Чтобы обозначить цель, с которой были предприняты эти эксперименты по оплодотворению, я беру на себя смелость сделать несколько предварительных замечаний относительно рода Hieracium. Этот род обладает столь необычайным изобилием отчетливых форм, что с ним не может сравняться никакой другой род растений. Некоторые из этих форм отличаются особыми особенностями и могут рассматриваться как типовые формы видов, в то время как все остальные представляют собой промежуточные и переходные формы, посредством которых типовые формы соединяются друг с другом. Трудность разделения и разграничения этих форм требовала пристального внимания экспертов. Ни о каком другом роде не было написано столько всего и не возникало стольких яростных споров без того, чтобы пока прийти к определенному заключению. Очевидно, что общее понимание не может быть достигнуто до тех пор, пока ценность и значение промежуточных и переходных форм остаются неизвестными.
Относительно того вопроса, играют ли и в какой степени гибридизация роль в производстве этого богатства форм, мы находим самые разнообразные и противоречивые мнения, поддерживаемые ведущими ботаниками. В то время как одни из них утверждают, что это явление оказывает далеко идущее влияние, другие, например Фриз, не хотят иметь ничего общего с гибридами у Hieracia. Другие занимают промежуточную позицию и, допуская, что гибриды нередко образуются между видами в диком состоянии, все же утверждают, что этому факту не следует придавать большого значения на том основании, что они недолговечны. Предполагаемыми причинами этого являются отчасти их ограниченная плодовитость или полная стерильность, отчасти же полученное экспериментальным путем знание о том, что у гибридов самооплодотворение всегда предотвращается, если пыльца одной из родительских форм достигает рыльца. По этим причинам представляется немыслимым, чтобы гибриды Hieracium могли формировать и поддерживать себя в качестве полностью плодовитых и постоянных форм при произрастании рядом со своими прародителями.
Вопрос о происхождении многочисленных и постоянных промежуточных форм приобрел в последнее время немалый интерес с тех пор, как знаменитый специалист по Hieracium в духе дарвиновского учения защищал точку зрения, согласно которой эти формы следует рассматривать как [возникшие] в результате трансмутации утраченных или до сих пор существующих видов.
Из природы предмета ясно, что без точного знания строения и плодовитости гибридов и состояния их потомства на протяжении нескольких поколений никто не может взяться за определение возможного влияния, оказываемого гибридизацией на множественность промежуточных форм у Hieracium. Состояние гибридов Hieracium в интересующем нас диапазоне должно обязательно определяться экспериментами; ибо мы не располагаем полной теорией гибридизации, и нас могут завести в ложные выводы попытки принять правила, выведенные из наблюдения за некоторыми другими гибридами, за законы гибридизации и попытаться применить их к Hieracium без дальнейших размышлений. Если с помощью экспериментального метода мы сможем получить достаточное понимание феномена гибридизации у Hieracium, то с помощью опыта, собранного относительно структурных связей диких форм, станет возможно удовлетворительное суждение в отношении этого вопроса.
Таким образом мы можем выразить цель, к которой стремились в этих экспериментах. Я осмеливаюсь теперь изложить те весьма скудные результаты, которых я пока добился в отношении этой цели.
1. Что касается строения гибридов, мы должны отметить поразительный феномен: формы, полученные до сих пор путем сходного оплодотворения, не идентичны. Гибриды H. præaltum ♀ x H. aurantiacum ♂ и H. Auricula ♀ x H. aurantiacum ♂ представлены каждый двумя экземплярами, а H. Auricula ♀ x H. pratense ♂ — тремя индивидуумами, в то время как относительно остальных было получено лишь по одному.
Если мы сравним отдельные признаки гибридов с соответствующими признаками двух родительских типов, мы обнаружим, что они иногда представляют промежуточные структуры, но иногда настолько близки к одному из родительских признаков, что [соответствующий] признак другого значительно отступил или почти ускользает от наблюдения. Так, например, мы видим у одной из двух форм H. Auricula ♀ x H. aurantiacum ♂ чисто-желтые цветки диска; только лепестки краевых цветков снаружи окрашены в красный цвет до едва заметной степени: у другой, напротив, окраска этих цветков очень близка к H. aurantiacum, лишь в центре диска оранжево-красный переходит в глубокий золотисто-желтый. Это различие примечательно, поскольку окраска цветков у Hieracium имеет ценность постоянного признака. Другие подобные случаи можно обнаружить в листьях, цветоносах и т. д.
Если гибриды сравниваются с родительскими типами в отношении их общей совокупности признаков, то две формы H. præaltum ♀ x H. aurantiacum ♂ образуют приблизительно промежуточные формы, которые не совпадают в определенных признаках. Напротив, у H. Auricula ♀ x H. aurantiacum ♂ и у H. Auricula ♀ x H. pratense ♂ мы видим формы широко расходящимися, так что одна из них ближе к одному, а другая к другому родительскому типу, в то время как в случае с последним из названных гибридов имеется еще и третья, которая почти точно промежуточна между ними.
Тогда нас настойчиво посещает убеждение, что перед нами лишь единичные члены некоторого неизвестного ряда, который может быть образован прямым действием пыльцы одного вида на яйцеклетки другого.
2. За единственным исключением, рассматриваемые гибриды образуют способные к прорастанию семена. H. echioides ♀ x H. aurantiacum ♂ можно охарактеризовать как полностью плодовитый; H. præaltum ♀ x H. flagellare ♂ — как плодовитый; H. præaltum ♀ x H. aurantiacum ♂ и H. Auricula ♀ x H. pratense ♂ — как частично плодовитые; H. Auricula ♀ x H. Pilosella ♂ — как слабо плодовитый, а H. Auricula ♀ x H. aurantiacum ♂ — как бесплодный. Из двух форм последнего названного гибрида красноцветковая была полностью стерильной, но от желтоцветковой было получено одно хорошо сформированное семя. Более того, нельзя обойти молчанием тот факт, что среди сеянцев частично плодовитого гибрида H. præaltum ♀ x H. aurantiacum ♂ имелось одно растение, обладающее полной плодовитостью.
[3.] Пока еще потомство, производимое самооплодотворением гибридов, не варьировало, но совпадает по своим признакам как друг с другом, так и с гибридным растением, от которого оно произошло.
От H. præaltum ♀ x H. flagellare ♂ процвело два поколения; от H. echioides ♀ x H. aurantiacum ♂, H. præaltum ♀ x H. aurantiacum ♂, H. Auricula ♀ x H. Pilosella ♂ в каждом случае процвело по одному поколению.
4. Необходимо заявить о том факте, что в случае с полностью плодовитым гибридом H. echioides ♀ x H. aurantiacum ♂ пыльца родительских типов не смогла предотвратить самооплодотворение, хотя она в большом количестве наносилась на рыльца, выступающие через пыльчниковые трубки при раскрытии цветков.
Из двух обработанных таким образом цветочных головок были получены сеянцы, напоминающие это гибридное растение. Очень похожий эксперимент, проведенный этим летом с частично плодовитым гибридом H. præaltum ♀ x H. aurantiacum ♂, привел к выводу, что те цветочные головки, на рыльца которых была нанесена пыльца родительского типа или какого-либо другого вида, развили заметно большее количество семян, чем те, которые были оставлены исключительно для самоопыления. Объяснение этого результата следует искать лишь в том обстоятельстве, что, поскольку большая часть пыльцевых зерен гибрида при микроскопическом исследовании обнаруживает дефектное строение, некоторое количество способных к оплодотворению яйцеклеток не оплодотворяется собственной пыльцей в обычном ходе самоопыления.
Нередко случается, что у полностью плодовитых видов в диком состоянии образование пыльцы нарушается, и во многих пыльниках не развивается ни единого хорошего зерна. Если в таких случаях все же образуются семена, то подобное оплодотворение должно было осуществляться чужой пыльцей. Таким образом легко могут возникать гибриды благодаря тому, что многие формы насекомых, особенно общественные перепончатокрылые (Hymenoptera), с большим усердием посещают цветки ястребинок (Hieracia) и способствуют тому, что пыльца, легко прилипающая к их мохнатым телам, попадает на рыльца соседних растений.
Из тех немногих фактов, которые я могу представить, будет очевидно, что работа едва ли выходит за рамки своего первоначального замысла. Я испытываю определенные сомнения, описывая здесь отчет об экспериментах, которые только что начались. Но уверенность в том, что продолжение предполагаемых опытов потребует целого ряда лет, и неопределенность в отношении того, будет ли мне даровано довести их до конца, побудили меня сделать настоящее сообщение. Благодаря любезности доктора Негели, мюнхенского директора, который был столь добр, что прислал мне недостающие виды, особенно из Альп, я получил возможность включить в свои эксперименты большее число форм. Я осмеливаюсь надеяться, что уже в следующем году смогу внести нечто большее в развитие и подтверждение настоящего отчета.
Если наконец сравнить описанный результат, все еще весьма неопределенный, с результатами, полученными от скрещиваний между формами гороха (Pisum), о которых я имел честь сообщать в 1865 году, мы обнаружим весьма существенное различие. У гороха гибриды, полученные от непосредственного скрещивания двух форм, во всех случаях имеют один и тот же тип, однако их потомство, напротив, вариабельно и следует определенному закону в своих вариациях. У ястребинки (Hieracium), судя по настоящим экспериментам, наблюдается как будто бы прямо противоположное явление. Уже при описании экспериментов с горохом отмечалось, что существуют также гибриды, потомство которых не варьирует, и что, например, согласно Вихуре, гибриды ивы (Salix) воспроизводят себя подобно чистым видам. У ястребинки мы, по-видимому, имеем дело с аналогичным случаем. Можно ли из этого обстоятельства отважиться сделать вывод, что полиморфизм родов Salix и Hieracium связан с особым состоянием их гибридов — это все еще открытый вопрос, который вполне можно поставить, но пока нельзя разрешить.
ЗАЩИТА ПРИНЦИПОВ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ МЕНДЕЛЯ.
«Самые плодовитые ученые совершали ошибки, и осознание таких промахов было для них достаточной платой; лишь их более бесплодные критики находят удовольствие в том, чтобы слишком часто и слишком долго останавливаться на подобных заблуждениях». Biometrika, 1901.
Введение.
При переоткрытии и подтверждении закона Менделя де Фризом, Корренсом и Чермаком два года назад многим натуралистам, как, без сомнения, и мне, стало очевидно, что мы обнаружили принцип, которому суждено сыграть в изучении эволюции роль, сопоставимую лишь с достижением Дарвина, — что после утомительной сорокалетней остановки мы наконец начали движение вперед.
Если мы оглянемся назад на постдарвиновский период, то увидим одно заметное стремление к продвижению вперед. Это стремление — сколь плодотворным оно ни оказалось, сколь памятным оно должно оставаться вечно — было предпринято Гальтоном, когда он сформулировал свой закон предковой наследственности, впоследствии модифицированный и переформулированный Карлом Пирсоном. Сформулированный после долгого и кропотливого исследования, этот принцип вне всякого сомнения дает нам выражение, которое включает и обозначает множество явлений, в которых прежде не удавалось обнаружить никакой регулярности. Но для практических натуралистов с самого начала было очевидно, что существуют большие группы фактов, которые ни при какой интерпретации не могли быть помещены в рамки закона Гальтона и что ни какими исправлениями этот закон нельзя расширить так, чтобы охватить их. Существование этих явлений указывало на иную физиологическую концепцию наследственности. И теперь именно такую концепцию позволяет нам сформировать закон Менделя. Может ли менделевский принцип быть распространен так, чтобы включить в себя некоторые случаи, кажущиеся гальтоновскими, — это другой вопрос, относительно которого у нас пока нет фактов, способных служить ориентиром, однако у нас, безусловно, нет никаких оснований объявлять подобное расширение невозможным.
Какой бы ответ ни дало будущее на этот вопрос, с этого самого момента очевидно, что каждый случай, подчиняющийся менделевскому принципу, окончательно и безвозвратно изымается из сферы действия закона предковой наследственности.
В этот момент профессор Уэлдон выступает в качестве заявленного толкователя работ Менделя. Едва ли стоит ожидать от преданного сторонника закона предковой наследственности наиболее благожелательного изложения идей Менделя, однако минимальная доля тщательности и точности в передаче материала требуется не только из соматической справедливости к прекрасной работе, но и в силу важности самого вопроса.
Статья профессора Уэлдона появляется в текущем номере Biometrika (т. I, вып. II), который попал ко мне в субботу, 8 февраля. Статья открывается тем, что выдается за переформулировку экспериментов и результатов Менделя. В этой «переформулировке» значительная часть экспериментов Менделя — пожалуй, наиболее значительная — вообще не упоминается. Полная простота и точность собственного изложения Менделя уничтожаются; в результате читатель статьи профессора Уэлдона, не знакомый с собственной меморией Менделя, едва ли может быть обвинен, если ему не удастся уловить суть открытия. Об идее Менделя о гибриде как об отдельной сущности с присущими ему свойствами, независимо от наследования, — о самой новой вещи во всей работе — профессор Уэлдон не говорит ни слова. На все это изливается непереваренная масса разнородных «фактов» и утверждений, от которых читателя просят заключить, во-первых, что положение, приписываемое Менделю относительно доминирования одного признака, не имеет «общего» 52 применения, и, наконец, что «вся работа, основанная на методе Менделя», «испорчена» «фундаментальной ошибкой», а именно «пренебрежением предками» 53.
Чтобы найти параллель к столь вольному обращению с великой темой в биологии, нам приходится вернуться к тем сочинениям ортодоксов, которые последовали за появлением «Происхождения видов».
17 декабря 1900 года я представил Комитету по эволюции Королевского общества отчет об экспериментах по наследственности, предпринятых мисс Э. Р. Сондерс и мною. Этот отчет был предложен Обществу для публикации и, насколько я понимаю, вскоре появится. В нем мы попытались показать чрезвычайную значимость менделевского принципа, указать, что в его результатах является существенным, а что — второстепенным, те пути, с помощью которых этот принцип может быть распространен на множество более сложных явлений — некоторые из которых неосмотрительно приводятся профессором Уэлдоном в качестве противоречащих фактов, — и, наконец, предложить несколько простых терминов, без которых (или каких-либо их эквивалентов) обсуждение подобных явлений затруднительно. Хотя здесь невозможно дать очерк фактов и рассуждений, изложенных там подробно, я чувствую, что его статья нуждается в немедленном ответе. Профессору Уэлдону приписывают исключительное знакомство с этими темами, и его статья, вероятнее всего, будет принята как исчерпывающее изложение дела. Ее истинную ценность оценят лишь те, кто либо сам работал в этих областях, либо не поленился вдумчиво изучить первоисточники.
Характер статьи профессора Уэлдона проще всего обозначить, если процитировать ее резюме, выпущенное в виде листа тезисов, разосланного вместе с экземплярами выпуска для рецензий. Этот лист был любезно прислан мне редактором Biometrika с тем, чтобы привлечь мое внимание к статье о Менделе, теме, в которой, как он знал, я заинтересован. Резюме гласит следующее.
«Немногие темы вызывали столь большой интерес за последний год или два, как законы наследования у гибридов. Профессор В. Ф. Р. Уэлдон описывает результаты, полученные Менделем при скрещивании рас гороха, которые различались по одному или нескольким из семи признаков. На основе изучения работ других наблюдателей и исследования группы гибридов “Telephone” делается вывод, что результаты Менделя не оправдывают никаких общих утверждений относительно наследования у скрещенного гороха. Приводится несколько поразительных примеров с другими скрещенными растениями и животными, чтобы показать, что результаты скрещивания, как предполагают Мендель и его последователи, не могут быть предсказаны на основе знания признаков двух скрещенных родителей без знания более отдаленной предковой истории».
Таково суждение, которое выносит товарищ по науке об этом уме:
«Плывущем в одиночку по чужим морям мысли».
Единственный вывод, который большинство читателей могло бы сделать из этого резюме и вообще из статьи, которую оно резюмирует, заключается в том, что открытие Менделя, будучи далеким от первостепенной важности, покоится на фундаменте, который профессор Уэлдон показал ненадежным, и что ошибка проникла сюда из-за игнорирования закона предковой наследственности. При изучении статьи оказывается совершенно верным, что профессор Уэлдон нигде не проявляет неосторожности, чтобы прямо поставить под сомнение факты Менделя или его интерпретацию их, по поводу чего он даже в некоторых местах выражает умеренный энтузиазм, однако общую цель статьи спутать невозможно. Она неизбежно должна произвести впечатление, будто важность этой работы была сильно преувеличена и сторонники текущих взглядов на предков могут успокоиться. Что это именно вывод самого профессора Уэлдона по данному вопросу, очевидно. После тщательного изучения его статьи мне очевидно, что критика профессора Уэлдона лишена оснований и по большей части неуместна, и я полон уверенности, что дело, которое понесет ущерб от этой дискуссии, — это вовсе не дело Менделя.
I. Менделевский принцип чистоты гамет и законы наследственности, основанные на предках.
Статья профессора Уэлдона озаглавлена «Законы Менделя об альтернативном наследовании у гороха». Это название далеко не точно выражает масштаб работы и открытия Менделя и даже подвергает его явным заблуждениям.
Для начала оно говорит как слишком мало, так и слишком много. Мендель действительно определил законы наследственности у гороха — не совсем те законы, которые профессор Уэлдон взял на себя труд сформулировать, но об этом позже. Сделав это, он знал, чего стоило его открытие. Он видел, и справедливо, что он обнаружил принцип, который должен управлять широкой областью явлений. Поэтому он озаглавливает свою работу «Versuche über Pflanzen-Hybriden», или «Опыты над растительными гибридами».