Становление учения о наследственности (генетики)

Утверждение теории эволюции Ч. Дарвина

Нужно определенное время, чтобы новая теория окончательно утвердилась в науке. Процесс утверждения теории есть процесс превра­щения предпосылок теории в ее неотъемлемые компоненты, логически выводимые из оснований теории. При этом изменяется множество различных понятий, представлений, допущений, гипотез и дру­гих средств познавательной деятельности, ценностных и методоло­гических компонентов познания.

Эволюционная теория Ч. Дарвина — сложнейший синтез самых различных биологических знаний, в том числе опыта практической селекции. Поэтому процесс утверждения теории затрагивал самые разнообразные отрасли биологической науки и носил сложный, под­час драматический характер, протекал в напряженнейшей борьбе различных мнений, взглядов, школ, мировоззрений, тенденций и т.д. Против теории естественного отбора ополчились не только сторон­ники креационистских воззрений и антиэволюционисты (А. Седжвик, Р. Оуэн, Л..Агассис, А. Мильн-Эдвардс, А. Катрфаж, Г. Меррей, С. Карпентер и др.), но и естествоиспытатели, выдвигавшие и обо­сновывавшие другие эволюционные концепции, построенные на иных, чем дарвиновская теория, принципах, — неоламаркизм (К.В. Негели и др.), мутационизм (С. И. Коржинский с его идеей гетерогенезиса, т.е. скачкообразного возникновения новых видов, и др.), неокатастрофизм (Э. Зюсс и др.), телеологические концепции разного рода (Р.А. Келликер с идеей автогенетического «стремления к прогрессу»; А. Виганд, признававший существование идеальной «образовательной силы» эволюционного процесса, которая, по его мнению, уже иссякла и потому эволюция прекратилась; и др.). Более того, в самом дарвиновском учении выделились относительно само­стоятельные направления, каждое из которых по-своему понимало, дополняло и совершенствовало воззрения Ч. Дарвина. Будучи необ­ходимым логическим звеном в развитии дарвинизма, такая диффе­ренциация объективно влекла за собой ослабление лагеря дарвинис­тов, снижение полемической остроты их выступлений.

Все это привело к тому, что картина развития биологии во вто­рой половине XIX в. была очень пестрой, мозаичной, заполненной противоречиями, драматическими событиями, страстной борьбой мнений, школ, направлений, взаимным непониманием позиций, а часто и нежеланием понять точку зрения другой стороны, обилием поспешных, непродуманных и необоснованных выводов, опрометчивых прогнозов и замалчивания выдающихся достижений. В этом насыщенном самыми разнообразными красками полотне отрази­лись борьба материализма и идеализма, метафизики и диалектики, противоречия социально-культурного контекста развития естество­знания.

Вокруг роли, содержания, интерпретации принципов дарвинов­ской теории велась острая и длительная борьба, особенно вокруг принципа естественного отбора. Можно указать на четыре основных явления в системе биологического познания второй половины XIX— начала XX в., которые были вехами в процессе утверждения принци­пов теории естественного отбора:

· возникновение и бурное развитие так называемого филогенетического направления, вождем и вдохновителем которого был Э. Геккель;

· формирование эволюционной биологии — проникновение эволюционных представлений во все отрасли биологической науки;

· создание экспериментально-эволюционной биологии;

· синтез принципов генетики и дарвинизма и создание основ синтетической теории эволюции.

Объяснение эмпирических аномалий и вплетение их в систему дарвиновского учения наиболее ярко воплотилось в бурном разви­тии в 60—70-х гг. XIX в. филогенетического направления, ориентированного на установление родственных связей между видами, на поис­ки переходных форм и предковых видов, на анализ генезиса крупных таксонов, изучение происхождения органов и др. Общая задача филогенетического направления, как сформулировал ее вождь этого направления Э. Геккель, состояла в создании «филогенетического древа» растений и животных на основе прежде всего данных анатомии, палеонтологии и эмбриологии.

В рамках филогенетического направления были вскрыты и иссле­дованы закономерности, имеющие общебиологическую значимость: биогенетический закон (Э. Геккель, Ф. Мюллер, А.О. Ковалевский, И.И. Мечников), закон необратимости эволюции (Л. Долло), закон более ранней закладки в онтогенезе прогрессивных органов (Э. Менepт), закон анадаптивных и инадаптивных путей эволюции (В.О. Ковалевский), принцип неспециализированности предковых форм (Э. Коп), принцип субституции органов (Н. Клейненберг), закон эволюции органов путем смены функций (Л. Дорн) и др. Не все из этих закономерностей рассматривались биологами как формы обоснования и подтверждения дарвиновской теории. Более того, на базе некоторых из них выдвигались новые концепции эволюции, которые, по замыслу их авторов, должны были опровергнуть дарви­новскую теорию и заменить ее новой эволюционной теорией. Это характерно для периода утверждения любой фундаментальной теории: пока теория окончательно не сложилась, не подчинила себе свои предпосылки, не продемонстрировала свои предсказательные возможности, способность объяснять факты предметной области, часты попытки заменить ее другими теориями, построенными на иных принципах.

Обобщение принципов эволюционной теории, выявление преде­лов, при которых они не теряют своего значения, проявилось в ин­тенсивном формировании комплекса эволюционной биологии (т.е. эволюционных направлений в системе биологического знания — сис­тематики, палеонтологии, морфологии, эмбриологии, биогеогра­фии и др.), имевшем место в 60—70-е гг. XIX в.

Возникновение экспериментально-эволюционной биологии во многом было вызвано необходимостью эмпирического обоснования и теоретического утверждения принципов дарвиновской теории, экспериментальной проверки и углубления понимания факторов и законов эволюции. Особенно это касалось принципа естественного отбора, где яркие экспериментальные результаты получили в конце XIX в. В. Уэлдон (1898), Е. Паультон (1899) и др.

Завершение утверждения принципов дарвиновской теории про­исходит уже в начале XX в., когда сформировалась синтетическая теория эволюции, внутренне интегрировавшая дарвинизм, генетику и экологию.

Таким образом, к рубежу XIX—XX вв. биология, как и физика, подошла в состоянии глубокого кризиса своих методологических оснований, вызванного в первую очередь устаревшим содержанием методологических установок классической биологии. Кризис про­явился прежде всего в многообразии и противоречии оценок и ин­терпретаций сущности эволюционной теории и интенсивно накап­ливавшихся данных в области генетики.

Истоки знаний о наследственности весьма древние. Наследствен­ность как одна из существенных характеристик живого известна очень давно, представления о ней складывались еще в эпоху анти­чности. Долгое время вопрос о природе наследственности находился в ведении эмбриологии, в которой вплоть до XVII в. господствовали фантастические и полуфантастические представления.

Во второй половине XVIII в. учение о наследственности обогаща­ется новыми данными — установлением пола у растений, искусствен­ной гибридизацией и опылением растений, а также отработкой ме­тодики гибридизации. Одним из основоположников этого направле­ния является И.Г. Кельрейтер, тщательно изучавший процессы опло­дотворения и гибридизации. Он открыл явление гетерозиса — более мощного развития гибридов первого поколения, которое он не мог правильно объяснить. Опыты по искусственной гибридизации растений позволили опровергнуть концепцию преформизма. В этом отношении ботаника оказалась впереди зоологии.

Во второй половине XVIII — начале XIX в. наследственность рас­сматривалась как свойство, зависящее от количественного соотно­шения отцовских и материнских компонентов. Считалось, что на­следственные признаки гибрида являются результатом взаимодейст­вия отцовских и материнских компонентов, их борьбы между собой, а исход этой борьбы определяется количественным участием, долей того и другого. Так, например, Т.Э. Найт наблюдал доминирование признаков гибридов в опытах по искусственному скрещиванию рас гороха.

В первой половине XIX в. стали складываться непосредственные предпосылки учения о наследственности и изменчивости — генетики. Качественным рубежом здесь, по-видимому, оказались два собы­тия. Первое — создание клеточной теории. Старая (философская, идущая от XVIII в.) идея единства растительного и животного миров должна была получить конкретно-научное выражение в форме теории, которая базируется на том, что инвариантные характеристики органического мира должны иметь свое морфологическое выражение, проявляться в определенной структурной гомологии организмов. Второе событие — выделение объекта генетики, т.е. явлений наследственности как специфической черты живого, которую не следует растворять в множестве свойств индивидуального развития ор­ганизма. Такой подход сформулирован у О. Сажрэ и в полной мере получил свое развитие в творчестве Г. Менделя.

Создание клеточной теории было важнейшим шагом на пути разработки научных воззрений на наследственность и изменчивость. Познание природы наследственности предполагало выяснение вопроса, что является универсальной единицей структурной организации растительного и животного миров. Ведь инвариантные характеристики органического мира должны иметь и свое структурное выражение. Фундаментальной философской идеей, которая привела к открытию клетки, была идея единства растительного и животного (миров; она пробивала себе дорогу в общественном сознании еще в XVII в., начиная с трудов Р. Декарта, Г.В. Лейбница, а позже — французских материалистов XVIII в., особенно Д. Дидро, Ж. Ламетри и др. Как четкий ориентир для биологических исследований она была сформулирована К.Ф. Вольфом, Л. Океном, Ж. Бюффоном, И.В. Гете, Э. Жоффруа Сент-Илером и др.

Следующий шаг на этом пути состоял в том, чтобы от общей идеи единства органического мира прийти к выводу, что такое единство должно иметь свое морфологическое выражение, проявляться в оп­ределенной структурной гомологии организмов. Именно в этом на­правлении работали многие ученые (П.Ж. Тюрпен, Я. Пуркине, Г. Ва­лентина, А. Дютроше и др.), но только Т. Шванну удалось окончатель­но прояснить данный вопрос. Трудность состояла в том, что расти­тельные и животные клетки, с одной стороны, а также клетки разных тканей животных — с другой, выглядят мало похожими друг на друга, если использовать те приборы, которые были в распоряжении био­логов начала XIX в. Сходным и легко различимым элементом всех клеток является ядро. Мысль об этом сформулировал М. Шлейден. Опираясь на нее, Т. Шванн разработал основные положения своей клеточной теории. В основе ее лежало утверждение, что клеткообразование — универсальный принцип развития организма или, как писал Шванн, «всем отдельным элементарным частицам всех орга­низмов свойствен один и тот же принцип развития» *. Таким образом, клетка была выделена как универсальная инвариантная единица строения организма.

* Шванн Т. Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений. М.; Л., 1939. С. 79.

Ближайшим следствием из основ клеточной теории стало пред­ставление, в соответствии с которым процесс клеткообразования регулируется каким-то единым, универсальным механизмом, за кото­рым скрывается загадка наследственности и изменчивости. Указание на существование такого механизма, по сути, являлось первым шагом на пути выделения качественно своеобразной предметной области учения о природе наследственности. Другими словами, создание кле­точной теории позволяло «выйти» на объект генетики.

Особое место в истории учения о наследственности занимает творчество О. Сажрэ. Заслуга его в том, что он первый в истории учения о наследственности начал исследовать не все, а лишь отдель­ные признаки скрещивающихся при гибридизации растений. На этой основе (изучая гибридизацию тыквенных) он приходит к выво­ду, что неверна старая точка зрения, будто признаки гибрида всегда есть нечто среднее между признаками родителей. Признаки в гибри­де не сливаются, а перераспределяются. Сажрэ писал: «Итак, мне представляется в конце концов, что обычно сходство гибрида с обои­ми родителями заключается не в тесном слиянии различных свойст­венных им в отдельности признаков, а, скорее, в распределении, равном или неравном, этих признаков» *. Иначе говоря, он первым понял корпускулярный, дискретный характер наследственности и выделил наследственность как специфический объект познания, отличный от процесса индивидуального развития организма, разграни­чил предмет генетики (как учения о наследственности) от предмета эмбриологии и онтогенетики (как учений об индивидуальном разви­тии организма). С работ Сажрэ начинается собственно научная гене­тика.

* Мендель Г.. Нодэн Ш„ Сажрэ О. Избранные работы. М., 1968. С. 63.

Вторая половина XIX в. — период не только создания теории естественного отбора, но и особенно бурного развития других важ­нейших отраслей биологической науки — эмбриологии (К. Бэр), ци­тологии (М. Шлейден, Т. Шванн, Р. Вирхов, Г. Моль и др.), физиоло­гии (Г. Гельмгольц, Э. Дюбуа-Реймон, К. Бернар); тогда же были заложены основы органической химии (Ф. Велер, Ю. Либих, М. Бертло), получены существенные результаты в области гибридизации и явлений наследственности (Ш, Нодэн, Г. Мендель) и др.

Среди важнейших открытий данного периода можно указать сле­дующие: описание митотического деления клеток и особенностей поведения хромосом (И.Д. Чистяков, Э. Страсбургер и др., 1873— 1875); установление того, что первичное ядро зародышевой клетки возникает путем слияния ядер сперматозоидов и яйцеклетки (О. Гертвиг, Г. Фоль, 1875—1884); открытие продольного разделения хромо­сом и его закономерностей — образование веретена, расхождение хромосом к полюсам и проч. (В. Флемминг, 1888); установление зако­на постоянства числа хромосом для каждого вида (Т. Бовери, Э. Страсбургер, 1878); установление того, что в половых клетках со­держится половинный набор хромосом по сравнению с соматически­ми клетками (Э. ван Бенеден, 1883); описание процесса майоза и объяснение механизма редукции числа хромосом (В. И. Беляев, О. Гертвиг, 1884) и др.

Важнейшим событием в генетике XIX в. было формулирование Г. Менделем его знаменитых законов. Развивая идеи, содержавшиеся в работах Сажрэ, Мендель рассматривал не наследуемость всех признаков организма сразу, а выделял наследуемость единичных, отдельных признаков, абстрагируя эти признаки от остальных, удачно применяя при этом вариационно-статистический метод, демонстрируя эвристическую мощь математического моделирования в биологии. Открытие Менделем закономерностей расщепления признаков показало, что возникающие у организмов рецессивные мутации не исчезают, а сохраняются в популяциях в гетерозиготном состоянии. Это устранило одно из самых серьезных возражений против дарвиновской теории эволюции, которое было высказано английским инженером Ф. Дженкином, утверждавшим, что величина полезного наследственного изменения, которое может возникать у любой особи, в последующих поколениях будет уменьшаться и постепенно прибли­жаться к нулю.

Открытие Менделя опередило свое время. Новаторское значение открытых им законов наследственности не было оценено современ­никами: в сознании биологов еще не созрели необходимые предпо­сылки научного учения о наследственности; они сложились лишь в начале XX в.

Дата добавления: 2014-12-29