Страница:
В 1896 году молодой ученый возвратился на родину, где начал работать на кафедре гигиены Венского университета. Теперь его интересы сфокусировались на иммунологии, бурно развивавшейся в то время. В 1898 году под руководством А. Вейхсельбаума – известного бактериолога, открывшего возбудителей менингита и пневмонии, на кафедре патологической анатомии Венского университета Ландштейнер проводил свои исследования.
В 1890 году Э. фон Беринг нашел в человеческой крови антитела, которые вырабатываются после перенесенного инфекционного заболевания или прививки, а затем взаимодействуют с микроорганизмами, «против которых» они выработаны, и обезвреживают их. Еще через шесть лет Ж. Борде открыл явление агглютинации – склеивания эритроцитов – при переливании крови животного одного вида животному другого вида.
Изучая действие антител, Ландштейнер установил, что при добавлении иммунной сыворотки крови лабораторные культуры бактерий могут быть агглютинированы. В 1900 году вышла работа австрийского ученого, где описывалась агглютинация, происходящая при смешивании плазмы крови одного человека с эритроцитами крови другого. При этом ученый был категоричен – это явление носит физиологический характер.
Как указывается в книге «Великие ученые XX века»: «В 1901 году исследователь делит кровь человека на три группы: A, B и C, в дальнейшем к ним добавляется четвертая группа AB, а группа C обозначается как 0. Ландштейнер смешивает эритроциты с пробными сыворотками, названными им анти-A и анти-B. Он обнаруживает, что эритроциты группы 0 не агглютинируются ни анти-A, ни анти-B, а эритроциты группы AB, наоборот, агглютинируются обеими сыворотками. Эритроциты группы A агглютинируются сывороткой анти-A и не агглютинируются сывороткой анти-B. Эритроциты группы B агглютинируются сывороткой анти-B и не агглютинируются сывороткой анти-A. Эта достаточно простая и наглядная схема позволила разработать принципы переливания крови от человека к человеку.
Перед самым началом Первой мировой войны, в 1914 году, были открыты антикоагулирующие свойства цитрата натрия[11]. Добавляя это вещество в кровь, можно предотвратить ее свертывание. Так был найден способ консервации донорской крови на достаточно длительное время. Эти исследования помогли медицинской науке сделать большой шаг вперед, в частности, производить операции на сердце, легких и крупных сосудах, разработанные ранее теоретически, но почти не применявшиеся на практике из-за большой потери крови.
Впоследствии также было доказано, что группы крови передаются по наследству. Серологические методы исследования долгое время использовались в экспертизах по установлению отцовства. В настоящее время они постепенно уступают место анализу ДНК, дающему однозначный ответ. Результат исследования групп крови давал два результата: или «Отцовство исключается», или «Отцовство не исключено». Как вы сами понимаете, последняя формула не могла быть применена в юридической практике без дополнительных доказательств».
Другой важной работой австрийского ученого по изучению крови стало описание физиологических механизмов холодовой агглютинации эритроцитов. Ландштейнер разработал совместно с Дж. Донатом метод диагностики холодовой гемоглобинурии. Этот способ получил в медицинской практике название «Метод Доната–Ландштейнера».
В 1909 году ученому удалось сделать большой шаг к разгадке природы полиомиелита. Как пишет М.И. Яновская: «Ландштейнер первым добился экспериментального заражения полиомиелитом – он заставил заболеть им обезьян. Он достал немного спинного мозга человека, умершего от полиомиелита, растер его, простерилизовал, освободив от каких бы то ни было бактерий (что в данном случае чрезвычайно важно!) и ввел прямо в мозг обезьянке макаке-резус. Вслед за ней он заразил таким же образом павиана и еще нескольких макак.
Почему очень важно, что в той взвеси, которой заражал несчастных обезьян Ландштейнер, не было микробов? Потому что, если обезьяны все-таки заболевают, это будет значить, что возбудитель полиомиелита есть невидимый в микроскоп микроорганизм.
Обезьяны заболели. Бедняга павиан, который, кстати сказать, здоровее и сильнее макак, погиб первым, спустя неделю после заражения. А макаки – все до единой – через две недели уже лежали парализованные в своих клетках.
Ландштейнер тщательно исследовал мозг погибшего павиана, мозг, кровь и выделения своих остальных парализованных жертв – возбудителя обнаружить не удалось. Так же, впрочем, как не удавалось его обнаружить в крови и мозге болевших полиомиелитом людей.
Но коль скоро лишенное микробов заразное начало все-таки заражает обезьян, Ландштейнер сделал логический вывод, что это заразное начало – фильтрующийся вирус. Что и подтвердилось в дальнейшем».
В 1916 году Ландштейнер женился на Хелен Влатсо. У них родился сын.
В 1923 году ученый получил предложение переехать в США. Он принял его и начал работу в Рокфеллеровском университете. В 1929 году Ландштейнер стал гражданином США.
В 1930 году «за открытие групп крови человека» Ландштейнер был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине. В нобелевской лекции ученый, говоря о группах крови, сказал: «Удивительным было то, что, когда агглютинация происходила, она была выражена так же, как уже известная реакция взаимодействия между сывороткой и клетками животных разных видов».
Ландштейнер был удостоен многих других высоких наград: Берлинской премии Фонда Ханса Аронсона (1926), золотой медали нидерландского общества Красного Креста (1933), премии Камерона и звания почетного лектора Эдинбургского университета (1938). Он был также кавалером французского ордена Почетного легиона.
В 1940 году Ландштейнер и его коллеги А. Винер и Ф. Левин описали еще один фактор крови человека – так называемый резус-фактор. Была обнаружена связь между этим фактором и гемолитической желтухой новорожденных. Оказалось, что если у матери отсутствует резус-фактор (т е. резус-фактор отрицателен), то резус-положительный плод может приводить к выработке у матери антител против резус-фактора плода. Эти антитела вызывают гемолиз эритроцитов плода, в результате чего гемоглобин превращается в билирубин, что и является причиной желтухи.
26 июня 1943 года во время работы в лаборатории у Карла Ландштейнера случился сердечный приступ, и ученого не стало.
ТОМАС МОРГАН
АЛЕКСАНДР ФЛЕМИНГ
В 1890 году Э. фон Беринг нашел в человеческой крови антитела, которые вырабатываются после перенесенного инфекционного заболевания или прививки, а затем взаимодействуют с микроорганизмами, «против которых» они выработаны, и обезвреживают их. Еще через шесть лет Ж. Борде открыл явление агглютинации – склеивания эритроцитов – при переливании крови животного одного вида животному другого вида.
Изучая действие антител, Ландштейнер установил, что при добавлении иммунной сыворотки крови лабораторные культуры бактерий могут быть агглютинированы. В 1900 году вышла работа австрийского ученого, где описывалась агглютинация, происходящая при смешивании плазмы крови одного человека с эритроцитами крови другого. При этом ученый был категоричен – это явление носит физиологический характер.
Как указывается в книге «Великие ученые XX века»: «В 1901 году исследователь делит кровь человека на три группы: A, B и C, в дальнейшем к ним добавляется четвертая группа AB, а группа C обозначается как 0. Ландштейнер смешивает эритроциты с пробными сыворотками, названными им анти-A и анти-B. Он обнаруживает, что эритроциты группы 0 не агглютинируются ни анти-A, ни анти-B, а эритроциты группы AB, наоборот, агглютинируются обеими сыворотками. Эритроциты группы A агглютинируются сывороткой анти-A и не агглютинируются сывороткой анти-B. Эритроциты группы B агглютинируются сывороткой анти-B и не агглютинируются сывороткой анти-A. Эта достаточно простая и наглядная схема позволила разработать принципы переливания крови от человека к человеку.
Перед самым началом Первой мировой войны, в 1914 году, были открыты антикоагулирующие свойства цитрата натрия[11]. Добавляя это вещество в кровь, можно предотвратить ее свертывание. Так был найден способ консервации донорской крови на достаточно длительное время. Эти исследования помогли медицинской науке сделать большой шаг вперед, в частности, производить операции на сердце, легких и крупных сосудах, разработанные ранее теоретически, но почти не применявшиеся на практике из-за большой потери крови.
Впоследствии также было доказано, что группы крови передаются по наследству. Серологические методы исследования долгое время использовались в экспертизах по установлению отцовства. В настоящее время они постепенно уступают место анализу ДНК, дающему однозначный ответ. Результат исследования групп крови давал два результата: или «Отцовство исключается», или «Отцовство не исключено». Как вы сами понимаете, последняя формула не могла быть применена в юридической практике без дополнительных доказательств».
Другой важной работой австрийского ученого по изучению крови стало описание физиологических механизмов холодовой агглютинации эритроцитов. Ландштейнер разработал совместно с Дж. Донатом метод диагностики холодовой гемоглобинурии. Этот способ получил в медицинской практике название «Метод Доната–Ландштейнера».
В 1909 году ученому удалось сделать большой шаг к разгадке природы полиомиелита. Как пишет М.И. Яновская: «Ландштейнер первым добился экспериментального заражения полиомиелитом – он заставил заболеть им обезьян. Он достал немного спинного мозга человека, умершего от полиомиелита, растер его, простерилизовал, освободив от каких бы то ни было бактерий (что в данном случае чрезвычайно важно!) и ввел прямо в мозг обезьянке макаке-резус. Вслед за ней он заразил таким же образом павиана и еще нескольких макак.
Почему очень важно, что в той взвеси, которой заражал несчастных обезьян Ландштейнер, не было микробов? Потому что, если обезьяны все-таки заболевают, это будет значить, что возбудитель полиомиелита есть невидимый в микроскоп микроорганизм.
Обезьяны заболели. Бедняга павиан, который, кстати сказать, здоровее и сильнее макак, погиб первым, спустя неделю после заражения. А макаки – все до единой – через две недели уже лежали парализованные в своих клетках.
Ландштейнер тщательно исследовал мозг погибшего павиана, мозг, кровь и выделения своих остальных парализованных жертв – возбудителя обнаружить не удалось. Так же, впрочем, как не удавалось его обнаружить в крови и мозге болевших полиомиелитом людей.
Но коль скоро лишенное микробов заразное начало все-таки заражает обезьян, Ландштейнер сделал логический вывод, что это заразное начало – фильтрующийся вирус. Что и подтвердилось в дальнейшем».
В 1916 году Ландштейнер женился на Хелен Влатсо. У них родился сын.
В 1923 году ученый получил предложение переехать в США. Он принял его и начал работу в Рокфеллеровском университете. В 1929 году Ландштейнер стал гражданином США.
В 1930 году «за открытие групп крови человека» Ландштейнер был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине. В нобелевской лекции ученый, говоря о группах крови, сказал: «Удивительным было то, что, когда агглютинация происходила, она была выражена так же, как уже известная реакция взаимодействия между сывороткой и клетками животных разных видов».
Ландштейнер был удостоен многих других высоких наград: Берлинской премии Фонда Ханса Аронсона (1926), золотой медали нидерландского общества Красного Креста (1933), премии Камерона и звания почетного лектора Эдинбургского университета (1938). Он был также кавалером французского ордена Почетного легиона.
В 1940 году Ландштейнер и его коллеги А. Винер и Ф. Левин описали еще один фактор крови человека – так называемый резус-фактор. Была обнаружена связь между этим фактором и гемолитической желтухой новорожденных. Оказалось, что если у матери отсутствует резус-фактор (т е. резус-фактор отрицателен), то резус-положительный плод может приводить к выработке у матери антител против резус-фактора плода. Эти антитела вызывают гемолиз эритроцитов плода, в результате чего гемоглобин превращается в билирубин, что и является причиной желтухи.
26 июня 1943 года во время работы в лаборатории у Карла Ландштейнера случился сердечный приступ, и ученого не стало.
ТОМАС МОРГАН
(1866—1945)
В тридцатые годы прошлого века Н.И. Вавилов писал: «Законы Менделя и Моргана легли в основу современных научных представлений о наследственности, на которых строится селекционная работа как с растительными, так и с животными организмами… Среди биологов XX века Морган выделяется как блестящий генетик-экспериментатор, как исследователь исключительного диапазона».
Томас Хант Морган родился 25 сентября 1866 года в Лексингтоне, штат Кентукки. Его отцом был Чарльтон Хант Морган, консул США на Сицилии и родственник знаменитого магната Дж.П. Моргана, а матерью – Эллен Кей Морган. С детства Томас проявлял интерес к естествознанию. Он поступил в университет в Кентукки и окончил его в 1886 году. Летом того же года он отправился на морскую станцию в Эннисквам на побережье Атлантики, севернее Бостона. (Это был последний год существования местной лаборатории, и на следующий год группа перебралась в Вудс-Хоул.)
В 1887 году Томас поступил в Университет Джонса Гопкинса. В 1888 году Морган начал трудиться в Вудс-Хоуле, а летом того же года стал работать на государственной станции рыболовства.
В 1890 году Морган получил докторскую степень. Его диссертация касалась эмбриологии одного из видов морских пауков и сделана на материале, который он собирал в Вудс-Хоуле. Эта работа базировалась на данных описательной эмбриологии с выводами, простирающимися в область филогенеза.
Доктор Морган снова возвратился в Вудс-Хоул. На этой биологической станции в дальнейшем ученый проводил каждое лето. В том же году Морган занял пост руководителя отдела в Брайн-Маур-Колледже.
Томас рано почувствовал интерес к экспериментальной эмбриологии. Два лета молодой ученый провел на Неаполитанской биологической станции: первый раз в 1890 году, а затем – в 1895-м. Здесь он познакомился и сошелся со многими из тех, кто способствовал развитию экспериментальной эмбриологии – с Дришем, Бовери, Дорном и Гербстом. Хотя Морган был уже и сам экспериментальным эмбриологом, но именно это общение направило его интересы в эту сторону по-настоящему. Они образовали группу исследователей, весьма активных как за рубежом, так и в США.
В 1897 году Моргана избрали одним из попечителей станции Вудс-Хоул. Тогда же на станции появился биолог Вильсон из Чикагского университета. Именно по его совету в 1904 году Морган занял профессорскую кафедру в Колумбийском университете. В течение двадцати четырех лет они работали в очень тесном общении. В том же году он женился на Лилиан Воган Сэмпсон, цитологе, своей бывшей студентке в Брин-Майре. У супругов родились четверо детей.
Подобно большинству биологов и зоологов того времени, Морган был образован в области сравнительной анатомии и особенно в описательной эмбриологии. Занимался молодой ученый и физиологическими исследованиями. Но настоящую славу ему принесла генетика.
В конце девятнадцатого века Морган побывал в саду Гуго де Фриза в Амстердаме, где он увидел дефризовские линии энотеры. Именно тогда у него проявился первый интерес к мутациям. Сыграл свою роль в переориентации Моргана и директор биостанции в Вудс-Хоуле Уитмен, который был генетиком-экспериментатором. Он многие годы посвятил изучению гибридов между разными видами горлиц и голубей, но никак не желал применять менделевский подход. Это понятно, так как у голубей в этом случае получалась, мягко выражаясь, мешанина. Странные признаки, не дающие красивое соотношение 3:1, смущали и Моргана. До поры до времени и он не видел выхода.
Таким образом, до 1910 года Морган скорее мог считаться антименделистом. В том году ученый занялся изучением мутаций – наследуемых изменений тех или иных признаков организма.
Морган проводил свои опыты на дрозофилах, мелких плодовых мушках. С его легкой руки они стали излюбленным объектом генетических исследований в сотнях лабораторий. Их легко раздобыть, они водятся повсеместно. Питаются соком растений, всякой плодовой гнильцой. Их личинки питаются бактериями. Энергия размножения дрозофил огромна: от яйца до взрослой особи – десять дней. Для генетиков важно и то, что дрозофилы подвержены частым наследственным изменениям. У них мало хромосом – всего четыре пары. В клетках слюнных желез мушиных личинок содержатся гигантские хромосомы, которые особенно удобны для исследований.
С помощью дрозофилы генетика к настоящему времени сделала множество открытий. Известность дрозофилы столь велика, что на английском языке издается ежегодник, полностью ей посвященный и содержащий обильную и разнообразную информацию.
Приступив к своим опытам, Морган вначале добывал дрозофил в бакалейных и фруктовых лавках, благо лавочники, которым мушки досаждали, охотно разрешали чудаку ловить их. Потом он вместе с сотрудниками стал разводить мушек в своей лаборатории, в большой комнате, окрещенной «мушиной». Это была комната размером в тридцать пять квадратных метров, в которой помещалось восемь рабочих мест. Там было место, где варили корм для мух. В комнате обычно сидело по меньшей мере пять работающих.
«Боюсь, что я не смогу дать представление об атмосфере, царившей в лаборатории, – вспоминал один из соратников ученого Альфред Стертевант. – Я думаю, это было нечто такое, что нужно пережить, чтобы полностью оценить. Одним из крупнейших достоинств этого места было присутствие обоих – и Моргана, и Вильсона. Так студенты, специализирующиеся у одного из них, очень часто видели другого. Они дополняли друг друга в целом ряде отношений и были большими друзьями. В первые годы работы в Колумбийском университете мы кормили дрозофилу бананами, и в углу комнаты всегда висела большая связка бананов. Комната Вильсона находилась через несколько дверей от нашей, по коридору. Он очень любил бананы, так нашлась еще одна побудительная причина часто посещать «мушиную комнату».
В течение всего этого времени Морган регулярно приезжал в Вудс-Хоул. Это, однако, не означало перерыва в опытах с дрозофилами. Все культуры упаковывались в бочонки – большие бочонки из-под сахара, и отправлялись пароходом-экспрессом. То, что вы начинали в Нью-Йорке, вы заканчивали в Хоуле, и наоборот. Мы всегда приезжали водой: это было время, когда пароходная линия Фолл-Ривер-Лайн была в действии, а Морган всегда занимался всевозможными опытами, не имевшими ничего общего с работой на дрозофиле. Он разводил цыплят, крыс и мышей, выращивал разные растения. И все это переносилось вручную, и грузилось на судно Фолл-Ривер-Лайн, а потом привозилось назад в Нью-Йорк.
А когда Морган попадал сюда, он с головой погружался в работу с морскими формами, в эмбриологию того или иного сорта, даже несмотря на то, что работа с дрозофилой тем временем активно двигалась вперед. Таков был моргановский стиль работы – он не чувствовал себя счастливым, если не ковал из горячего одновременно несколько вещей».
Успеху ученого во многом способствовало то, что он, прежде всего, четко сформулировал исходную гипотезу. Теперь, когда уже было известно, что наследственные задатки находятся в хромосомах, можно было ответить на вопрос, всегда ли будут выполняться численные закономерности, установленные Менделем? Мендель совершенно справедливо считал, что такие закономерности будут верны тогда и только тогда, когда изучаемые факторы будут комбинироваться при образовании зигот независимо друг от друга. Теперь, на основании хромосомной теории наследственности, следовало признать, что это возможно лишь в том случае, когда гены расположены в разных хромосомах. Но так как число последних по сравнению с количеством генов невелико, то следовало ожидать, что гены, расположенные в одной хромосоме, будут переходить из гамет в зиготы совместно. Следовательно, соответствующие признаки будут наследоваться группами.
Проверку этого предположения осуществили Морган и его сотрудники К. Бриджес и А. Стертевант. Вскоре у дрозофилы было обнаружено большое количество разнообразных мутаций, т е. форм, характеризующихся различными наследственными признаками. У нормальных, или, как говорят генетики, дрозофил дикого типа, цвет тела серовато-желтоватый, крылья серые, глаза темного кирпично-красного цвета, щетинки, покрывающие тело, и жилки на крыльях имеют вполне определенное расположение. У обнаруживавшихся время от времени мутантных мух эти признаки были изменены: тело, например, было черное, глаза белые или иначе окрашенные, крылья зачаточные и т д. Часть особей несла не одну, а сразу несколько мутаций: например, муха с черным телом могла, кроме того, обладать зачаточными крыльями. Многообразие мутаций позволило Моргану приступить к генетическим опытам. Прежде всего, он доказал, что гены, находящиеся в одной хромосоме, передаются при скрещиваниях совместно, т е. сцеплены друг с другом. Одна группа сцепления генов расположена в одной хромосоме. Веское подтверждение гипотезы о сцеплении генов в хромосомах Морган получил также при изучении так называемого сцепленного с полом наследования.
Определив, что ген окраски глаз дрозофилы локализован в X-хромосоме, и проследив за поведением генов в потомстве определенных самцов и самок, Морган и его сотрудники получили убедительное подтверждение предположения о сцеплении генов.
В 1933 году Морган получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности». В нобелевской лекции Морган заявил, что вклад генетики в медицину носит преимущественно чисто образовательный характер. «В прошлом сам предмет наследственности человека был настолько расплывчатым и засоренным всевозможными мифами и предрассудками, что обретение научного понимания сути предмета есть уже достижение первостепенной величины», – сказал он. В продолжение речи ученый высказал предположение, что открытие явления сцепления с полом может когда-нибудь оказаться полезным для диагностики генетических заболеваний.
Морган происходил из известной семьи, но был лишен какой бы то ни было заносчивости или снобизма. И он, конечно, был свободен от самомнения. Его происхождение было одной из причин того, что он чувствовал себя в любой компании совершенно как у себя дома. Как среди президентов колледжа, так и среди детей.
Общей задачей Моргана, которую он стремился решить своей биологической деятельностью, было желание дать материалистическую интерпретацию явлениям жизни. Он всегда относился сдержанно к идее о существовании естественного отбора, так как ему казалось, что тем самым открывается дверь к объяснению биологических явлений в понятиях, предполагающих наличие цели. Его можно было уговорить и убедить, что в этом представлении нет решительно ничего, что не было бы материалистичным, но оно ему никогда не нравилось. И его приходилось снова и снова убеждать в этом каждые несколько месяцев.
В 1928 году Морган перешел в Калифорнийский технологический институт с тем, чтобы организовать новый биологический отдел. Что его интересовало в этом предприятии, так это возможность организовать отдел, как он того хотел, и притом в институте, где на высоте находились физика и химия, где царила исследовательская атмосфера и где работа со студентами была направлена на то, чтобы вырастить из них исследователей. Морган оставался в институте до самой своей смерти, но каждое лето он регулярно возвращался в Вудс-Хоул. Ученики Моргана за десяток лет успели изучить триста поколений дрозофил.
Умер Морган 4 декабря 1945 года в Пасадене от желудочного кровотечения.
Томас Хант Морган родился 25 сентября 1866 года в Лексингтоне, штат Кентукки. Его отцом был Чарльтон Хант Морган, консул США на Сицилии и родственник знаменитого магната Дж.П. Моргана, а матерью – Эллен Кей Морган. С детства Томас проявлял интерес к естествознанию. Он поступил в университет в Кентукки и окончил его в 1886 году. Летом того же года он отправился на морскую станцию в Эннисквам на побережье Атлантики, севернее Бостона. (Это был последний год существования местной лаборатории, и на следующий год группа перебралась в Вудс-Хоул.)
В 1887 году Томас поступил в Университет Джонса Гопкинса. В 1888 году Морган начал трудиться в Вудс-Хоуле, а летом того же года стал работать на государственной станции рыболовства.
В 1890 году Морган получил докторскую степень. Его диссертация касалась эмбриологии одного из видов морских пауков и сделана на материале, который он собирал в Вудс-Хоуле. Эта работа базировалась на данных описательной эмбриологии с выводами, простирающимися в область филогенеза.
Доктор Морган снова возвратился в Вудс-Хоул. На этой биологической станции в дальнейшем ученый проводил каждое лето. В том же году Морган занял пост руководителя отдела в Брайн-Маур-Колледже.
Томас рано почувствовал интерес к экспериментальной эмбриологии. Два лета молодой ученый провел на Неаполитанской биологической станции: первый раз в 1890 году, а затем – в 1895-м. Здесь он познакомился и сошелся со многими из тех, кто способствовал развитию экспериментальной эмбриологии – с Дришем, Бовери, Дорном и Гербстом. Хотя Морган был уже и сам экспериментальным эмбриологом, но именно это общение направило его интересы в эту сторону по-настоящему. Они образовали группу исследователей, весьма активных как за рубежом, так и в США.
В 1897 году Моргана избрали одним из попечителей станции Вудс-Хоул. Тогда же на станции появился биолог Вильсон из Чикагского университета. Именно по его совету в 1904 году Морган занял профессорскую кафедру в Колумбийском университете. В течение двадцати четырех лет они работали в очень тесном общении. В том же году он женился на Лилиан Воган Сэмпсон, цитологе, своей бывшей студентке в Брин-Майре. У супругов родились четверо детей.
Подобно большинству биологов и зоологов того времени, Морган был образован в области сравнительной анатомии и особенно в описательной эмбриологии. Занимался молодой ученый и физиологическими исследованиями. Но настоящую славу ему принесла генетика.
В конце девятнадцатого века Морган побывал в саду Гуго де Фриза в Амстердаме, где он увидел дефризовские линии энотеры. Именно тогда у него проявился первый интерес к мутациям. Сыграл свою роль в переориентации Моргана и директор биостанции в Вудс-Хоуле Уитмен, который был генетиком-экспериментатором. Он многие годы посвятил изучению гибридов между разными видами горлиц и голубей, но никак не желал применять менделевский подход. Это понятно, так как у голубей в этом случае получалась, мягко выражаясь, мешанина. Странные признаки, не дающие красивое соотношение 3:1, смущали и Моргана. До поры до времени и он не видел выхода.
Таким образом, до 1910 года Морган скорее мог считаться антименделистом. В том году ученый занялся изучением мутаций – наследуемых изменений тех или иных признаков организма.
Морган проводил свои опыты на дрозофилах, мелких плодовых мушках. С его легкой руки они стали излюбленным объектом генетических исследований в сотнях лабораторий. Их легко раздобыть, они водятся повсеместно. Питаются соком растений, всякой плодовой гнильцой. Их личинки питаются бактериями. Энергия размножения дрозофил огромна: от яйца до взрослой особи – десять дней. Для генетиков важно и то, что дрозофилы подвержены частым наследственным изменениям. У них мало хромосом – всего четыре пары. В клетках слюнных желез мушиных личинок содержатся гигантские хромосомы, которые особенно удобны для исследований.
С помощью дрозофилы генетика к настоящему времени сделала множество открытий. Известность дрозофилы столь велика, что на английском языке издается ежегодник, полностью ей посвященный и содержащий обильную и разнообразную информацию.
Приступив к своим опытам, Морган вначале добывал дрозофил в бакалейных и фруктовых лавках, благо лавочники, которым мушки досаждали, охотно разрешали чудаку ловить их. Потом он вместе с сотрудниками стал разводить мушек в своей лаборатории, в большой комнате, окрещенной «мушиной». Это была комната размером в тридцать пять квадратных метров, в которой помещалось восемь рабочих мест. Там было место, где варили корм для мух. В комнате обычно сидело по меньшей мере пять работающих.
«Боюсь, что я не смогу дать представление об атмосфере, царившей в лаборатории, – вспоминал один из соратников ученого Альфред Стертевант. – Я думаю, это было нечто такое, что нужно пережить, чтобы полностью оценить. Одним из крупнейших достоинств этого места было присутствие обоих – и Моргана, и Вильсона. Так студенты, специализирующиеся у одного из них, очень часто видели другого. Они дополняли друг друга в целом ряде отношений и были большими друзьями. В первые годы работы в Колумбийском университете мы кормили дрозофилу бананами, и в углу комнаты всегда висела большая связка бананов. Комната Вильсона находилась через несколько дверей от нашей, по коридору. Он очень любил бананы, так нашлась еще одна побудительная причина часто посещать «мушиную комнату».
В течение всего этого времени Морган регулярно приезжал в Вудс-Хоул. Это, однако, не означало перерыва в опытах с дрозофилами. Все культуры упаковывались в бочонки – большие бочонки из-под сахара, и отправлялись пароходом-экспрессом. То, что вы начинали в Нью-Йорке, вы заканчивали в Хоуле, и наоборот. Мы всегда приезжали водой: это было время, когда пароходная линия Фолл-Ривер-Лайн была в действии, а Морган всегда занимался всевозможными опытами, не имевшими ничего общего с работой на дрозофиле. Он разводил цыплят, крыс и мышей, выращивал разные растения. И все это переносилось вручную, и грузилось на судно Фолл-Ривер-Лайн, а потом привозилось назад в Нью-Йорк.
А когда Морган попадал сюда, он с головой погружался в работу с морскими формами, в эмбриологию того или иного сорта, даже несмотря на то, что работа с дрозофилой тем временем активно двигалась вперед. Таков был моргановский стиль работы – он не чувствовал себя счастливым, если не ковал из горячего одновременно несколько вещей».
Успеху ученого во многом способствовало то, что он, прежде всего, четко сформулировал исходную гипотезу. Теперь, когда уже было известно, что наследственные задатки находятся в хромосомах, можно было ответить на вопрос, всегда ли будут выполняться численные закономерности, установленные Менделем? Мендель совершенно справедливо считал, что такие закономерности будут верны тогда и только тогда, когда изучаемые факторы будут комбинироваться при образовании зигот независимо друг от друга. Теперь, на основании хромосомной теории наследственности, следовало признать, что это возможно лишь в том случае, когда гены расположены в разных хромосомах. Но так как число последних по сравнению с количеством генов невелико, то следовало ожидать, что гены, расположенные в одной хромосоме, будут переходить из гамет в зиготы совместно. Следовательно, соответствующие признаки будут наследоваться группами.
Проверку этого предположения осуществили Морган и его сотрудники К. Бриджес и А. Стертевант. Вскоре у дрозофилы было обнаружено большое количество разнообразных мутаций, т е. форм, характеризующихся различными наследственными признаками. У нормальных, или, как говорят генетики, дрозофил дикого типа, цвет тела серовато-желтоватый, крылья серые, глаза темного кирпично-красного цвета, щетинки, покрывающие тело, и жилки на крыльях имеют вполне определенное расположение. У обнаруживавшихся время от времени мутантных мух эти признаки были изменены: тело, например, было черное, глаза белые или иначе окрашенные, крылья зачаточные и т д. Часть особей несла не одну, а сразу несколько мутаций: например, муха с черным телом могла, кроме того, обладать зачаточными крыльями. Многообразие мутаций позволило Моргану приступить к генетическим опытам. Прежде всего, он доказал, что гены, находящиеся в одной хромосоме, передаются при скрещиваниях совместно, т е. сцеплены друг с другом. Одна группа сцепления генов расположена в одной хромосоме. Веское подтверждение гипотезы о сцеплении генов в хромосомах Морган получил также при изучении так называемого сцепленного с полом наследования.
Определив, что ген окраски глаз дрозофилы локализован в X-хромосоме, и проследив за поведением генов в потомстве определенных самцов и самок, Морган и его сотрудники получили убедительное подтверждение предположения о сцеплении генов.
В 1933 году Морган получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности». В нобелевской лекции Морган заявил, что вклад генетики в медицину носит преимущественно чисто образовательный характер. «В прошлом сам предмет наследственности человека был настолько расплывчатым и засоренным всевозможными мифами и предрассудками, что обретение научного понимания сути предмета есть уже достижение первостепенной величины», – сказал он. В продолжение речи ученый высказал предположение, что открытие явления сцепления с полом может когда-нибудь оказаться полезным для диагностики генетических заболеваний.
Морган происходил из известной семьи, но был лишен какой бы то ни было заносчивости или снобизма. И он, конечно, был свободен от самомнения. Его происхождение было одной из причин того, что он чувствовал себя в любой компании совершенно как у себя дома. Как среди президентов колледжа, так и среди детей.
Общей задачей Моргана, которую он стремился решить своей биологической деятельностью, было желание дать материалистическую интерпретацию явлениям жизни. Он всегда относился сдержанно к идее о существовании естественного отбора, так как ему казалось, что тем самым открывается дверь к объяснению биологических явлений в понятиях, предполагающих наличие цели. Его можно было уговорить и убедить, что в этом представлении нет решительно ничего, что не было бы материалистичным, но оно ему никогда не нравилось. И его приходилось снова и снова убеждать в этом каждые несколько месяцев.
В 1928 году Морган перешел в Калифорнийский технологический институт с тем, чтобы организовать новый биологический отдел. Что его интересовало в этом предприятии, так это возможность организовать отдел, как он того хотел, и притом в институте, где на высоте находились физика и химия, где царила исследовательская атмосфера и где работа со студентами была направлена на то, чтобы вырастить из них исследователей. Морган оставался в институте до самой своей смерти, но каждое лето он регулярно возвращался в Вудс-Хоул. Ученики Моргана за десяток лет успели изучить триста поколений дрозофил.
Умер Морган 4 декабря 1945 года в Пасадене от желудочного кровотечения.
АЛЕКСАНДР ФЛЕМИНГ
(1881—1955)
«Исследователь должен быть свободен идти в том направлении, которое называет ему новое открытие… – писал Флеминг. – Каждому исследователю нужно иметь какое-то свободное время, чтобы осуществить свои замыслы, никого в них не посвящая (разве что он сам того пожелает). В эти свободные часы могут быть сделаны открытия первостепенной важности».
Шотландский бактериолог Александр Флеминг родился 6 августа 1881 года в графстве Восточный Эйршир в семье фермера Хью Флеминга и его второй жены Грейс (Мортон) Флеминг.
Он был седьмым ребенком у своего отца и третьим – у матери. Когда мальчику исполнилось семь лет, умер отец, и матери пришлось самой управляться с фермой. Ее помощником был старший брат Флеминга по отцу, Томас. Александр посещал маленькую сельскую школу, расположенную неподалеку, а позже Килмарнокскую академию. Мальчик рано научился внимательно наблюдать за природой. В возрасте тринадцати лет он вслед за старшими братьями отправился в Лондон, где работал клерком, посещал занятия в Политехническом институте на Риджент-стрит. В 1900 году вступил в Лондонский шотландский полк. Флемингу нравилась военная служба, он заслужил репутацию первоклассного стрелка и ватерполиста. К тому времени англо-бурская война уже кончилась, и Флемингу не довелось служить в заморских странах.
Получив свидетельство о среднем образовании, он мог поступить в любое медицинское училище. «В Лондоне, – писал он впоследствии, – двенадцать таких училищ, и жил я примерно на одинаковом расстоянии от трех из них. Ни об одном из этих училищ я ничего не знал, но в составе ватерпольной команды Лондонского шотландского полка я когда-то играл против студентов Сент-Мэри; и я поступил в Сент-Мэри».
Александр изучал хирургию и, выдержав экзамены, в 1906 году стал членом Королевского колледжа хирургов. Газета, выпускаемая в Сент-Мэри, писала: «Мистер Флеминг, недавно награжденный золотой медалью и, казалось, без всякого усилия завоевавший звание члена Королевского хирургического колледжа, – один из самых преданных учеников сэра Алмрота Райта, и мы думаем, что его ждет славное будущее».
Работая в лаборатории патологии профессора Алмрота Райта больницы Св. Марии, он в 1908 году получил степени магистра и бакалавра наук в Лондонском университете.
В то время врачи и бактериологи полагали, что дальнейший прогресс будет связан с попытками изменить, усилить или дополнить свойства иммунной системы. Открытие в 1910 году сальварсана Паулем Эрлихом лишь подтвердило эти предположения.
Лаборатория Райта была одной из первых, получивших образцы сальварсана для проверки. В 1908 году Флеминг приступил к экспериментам с препаратом, используя его также в частной медицинской практике для лечения сифилиса. Прекрасно осознавая все проблемы, связанные с сальварсаном, он, тем не менее, верил в возможности химиотерапии. В течение нескольких лет, однако, результаты исследований были таковы, что едва ли могли подтвердить его предположения.
Один из коллег Флеминга, Фримен, вспоминал о нем: «Мы все были очень привязаны к Флему. Он был сдержанным человеком, но приветливым. Отвечал он односложно и, как только в разговор включались другие, замолкал. Мы говорили, что он типичный шотландец и что он не разговаривает, а ворчит. Конечно, это не совсем верно. Это была наша «семейная» шутка».
После вступления Британии в Первую мировую войну Флеминг служил капитаном в медицинском корпусе Королевской армии и участвовал в военных действиях во Франции.
23 декабря 1915 года он женился на старшей медицинской сестре Саре Марион Мак-Элрой, ирландке по происхождению. Она держала частную клинику в Лондоне. Через девять лет у них родился сын Роберт. Сара удивительным образом сумела разглядеть в этом крайне скромном и тихом человеке скрытый гений и прониклась к нему большим уважением. «Алек – великий человек, – говорила она, – но никто этого не знает».
Тем временем, работая в лаборатории исследования ран, Флеминг вместе с Райтом пытался определить, приносят ли антисептики какую-либо пользу при лечении инфицированных поражений. Флеминг показал, что такие антисептики, как карболовая кислота, в то время широко применявшаяся для обработки открытых ран, убивает лейкоциты, создающие в организме защитный барьер, что способствует выживанию бактерий в тканях.
В 1922 году после неудачных попыток выделить возбудителя обычных простудных заболеваний Флеминг чисто случайно открыл лизоцим – фермент, убивающий некоторые бактерии и не причиняющий вреда здоровым тканям. К сожалению, перспективы медицинского использования лизоцима оказались довольно ограниченными, поскольку он был весьма эффективным средством против бактерий, не являющихся возбудителями заболеваний, и совершенно неэффективным против болезнетворных организмов. Это открытие, однако, побудило Флеминга заняться поисками других антибактериальных препаратов, которые были бы безвредны для организма человека.
Другая счастливая случайность – открытие Флемингом пенициллина в 1928 году – явилась результатом стечения ряда обстоятельств, столь невероятных, что в них почти невозможно поверить. В отличие от своих аккуратных коллег, очищавших чашки с бактериальными культурами после окончания работы с ними, Флеминг не выбрасывал культуры по 2–3 недели кряду, пока его лабораторный стол не оказывался загроможденным 40 или 50 чашками. Тогда он принимался за уборку, просматривал культуры одну за другой, чтобы не пропустить что-нибудь интересное. В одной из чашек он обнаружил плесень, которая, к его удивлению, угнетала высеянную культуру бактерии. Отделив плесень, он установил, что «бульон, на котором разрослась плесень… приобрел отчетливо выраженную способность подавлять рост микроорганизмов, а также бактерицидные и бактериологические свойства».
Неряшливость Флеминга и сделанное им наблюдение явились всего лишь двумя обстоятельствами в целом ряду случайностей, способствовавших открытию. Плесень, которой оказалась заражена культура, относилась к очень редкому виду. Вероятно, она была занесена из лаборатории, расположенной этажом ниже, где выращивались образцы плесени, взятые из домов больных, страдающих бронхиальной астмой, с целью изготовления из них десенсибилизирующих экстрактов. Флеминг оставил ставшую впоследствии знаменитой чашку на лабораторном столе и уехал отдыхать. Наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные условия для роста плесени, а последовавшее затем потепление – для бактерий. Как выяснилось позднее, стечению именно этих обстоятельств было обязано знаменитое открытие.
Случайность случайностью, но «меня поразило, – рассказывает коллега Флеминга Мелвин Прайс, – что он не ограничился наблюдениями, а тотчас же принялся действовать. Многие, обнаружив какое-нибудь явление, чувствуют, что оно может быть значительным, но лишь удивляются и вскоре забывают о нем. Флеминг был не таков. Помню другой случай, когда я еще работал с ним. Мне никак не удавалось получить одну культуру, а он уговаривал меня, что надо извлекать пользу из неудач и ошибок. Это характерно для его отношения к жизни».
Первоначальные исследования Флеминга дали ряд важных сведений о пенициллине. Он писал, что это «эффективная антибактериальная субстанция… оказывающая выраженное действие на пиогенные кокки… и палочки дифтерийной группы… Пенициллин даже в огромных дозах не токсичен для животных… Можно предположить, что он окажется эффективным антисептиком при наружной обработке участков, пораженных чувствительными к пенициллину микробами, или при его введении внутрь».
Шотландский бактериолог Александр Флеминг родился 6 августа 1881 года в графстве Восточный Эйршир в семье фермера Хью Флеминга и его второй жены Грейс (Мортон) Флеминг.
Он был седьмым ребенком у своего отца и третьим – у матери. Когда мальчику исполнилось семь лет, умер отец, и матери пришлось самой управляться с фермой. Ее помощником был старший брат Флеминга по отцу, Томас. Александр посещал маленькую сельскую школу, расположенную неподалеку, а позже Килмарнокскую академию. Мальчик рано научился внимательно наблюдать за природой. В возрасте тринадцати лет он вслед за старшими братьями отправился в Лондон, где работал клерком, посещал занятия в Политехническом институте на Риджент-стрит. В 1900 году вступил в Лондонский шотландский полк. Флемингу нравилась военная служба, он заслужил репутацию первоклассного стрелка и ватерполиста. К тому времени англо-бурская война уже кончилась, и Флемингу не довелось служить в заморских странах.
Получив свидетельство о среднем образовании, он мог поступить в любое медицинское училище. «В Лондоне, – писал он впоследствии, – двенадцать таких училищ, и жил я примерно на одинаковом расстоянии от трех из них. Ни об одном из этих училищ я ничего не знал, но в составе ватерпольной команды Лондонского шотландского полка я когда-то играл против студентов Сент-Мэри; и я поступил в Сент-Мэри».
Александр изучал хирургию и, выдержав экзамены, в 1906 году стал членом Королевского колледжа хирургов. Газета, выпускаемая в Сент-Мэри, писала: «Мистер Флеминг, недавно награжденный золотой медалью и, казалось, без всякого усилия завоевавший звание члена Королевского хирургического колледжа, – один из самых преданных учеников сэра Алмрота Райта, и мы думаем, что его ждет славное будущее».
Работая в лаборатории патологии профессора Алмрота Райта больницы Св. Марии, он в 1908 году получил степени магистра и бакалавра наук в Лондонском университете.
В то время врачи и бактериологи полагали, что дальнейший прогресс будет связан с попытками изменить, усилить или дополнить свойства иммунной системы. Открытие в 1910 году сальварсана Паулем Эрлихом лишь подтвердило эти предположения.
Лаборатория Райта была одной из первых, получивших образцы сальварсана для проверки. В 1908 году Флеминг приступил к экспериментам с препаратом, используя его также в частной медицинской практике для лечения сифилиса. Прекрасно осознавая все проблемы, связанные с сальварсаном, он, тем не менее, верил в возможности химиотерапии. В течение нескольких лет, однако, результаты исследований были таковы, что едва ли могли подтвердить его предположения.
Один из коллег Флеминга, Фримен, вспоминал о нем: «Мы все были очень привязаны к Флему. Он был сдержанным человеком, но приветливым. Отвечал он односложно и, как только в разговор включались другие, замолкал. Мы говорили, что он типичный шотландец и что он не разговаривает, а ворчит. Конечно, это не совсем верно. Это была наша «семейная» шутка».
После вступления Британии в Первую мировую войну Флеминг служил капитаном в медицинском корпусе Королевской армии и участвовал в военных действиях во Франции.
23 декабря 1915 года он женился на старшей медицинской сестре Саре Марион Мак-Элрой, ирландке по происхождению. Она держала частную клинику в Лондоне. Через девять лет у них родился сын Роберт. Сара удивительным образом сумела разглядеть в этом крайне скромном и тихом человеке скрытый гений и прониклась к нему большим уважением. «Алек – великий человек, – говорила она, – но никто этого не знает».
Тем временем, работая в лаборатории исследования ран, Флеминг вместе с Райтом пытался определить, приносят ли антисептики какую-либо пользу при лечении инфицированных поражений. Флеминг показал, что такие антисептики, как карболовая кислота, в то время широко применявшаяся для обработки открытых ран, убивает лейкоциты, создающие в организме защитный барьер, что способствует выживанию бактерий в тканях.
В 1922 году после неудачных попыток выделить возбудителя обычных простудных заболеваний Флеминг чисто случайно открыл лизоцим – фермент, убивающий некоторые бактерии и не причиняющий вреда здоровым тканям. К сожалению, перспективы медицинского использования лизоцима оказались довольно ограниченными, поскольку он был весьма эффективным средством против бактерий, не являющихся возбудителями заболеваний, и совершенно неэффективным против болезнетворных организмов. Это открытие, однако, побудило Флеминга заняться поисками других антибактериальных препаратов, которые были бы безвредны для организма человека.
Другая счастливая случайность – открытие Флемингом пенициллина в 1928 году – явилась результатом стечения ряда обстоятельств, столь невероятных, что в них почти невозможно поверить. В отличие от своих аккуратных коллег, очищавших чашки с бактериальными культурами после окончания работы с ними, Флеминг не выбрасывал культуры по 2–3 недели кряду, пока его лабораторный стол не оказывался загроможденным 40 или 50 чашками. Тогда он принимался за уборку, просматривал культуры одну за другой, чтобы не пропустить что-нибудь интересное. В одной из чашек он обнаружил плесень, которая, к его удивлению, угнетала высеянную культуру бактерии. Отделив плесень, он установил, что «бульон, на котором разрослась плесень… приобрел отчетливо выраженную способность подавлять рост микроорганизмов, а также бактерицидные и бактериологические свойства».
Неряшливость Флеминга и сделанное им наблюдение явились всего лишь двумя обстоятельствами в целом ряду случайностей, способствовавших открытию. Плесень, которой оказалась заражена культура, относилась к очень редкому виду. Вероятно, она была занесена из лаборатории, расположенной этажом ниже, где выращивались образцы плесени, взятые из домов больных, страдающих бронхиальной астмой, с целью изготовления из них десенсибилизирующих экстрактов. Флеминг оставил ставшую впоследствии знаменитой чашку на лабораторном столе и уехал отдыхать. Наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные условия для роста плесени, а последовавшее затем потепление – для бактерий. Как выяснилось позднее, стечению именно этих обстоятельств было обязано знаменитое открытие.
Случайность случайностью, но «меня поразило, – рассказывает коллега Флеминга Мелвин Прайс, – что он не ограничился наблюдениями, а тотчас же принялся действовать. Многие, обнаружив какое-нибудь явление, чувствуют, что оно может быть значительным, но лишь удивляются и вскоре забывают о нем. Флеминг был не таков. Помню другой случай, когда я еще работал с ним. Мне никак не удавалось получить одну культуру, а он уговаривал меня, что надо извлекать пользу из неудач и ошибок. Это характерно для его отношения к жизни».
Первоначальные исследования Флеминга дали ряд важных сведений о пенициллине. Он писал, что это «эффективная антибактериальная субстанция… оказывающая выраженное действие на пиогенные кокки… и палочки дифтерийной группы… Пенициллин даже в огромных дозах не токсичен для животных… Можно предположить, что он окажется эффективным антисептиком при наружной обработке участков, пораженных чувствительными к пенициллину микробами, или при его введении внутрь».