Ген. Очень личная история - Сиддхартха Мукерджи

«Огромный пробел»[125]

Интересно, мистер Дарвин когда-нибудь брал на себя труд подумать, как быстро истощится любой изначальный запас <…> геммул. <…> Мне кажется, если бы его хоть мимолетно посетила эта мысль, он бы точно оставил свои фантазии о «пангенезисе».

Александр Вилфорд Холл, 1880[126]

О научной смелости Дарвина говорит то, что он не боялся предполагать происхождение человека от обезьяноподобных предков. О его научной добросовестности говорит то, что гораздо больше неприятия его теории обществом он боялся нарушить целостность ее внутренней логики. Оставалось заполнить один особенно «огромный пробел»: наследственность.

Дарвин понимал, что теория наследственности не уступает по значимости теории эволюции; более того, она имеет решающее значение. Чтобы на Галапагосских островах в результате естественного отбора мог появиться вьюрок-дубонос, должны выполняться два, казалось бы, противоречивых условия. Во-первых, короткоклювый «нормальный» вьюрок должен быть способен время от времени производить потомков с большим клювом – монстров или уродцев (Дарвин называл таких особей «спортами» – выразительным словом, намекающим на бесконечные капризы природы, на ее жажду развлечений. Главным двигателем эволюции, по мнению Дарвина, было не стремление природы к определенной цели, а ее чувство юмора). Во-вторых, у вьюрка с большим клювом должна быть возможность передать свой признак потомству, зафиксировать свое отклонение в будущих поколениях. Если одно из условий не выполняется – в ходе размножения не появляется новых вариантов или их отклонения не наследуются, – природа вязнет в болоте, шестеренки эволюции останавливаются. Чтобы теория Дарвина работала, наследственность должна быть одновременно и консервативной, и допускающей изменения; ей должны быть свойственны и стабильность, и мутации.

Дарвин постоянно задавался вопросом, что за механизм мог бы воплотить эти противоположные свойства. В те времена считалось, что наиболее вероятный механизм наследственности описывает выстроенная в XVIII веке теория французского биолога Жан-Батиста Ламарка. По мнению Ламарка, наследственные признаки[127] передаются от родителей как сообщение или рассказ – то есть потомство получает инструкцию. Ламарк считал, что животные приспосабливаются к среде путем усиления или ослабления определенных черт, и «степень выраженности признака пропорциональна[128] времени его использования». Вьюрок, вынужденный питаться твердыми зернами, приспосабливается, делая свой клюв мощнее. На такой диете клюв вьюрка постепенно станет тверже и примет форму пассатижей. Это приобретенное свойство в виде инструкции перейдет его потомкам, и их клювы благодаря родителю тоже будут твердыми, уже подготовленными к расклевыванию зерен. По той же логике антилопы, объедающие высокие деревья, однажды понимают, что для доступа к верхней листве им нужно растянуть шеи. За счет «использования и неиспользования», по выражению Ламарка, шеи антилоп удлинятся, а потомство, унаследовавшее эту черту, даст начало жирафам (обратите внимание на сходство рассуждений Ламарка – о том, что в сперму от тела переходят «инструкции», – с пифагоровой концепцией человеческой наследственности, согласно которой сперма собирает сообщения от всех органов).

Непосредственная привлекательность концепции Ламарка заключалась в том, что она предлагала обнадеживающую историю прогрессивного развития: все животные постепенно приспосабливаются к своей среде, медленно, но верно взбираясь по эволюционной лестнице вверх, к совершенству. Эволюция и адаптация спаяны в единый механизм: адаптация и есть эволюция. Эта схема не только была интуитивно понятной, но и хорошо вписывалась в религиозную парадигму – по крайней мере, достаточно хорошо для биологической теории. Пусть изначально и созданные богом, животные все же имеют возможность совершенствовать свою форму, приспосабливаясь к изменчивому миру природы. На идею Великой Цепи Бытия[129] теория не посягала. И даже больше – укрепляла ее позиции, ведь в конце длинного пути адаптивной эволюции стояло самое приспособленное, идеально распрямленное, совершеннейшее из млекопитающих – человек.

Идеи Дарвина явно шли вразрез с эволюционными представлениями Ламарка. Жирафы не произошли от деформированных постоянной тягой к недоступной листве антилоп. Они появились потому, что антилопа-предок породила вариант антилопы с длинной шеей, и этот вариант потом постепенно отбирался под действием какой-то естественной силы вроде голода. Но Дарвин продолжал возвращаться к механизму наследственности: как появилась первая антилопа с длинной шеей?

Дарвин пытался придумать теорию наследственности, совместимую с идеей эволюции. Но здесь дала о себе знать слабая сторона Дарвина: он не был особо одаренным экспериментатором. Мендель, как мы увидим, был прирожденным садоводом, ему на интуитивном уровне удавалось скрещивать растения, считать семена, выделять признаки. Дарвин же был «садовым копателем»: классифицировал растения, сортировал образцы, очерчивал таксоны. Коньком Менделя был эксперимент: манипуляции с организмами, перекрестное опыление тщательно отобранных вариантов, проверка гипотез. Коньком Дарвина была естественная история – реконструкция прошлого планеты путем наблюдения за природой. Мендель, монах, выделял детали целого и виртуозно работал с дробностями; Дарвин, чуть не ставший когда-то священником, напротив, синтезировал из деталей целое.

Но наблюдать за природой, как оказалось, совсем не то же самое, что экспериментировать с ней. Как ни посмотри, ничто в мире природы не намекает на существование генов; напротив, чтобы дойти до идеи дискретных частиц наследственности, нужно совершить довольно причудливые экспериментальные манипуляции. Не имея возможности подобраться к теории наследственности экспериментальным путем, Дарвин был вынужден опираться исключительно на теоретические построения. Он бился над концепцией около двух лет и чуть не довел себя до нервного расстройства[130], когда наконец решил, что наткнулся на подходящую идею. Дарвин предположил, что клетки всех живых организмов производят мелкие частицы, в которых заключена наследственная информация. Он назвал их геммулами[131]. Геммулы циркулируют по телам родителей. Когда животное или растение достигает репродуктивного возраста, информация в геммулах переносится в половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки). Соответственно, информация о «состоянии» тела переходит от родителей к потомству во время зачатия. Как и у Пифагора, в модели Дарвина каждый организм несет информацию о строении органов и тканей в миниатюрных частицах, однако дарвиновская информационная система децентрализована: новый организм строится по результатам «парламентского голосования». Геммулы из руки содержат инструкцию по формированию новой руки, геммулы из уха кодируют построение нового уха.

Как геммулярные сообщения от матери и отца влияют на развивающийся плод? Здесь Дарвин вернулся к старой идее: инструкции от женщины и мужчины просто встречаются в эмбрионе и смешиваются, как краски. Идея смешения наследственного материала[132] большинству биологов была знакома: она лишь переформулировала мысль Аристотеля о смешении мужских и женских черт. Казалось, Дарвину чудом удалось объединить противоположные полюса биологии. В новой теории наследственности он сплавил пифагорова гомункула (геммулы) с аристотелевскими сообщениями и смешением признаков.

Дарвин назвал свою теорию «пангенезис»[133] – «зарождение от всего» (так как все органы формируют геммулы). В 1867 году,