Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК

Первые элементы пазла уже были сложены, когда К. В. Айхлинг навестил Менделя в 1878 году. Оскар Гертвиг, бывший ученик Эрнста Геккеля, покинул Германию и направился в тепло Французской Ривьеры для изучения оплодотворения икры морского ежа[92]. Для этого требовалось получить сперму и икру из гонад морских ежей[93]

и смешать эти ингредиенты в капле морской воды на предметном стекле микроскопа. Гертвиг наблюдал, как сперма проникает в икринку, а затем их два ядра сливаются для образования единого ядра первой клетки нового эмбриона. Доказав, что при оплодотворении соединяется материал ядер как матери, так и отца, Гертвиг опроверг популярное заблуждение, что яйцо содержит все необходимое для создания новой жизни, а сперматозоид просто активирует его.

Данные о следующем прорыве были опубликованы в последние месяцы жизни Менделя. Эдуард ван Бенеден, профессор зоологии в Льеже, создал себе репутацию на кишечных гельминтах; он шел по стопам своего отца, который изучал жизненный цикл ленточного червя со сменой хозяина. Ван Бенеден работал над «чудесным материалом»[94] лошадиной острицы с ее относительно массивными сперматозоидами и тысячами икринок, расположенных в женском половом тракте. Он рассмотрел, что происходит после оплодотворения, поместив живых червей в спирт; последний пропитывал червя медленно, так что эмбрионы продолжали развиваться внутри мертвого тела их родителя. Это случайное открытие было настолько увлекательным, что публикация работы Ван Бенедена (на 230 страниц) по первой части процесса задержалась, пока он дописывал 125-страничное дополнение.

У острицы всего четыре хромосомы, так что их перемещения легко отслеживать. К концу формирования спермы и икринок произошло нечто необыкновенное – «редукционное» деление клетки, в результате которого четыре хромосомы были поделены между двумя дочерними клетками, так что каждый сперматозоид и икринка содержали всего по две хромосомы. Во время оплодотворения наблюдался противоположный процесс. Ядра сперматозоида и икринки растворились, так что в каждом были видны по две хромосомы, а затем соединились, образовав новую клетку с полным комплектом из четырех хромосом[95]

.

Еще более ясные наблюдения и революционное прозрение пришли из американских прерий благодаря насекомому, которое, если бы оно умело летать, сошло бы за библейскую саранчу. Равнинный кузнечик (Brachystola magna) достигает длины 5 сантиметров и представляет собой еще один подарок природы, поскольку определение magna

применимо также к клеткам спермы в его семенниках. Как выразился Уолтер Саттон, 20-летний фермерский сын, ставший зоологом: «Клетки этого джентльмена одни из самых крупных, какие только были открыты»[96]. Саттон собирал кузнечиков, пока управлял машиной для уборки кукурузы в Канзасе летом 1899 года. В это время он работал над магистерской диссертацией об образовании спермы у Brachystola

в Канзасском университете. Он продолжил свои исследования в Колумбийском университете в Нью-Йорке, намереваясь защитить докторскую диссертацию, но по «причинам, которые не до конца ясны, возможно, финансовым» защита докторской диссертации так и не состоялась. Саттон ушел в медицину и построил успешную карьеру в качестве хирурга.

Парфянской стрелой, пущенной Саттоном на прощанье в мир науки, стала пара работ[97], которые соединяли две доселе не связанные друг с другом нити исследования. Его работы являются эталоном ясности и экономии; на 35 страницах он расширил границы понимания сильнее, чем Ван Бенеден на 350. У Brachystola имеются 11 пар соответствующих друг другу хромосом и дополнительная хромосома, определяющая пол. Каждая из них так хорошо видна, что Саттон мог проследить движения отдельных хромосом в мельчайших подробностях – которые он описал в своих работах, изобразив увиденное в микроскоп с помощью камеры люцида. Он продемонстрировал, что каждая хромосома сохраняет свою идентичность на протяжении жизненного цикла и при переходе от одного поколения следующему. Вследствие такого примечательного постоянства он предположил, что хромосомы переносят «единицы наследственности». Что особенно важно, он доказал, что одна хромосома из каждой пары была по происхождению отцовской, а другая – материнской и что члены каждой пары разделялись во время образования спермы или яиц и отходили по отдельности в каждую гамету. Отзвуки «Опытов над растительными гибридами» Менделя вдохновили прощальное заявление Саттона[98], в котором «наконец цитология и генетика соединились самыми близкими отношениями»: «Наконец, я хочу обратить внимание на высокую вероятность того, что соединение пары отцовских и материнских хромосом и их последующее разделение во время редукционного деления… может представлять собой физическую основу для закона наследственности Менделя».