот слепой отбор худшей, по сравнению со своими предшественниками, заживляемостью ран, высоким риском судорог и целым рядом других недостатков. В XIX в. все больше и больше ученых пытались управлять колесницей наследственности. Они проводили эксперименты, стараясь выявить какие-либо закономерности. Но даже к началу XX в. управление наследственностью было сродни колдовству – как в чудесном, так и в опасном смысле этого слова. Неслучайно Лютер Бёрбанк получил прозвище «волшебник из Санта-Розы» [1036] Цит. по: Smith 2009, p. 184. .

Когда Джордж Шелл работал с Бёрбанком, он понимал, что у «волшебника» не было иной магии, кроме внимательного взгляда на цветы и плоды. И именно Шелл, а не Бёрбанк, в итоге стал истинным основателем современного растениеводства. Вернувшись в Колд-Спринг-Харбор, Шелл начал эксперимент с зернами, вытащенными из яслей лабораторной лошади [1037] См.: Glass 1980; Shull 1909. . Он прорастил их, а затем аккуратно опылил каждое растение собственной пыльцой. Таким образом, он создал чистые сорта кукурузы.

Обе копии каждого гена у сортовых растений были идентичны. Шелл брал растение одного сорта с полезными признаками, например с лишним рядом зерен в початке, и скрещивал его с растением другого сорта, также обладающего желательными чертами. Гибрид наследовал по одной копии гена от каждого из родителей. Удивительно, что, хотя гибридная кукуруза несла многие признаки, которые присутствовали и у родительских инбредных сортов, ее початки были крупнее и здоровее, чем у родителей.

Шелл постепенно усовершенствовал свои инбредные сорта и обнаружил, что после нового скрещивания гибрид оказывался еще лучше. Ученые до сих пор спорят, почему методу Шелла сопутствовал успех. Вероятно, применяя его, Шелл избавлялся от вредных рецессивных мутаций и сохранял желаемые черты. Возможно также, что для кукурузы и некоторых других растений было лучше, если в них работали две версии какого-то определенного белка, а не одна. Но когда Шелл начал публиковать свои результаты, стало совершенно ясно, что его метод позволит фермерам получать больший урожай от своих растений. Это было именно то, что Бёрбанк изначально называл смыслом своей жизни.

К 1920-м гг. многие растениеводы последовали примеру Шелла, и вскоре фермеры Среднего Запада засеяли свои поля гибридной кукурузой. Она не только давала больше зерна с акра, но и лучше выдерживала бушевавшие в то время пыльные бури, нежели более старые сорта. К концу XX в. с помощью метода Шелла селекционеры сумели повысить урожайность в пять раз. При этом разнообразие аллелей у кукурузы оставалось вполне достаточным, чтобы в течение долгих лет можно было получать гибриды еще более отменного качества.

Именно понимание закона Менделя позволило Шеллу создать свой кукурузный гибрид. Но бóльшую часть работы ботаник проделал вслепую. Он не знал, какие гены отбирает, как они улучшают кукурузу. Он просто смешивал уже имеющиеся аллели и получал свои новые комбинации.

В течение прошедших с тех пор без малого 100 лет исследователи постепенно учились управлять наследственностью. Некоторые смогли даже дотащить до кукурузных полей рентгеновские аппараты для облучения метелок. Излучение запускало образование новых мутаций, в силу чего изменялись потомки этих растений. С помощью мутагенеза, как стали называть этот метод, были получены новые сорта груши, мяты, подсолнечника, риса, хлопка и пшеницы [1038] Broad 2007. . Обработка лучами колосьев ячменя в итоге привела к появлению новых разновидностей пива и виски. Кроме того, ученые использовали рентгеновское излучение, чтобы создать штаммы плесени, производящие пенициллин высшего качества [1039] Adrio and Demain 2006; Raper 1946. .

Однако даже эти достижения все еще зависели от слепой случайности. Наследственность оставалась игровым автоматом, а мутагенез дал лишь дополнительный горшочек с монетками, чтобы ученые смогли продолжить игру. Чем чаще дергать за рычаг, тем больше вероятность, что вот-вот выпадет три семерки. Такая ситуация сохранялась до 1960-х гг., пока микробиологи не открыли молекулярный инструмент, позволяющий точно управлять наследственностью [1040] Zimmer 2008a. .