Нобелевские лауреаты: Томас Хант Морган
Родился 25 сентября 1866 года, Лексингтон, США
Умер 4 декабря 1945 года, Пасадена, США
Нобелевская премия по физиологии и медицине 1933 года.
Формулировка Нобелевского комитета: «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности.»
Честно скажу, что фамилию нашего героя тот автор, что постарше, услышал еще в детстве, причем в ярко негативном контексте. Книг тогда было не так много, как сейчас, и он читал все, что под руку попадется. И «попался под руку» как-то некий роман про Советскую Армению 1940−50-х годов (кстати, очень недурной по сюжету). Но, разумеется, там был колхоз, и в нем, разумеется, были коровы-рекордистки, которые «бивали буржуазных коров, вейсманисток-морганисток эдаких». Что же, в ту пору были времена товарища Лысенко, и фамилия Томаса Ханта Моргана, одного из основоположников генетики, могла быть только нарицательно-отрицательной.
И это при том, что этот самый отрицательный персонаж с 1923 года был иностранным членкорром АН СССР, а с 1932 - почетным членом советской Академии наук [1]. А вот тот факт, что год спустя он стал нобелевским лауреатом, можно было и списать на происки буржуазного мира, всегда притеснявшего отечественных ученых (см. статью про Сванте Аррениуса [2]). К счастью, те времена давно уже прошли, а, значит, можно смело рассказать о биографии одного из тех, кто сделал серьезный прорыв в понимании того, как устроена жизнь без опаски и без идеологической оценки.
Хотя… сейчас у нас принято не любить Америку, а наш герой, как-никак, правнук (по матери) самого Фрэнсиса Скотта Ки. Как, вы не слышали это имя? Это же американский Михалков и Эль-Регистан в одном флаконе! Юрист, поэт, автор поэмы «Оборона форта Макгенри» (1814 год), отрывок из которого - «Знамя, усыпанное звездами» был положен на британскую застольную мелодию, какое-то время считавшуюся народной, хотя позже выяснилось, что мелодию еще в 1780 году написал британский историк музыки Джон Стаффорд Смит. Так или иначе, то, что получилось в итоге, с 1931 года стало официальным гимном США. То есть Морган еще успел застать триумф творения своего прадеда.
Его отец, Чарльтон Хант Морган, был дипломатом, но первенец (всего детей в семье было трое) не пошел по стопам отца. Биографы Моргана пишут, что во время летних каникул будущий генетик обшаривал сельские районы Кентукки, собирая окаменелости (во второй половине XIX века был настоящий бум любительской палеонтологии). Так начался путь Томаса к тому, что в наше время называют Life Sciences. Свою бакалаврскую степень он получил в кентуккском (экое прилагательное с четырьмя согласными!) государственном колледже. Именно там Морган познакомился с теорией Дарвина, однако продолжал заниматься почти чистой биологией.
В Университете Джона Хопкинса, куда он поступил в 1887 году, он изучал физиологию, морфологию животных и эмбриологию. Докторскую степень он получил за изучение эмбриологии морских пауков. И если бы он, подобно многим ученым тех лет, занимался исключительно этим - вряд ли бы мы слышали фамилию Морган вне контекста «джентльменов удачи». Достаточно долгое время, больше 15 лет, Томас Хант Морган занимался экспериментальной эмбриологией, его труды были посвящены связи регенерации и раннего эмбрионального развития. Но вопросы наследования все равно возникали. Однако тогда о генетике и наследственности не было известно практически ничего.
Все изменилось в 1900 году, когда в науку были введены результаты исследований почти полувековой давности, полученные уже 16 лет как умершим монахом, экспериментировавшим над горохом в монастырском огороде. Монаха звали Грегор Иоганн Мендель. Его статья «Опыты над растительными гибридами» была издана еще в 1866 году в журнале «Verhandlungen des naturforschenden Vereins Brünn (Труды общества естественной истории Брно) [3] и оставалась никем не замеченной до 1900 года. Результаты Менделя, эти красивые соотношения, вошли в науку, теперь осталась самая малость - объяснить их.
Грегор Мендель
Морган включился в игру. Сам Мендель нечто, отвечающее за те или иные признаки, называл «факторами». В XX веке их начали называть «генами». В 1902 году Уильям Саттон, американский биолог, предположил, что гены расположены либо внутри, либо на поверхности неких структур клеточного ядра - хромосом. Однако это было всего лишь предположениями. Надо сказать, что Морган к идее Саттона относился скептически. Как эмбриолог он придерживался той теории, что хромосомы - это некий ранний продукт развития клетки. Дело было за материалом для опытов.
Чарльз Вудворт
Горох - это хорошо, но он растет долго, хорошую статистику копить долго, да и хромосом у него целых 14 штук. Требовался другой материал: быстро размножающийся, дешевый, с небольшим количеством хромосом и наследуемых признаков. На выручку пришла работа Уильяма Касла, гарвардского ученого, который, в свою очередь, с подачи американского энтомолога Чарльза Вудворта начал работать с плодовой мушкой, чернобрюхой дрозофилой (Drosophila melanogaster).
Дрозофила
Это оказался идеальный вариант для генетиков. Посудите сами - всего четыре пары хромосом, легко отличить самку от самца, через 12 дней после рождения дает потомство в 1000 особей. Мечта биолога, которому нужно накапливать статистику (отметим в скобках, что генетики XXI века тоже работают с этими мушками). С 1908 года Морган с командой начинает опыты. Достаточно быстро стало понятно: да, именно хромосомы - носители генов. И гены - это действительно нечто материальное, имеющее свое место на (или в) хромосоме. По-хорошему, это уже был первый шаг к открытию ДНК.
Следующим шагом стало наблюдение: красивые соотношения Менделя соблюдаются далеко не всегда. Какие-то признаки оказываются как бы сцеплены между собой и наследуются в сочетании. То есть, сочетание двух признаков может встречаться у потомков заметно чаще, чем того требует соотношение Менделя. Морган делает логичный вывод: «сцепленные» гены находятся рядом и на одной и той же хромосоме. Он обнаружил четыре такие группы генов - в соответствии с четырьмя парами хромосом. Это был следующий шаг в понимании работы генетического аппарата и наследственности.
Однако в 1912 году сотрудники, недавно пришедшие к Моргану, Альфред Стертеван (уже в 1911 году показавший, что степень сцепленности генов обратно пропорциональна расстоянию между ними на хромосоме) и Кальвин Бриджес сильно удивили босса. Они обнаружили, что «сцепленные» гены наследуются вместе реже, чем можно было ожидать. Так был открыт кроссинговер - явление рекомбинации хромосом, когда хромосомы в паре могут расщепляться и обмениваться генетическим материалом (правда, само физическое переплетение хромосом было открыто еще в 1909 году бельгийским цитологом Франсом Альфонсом Янсенсом.)
Кроссинговер. Иллюстрация из книги Моргана
Свой вклад в это открытие сделал и студент Моргана Герман Джозеф Мёллер - будущий лауреат нобелевской премии по физиологии и медицине 1946 года и научный руководитель астрофизика Карла Сагана (тот успел и генетикой позаниматься). Итоги всех основных исследований были подведены в 1915 году в книге «Механизм Менделевской наследственности», авторами которой стали все четверо ученых - персонажей предыдущего абзаца. Вместо простых законов Менделя в силу вступили законы Моргана, тоже имеющие количественное описание.
Герман Джозеф Мёллер
Повторилась история с физикой: как ньютоновская механика стала частным случаем релятивистской механики, так и закон Менделя стал частным случаем описанных Морганом и коллегами закономерностей. Нобелевской премии Моргану пришлось подождать 18 лет. Кстати, любопытный факт: в списке номинантов этого года есть один очень громкий персонаж, так и не получивший своей премии: Зигмунд Фрейд.
К удивлению многих, Морган отказался приехать на церемонию вручения (впрочем, прислав свою речь на банкете и приехав год спустя): он не хотел тратить время на трансатлантический рейс в то время, как были открыты политенные (гигантские) хромосомы в слюнных железах личинок дрозофил. Новые горизонты исследований оказались для него гораздо интереснее.
1. http://ras.ru/win/db/show_per.asp?P=.id-51381.ln-ru
2.http://scienceblogger.livejournal.com/274273.html
3. Mendel, J.G. (1866). Versuche über Pflanzenhybriden Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn, Bd. IV für das Jahr, 1865. Доклад Менделя на английском - здесь: http://www.esp.org/foundations/genetics/classical/gm-65.pdf
Русский перевод впервые - Мендель Г. Опыты над растительными гибридами // Труды Бюро по прикладной ботанике. 1910. Т. 3. № 11. С. 479-529.