Ген. Очень личная история

Фишер обнаружил, что для моделирования признака, за который отвечают пять или семь генов, требуется не такая уж сложная математика. В случае трех генов суммарно будет шесть аллелей, или вариантов: три от матери и три от отца. Простая комбинаторика позволяет рассчитать, что шесть вариантов генов дадут 27 уникальных сочетаний. Ученый выяснил, что если каждое сочетание по-своему отражается на росте, то значения выстраиваются уже в сглаженную кривую.

Если он брал пять генов, комбинаций оказывалось еще больше, и соответствующие этим комбинациям варианты роста формировали практически непрерывную кривую. Добавив эффекты окружающей среды – влияние питания на рост или солнечного света на цвет кожи, – Фишер мог представить еще больше уникальных комбинаций и их проявлений, дающих в итоге идеально плавные кривые. Вообразите семь листов прозрачной бумаги, окрашенных в семь цветов радуги. Группируя эти листы разными способами и накладывая их друг на друга, можно получить почти любой оттенок. «Информация» на листах остается дискретной. Цвета физически не смешиваются друг с другом, но в результате их наложения получается спектр, который кажется почти непрерывным.

В 1918 году Фишер представил результаты своего анализа в статье, озаглавленной «Корреляция между родственниками на основании допущений менделевской наследственности» (The Correlation between Relatives on the Supposition of Mendelian Inheritance)[333]. Название было довольно-таки бессвязным, но суть – лаконичной: если предположить, что любой признак определяется тремя-пятью генами, у которых существуют варианты, можно получить почти непрерывный спектр фенотипов. По словам автора, «точную степень изменчивости по какому-то человеческому признаку» можно объяснить с помощью довольно очевидных расширений менделевской генетики. Индивидуальный эффект гена Фишер сравнил с точкой на картине пуантилиста[334]. С близкого расстояния мы можем увидеть отдельные точки. В природе же, издали, мы наблюдаем скопления точек – пиксели, сливающиеся в цельную картину.

Второе согласование – генетики и эволюции – требовало чего-то большего, чем математическое моделирование; здесь нужны были эксперименты. Дарвин доказывал, что эволюция идет за счет естественного отбора, но чтобы шел отбор, нужен «естественный» материал – то, из чего отбирать. В дикой природе у популяций живых организмов естественная изменчивость должна быть высока настолько, чтобы можно было выбирать победителей и проигравших. К примеру, в островной стае вьюрков должно быть большое разнообразие размеров клюва, чтобы в сезон засухи отбирались птицы с самыми крепкими или самыми длинными клювами. Уберите это разнообразие, заставьте всех вьюрков носить одинаковые клювы – и отбор останется с пустыми руками. Все птицы вымрут одним махом. Эволюция застопорится.

Но что за движущая сила создает изменчивость в дикой природе? Хуго де Фриз предположил, что ее порождают мутации[335]: изменения в генах влекут за собой изменения форм, а формы могут процветать или отсеиваться под действием природных факторов. Но эта гипотеза родилась до описания гена на молекулярном уровне. Есть ли экспериментальные свидетельства связи мутаций, которые можно выявить в реальных генах, с вариабельностью? Мутации возникают спонтанно или же изначально в больших количествах «населяют» дикие популяции? И что происходит с генами под действием естественного отбора?

В 1930-х Феодосий Добржанский[336], украинский биолог, эмигрировавший в Соединенные Штаты, задался целью описать разброс генетической изменчивости в диких популяциях. Добржанский работал с Томасом Морганом в Мушиной комнате Колумбийского университета. Однако он понимал: чтобы изучать «дикие» гены, нужно самому «одичать». Вооружившись сачками, садками для насекомых и гниющими фруктами, он отправился охотиться на диких мух вначале в окрестности лаборатории в Калтехе[337], затем на хребет Сан-Хасинто и вдоль Сьерра-Невады в Калифорнии, ну а потом по лесам и горам на всей территории Штатов. Его коллеги, прикованные к своим лабораторным столам, думали, что он окончательно свихнулся. С тем же успехом Добржанский мог бы отплыть на Галапагосы.