Монастырь бағында жүргізген тәжірибелері Мендельдің көзі тірісінде елене қоймады, алайда оның нәтижесі ондаған жылдан кейін ғылым әлемін дүр сілкінтті.
1856-1863 жылдар аралығында Мендель монастырь бағында 30 000-ға жуық асбұршақ өсімдігін өсіріп, олардағы тұқым қуалайтын белгілер ұрпақтан ұрпаққа берілетінін дәлелдеді.
Фото: American Philosophical Society/Science Photo Library
Автор: Меган Уоллертон
Қазіргі Чехияның Брно қаласындағы жергілікті монастырьдің тасасында Грегор Иоганн Мендель заманауи генетиканың негізін қалады.
Біз бүгінде «заманауи генетиканың атасы» деп білетін аустриялық шаруаның тағдыры әуелгіде басқа арнаға бұрылған еді. Оның Аугустин монахы ретінде таңдаған мансабы көңіл көншітпес сәтсіздіктен басталған: тәлімгері аббат Кирилл Напп сол кезде жазғандай, Мендель «әдеттен тыс ұяңдығына» байланысты шіркеуде діни қызметкер ретінде жұмыс істеуге жарамсыз деп танылды. Дегенмен Мендельдің отбасылық фермада жинаған тәжірибесі, сондай-ақ Вена университетіндегі жаратылыстану мен математика мамандығы бойынша алған білімі оны монастырь бағын күтіп-баптауға таптырмас үміткер етті.
Мендель асбұршаққа (Pisum sativum) қатысты аты аңызға айналған тәжірибелерін 1856–1863 жылдар аралығында Әулие Томас аббаттығында тұрып жатқан шағында жүргізді. Ол осы зерттеулер көмегімен бұршақтың түсі мен қауашақ пішіні сияқты белгілердің бір ұрпақтан екінші ұрпаққа қалай берілетінін түсінуге талпынған. Мендельдің тұқымқуалау заңдары сол кезде ғылымда үстем болған «аралас тұқымқуалау» (blending inheritance) теориясына, яғни «ұрпақ – бар болғаны ата-анасындағы белгілердің механикалық қосындысы» деген сенімге күмән келтірді.
«Мендель заңдары болмаса, қазіргі генетиканың болуы екіталай еді», – дейді Йель университетінің тарих профессоры Дәниел Кеулс.
Грегор Мендель 1884 жылы дүниеден озды. Оның еңбегі өзі көз жұмғаннан кейін ғана таныла бастады. «Ол байғұс о дүниеге аттанып, арадан 16 жыл өткенде ғана адамдар оған қызыға бастады. Бұл өте өкінішті жағдай», – дейді Стәнфорд университетінің тарих профессоры Жессика Рискин.
Мендельдің көзі тірісінде бағаланбаған монастырь бағындағы ұқыпты жұмысы биология ғылымын қалай өзгерткенін баяндаймыз.
Сурет: Bridgeman Images
Ғылымды өзгерткен тәжірибе
Аббат Напп өсімдіктердің тұқымқуалаушылығына қызығып, Мендельді монастырь бағында тәжірибе жүргізуге тартты.
Неліктен басқа өсімдік емес, дәл осы асбұршақ таңдап алынды? Өйткені олар бақыланатын будандастыруға таптырмас нысан еді. Мендель ешкімге беймәлім жағдайда сегіз жыл бойы еңбек етіп, 28 000-ға жуық асбұршақ өсімдігіне тәжірибе жасады. Бір асбұршақ өсімдігі ондаған қауашақ пен жүздеген дән береді, бұл Мендельге белгілерді оңай бақылауға мүмкіндік берді. «Сізге керегі – жылдам әрі көп мөлшерде көбейетін, өсіруге арзан ағзалар», – деп түсіндіреді Кевлес. Бұл «статистикалық заңдылықтарды» көруге жақсы мүмкіндік береді.
1856 жылы басталып, қатаң қадағалай отырып жүргізілген тәжірибе мен мұқият әрі үздіксіз бақылаудың нәтижесінде Мендельдің ғылымда серпіліс жасады. Биолог асбұршақ өсімдігінің жеті белгісін құжаттаған кезде дәннің пішіні, альбуминдер (асбұршақ ақуыздары) мен дән қабығының, піспеген қауашақтың түсі, қауашақтың пішіні, гүлдердің орналасуы мен өсімдік сабағының ұзындығы секілді бірде-бір ұсақ-түйекті назардан тыс қалдырмады. Бұдан соң Мендель өздігінен тозаңданған өсімдіктер мен айқас тозаңданған өсімдіктердің келесі буынында қандай белгілер пайда болатынын асқан ыждағатпен тіркеп отырды.
Ол кезде жан баласы, тіпті Мендельдің өзі де аса ірі ғылыми жаңалық ашып жатқанын білген жоқ. Бұрынырақтағы ғылыми ұстаным бойынша, жаңа ұрпақ аталық пен аналықтың да белгілерін араластырып алады деп есептелетін. Мендельдің бақылаулары бұл ұстанымды жоққа шығарды. Оның зерттеуі кездейсоқ түрде «бөлшектердің» (кейін бұл бөлшектер ген деп аталған) тұқымқуалайтын белгілерді келесі ұрпаққа жеткізетінін көрсетті.
Кевлестің айтуынша, Мендель тәжірибе жүргізе бастаған кезде өсімдіктердің тұқымқуалауына қатысты сұрақтарға жауап іздеуді мақсат етпеген. «Мендельді ең алдымен не қызықтырғанын түсінем десеңіз, оның гүлді өсімдіктердің атақты селекционері болғанын қаперде ұстауыңыз керек. Ол түсі сан түрлі гүлдер шығарсам деп будандастырумен айналысқан». Мендель будан өсімдіктерден алынатын «ұрпақтың» түрін белгілі бір заңдылықтар жиынтығы арқылы анықтауға бола ма, әлде болмай ма дегенді анықтағысы келді.
Ол зерттеулерінің нәтижесін 1865 жылдың 8 ақпаны мен 8 наурызында Брюнн (қазіргі Брно) Табиғаттану қоғамында өткен екі таныстырылымда 40-қа жуық қатысушыға баяндады. Ал бір жылдан кейін жарық көрген ғылыми еңбегінде бүгін «Мендель заңдары» деп аталатын тұқымқуалаудың үш қағидасы айтылды. Әйтсе де дәл сол уақытта оның идеяларына айтарлықтай назар аударыла қоймады.
Мендельдің бірінші қағидасы – доминанттық және біркелкілік заңы. Ол кейбір белгілердің (мысалы, секпіл) үстем (доминант) болатынын, ал басқаларының бәсең (рецессив) болатынын түсіндіреді; яғни рецессив белгі көрінуі үшін ұрпақ сол геннің екі көшірмесін де мұра етуі керек. Екінші қағида – ажырау заңы. Бұл дегеніміз белгілі бір белгіге жауапты геннің бір көшірмесі аналық пен аталықтың әрқайсысынан келіп, геннің ұрпаққа қалай бөлінетінін сипаттайды. Үшінші әрі соңғы қағида – тәуелсіз тұқымқуалау заңы: әр белгі басқа белгілерден тәуелсіз түрде ұрпаққа беріледі. Мәселен, сізге анаңыздың көк көзі берілуі мүмкін, бірақ бұл міндетті түрде оның жирен шашы да сізге беріледі деген сөз емес.
Мендельдің зерттеуі неге жылдар бойы еленген жоқ?
Генетикалық зерттеулердің ілгерілеуіне зор үлес қосса да, Мендельдің ғылыми ортамен тығыз байланысы болмағандықтан, оның еңбектері көзі тірісінде өзіне лайық бағасын ала алған жоқ. «Ол [ғылыми ортада] ешкімді танымайтын. Дарвинмен немесе басқа да ғалымдармен хат жазысып тұрмаған», – дейді Рискин.
Мендельдің ғалым ретінде танымалдығы төмен болғанынан бөлек, жаңалығы ашылған кезеңде тұқымқуалаушылық мәселесі аса танымал зерттеу саласы емес еді. Кевлестің түсіндіруінше, 19-ғасырдың орта тұсында ғалымдар негізінен эволюция мәселелеріне баса назар аударған.
Эволюциялық биологтер түрлердегі өзгерістер қалай жүретінін зерттеу үшін ауыл шаруашылығына жүгінуді Мендель 1884 жылы қайтыс болғаннан кейін ғана қолға ала бастады. Сол кезде ғана ботаниктер өсімдіктегі белгілердің ұрпақтан ұрпаққа қалай берілетінін жақсырақ түсініп әрі оның сапасын жақсарту мақсатында өсімдік түрлерін ірі көлемде өсіре бастаған еді.
1900 жылы бір-бірінен бейхабар үш ғалым – Карл Корренс, Эрих фон Чермак және Хуго де Фриз бір мезгілде Мендельдің еңбектерін қайта ашып, бүгінде біз «генетика» деп атайтын ғылымның кілтін тапты.
Генетика саласы XX ғасырда қалыптасты. «Мендель «ген» немесе «генетика» сияқты терминдерді қолданбаған, – дейді Джонс Хопкинс университетінің ғылым мен технология тарихы профессоры Шэрон Киңсленд, – 1900 жылдан кейін өзге биологтер оның еңбегінен шабыт алып, ғылымда «генетика» деп аталатын жаңа саланы қалыптастыру керек деген уәж айтты».
«Генетика» сөзі Мендель қайтыс болғаннан кейін 21 жыл өткенде барып қолданысқа енді. Биолог Уильям Бэтсон бұл сөзді алғаш рет 1905 жылы әріптесі Адам Седжуикке жазған хатында қолданды. Ғалым грек тілінде «дүниеге әкелу» дегенді білдіретін түбірді негізге ала отырып, тұқымқуалаушылықты зерттейтін ғылымға осындай атау беруді ұсынған.
Бұл термин бір жылдан соң, 1906 жылы Лондонда өткен өсімдіктерді будандастыру жөніндегі халықаралық конференцияда ресми түрде қабылданды. Ал «ген» терминін 1909 жылы ботаник Вильгельм Йохансен енгізді. Осылайша, Мендель 40 жылдан астам уақыт бұрын өз еңбектерінде сипаттап кеткен «бөлшектерге» ақыры нақты атау берілді.
Мендельдің мұрасы
«Уақыт өте Мендель заңдарын басқалар да ашар еді, – дейді Кевлес, – бірақ Мендель мұны бірінші болып қолға алды әрі не істеп жатқанын анық білді».
Мендельдің еңбектері заманауи генетиканың іргетасы саналады әрі көптеген түрлердің, соның ішінде адамның да бойындағы белгілер ұрпақтан-ұрпаққа қалай берілетінін түсінудің негізі болып қала береді. Оның тұқымқуалау заңдылықтары қазіргі эволюциялық биологияны ілгерілете түсті. Өйткені Дарвин бас қатырған бір сұраққа – ұрпақ ата-анасынан қасиеттерді қалай қабылдайтынына алғаш рет жауап берді.
Мендель еңбегінің бір күні мойындаларына сенген. Дүние салардан бірер ай бұрын басқа бір монахқа: «Жұмысым маған үлкен қуаныш пен қанағат сыйлады. Көп ұзамай-ақ бүкіл әлем еңбегімнің нәтижесі мен мәнін бағалайтынына кәміл сенемін», – деген екен.
