Этот человек был трагически не понят научными современниками, но через 30 лет оказалось, что он перевернул науку — открыл законы наследственности и предвосхитил появление генетики. Имя чешского монаха Грегора Менделя и сегодня не столь широко известно, как имена Ньютона, Эйнштейна, Коперника или Гаусса, а ведь его научные достижения не менее значимы. Вспоминаем о них сегодня, 20 июля, в день рождения Менделя.
Пчелы, облака и опыты на растениях
Именно эти три вещи больше всего интересовали монаха Грегора Менделя, аббата монастыря Святого Фомы в Брюнне, сегодняшнем Брно, а тогда части австрийской Моравии. Господин аббат не был известным богословом или оратором. За пределами монастыря он ходил в цивильном платье, интересовался наукой, преподавал в местной гимназии. Вообще был добрым человеком, любителем-гастрономом, играл в шахматы и угощал гостей грушами диковинных сортов.
Когда господина аббата не стало, о нем скорбели родственники, монахи и учителя. Никто не понял при жизни его экспериментов и открытий, никто не знал, что этот склонный к полноте человек в очках с цветком фуксии (!) на групповом фото монахов — гений, опередивший свое время.
Сегодня за его письмами и случайно уцелевшими листами из научного архива идет охота (монастырь с неосмотрительного разрешения племянников уничтожил после смерти все его бумаги). Тогда никто не мог и подумать, что Брно будут называть городом Менделя, августинский орден будет гордиться своим монахом, а монастырь Св. Фомы — настоятелем. И уж тем более никто не думал, что открытия этого скромного человека войдут в школьные учебники.
Вероника, Иоганн и Терезия
Так звали детей Антона Менделя, крестьянина из деревни Хейнцендорф (сегодня — Гинчице в Чехии). Семья была чешско-австрийского происхождения: мать, Розина, была из немецкой семьи, отец — чехом. В тех краях, Моравии, немецкие и чешские крестьянские семьи жили рядом и часто заключали браки.
Все Мендели учились в деревенской школе, а в семье Розины был даже школьный учитель — ее дядя. Сам Антон был отличным садовником — он ухаживал за барским садом и научил детей всему огородному делу: полоть сорняки, подвязывать и прививать яблони.
Мендели не жили богато, но и не бедствовали. Старшие дети, Вероника и Иоганн, 1822 года рождения, учились в школе; за учебу родители платили рожью, горохом, салом и яйцами. Первой учиться отдали Веронику: она будет хозяйкой, нужно было уметь считать деньги, читать молитвы и вести списки. В девять в школу пошел Иоганн. Сразу же местный учитель стал чаще заглядывать к Менделям и хвалить мальчика: прилежен, понимает с лета, непременно надо учить дальше.
Семья прислушалась — Антон отвез Ганса в городок Липник, где его приняли сразу в третий класс коллежской школы. Благодаря выдающимся успехам в учебе и рекомендациям в 12 лет Иоганн Мендель, «первый в классе», поступил в императорскую гимназию в Троппау. Мальчика приняли с пансионом за половину оплаты — и обязали родителей присылать масло и хлеб для сына.
Семье, чтобы оплачивать его учебу в гимназии, пришлось затянуть пояса. Иоганн не подводил родственников: был первым учеником, получал лучшие рекомендации.
В 16 лет он взял курс «для кандидатов в частные учителя» и мечтал об университете. Но случай изменил все: упавшее в лесу дерево покалечило отца, семья больше не могла платить за учебу. «Нижеподписавшийся, — напишет монах Грегор Мендель в автобиографии, — будучи тогда лишь 16 лет от роду, попал из-за этого в печальные обстоятельства, так как был принужден совершенно самостоятельно заботиться о собственном содержании…»
Он приложил все усилия, чтобы найти учеников, бегал по урокам. С трудом сводил концы с концами, недоедал, падал с ног, но гимназию окончил. Первого ученика, крестьянского сына Иоганна Менделя приняли в философские классы при Ольмюцком университете, после которых можно было претендовать на поступление в университет.
Денег у Ганса не было: если в Троппау его как учителя рекомендовали знакомые, то в Ольмюце он был один. «Отсутствовал на уроках по причине болезненного состояния» — написано в табеле посещаемости во второй год в Ольмюце: он свалился с ног и уехал к родителям в Хейнцендорф. Весь его мир рушился: заплатить за окончание учебы было нечем.
Иоганн и Терезия
И тогда Антон Мендель принял важное решение. Он продал свое хозяйство зятю, Алоису Штурму, мужу Вероники. Тот пообещал выплачивать Иоганну 10 флоринов в год. Младшая сестра, 12-летняя Терезия, отказалась от приданого в пользу старшего брата. Мендель-младший никогда не забудет ее жертвы и всю жизнь будет близок с Терезией и ее детьми, а вот к Веронике и ее детям будет относиться очень сдержанно. Благодаря этому Иоганн Мендель вернулся в Ольмюц.
Особенно нравилась ему физика и ее преподаватель патер Фридрих Франц. В физическом классе ставили много опытов, Иоганн увлекся экспериментами, показывавшими давление атмосферы, начал придумывать опыты сам.
В гимназии серьезно учили литературе, Мендель писал стихи. Отрывок из стихотворения о Гутенберге сохранила Терезия.
Зачем был создан человек?
Зачем щепотке праха
Неисповедимо высокое существо
Вдохнуло жизнь?..
Вы — буквы, отпрыски моих исканий!
В Ольмюце Иоганну все-таки удалось набрать учеников и с помощью 10 флоринов Штурма оплатить учебу и окончить школу. Было понятно, что оплатить университет ему не под силу; нужно было изыскивать источник существования. И Мендель ушел в монастырь — в 1843 году он стал братом Грегором Менделем в августинском братстве Св. Фомы.
Помощь монастыря и внезапный провал
Был ли Мендель религиозен? Биографы его расходятся в оценке этого факта. Большинство склоняется к мысли, что Мендель решился на этот поступок из нужды, движимый страстью к науке, которую мог бы реализовать только в условиях монастырской жизни.
Августинцы были достаточно либеральным орденом. Монахам разрешалось жить в миру, в том числе и в крупных университетских городах. Конечно, приходилось отводить время на молитвы, исповеди, но работой считались преподавание и изучение наук. Монастырь Святого Фомы состоял из братьев на редкость интеллигентных, часто служивших Богу светскими специальностями: учителя, профессора, орденские священники.
В первый же год брат Грегор был зачислен в Брюннский богословский институт, где его ждали история Церкви, церковное право, библейская археология, древнееврейский, греческий, арабский, арамейский, халдейский, Ветхий и Новый заветы. По всем предметам он получил привычное для себя «превосходнейше». В 1848 году он получил приход и долю с десятины, стал служить мессы.
Он продолжал самообразование, выбрав в итоге естествознание. Собирал ботанические и минералогические коллекции, прослушал лекции по садоводству и виноградарству. Аббат понимал, что за монах Грегор Мендель, и, когда тому предложили должность преподавателя в гимназии в Цнайме, прелат его благословил, сложив с него обязанности духовника.
Правда, преподавать Менделю дали литературу и математику. Чтобы заниматься физикой, о которой мечтал Мендель, надо было сдать экзамены правительственной комиссии Имперского министерства просвещения. И тут случилось непредвиденное: блестящий ученик провалился.
Ему отказали в преподавании любимых предметов, но разрешили через год сдать повторный экзамен
Мендель вернулся в обитель и засел за учебники, много занимался садом — с 1850-го монастырский сад перешел в его полное управление. В 1851 году его пригласили для временного замещения профессорской должности в Цнаймское реальное училище. Мендель проработал там полгода, а в том же году аббат монастыря принял поистине судьбоносное решение — командировал каноника Менделя, обладающего «выдающимися умственными способностями и упорным прилежанием в изучении естественных наук», в Венский университет вольнослушателем.
Мендель выбрал лекции и занятия по физике, ботанике и зоологии с химией и практикум на кафедре математики — по логарифмированию и тригонометрии. После двух лет вольнослушателем попытался повторно сдать экзамены Императорской комиссии, но снова провалился. Поставив крест на дипломе, он вернулся в реальное училище Цнайма, где вел естествознание.
На сцену выходит горох
У себя в монастырской квартире Мендель устроил маленький зверинец: у него жили пойманные на прогулках лисенок и еж, серые и белые мыши. Правда, мышей ему скоро запретили держать.
Много работал в саду: выращивал ананасы, прививал яблони и груши, сажал цветы. История человечества изменилась в тот момент, когда весной 1854 года каноник посеял горох.
В тот момент ботаники считали, что под влиянием ухода за растениями у них могут появляться новые признаки, которые затем передадутся по наследству. Мендель решил изучить проблему изменчивости и наследственности.
«Происхождение видов» Дарвина, которое произвело фурор в науке, им было серьезно изучено. Но остались вопросы!
По Дарвину, вид меняется, когда накапливается много мелких изменений. Ряд ботаников пытались проверить эту теорию, скрещивая гвоздики — махровые и не махровые, разные сорта дынь.
Мендель выбрал для своих опытов садовый горох Pisum sativum — растение, почти не дающее помесей. Получать гибриды на горохе было нетрудно: вскрыть пинцетом несозревший цветок, оборвать тычинки, а потом нанести нужную пыльцу от другого сорта.
Сорта гороха отличаются неизменными признаками: окраска кожуры зрелых и незрелых зерен, форма горошин, длина оси стебля, расположение и окраска бутонов. Мендель использовал для опытов больше 30 сортов — и до опытов два года проверял чистоту каждого.
Работа выдалась долгой и продлилась восемь лет! Сотни опылений, скрещиваний, десять тысяч гибридов. На каждый Мендель заводил паспорта: когда родительские растения выращены, какие у них были горошины — желтые или зеленые, гладкие или морщинистые, какие цветы, окраска по краям, окраска в центре и т. д.
В 1865 году он прочитал доклад «Опыты над растительными гибридами», в котором была особенно выделена закономерность, с которой гибридные формы возвращались к родительским признакам. Особенно Мендель отметил, что детальных исследований и опытов, по результатам которых можно «посчитать число новых форм, получаемых от скрещивания в потомстве, распределить их по поколениям и установить их взаимное числовое отношение», еще не было.
Их и правда не было. Это был первый в истории масштабный опыт, который давал возможность учесть биологические соотношения количественно. Менделю пригодилось все: и физические опыты в гимназии, и садовые навыки, полученные в родительском доме, и эрудиция, и любовь к математике, и его необыкновенная интуиция ученого.
Менделевское один к трем
Мендель выделил у садового гороха семь признаков. Он скрещивал пары растений с четко различающимися контрастными признаками и каждый раз следил за судьбой всего одного признака — так, чтобы каждый опыт отвечал на один вопрос, «да» или «нет».
Он понял, что при скрещивании признаки растений не «сливаются» и не «разбавляются». В первом поколении гибридов признаки заимствуются у одного из родителей. У гибридов сортов, дававших желтые и зеленые горошины, зерна всегда желтые. Но в следующем поколении картина меняется. Во втором поколении гибридов проявляются признаки прародителей — возвращается «бабушкина» окраска цветов, кроме желтых, появляются зеленые зерна или морщинистые.
Из уничтоженного научного архива нам остался один лист с расчетами. На нем видно, что впервые в биологии для анализа закономерностей Мендель использовал математическое кодирование. Прописными буквами А, В, С, D, E, F, G обозначил «доминантные», вытесняющие признаки; малыми а, Ь, с, d, e, f, g — «рецессивные», подавляемые. Он понял и посчитал: второе поколение всегда содержит наряду с доминантными рецессивные признаки в отношении 3:1.
Через полвека масштабные эксперименты подтвердят точность его расчетов, но открытое им явление — единообразие признаков у первого поколения — это всеобщий менделевский закон.
Это был уникальный эксперимент и поразительно чистые расчеты. Но Мендель попал в один ряд с великими учеными, потому что осознал, что он открыл. Это было понимание дискретной наследственности. В пыльцевых клетках и яйцеклетках, сделал он вывод, образуются клетки, соответствующие формам, получаемым из комбинирования признаков, соединенных путем оплодотворения. Мендель назвал их «Anlagen» — задатки, носители информации о признаках. Из Anlagen в будущем появится генетика.
Доклад, которого никто не понял
Сам Мендель считал свою работу особенной. Когда в 1865 году он делал доклад брюннскому Обществу естествоиспытателей, то надеялся на признание. Но все прошло в гробовом молчании: слушатели оторопели от статистики и новых терминов. Никто не задал ни одного вопроса.
После доклада ему дали забавное прозвище «наш ботанический математик», но поощрили публикацией в «Трудах» брюннского Общества естествоиспытателей конспекта его доклада. В 1866 году том «Трудов» попал в 120 библиотек университетов и обществ естествоиспытателей по всему миру. А сам Мендель заказал 40 оттисков: их он отправил тем ученым, в понимание которых он верил.
Ему ответил мюнхенский ботаник Негели. Он просил повторить результаты на другом растении — и по дьявольской случайности предложил ястребинку, растение, которое размножается не половым путем. Из-за этого результаты с горохом не подтвердились.
Менделя не услышали: он был провинциальным монахом, всего-навсего учителем биологии, не окончившим университет
В 1868 году Мендель стал настоятелем монастыря Св. Фомы. Разбогател, купил пони, посетил Рим, представился папе, заседал в банке и филантропических обществах. Отдал в гимназию племянников — сыновей Терезии. А еще вывел новый очень вкусный сорт гороха.
Когда Мендель умер в 1884 году от болезни почек, оказалось, что он опубликовал 13 статей: четыре по биологии, девять по метеорологии. Но все только начиналось.
Спустя 30 лет и не только
В начале XX века сразу три биолога — Корренс, Де Фриз и Чермак — независимо друг от друга заново открыли выведенные Менделем законы наследования. Де Фриз назвал «пангенами» материальные единицы, ответственные за передачу признака. В своих трудах он сослался на статью Менделя «Опыты над растительными гибридами». Со времени публикации статьи Менделя прошло 35 лет.
Сегодня в школах по всему миру изучают менделевское расщепление и менделевские законы. Его называют отцом генетики и первооткрывателем законов наследственности. Просто возьмите учебник биологии и откройте его — в любой стране мира вы увидите картинку, на которой скрещивают разные сорта гороха (с желтыми и зелеными горошинами), на схеме обязательно объясняется, как именно наследуются признаки. Так что справедливость торжествует: иногда это бывает поздно для человека, но для человечества — всегда вовремя.
