Это может быть слишком далеким взглядом в будущее. Если бы нам пришлось выбрать какую-то одну часть более близкого знания, которое мы особенно хотели бы приобрести, я полагаю, мы попросили бы секрет межрасовой стерильности. Ничего еще не было открыто, чтобы устранить серьезную трудность, которой был так сильно обременен Гексли в частности, что среди многих разновидностей, произведенных при одомашнивании — которые мы все рассматриваем как аналогичные видам, наблюдаемым в природе, — не было продемонстрировано ни одного ясного случая межрасовой стерильности. Это явление, вероятно, единственное, которому одомашненные продукты, по-видимому, не дают параллели. Никакое решение этой трудности не может быть предложено, которое имело бы положительную ценность, но, возможно, стоит рассмотреть факты в свете современных идей. Следует заметить, что мы обсуждаем не несовместимость двух видов для производства потомства (совершенно отдельное явление), а стерильность потомства, которое многие из них все же производят.
Когда два вида, оба совершенно фертильные по отдельности, производят при скрещивании стерильное потомство, существует презумпция, что стерильность обусловлена развитием у гибрида какого-то вещества, которое может быть сформировано только встречей двух комплементарных факторов. Что какое-то такое объяснение верно по существу, можно вывести из хорошо известного наблюдения, что если гибрид не полностью стерилен, а лишь частично, и таким образом способен сформировать некоторые хорошие половые клетки, которые развиваются в новые индивиды, стерильность этих дочерних индивидов заметно снижена или может полностью отсутствовать. Фертильность однажды восстановлена, стерильность не возвращается в более позднем потомстве, факт, сильно указывающий на расщепление. Теперь, если стерильность помесного организма действительно является следствием встречи двух комплементарных факторов, мы видим, что явление могло быть произведено среди дивергентных потомков одного вида только путем приобретения по крайней мере ДВУХ новых факторов; ибо если бы приобретение одного фактора вызывало стерильность, линия тогда закончилась бы. Более того, каждый фактор должен быть отдельно приобретен отдельными индивидами, ибо если бы оба присутствовали вместе, обладатели по гипотезе были бы стерильны. И чтобы имитировать случай вида, каждый из этих факторов должен быть приобретен отдельными породами. Факторы не должны, и вероятно не будут, производить никаких других заметных эффектов; они могли бы, подобно факторам цвета, присутствующим в белых цветах, не делать никакой разницы в форме или других характеристиках. Не до тех пор, пока скрещивание не было фактически сделано между двумя комплементарными индивидами, ни один фактор не вступил бы в игру, и эффекты даже тогда могли бы остаться незамеченными, пока не была предпринята попытка разводить от помесного организма.
Далее, если факторы, ответственные за стерильность, были приобретены, они, по всей вероятности, были бы свойственны определенным индивидам и не распределялись бы легко на всю породу. Любой член породы также, в которого были бы введены ОБА фактора, выпал бы из родословной в силу своей стерильности. Следовательно, доказательство того, что различные одомашненные породы, скажем собак или кур, могут при спаривании производить фертильное потомство, не относится к делу. Настоящий вопрос: производят ли они когда-нибудь стерильное потомство? Я думаю, доказательства ясно говорят, что иногда производят, чаще, возможно, чем принято полагать. Эти предположения вполне поддаются экспериментальной проверке. Самый очевидный способ начать — это получить пару родителей, которые, как известно, имели какое-либо стерильное потомство, и найти пропорции, в которых эти стерильные были произведены. Если, как я предвижу, эти пропорции окажутся определенными, остальное просто.
Попутно можно упомянуть некоторые другие соображения. Во-первых, что существуют наблюдения, благоприятствующие взгляду, что производство полностью стерильных помесей редко является универсальным свойством двух видов, и что это может быть делом индивидов, что как раз и ожидалось бы при предложенном здесь взгляде. Более того, как мы все теперь знаем, хотя несовместимость может зависеть в некоторой степени от степени, в которой виды несходны, никакой такой принцип не может быть продемонстрирован для определения стерильности или фертильности в целом. Например, хотя все наши вьюрки могут скрещиваться, гибриды все стерильны. Из уток некоторые виды могут скрещиваться, не производя ни малейшей стерильности; другие имеют полностью стерильное потомство, и так далее. Гибриды между несколькими родами орхидей совершенно фертильны с женской стороны, а некоторые и с мужской, но гибриды, произведенные между репой (Brassica napus) и брюквой (Brassica campestris), которые, согласно нашим оценкам родства, должны быть близкородственными формами, совершенно стерильны. (См. Саттон, А. У., «Journ. Linn. Soc.» XXXVIII, стр. 341, 1908.) Наконец, можно напомнить, что в стерильности мы почти наверняка рассматриваем меристическое явление. НЕУДАЧА В ДЕЛЕНИИ — это, мы можем быть вполне уверены, непосредственная «причина» стерильности. Теперь, хотя мы очень мало знаем о наследственности меристических различий, все, что мы знаем, указывает на вывод, что менее разделенное доминирует над более разделенным, и мы, таким образом, оправданы в предположении, что существуют факторы, которые могут остановить или предотвратить деление клетки. Моя догадка поэтому состоит в том, что в случае стерильности помесей мы видим эффект, произведенный комплементарной парой таких факторов. Эта и многие подобные проблемы теперь открыты для нашего анализа.
Иногда задают вопрос: делают ли новые взгляды на изменчивость и наследственность процесс эволюции более понятным? В целом можно дать ответ, что делают. Есть некоторое видимое отсутствие простоты, но выигрыш реален. Как было сказано выше, время не созрело для обсуждения происхождения видов. С верой в эволюцию непоколебимой — если, конечно, слово «вера» может быть использовано в применении к тому, что достоверно, — мы смотрим на способ и причинность адаптивной дифференциации как все еще полностью таинственные. Как Сэмюэл Батлер так верно сказал: «Мне кажется, что "Происхождение изменчивости", чем бы оно ни было, является единственным истинным "Происхождением видов"» («Жизнь и привычка», Лондон, стр. 263, 1878), и об этом происхождении никто из нас ничего не знает. Но при наличии изменчивости — а она дана: предполагая далее, что изменчивости не направляются в пути адаптации — и дарвинисту, и современной школе эта гипотеза кажется здравой, если и недоказанной, — эволюцию видов, происходящую определенными шагами, легче, а не труднее представить, чем эволюцию, происходящую путем накопления неопределенных и незаметных шагов. Те, кто потерял себя в созерцании чудес адаптации (реальных или ложных), не без оснований зафиксировали свои надежды скорее на неопределенных, чем на определенных изменениях. Причины очевидны. Предполагая, что шаги, через которые возник адаптивный механизм, были неопределенными и незаметными, все дальнейшие хлопоты избавляются. Пока можно было сказать, что виды возникают путем незаметного и неощутимого процесса изменчивости, было ясно, что нет смысла утомлять себя, пытаясь воспринять этот процесс. Этот трудосберегающий совет нашел большое одобрение. Все, что нужно было сделать для развития теории эволюции, — это обнаружить хорошее во всем, задача, которая при полном отсутствии какого-либо контроля или теста, посредством которого можно проверить истинность открытия, не очень обременительна. Доктрина «que tout est au mieux» поэтому проповедовалась с новой силой, и примеры этого поучительного принципа обнаруживались с легкостью, которой мог бы позавидовать сам Панглосс, пока наконец даже зрители не устали от таких ослепительных представлений.
Но со всей серьезностью, почему неопределенная и неограниченная изменчивость должна была рассматриваться как более вероятное объяснение происхождения адаптации? Только, я думаю, потому, что препятствие было сдвинуто на одну плоскость назад и поэтому выглядело менее заметным. Изобилие адаптации, мы все признаем, является огромной, почти непреодолимой трудностью во всех неламарковских взглядах на эволюцию; но если шаги, посредством которых возникла эта адаптация, были случайными, представлять их незаметными, безусловно, не помогает. В одном важнейшем отношении, действительно, как часто отмечалось, это умножение неприятностей. Ибо чем меньше шаги, тем меньше естественный отбор мог действовать на них. Определенные изменчивости — а в возникновении определенных изменчивостей в изобилии мы имеем теперь самое убедительное доказательство — имеют по крайней мере очевидное достоинство, что они могут делать и часто делают реальную разницу в шансах на жизнь.
Есть другой аспект проблемы адаптации, о котором я могу только очень кратко упомянуть. Не могут ли наши нынешние идеи об универсальности и точности адаптации быть сильно преувеличены? Соответствие организма своей среде в конце концов не так уж близко — предложение, возможно, неприятное, но которое могло бы быть проиллюстрировано очень обильными доказательствами. Естественный отбор суров, но у него бывают свои терпимые настроения.
Мы имеем теперь самое достоверное и неопровержимое доказательство того, что в живых существах существует много определенности помимо отбора, а также много того, что вполне могло быть сохранено и, таким образом, в некотором смысле создано отбором. Здесь дело, вероятно, и остановится. В шестом издании «Происхождения» есть отрывок, который, я думаю, был упущен из виду. На стр. 70 Дарвин говорит: «Пучок волос на груди дикого индюка не может быть ни для чего полезен, и сомнительно, может ли он быть декоративным в глазах птицы-самки». Этот пучок волос — самая определенная и необычная структура, и я боюсь, что замечание о том, что он «не может быть ни для чего полезен», могло быть сделано непреднамеренно; но оно могло быть намеренным, ибо в первом издании была дана обычная оговорка и, следовательно, должна была быть намеренно вырезана. Как бы то ни было, я хотел бы думать, что Дарвин действительно отбросил этот пучок волос и что он почувствовал облегчение, когда сделал это. Однако, имеем ли мы его великий авторитет для такого курса или нет, я чувствую вполне уверенным, что мы будем правильно интерпретировать факты природы, если перестанем ожидать найти целесообразность везде, где мы встречаем определенные структуры или паттерны. Такие вещи, как часто, я подозреваю, скорее природы следов инструментов, простые инциденты производства, не приносящие своему обладателю пользы больше, чем следы проволоки в листе бумаги или ребристость на дне восточной тарелки делает эти объекты более привлекательными в наших глазах.
Если изменчивость может быть в какой-то мере определенной, возникает вопрос еще раз: не может ли она быть определенной в направлении? Вера в то, что это так, имела много сторонников, начиная с Ламарка, который считал, что она направляется потребностью, и других, которые, подобно Негели, не делая акцента на потребности, все же были убеждены, что существует руководство какого-то рода. Последний взгляд под названием «ортогенез», придуманный, я полагаю, Эймером, в наши дни привлекает некоторых натуралистов. Возражение против такого предположения, конечно, в том, что ни фрагмента реального доказательства не может быть представлено в его поддержку. С другой стороны, с экспериментальным доказательством того, что изменчивость состоит в значительной степени в распаковке и переупаковке первоначальной сложности, не так уверенно, как нам хотелось бы думать, что порядок этих событий не предопределен. Например, первоначальная «упаковка» могла быть сделана таким образом, что при n-ном делении половых клеток душистого горошка фактор цвета мог быть отброшен, а при n плюс n штрих делении возникла бы капюшонная разновидность, и так далее. Я не вижу никаких оснований вообще придерживаться такого взгляда, но справедливости ради возможность не следует забывать, и в свете современных исследований она едва ли выглядит так абсурдно невероятно, как прежде.
Никто не может обозреть работу последних лет, не осознав, что эволюционная ортодоксия развивалась слишком быстро и что очень многое должно быть пересмотрено; но это удовлетворение по крайней мере остается, что в экспериментальных методах, которые инициировал Мендель, мы имеем средства достижения достоверности в отношении физиологии наследственности и изменчивости, на которых может быть построена более прочная структура.
VI. ТОНКАЯ СТРУКТУРА КЛЕТОК В ОТНОШЕНИИ К НАСЛЕДСТВЕННОСТИ. Эдуард Страсбургер.
Профессор ботаники в Боннском университете.
С 1875 года было получено неожиданное понимание внутренней структуры клеток. Те, кто знаком с результатами исследований в этой области науки, убеждены, что любая современная теория наследственности должна покоиться на базе цитологии и не может находиться в противоречии с цитологическими фактами. Многие гистологические открытия, как те, что были доказаны как верные, так и другие, которые могут быть приняты как вероятно хорошо обоснованные, приобрели фундаментальное значение с точки зрения проблем наследственности.
Моя цель — описать нынешнее положение наших знаний о цитологии. Изложение должно быть ограничено существенным и не может касаться далеко идущих и спорных вопросов. В случаях, где существует различие мнений, я принимаю свой собственный взгляд, за который несу ответственность. Я надеюсь преуспеть в том, чтобы сделать себя понятным даже без помощи иллюстраций: чтобы передать непосвященным адекватное представление о явлениях, связанных с жизнью клетки, потребовалось бы большее количество рисунков, чем могло быть включено в рамки этой статьи.
Пока самые выдающиеся исследователи (как, например, прославленный Вильгельм Хофмейстер в своем «Lehre von der Pflanzenzelle» (1867)) верили, что ядро клетки разрушается в ходе каждого деления и что ядра дочерних клеток производятся de novo, теории наследственности могли обходиться без ядра. Если они искали, как Чарльз Дарвин, который показал правильное понимание проблемы в формулировке своей гипотезы пангенезиса, гистологические связующие звенья, их гипотезы, или по крайней мере лучшие из них, имели отношение к клетке в целом. Дарвину было известно, что клетка размножается делением и происходит от подобной предсуществующей клетки. Около 1870 года было впервые продемонстрировано, что клеточные ядра не возникают de novo, а неизменно являются результатом деления предсуществующих ядер. Лучшие методы исследования сделали возможным более глубокое понимание явлений, сопровождающих деление клеток и ядер, и в то же время раскрыли существование замечательных структур. Работы О. Бючли, О. Гертвига, В. Флемминга, Г. Фоля и автора этой статьи (Для дальнейшей ссылки на литературу см. мою статью «Die Ontogenie der Zelle seit 1875» в «Progressus Rei Botanicae», том I, стр. 1, Йена, 1907) предоставили убедительные доказательства в пользу этих фактов. Было обнаружено, что когда ретикулярный каркас ядра готовится к делению, он разделяется на отдельные сегменты. Они затем становятся толще и плотнее, жадно впитывая определенные красители, которые используются как вспомогательные средства исследования, и наконец образуют более длинные или короткие, различно изогнутые палочки одинаковой толщины. В этих органах, которые из-за их особого свойства поглощать определенные красители были названы хромосомами (В. Вальдейером в 1888 г.), обычно можно распознать разделение на более толстые и тонкие диски; первые часто называют хромомерами. (Открыты В. Пфицнером в 1880 г.) В ходе деления ядра отдельные ряды хромомеров в хромосомах удваиваются, и это производит лентовидное сплющивание и ведет к продольному расщеплению, посредством которого каждая хромосома делится на две точно равные половины. Ядерная мембрана затем исчезает, и фибриллярная клеточная плазма или цитоплазма вторгается в ядерную область. В животных клетках эти фибриллы в цитоплазме центрируются на определенных телах (Их существование и их размножение делением были продемонстрированы Э. ван Бенеденом и Т. Бовери в 1887 г.), о которых принято говорить как о центросомах. Излучающие линии в соседней клеточной плазме предполагают, что эти тела составляют центры силы. Клетки высших растений не обладают такими индивидуализированными центрами; они, вероятно, исчезли в ходе филогенетического развития: несмотря на это, однако, в фигурах ядерного деления фибриллы клеточной плазмы видны излучающимися из двух противоположных полюсов. Как в животных, так и в растительных клетках образуется фибриллярное биполярное веретено, фибриллы которого захватывают продольно разделенные хромосомы с двух противоположных сторон и располагают их на экваториальной плоскости веретена как так называемую ядерную или экваториальную пластинку. Каждая полухромосома соединена только с одним из полюсов веретена и затем притягивается к этому полюсу. (Эти важные факты, подозревавшиеся В. Флеммингом в 1882 г., были продемонстрированы Э. Хойзером, Л. Гиньяром, Э. ван Бенеденом, М. Нуссбаумом и К. Рабле.)
Затем осуществляется формирование дочерних ядер. Изменения, которые претерпевают дочерние хромосомы в процессе образования дочерних ядер, повторяют в обратном порядке те изменения, через которые они прошли в ходе своей прогрессивной дифференцировки из материнского ядра. Деление тела клетки завершается посередине между двумя дочерними ядрами. В животных клетках, не имеющих химически дифференцированной оболочки, разделение происходит путем простого перешнуровывания, тогда как в случае растительных клеток, снабженных четко выраженной стенкой, процесс начинается с формирования цитоплазматического разделяющего слоя.
Явления, наблюдаемые в ходе деления ядра, вне всякого сомнения показывают, что точное деление его вещества пополам имеет величайшее значение. (Впервые показано В. Ру в 1883 г.) По сравнению с методом деления ядра, метод деления цитоплазмы представляется очень простым. Это привело к представлению о том, что клеточное ядро должно быть главным, если не единственным, носителем наследственных признаков в организме. Именно по этой причине детальное исследование явлений оплодотворения последовало непосредственно за исследованиями ядра. Затем было сделано фундаментальное открытие слияния двух ядер в половом акте (О. Гертвигом в 1875 г.), и это дало новую опору для правильного понимания функций ядра. Тщательное изучение поведения других компонентов половых клеток во время оплодотворения привело к результату, что только ядро участвует в передаче наследственных признаков (это было сделано О. Гертвигом и автором этого эссе одновременно в 1884 г.) от одного поколения к другому. Особенно важным с точки зрения этого вывода является изучение оплодотворения у покрытосеменных (цветковых растений); у этих растений мужские половые клетки теряют свое клеточное тело в пыльцевой трубке, и только ядро — спермий — достигает яйцеклетки. Цитоплазма мужской половой клетки, следовательно, не является необходимой для обеспечения передачи наследственных признаков от родителей к потомству. Я делаю акцент на случае с покрытосеменными, потому что исследования, недавно повторенные с помощью новейших методов, не дали иных результатов. Что касается потомков покрытосеменных растений, то здесь действуют те же законы наследственности, что и для других полово-дифференцированных организмов; мы можем, следовательно, распространить на последних то, чему нас так ясно учат покрытосеменные.