Пути в незнаемое

Хромосомный набор дрозофилы меланогастер, с которой мы работаем, состоит из двух пар больших хромосом, из одной пары палочкообразных хромосом и из одной пары точкообразных хромосом. Самец отличается от самки. В паре половых хромосом у него одна — палочкообразная, другая же — в виде крючочка, этакая большая с виду, а по содержанию довольно пустая хромосома.

Дрозофила диплоид, но клетки многих тканей ее тела (слюнные железы личинок, мальпигиевы сосуды) полиплоидны, причем число наборов хромосом в них может превысить тысячу. Поэтому от вредного действия мутаций, возникающих в клетках тела, мухи защищены надежно, хотя далеко не полностью. Летали у них возникают и накапливаются порой в огромных количествах. Впервые летальные мутации в популяциях дрозофил были обнаружены Н. П. Дубининым в 1932 году.

Мои исследования дрозофилы начались в 1937 году в Умани, затем последовали дрозофилы Крыма. Мухи были собраны на маленькой винодельне Никитского сада и на большом винном заводе «Магарач». Мух было видимо-невидимо и в Умани, и в Крыму: популяции, без преувеличения, насчитывали миллионы особей.

Много ли в этих популяциях было смертоносных мутаций? Очень много! В Умани более половины всех мух, а в Никитском саду каждые 8 из 16 несли летальную мутацию в одной из своих больших хромосом.

Тогда возник второй вопрос: а как часто эти мутации заново возникают у диких мух?

В то время это еще не было известно. Наши исследования в Никитском саду в 1937 и в 1938 годах показали: процент возникающих леталей был очень высоким — в пять раз больше, чем у лабораторных мух.

Мы решили, что это характерно для диких мух вообще.

* * *

Дикие мухи пластичны, — думали мы, — а лабораторные утратили пластичность, десятки лет пребывая в строгой изоляции. Там, на воле, каждый винный завод — мушиная цитадель. Жизнь в такой цитадели — непрерывная оборона. На мух нападают клещи, грибки, бактерии. Их истребляют зимний холод и бескормица. И если популяция гибнет, опустевший очаг заселяется пришельцами извне.

Не в силу ли своей большей приспособляемости, большей мутабильности (то есть частоты возникновения мутаций) одерживают победу пришельцы? Ведь и тогда, когда не было ни винных заводов, ни самих виноделов, групповое соревнование шло. Везде, кроме тропических лесов с их консервативными формами, живые существа одного вида не распределяются равномерно по земной поверхности, а живут более или менее замкнутыми поселениями, своего рода колониями. В страхе перед разрушением, в смене дня и ночи, зимы и лета свой жмется к своему, усилия в борьбе за жизнь объединяются, и уже не так страшно, и уже осмелели, а дальше — врозь скучно, вместе тесно, и внутри групп, и между группами затевается борьба, и тут уже — не зевай.

Миллионы лет этого соревнования обитателей мушиных цитаделей по пластичности — состязаний целых поселений друг с другом — поддерживали на высоком уровне частоту возникновения мутаций. А раз частота высока, она и создает большую концентрацию смертоносных генов.

Чтобы проверить эти выводы, надо было изучить ситуацию, в которой все обстоит как раз наоборот. Для сравнения с огромными поселениями мух нам нужен был изолят с ничтожной численностью, где мутации возникали бы редко. В таком изоляте, думали мы, концентрация мутаций будет низкой. Так мы думали. И как мы были далеки от истины!

Найти дрозофил не составляло труда. Годились все лабораторные линии, ведущие свое начало от первых мушек, введенных в 1912 году Томасом Гентом Морганом в культуру. Количество мух в таких линиях ничтожно — жалкие деревеньки по сравнению с популяциями Умани или Никитского сада, этими мушиными метрополиями. Пробирки населены потомками немногих дрозофил, которых поместила туда священная особа каждой генетической лаборатории: своего рода директор мушиного зоосада, хранитель генов — джинкипер, чаще всего прелестная молодая девушка.

Аристократы и греческие мудрецы звались по месту своего происхождения. Лабораторная линия, взятая нами для анализа, называлась «Флорида».

Первый же опыт показал: наши рассуждения ничего общего с действительностью не имеют. Смертоносных мутации в хромосомах «Флориды» оказалось ничуть не меньше, чем в хромосомах гигантских мушиных столиц. Не меньше!

* * *

Вы понимаете, в чем неожиданность нашего наблюдения? У дрозофил на воле очень часто возникают изменения в наследственных программах. И это понятно: мушки ведут отчаянную битву за жизнь; словно приток свежих сил им нужны мутации, чтобы на высоком уровне поддерживать свою пластичность. А где не оберешься мутаций, там много и летальных генов — и, значит, высока их концентрация в мушиных поколениях.

В пробирках не так. У дрозофил здесь нет ни борьбы, ни отбора: их холит и лелеет джинкипер, всемогущая и заботливая правительница. Изменения в хромосомах редки. А вот концентрация их — велика. Как у мух на воле. И это непонятно!

Как объяснить такую странность? И зачем она?