Она смеется, как мать

В этом последнем предположении Дарвин просто следовал традиции, берущей свое начало за два тысячелетия до него – в трудах Гиппократа. Ранее в XIX в. французский натуралист Жан Батист Ламарк предложил первую детальную теорию эволюции, ключевым пунктом которой была способность живых организмов наследовать приобретенные признаки. Жираф, стремящийся добраться до листьев на очень высокой ветке, вталкивал бы флюиды в шею, все сильнее растягивая ее. Тогда его потомство родилось бы с более длинной шеей, а с течением множества поколений это упражнение привело бы к такой вытянутости жирафьей шеи, которую мы сегодня и наблюдаем.

Дарвин полагал, что геммулы ведут себя подобно флюидам Ламарка. В ходе своих исследований он заметил, что у домашних пород скота легкие и печень имеют меньший размер, чем у их диких собратьев[126]. Он видел в этом результат пангенезиса. Фермеры кормят своих животных лучшей едой и ожидают от них меньшей активности. В результате легким и печени животных не надо так интенсивно работать, и эти органы производят другие геммулы.

Наиболее ярко, согласно Дарвину, пангенезис проявляется у скота и других одомашненных животных. Всего за несколько тысяч лет люди, использовав бесконечное множество приемов, изменили наследственные черты животных и растений и вывели грейхаундов, корги и сенбернаров, скаковых лошадей и пони, яблоки, пшеницу и кукурузу. Селекционеры, подобные Бакуэллю, выбирая особей для разведения, неосознанно отбирали животных, чьи геммулы должны были передаться следующим поколениям. Они скрещивали разные породы, что приводило к образованию новых сочетаний геммул. Селекционеры использовали те же законы наследственности, которые способствовали эволюции всех видов, в том числе, возможно, и нас самих.

Дарвин писал, что «человек производит в обширных размерах опыт, тот самый опыт, который природа непрерывно производила в течение долгого времени»[127].

Молодой Лютер Бёрбанк сидел у себя в Массачусетсе и читал «Изменение животных и растений…», испытывая чувства изумления и облегчения. Он мог бы оставаться обычным фермером, но ощущал, что является частью чего-то намного большего. Такие биологические процессы, как изменчивость, отбор и наследственность, благодаря которым образовались все живые существа, воспринимались им как глина, из которой можно что-то лепить собственными руками. Дарвин заявлял, что изменчивость возникает в результате скрещивания, которое смешивает геммулы разного происхождения в новых сочетаниях. Последовательно отбирая растения для размножения, Бёрбанк мог в конечном итоге создать новый сорт, который надежно передавал бы свои черты будущим поколениям.

Позднее Бёрбанк писал, что «в то время как я ставил свои утомительные опыты и, как слепой, спотыкался через истины и полуистины, великий учитель проник в причины и последствия и изложил их логично, легко понятно и так, что они имели прямое отношение к моей работе»[128][129].

В 1871 г. Бёрбанк купил ферму площадью в 17 акров, где мог претворять в дело дарвиновские причины и последствия. Он проводил перекрестное опыление бобов. Его семена капусты и сорго завоевывали призы на местных сельскохозяйственных выставках[130]. А затем, в возрасте всего лишь 23 лет, Бёрбанк заприметил странную картошку, которая впоследствии увековечит его имя в сельском хозяйстве.

Как-то раз, ухаживая за картофелем сорта Ранняя роза, Бёрбанк заметил свисающий с одного куста маленький шарик, напоминающий помидор. Он понял, что нашел нечто удивительно редкое – плод с семенами. Фермеры, как правило, размножают картофель, нарезая клубни и высаживая полученные фрагменты, которые способны вырасти в новые растения. Но картофель также может размножаться половым путем. Он цветет, и когда семяпочки в цветках оплодотворяются пыльцой, то образуются семена. Скопления семян находятся внутри шаровидного плода.

За тысячи лет селекции одомашненный картофель в основном потерял способность образовывать семена. Если бы другие фермеры заметили плод на картофельном поле, то скорее всего не обратили бы на него никакого внимания. Но Бёрбанк помнил о Дарвине, и поэтому для него найти плод с семенами было все равно что споткнуться о драгоценный камень. Позже он сказал: «В каждом любовно взлелеянном семени заключалась вся наследственная информация сорта»[131].

Когда Бёрбанк заметил плод с семенами, тот было еще незрел и, следовательно, не готов к размножению. Бёрбанк оторвал полоску ткани от рубашки и повязал ее вокруг стебля, чтобы можно было найти это растение позже. Однако, когда он некоторое время спустя вернулся к своей находке, плода уже не было на месте – он упал на землю и потерялся из виду. Бёрбанк искал его три дня напролет. Наконец он нашел плод, вскрыл его и обнаружил внутри 23 картофельных семечка. Бёрбанк бережно хранил их всю зиму, а весной 1872 г. посеял.

Из семян одного этого плода выросло множество растений самого различного облика. Бёрбанк получил картофель разных цветов, форм и размеров. Когда он попробовал клубни, то обнаружил, что у двух растений они имеют необычайно приятный вкус. Клубни были белого цвета, гладкие и крупные, да к тому же прекрасно сохранялись в зимний период. Он привез их на городскую ярмарку в Луненберге, где поистине поразил посетителей своим творением. В следующем году Бёрбанк продал этот картофель торговцу семенами Джеймсу Грегори за 150 долл.

Этот картофель, с легкой руки Грегори названный «Сеянец Бёрбанка», быстро стал одной из самых известных культур в Соединенных Штатах. Потомок этого сорта – Рассет Бёрбанк – покрывает бóльшую часть полей штата Айдахо. Это единственный сорт, который корпорация Макдоналдс, самый крупный покупатель картофеля в США, использует для своей картошки фри[132].

Успех с картофелем убедил Бёрбанка, что следование Дарвину может привести его к богатству. Он продал свой сельскохозяйственный инвентарь, погасил закладную и покинул каменистую почву Массачусетса, переехав в Калифорнию. Позже Бёрбанк с удивлением огладывался на этот смелый шаг и объяснял его некоторой импульсивностью, полученной от прародителей. Он писал: «Короче говоря, я был продуктом наследственности, переданной мне всеми моими предками»[133].

Возможно, у него была еще и «унаследованная чувствительность в отношении денег»[134], как называл сам Бёрбанк свою бережливость, которая вынудила его не тратиться на спальное место в поезде на запад. Он провел девять дней, скрючившись на сиденье. Глядя на прерии за окном, Бёрбанк подпитывал себя сэндвичами из корзинки, которую ему собрала мать. Бёрбанк ехал в Санта-Розу, где обосновался один из его братьев.

Растения Калифорнии ошеломили его. Груши были настолько крупными, что ему не удавалось доесть до конца даже одну-единственную. И все же даже среди этого изобилия Бёрбанку пришлось бороться за выживание. Летом он обмолачивал пшеницу, а зимой искал работу на стройках. Иногда ему удавалось подработать в растениеводческих питомниках. В 1876 г. Бёрбанк свалился с лихорадкой и несколько дней пролежал в постели, не в силах подняться, в крошечной хижине, где выжил лишь благодаря соседке, которая приносила ему молоко от своей коровы. «Это были поистине темные дни», – позже вспоминал Бёрбанк[135].

На следующий год его положение улучшилось. Бёрбанк приехал в Калифорнию, прихватив десять сеянцев своей картошки, и брат разрешил посадить ее на своем участке. Бёрбанк поместил рекламу «этого уже знаменитого картофеля» в местных газетах и нашел нескольких покупателей. Переехавшие в Санта-Розу мать братьев Бёрбанк и их сестра приобрели четыре акра земли, и Лютер начал ее обрабатывать. В свободное время он поднимался в горы и находил там дикорастущие растения, которые еще не были известны ботаникам. Семеноводческие компании платили ему за интересные новые виды.

В 1881 г., после шести проведенных в Калифорнии лет, для Бёрбанка наконец настал звездный час. Банкир из Петалумы Уоррен Даттон захотел вложиться в разведение слив и был готов потратить некоторое количество денег на 20 000 сливовых деревьев, которые нужно было подготовить к посадке осенью. Это было абсурдное требование, но Бёрбанк придумал, как его удовлетворить. Он купил миндаль и весной посеял его на арендованной земле. Миндаль быстро вырос в сеянцы, после чего Бёрбанк и бригада нанятых рабочих привила на них 20 000 сливовых почек. Почки прижились и начали расти. Когда выросшие из них ветви стали достаточно большими, Бёрбанк срезал ветви миндаля. Таким образом, он доставил деревья вовремя. Даттон объявил, что Бёрбанк творит чудеса для тех, кто готов к нему прислушиваться. Это был первый раз, когда Бёрбанка назвали волшебником, но далеко не последний.

Благодаря похвале Даттона дела Бёрбанка пошли в гору. В отличие от других садоводов Калифорнии Бёрбанк тратил бóльшую часть своей прибыли на эксперименты. Опираясь на рекомендации Дарвина, Бёрбанк скрещивал разные сорта для создания новых комбинаций признаков. Для своих опытов он использовал местные калифорнийские растения, с которыми был хорошо знаком. Кроме того, Бёрбанк организовал целую сеть контактов с другими странами, откуда ему поставляли такие экзотические растения, как японские сливы или армянская ежевика, которые он тоже мог использовать для скрещивания. В результате он получал большое разнообразие растений.

Позже Бёрбанк объяснял: «Что-то должно происходить, чтобы, как я люблю говорить, “будоражить их наследственные массы”, пробуждать в них ту изменчивость, которая обычно находится в состоянии покоя»[136]. Когда он проводил эксперименты, то иногда чувствовал, что не может контролировать ту силу, которую разбудил. «Если вы пробуждаете наследственность любого живого существа слишком сильно, то можете оказаться в положении, как если разворошите муравейник: результат будет весьма неожиданный и расстраивающий, а не полезный и плодотворный»[137].

Бёрбанк получал, вероятно, тысячи гибридных потомков, но выбирал из них лишь некоторые, чтобы размножить в следующем поколении. Он мог разводить их годами, пока не добивался нужной формы. После нескольких лет разведения определенных гибридных сортов лилий Бёрбанк получил тот единственный экземпляр, который соответствовал его стандартам. Но его съел кролик.

Невзирая на подобные неудачи, к середине 1880-х гг. Бёрбанк вывел достаточно сортов, чтобы начать продавать их в питомники. Его волшебная сила, позволяющая создавать новые плоды и деревья, привлекала на его ферму посетителей; они озадаченно рассматривали «материнские деревья» – дикие растения, на которые одновременно прививались разные виды, чтобы те вырастали как можно быстрее.

К 1884 г. Бёрбанк уже мог рекламировать питомник с полумиллионом фруктовых и ореховых деревьев. О его творениях распространялись слухи: об апельсинах, которые растут на севере, о цветах, которые не вянут. Вскоре газеты и журналы стали публиковать о нем очерки. Они создали Бёрбанку репутацию ботанического алхимика. «В своем саду-лаборатории, потратив лишь часть человеческой жизни, он сделал для природы столько, сколько она не смогла сделать для самой себя за тысячи лет», заявляла одна из газет[138]. Другие утверждали, что его работа сможет накормить голодных и обогатить нацию. Один репортер писал, что благодаря выведенному Бёрбанком сорту гигантского чернослива «калифорнийский город Вакавилл буквально выстроен из слив»[139].

Прославиться Бёрбанку помогло и его скромное происхождение. Как и Томас Эдисон, он стал символом Америки в силу своей способности совершать великие открытия без диплома колледжа. Бёрбанком восхищалось даже американское научное сообщество. Ученые могли сами увидеть (и попробовать на вкус), что его магия реальна.

Президент Стэнфордского университета Дэвид Старр Джордан заявлял, что «в области применения наших знаний о наследственности, селекции и скрещивании к развитию растений ему нет равных в мире»[140].

Самообразование Лютера Бёрбанка касающееся наследственности, судя по всему, остановилось на Дарвине. Изучив «Изменение животных и растений…» и, в дальнейшем, воплощая в жизнь взгляды Дарвина, Бёрбанк полагался на свою интуицию. Отстраивая империю в Санта-Розе, он, видимо, не знал, что в конце XIX в. гипотеза пангенезиса рухнула.

Уже первые рецензии на этот дарвиновский труд не предвещали ничего хорошего. Психолог Уильям Джеймс отвергал пангенезис, называя его голословным предположением. «На современном этапе развития науки не представляется возможным довести эту гипотезу до экспериментальной проверки», – говорил он[141]. Джеймс считал единственной ценностью книги то, что она показывает, до какой же степени непонятной и запутанной остается наследственность.

Выдающийся психолог писал: «Создается впечатление, что единственный “закон”, объединяющий все огромное скопление фактов, – это Причуда: причуда наследования, причуда передачи, причуда во всем».

Но были ученые, которые поддерживали точку зрения Дарвина; среди них наиболее страстным ее защитником был двоюродный брат ученого Фрэнсис Гальтон.

Гальтон был младше своего кузена на 13 лет, и Дарвин служил для него образцом. Покинув в разочаровании Кембридж, Гальтон возглавил экспедицию в Южную Африку и вернулся известным географом. Он писал популярные книги о путешествиях и, будучи исследователем-любителем, вносил свой вклад в разные области науки. Гальтон пытался создавать первые общегосударственные прогнозы погоды и разрабатывал первые погодные карты. В 1859 г. он обратил свое внимание на биологию – опять же благодаря двоюродному брату. Гальтон прочитал «Происхождение видов» и через некоторое время написал: «В моем собственном умственном развитии произошел заметный скачок»[142].

Как и Дарвин, Гальтон осознавал, что, если хочешь понимать эволюцию, надо понимать наследственность. Когда полвека спустя Гальтон писал автобиографию, он всеми силами пытался донести до своих читателей, до какой же степени загадочной оставалась наследственность в 1850-е гг. По его словам: «Сейчас это выглядит неправдоподобным, но тогда даже само слово “наследственность” было чем-то странным и необычным. Один из моих просвещенных друзей подшучивал надо мною из-за того, что это слово было перенято из французского языка»[143].

В начале 1860-х гг. Дарвин и Гальтон оба изучали наследственность, но совершенно разными способами. Пока Дарвин представлял себе невидимые геммулы, Гальтон искал проявления наследственности в тех признаках, которые более всего ценились у английских высших слоев. Он исследовал биографии математиков, философов, патриотов, других знаменитых людей и поражался тому, что у многих из них были знаменитые сыновья. «Я убежден, что талант в значительной степени передается по наследству», – делился Гальтон в 1865 г. в журнале Macmillan’s Magazine[144].

Если талант действительно наследуется, писал Гальтон, это означает, что его можно использовать в качестве признака для разведения – подобно оперению у голубей или аромату у роз. Гальтон был убежден, что будущее благосостояние Англии зависит от национальной программы селекции для создания более талантливых людей. Он представлял себе эту программу как приятный ритуал, объединяющий одаренную молодежь с той целью, чтобы они производили на свет все более и более талантливых детей. В результате сложится такая человеческая разновидность, которой по плечу будет вся научно-техническая мощь Викторианской эпохи.

Гальтон предрекал: «По сравнению с теми людьми, которых мы можем создать, нынешние мужчины и женщины окажутся подобными бродячим псам из восточной части Лондона, если их сравнивать с нашими чистопородными собаками»[145].

В 1869 г. Гальтон опубликовал книгу о своем исследовании, которую назвал «Наследственность таланта»[146]. В ней он уверенно заявил, что из 100 сыновей талантливых людей восемь сами стали выдающимися личностями, а это намного больше, чем один талант из 3000 сыновей случайно выбранных людей. В этом, по мнению Гальтона, заключалось доказательство наследуемости таланта. Несмотря на все эти сомнительные данные, в его книге был огромный пробел: он понятия не имел, как на самом деле осуществляется наследственность.

Книгой «Изменение животных и растений…» Дарвин потряс кузена во второй раз. Гальтон убедился, что пангенезис – это «единственная теория, которая может с помощью одного закона объяснить множество явлений, связанных с обычным размножением»[147].

Гальтон решил доказать, что геммулы существуют. Дарвин писал, что геммулы «должны быть распределены повсюду во всей системе», поэтому Гальтон предположил, что, перелив кровь от одного животного другому, он также перенесет и некоторые геммулы.

Гальтон написал брату записку: «Меня посетила идея провести несколько необычных опытов. Не могли бы Вы мне помочь?»

Он попросил Дарвина познакомить его с селекционерами, у которых он мог бы купить кроликов. В течение следующих нескольких месяцев у Гальтона жили серебристо-серые кролики, которым вводили кровь от кроликов разных других окрасов. Он надеялся, что введенные геммулы смогут изменить окраску крольчат.

12 мая 1870 г. Гальтон написал Дарвину: «Отличные кроличьи новости! У одного из выводков белые лапки»[148].

Однако по мере появления на свет следующих выводков крольчат воодушевление Гальтона меркло. Вливание кроликам крови не давало даже намека на изменение их окраса. Эти эксперименты оказались «ужасным разочарованием», как писала Эмма Дарвин одной из дочерей[149]. В марте 1871 г. Гальтон выступил перед Лондонским королевским обществом с рассказом о своей неудаче.

Гальтон сказал: «Нельзя умолчать о выводе, который можно сделать из большой серии опытов: четкая и простая теория пангенезиса, как я ее понимал, оказалась неверна»[150].

Гальтон полагал, что они с Дарвином в одной команде, вместе изучают наследственность. Но, как только Гальтон разочаровался в пангенезисе, Дарвин выступил с публичной критикой своего младшего кузена. Дарвин написал письмо в журнал Nature, в котором отмежевался от экспериментов с кроликами. Он заявил, что «нигде ни слова не сказал про кровь»[151].

Дарвин пояснил, что в своем труде он писал о пангенезисе в том числе у растений и одноклеточных, у которых крови в принципе не было. «Мне вовсе не кажется, что пангенезис получил роковой удар», – возражал ученый.

Дарвин написал это в 1871 г. и, строго говоря, был прав. Но довольно скоро на научном фронте появился ученый, который похоронил теорию пангенезиса навсегда.

Это был немецкий зоолог Август Вейсман[152]. В отличие от Дарвина или Гальтона Вейсман начал свою научную карьеру не с экзотического путешествия. Вместо того чтобы плавать вокруг Галапагосских островов или пересекать пустыню Намиб, Вейсман проводил свои лучшие годы, рассматривая в микроскоп мелкие детали бабочек и дафний.

Вейсман, как и многие биологи его поколения, использовал преимущества новых мощных микроскопов и оригинальных химических красителей для изучения жизни на клеточном уровне. Он наблюдал, как яйцо развивается в эмбрион, как некоторые клетки становятся яйцеклетками или сперматозоидами, как они сливаются, давая начало новому эмбриону.

Молодой зоолог и его коллеги могли не только наблюдать за судьбой клеток, но и заглядывать внутрь. В каждой клетке животных и растений они видели мешочек, который стал впоследствии называться ядром. Всякий раз, когда клетка делилась, ее ядро также разделялось на два. Но когда сперматозоид оплодотворял яйцеклетку, два ядра сливались в одно.

Ни Вейсман, ни другие ученые не могли точно определить, что скрывалось внутри ядра. Казалось, там находятся нитевидные структуры, количество которых удваивалось каждый раз, когда клетка делилась. В некоторых исследованиях было показано, что при развитии яйцеклетки теряется половина обычного набора этих нитей.

Вейсман объединил свои наблюдения с результатами исследований других ученых в единую впечатляющую модель жизни. Он разделил клетки тела на две линии: зародышевые (яйцеклетки и сперматозоиды) и соматические (все остальные). Когда клетки зародышевой линии развивались в эмбрионе, они несли внутри себя загадочное вещество, названное зародышевой плазмой, которое могло дать начало новой жизни.

«Это вещество переносит наследственные свойства из поколения в поколение», – говорил Вейсман[153]. Зародышевые клетки по сути бессмертны, потому что зародышевая плазма может выживать на протяжении миллионов лет. При этом соматические клетки обречены погибнуть вместе с телом, в котором они находятся.

Если вейсмановская теория клеток зародышевой линии была верна, значит, гипотеза пангенезиса Дарвина оказывалась ошибочной. Дарвин представлял половые клетки в виде емкостей с широким горлом, собирающих геммулы со всего организма. По версии Вейсмана, существовал барьер, изолирующий половые клетки от любого влияния со стороны соматических.

Это также означало, что наследование приобретенных признаков, которое принималось как факт Гиппократом, Ламарком и Дарвином[154], невозможно. Соматические клетки животного могли изменяться под воздействием жизненного опыта, но не было никакого способа передать эти изменения в зародышевые клетки. Вейсман писал: «С тех пор как я стал сомневаться в передаче приобретенных признаков, я не встретил ни одного примера, который мог бы поколебать мои убеждения»[155].

В конце XIX в., когда Вейсман начал отрицать наследование приобретенных признаков, эта концепция была все еще очень популярна. В 1887 г. некий «Доктор Захария» принес на ежегодное собрание немецких натуралистов бесхвостых кошек. Он утверждал, что мать этих кошек потеряла хвост, когда ее сбила повозка. Другие исследователи делали операции на спинном мозге морских свинок, вызывая у них судороги. Припадки обнаруживались и у их детенышей. Старший коллега Менделя, Карл Негели, утверждал, что богатый шерстяной покров у млекопитающих в арктических регионах развился в ответ на холодный воздух и только затем стал передаваться по наследству. Лебеди и другие водоплавающие птицы рождались с перепончатыми лапами благодаря привычке своих предков бить по воде растопыренными пальцами этих своих лап.

Для Вейсмана ни одна из этих историй о приобретенных признаках не была доказательством их наследования. Это могли быть просто совпадения. Морские свинки, возможно, не унаследовали свои припадки, причина могла быть в инфекции. Если кошка потеряла хвост, а затем родила бесхвостых котят, ученому следовало найти их отца и посмотреть, есть ли хвост у него. Объяснить, почему овцебык имеет густую шерсть, можно и не привлекая предположение о наследовании приобретенных черт. Естественный отбор благоприятствовал особям, у которых по какой-либо причине был более густой покров, что позволяло им с меньшей вероятностью замерзнуть до смерти.

В 1887 г. Вейсман решил сделать то, чего защитники наследования приобретенных признаков никогда не делали. Он собрался экспериментально проверить предположение, что увечья могут передаваться потомкам. Он провел это исследование на белых мышах, которым отрезал хвосты до начала размножения. Самки мышей беременели и приносили потомство. Все мышата были с хвостами. Вейсман повторил процедуру с этими детенышами, затем уже с внуками и т. д. до пятого поколения. В итоге он получил 901 мышонка. У всех вырастал нормальный хвост.

Вейсман признавал, что сам по себе его эксперимент не опровергает теорию наследования приобретенных признаков, но это еще один повод засомневаться в ней. Утверждения сторонников Ламарка были основаны на гораздо более слабых доказательствах.

По словам немецкого зоолога, «все “доказательства” такого рода рушатся»[156].

Вейсман изменил взгляды ученых на наследственность. Новые представления укрепились благодаря открытию поразительной детали, которая не была известна самому зоологу. Следуя предложенной Вейсманом теории клеток зародышевой линии, исследователи обратили пристальное внимание на делящиеся в ядре клетки нити. Их назвали хромосомами.

Ученые определили, что в соматической клетке содержатся пары хромосом (например, у нас, людей, их 23). Делящаяся материнская клетка создает копию каждой из своих хромосом, а затем эти хромосомы распределяются поровну между двумя дочерними клетками. Но, когда в эмбрионе появляются зародышевые клетки, они получают только один набор хромосом. При оплодотворении яйцеклетка и сперматозоид сливаются, в результате создается «свежий» набор парных хромосом.

Новое поколение исследователей заинтересовалось, как наследование хромосом связано с разнообразием форм, которые может принимать жизнь. Среди этих ученых был и уже упоминавшийся Хуго де Фриз.

Де Фриз обучался ботанике, и вначале наследственность не особенно интересовала его. Он исследовал, как растение растет, вытягивая свои стебли и выпуская усики. Работа голландца привлекла внимание Дарвина, и он поделился впечатлениями об исследованиях молодого де Фриза в своей книге о растениях. Дарвин прислал де Фризу экземпляр своей книги в подарок, а затем пригласил его посетить свое поместье, когда де Фриз был в Англии в 1878 г.