Два мира - две идеологии

"Как только в первый раз я усыпил эфиром несколько дрозофил и стекло со спящими мушками положил под объектив бинокулярной лупы, а затем посмотрел на них сквозь окуляр, я понял, что сердце мое навсегда отдано этому очаровательному, чудному созданию. Неведомо было мне в тот час, что величайшие мои радости и величайшие горести будут связаны с этой безобидной, прелестной фруктовой мушкой, что ее имя будет звучать и как проклятие и как призыв и что я буду сурово осужден многими противниками генетики за мою любовь к ней…

В Алма-Ате в 1942–1943 годах я экспериментировал с дрозофилой. Сады, склады и винный завод в Алма-Ате были полны миллионами плодовых мушек. Здесь был неисчерпаемый резерв материала для экспериментов по естественным популяциям. Опыты с дрозофилой, заложенные в Алма-Ате, послужили одному из моих самых крупных исследований по генетике популяций.

После сбора дрозофил было заложено несколько сот линий, и опыт начался. Этот опыт превратился в обширнейшее исследование, которое продолжалось в течение трех лет — до 1945 года.

В Москву были привезены 20 ящиков с дрозофилами из Алма-Атинских популяций, и здесь, в московской лаборатории продолжилась работа по выявлению природы явления внутрипопуляционного гетерозиса

С осени 1943 года исследовательская работа у нас заметно усилилась еще в одном направлении. Наряду с изучением природы внутрипопуляционного гетерозиса, которое проводилось на линиях дрозофилы, привезенных из Алма-Аты, мы детально стали изучать некоторые процессы эволюции популяций на дрозофилах, обитающих на севере, в том числе в Москве и в окружающих ее районах. Это был другой вид дрозофилы, который называется дрозофила погребальная, или, по-латыни, дрозофила фунебрис. Это более крупные сравнительно с плодовой дрозофилой черные мушки, живущие на портящихся овощных и других отбросах (подчеркнуто нами ― П. К.).

Изучая популяции этого вида, мы еще до войны нашли, что некоторое количество особей в каждой популяции, взятой из разных мест страны, характеризуется определенными структурными изменениями в хромосомах. Эти изменения носят название инверсий, так как они представляют собой поворот на 180 градусов того или иного участка внутри хромосомы. В результате в повернутом участке хромосомы блок генов этого участка расположен по отношению к хромосоме в целом в обратном порядке. Наличие этих структурных изменений в хромосомах можно безошибочно устанавливать с помощью рассмотрения клеток из слюнной железы личинок под микроскопом. Было известно, что разные виды дрозофил отличаются друг от друга инверсиями. Однако как же идет эта эволюция внутри популяции, когда происходят процессы становления новых видов? Долгое время считалось, что инверсии нейтральны, в силу законов чисто случайного распределения мутаций они оказываются присутствующими в природных популяциях.

В работах 1943–1945 годов нам удалось раскрыть иную картину. Опыты отчетливо показали, что распределение инверсий связано с действием естественного отбора в природе. Известно, что принцип естественного отбора занимает центральное положение в эволюционной теории Дарвина. Но, будучи великолепной дедукцией из массы фактов, он тем не менее очень трудно поддается экспериментальному изучению. Даже современная теория эволюции имеет в своем распоряжении мало фактов о действии естественного отбора в природе, которые были бы строго обоснованными как в качественном, так и количественном отношении.

Тем поразительнее было открытие, что ничем внешне не изменяющие облик дрозофил структурные изменения хромосом, казалось бы, скрытые в глубинах ядра клетки, через какие-то биологические механизмы, через преобразования в действии генетической информации, записанной в хромосомах, оказываются отчетливым образом связанными с деятельностью естественного отбора. Изучая сотни и тысячи особей, оказалось возможным установить характер естественного отбора на базе строгих количественных методов.

Работа по эволюции хромосом в популяциях дрозофилы фунебрис принесла нам огромное удовлетворение. Она дала возможность сделать целый ряд открытий. Вначале мы изучали хромосомы у особей дрозофилы фунебрис, пойманных в Москве. Этот вид дрозофилы в отличие от плодовой дрозофилы является действительным космополитом, обитая как на юге, так и на севере. После первых же анализов московских дрозофил фунебрис мы были поражены, найдя у них громадную хромосомную изменчивость, которая выражалась в наличии у особей четырех инверсий.

Расширяя эти исследования, мы собрали диких дрозофил фунебрис из целого ряда популяций, которые обитают в сельских местностях, окружающих Москву. К нашему удивлению, в этих популяциях количество особей с инверсиями было ничтожно.

В дальнейшем обширные опыты по изучению популяций из многих мест нашей страны подтвердили существование серьезных различий по структуре хромосом. Во всех индустриальных городах особи из популяций дрозофилы фунебрис имели высокие концентрации инверсий, а в селах обитали преимущественно нормальные особи, без инверсий. Так было открыто существование городской и сельской расы у дрозофилы фунебрис, которые отличались друг от друга по структуре их ядер.

В чем же причина этих различий? По-видимому, дело в том, что индустриализация вызывает появление ряда особенностей в среде обитания, что и приводит к отбору инверсий. В городах имеет место повышение зимней температуры, излишние количества углекислого газа и т. д. Но становление современных индустриальных городов — дело недавнее. Если это так, то процесс отбора расовых различий по строению хромосом у дрозофилы должен проходить исключительно быстро. Данные о необычных скоростях эволюции и о связи структуры хромосом с определенными условиями внешней среды проливали новый свет на дарвиновскую теорию естественного отбора.

Эти открытия прямо связывали процессы хромосомной эволюции популяций с условиями внешней среды. Именно среда сельских местностей как бы нормализовала строение хромосом, а условия индустриального города вызывали сложную изменчивость хромосом в популяциях дрозофилы фунебрис.

Среди изученных популяций дрозофилы фунебрис была популяция из города Воронежа. В 1942 году фашистские самолеты разрушили этот замечательный русский город. В Воронеже не стало тех специфических условий, которые ранее характеризовали его как индустриальный центр. Конечно, популяции дрозофилы в нем сохранились. Однако ранее в этих популяциях была высокая хромосомная изменчивость. Что стало с ними сейчас, когда в городе исчезли условия индустриального центра, которые характеризовали его раньше? Осенью 1944 года в Воронеже были собраны дрозофилы, жившие среди развалин. Этот большой город, с которым через его университет я был так тесно связан с 1938 года, теперь лежал в руинах.

Когда была изучена структура хромосом в популяции особей, собранных в разрушенном Воронеже, оказалось, что в ядрах клеток этих особей нет хромосомной изменчивости. Раса дрозофила фунебрис, ранее обитавшая в этом городе, с необыкновенной быстротой вслед за изменением условий жизни превратилась по своей хромосомной структуре в расу, аналогичную той, которая живет в условиях сельских местностей. В 1946 году мы опять изучили популяции дрозофилы фунебрис из этого города. В Воронеже с 1945 года интенсивно началось громадное строительство. Раса дрозофила фунебрис реагировала на это изменение условий. По количеству измененных хромосом она уже заметно приближалась к типичной городской расе.

Исследования по эволюции популяций заполнили в научном отношении все годы с 1942 по 1945-й. Более 20 моих исследований было опубликовано по материалам работ этих военных лет."