Грегор Мендель

Грегор Мендель (Грегор Иоганн Мендель) (1822-84) — австрийский естествоиспытатель, ученый-ботаник и религиозный деятель, монах, основоположник учения о наследственности (менделизм). Применив статистические методы для анализа результатов по гибридизации сортов гороха (1856-63), сформулировал закономерности наследственности

Грегор Мендель  родился 22 июля 1822, Xейнцендорф, Австро-Венгрия, ныне Гинчице. Скончался 6 января 1884, Брюнн, ныне Брно, Чешская Республика.

Трудные годы учения

Иоганн родился  вторым ребенком в крестьянской семье  смешанного немецко-славянского происхождения  и среднего достатка, у Антона и  Розины Мендель. В 1840 Мендель окончил  шесть классов гимназии в Троппау (ныне г. Опава) и в следующем году поступил в философские классы при  университете в г. Ольмюце (ныне г. Оломоуц). Однако, материальное положение семьи  в эти годы ухудшилось, и с 16 лет  Мендель сам должен был заботиться о своем пропитании. Не будучи в  силах постоянно выносить подобное напряжение, Мендель по окончании  философских классов, в октябре 1843, поступил послушником в Брюннский  монастырь (где он получил новое  имя Грегор). Там он нашел покровительство  и финансовую поддержку для дальнейшего  обучения.

В 1847 Мендель  был посвящен в сан священника. Одновременно с 1845 года он в течение 4 лет обучался в Брюннской теологической  школе. Августинской монастырь св. Фомы был центром научной и культурной жизни Моравии. Помимо богатой библиотеки, он имел коллекцию минералов, опытный  садик и гербарий. Монастырь патронировал школьное образование в крае.

Монах-преподаватель 

Будучи монахом, Грегор Мендель с удовольствием  вел занятия по физике и математике в школе близлежащего городка  Цнайм, однако не прошел государственного экзамена на аттестацию учителя. Видя его страсть к знаниям и  высокие интеллектуальные способности, настоятель монастыря послал его  для продолжения обучения в Венский  университет, где Мендель в качестве вольнослушателя проучился четыре семестра в период 1851-53, посещая семинары и курсы по математике и естественным наукам, в частности, курс известного физика К. Доплера. Хорошая физико-математическая подготовка помогла Менделю впоследствии при формулировании законов наследования. Вернувшись в Брюнн, Мендель продолжил  учительство (преподавал физику и природоведение в реальном училище), однако вторая попытка пройти аттестацию учителя  вновь оказалась неудачной.

Опыты над гибридами  гороха

С 1856 Грегор Мендель  начал проводить в монастырском садике (шириной в 7 и длиной в 35 метров) хорошо продуманные обширные опыты  по скрещиванию растений (прежде всего  среди тщательно отобранных сортов гороха) и выяснению закономерностей  наследования признаков в потомстве  гибридов. В 1863 он закончил эксперименты и в 1865 на двух заседаниях Брюннского общества естествоиспытателей доложил  результаты своей работы. В 1866 в трудах общества вышла его статья «Опыты над растительными гибридами», которая  заложила основы генетики как самостоятельной  науки. Это редкий в истории знаний случай, когда одна статья знаменует  собой рождение новой научной  дисциплины. Почему принято так считать?

Работы по гибридизации растений и изучению наследования признаков  в потомстве гибридов проводились  десятилетия до Менделя в разных странах и селекционерами, и ботаниками. Были замечены и описаны факты  доминирования, расщепления и комбинирования признаков, особенно в опытах французского ботаника Ш. Нодена. Даже Дарвин, скрещивая разновидности львиного зева, отличные по структуре цветка, получил во втором поколении соотношение форм, близкое к известному менделевскому расщеплению 3:1, но увидел в этом лишь «капризную игру сил наследственности». Разнообразие взятых в опыты видов и форм растений увеличивало количество высказываний, но уменьшало их обоснованность. Смысл или «душа фактов» (выражение Анри Пуанкаре) оставались до Менделя туманными.

Совсем иные следствия вытекали из семилетней работы Менделя, по праву составляющей фундамент  генетики. Во-первых, он создал научные  принципы описания и исследования гибридов и их потомства (какие формы брать  в скрещивание, как вести анализ в первом и втором поколении). Мендель  разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений  признаков, что представляло собой  важное концептуальное нововведение.

Во-вторых, Грегор Мендель сформулировал два основных принципа, или закона наследования признаков в ряду поколений, позволяющие  делать предсказания. Наконец, Мендель  в неявной форме высказал идею дискретности и бинарности наследственных задатков: каждый признак контролируется материнской и отцовской парой  задатков (или генов, как их потом  стали называть), которые через  родительские половые клетки передаются гибридам и никуда не исчезают. Задатки  признаков не влияют друг на друга, но расходятся при образовании половых  клеток и затем свободно комбинируются  у потомков (законы расщепления и  комбинирования признаков). Парность задатков, парность хромосом, двойная спираль  ДНК — вот логическое следствие  и магистральный путь развития генетики 20 века на основе идей Менделя.

Великие открытия часто признаются не сразу 

Хотя труды  Общества, где была опубликована статья Менделя, поступили в 120 научных библиотек, а Мендель дополнительно разослал 40 оттисков, его работа имела лишь один благосклонный отклик — от К. Негели, профессора ботаники из Мюнхена. Негели сам занимался гибридизацией, ввел термин «модификация» и выдвинул умозрительную теорию наследственности. Однако, он усомнился в том, что  выявленные на горохе законы имеет  всеобщий характер и посоветовал  повторить опыты на других видах. Мендель почтительно согласился с этим. Но его попытка повторить  на ястребинке, с которой работал  Негели, полученные на горохе результаты оказалась неудачной. Лишь спустя десятилетия  стало ясно почему. Семена у ястребинки образуются партеногенетически, без  участия полового размножения. Наблюдались  и другие исключения из принципов  Грегора Менделя, которые нашли  истолкование гораздо позднее. В  этом частично заключается причина  холодного приема его работы. Начиная  с 1900, после практически одновременной  публикации статей трех ботаников —  Х. Де Фриза, К. Корренса и Э. Чермака-Зейзенегга, независимо подтвердивших данные Менделя  собственными опытами, произошел мгновенный взрыв признания его работы. 1900 считается годом рождения генетики.

Вокруг парадоксальной судьбы открытия и переоткрытия законов  Менделя создан красивый миф о  том, что его работа оставалась совсем неизвестной и на нее лишь случайно и независимо, спустя 35 лет, натолкнулись три переоткрывателя. На самом деле, работа Менделя цитировалась около 15 раз в сводке о растительных гибридах 1881, о ней знали ботаники. Более того, как выяснилось при  анализе рабочих тетрадей К. Корренса, он еще в 1896 читал статью Менделя и даже сделал ее реферат, но не понял в то время ее глубинного смысла и забыл.

Стиль проведения опытов и изложения результатов  в классической статье Менделя делают весьма вероятным предположение, к  которому в 1936 пришел английский математический статистик и генетик Р. Э. Фишер: Мендель сначала интуитивно проник в «душу фактов» и затем  спланировал серию многолетних  опытов так, чтобы озарившая его  идея выявилась наилучшим образом. Красота и строгость числовых соотношений форм при расщеплении (3:1 или 9:3:3:1), гармония, в которую  удалось уложить хаос фактов в  области наследственной изменчивости, возможность делать предсказания —  все это внутренне убеждало Менделя  во всеобщем характере найденных  им на горохе законов. Оставалось убедить  научное сообщество. Но эта задача столь же трудна, сколь и само открытие. Ведь знание фактов еще не означает их понимания. Крупное открытие всегда связано с личностным знанием, ощущениями красоты и целостности, основанных на интуитивных и эмоциональных  компонентах. Этот внерациональный  вид знания передать другим людям  трудно, ибо с их стороны нужны  усилия и такая же интуиция.

Судьба открытия Менделя — задержка на 35 лет между  самим фактом открытия и его признанием в сообществе – не парадокс, а  скорее норма в науке. Так, спустя 100 лет после Менделя, уже в  период расцвета генетики, подобная же участь непризнания в течение 25 лет  постигла открытие Б. Мак-Клинток мобильных  генетических элементов. И это несмотря на то, что она, в отличие от Менделя, была ко времени своего открытия высоко авторитетным ученым и членом Национальной Академии наук США.

В 1868 Грегор Мендель был избран настоятелем монастыря и практически отошел от научных занятий. В его архиве сохранились заметки по метеорологии, пчеловодству, лингвистике. На месте монастыря в Брно ныне создан музей Менделя; издается специальный журнал «Folia Mendeliana». (М. Д. Голубовский).

Основоположником  науки о наследственности — генетики по праву считается австро-венгерский ученый Грегор Мендель. Работа исследователя, «переоткрытая» только в 1900 году, принесла посмертную славу Менделю и послужила  началом новой науки, которую  несколько позже назвали генетикой. До конца семидесятых годов XX века генетика в основном двигалась по пути, проложенному Менделем, и только когда учёные научились читать последовательность нуклеиновых оснований в молекулах  ДНК, наследственность стали изучать  не с помощью анализа результатов  гибридизации, а опираясь на физико-химические методы.

В начальной  школе Грегор Мендель обнаружил  выдающиеся математические способности  и по настоянию учителей продолжил  образование в гимназии небольшого, находящегося поблизости городка Опава. Однако на дальнейшее обучение Менделя  денег в семье недоставало. С  большим трудом их удалось наскрести  на завершение гимназического курса. Выручила младшая сестра Тереза: она пожертвовала скопленным для нее приданым. На эти средства Мендель смог проучиться еще некоторое время на курсах по подготовке в университет. После  этого средства семьи иссякли  окончательно.

Выход предложил  профессор математики Франц. Он посоветовал  Менделю вступить в августинский монастырь города Брно. Его возглавлял в то время аббат Кирилл Напп —  человек широких взглядов, поощрявший занятия наукой. В 1843 году Мендель  поступил в этот монастырь и получил  имя Грегор (при рождении ему было дано имя Иоганн). Через четыре года монастырь направил двадцатипятилетнего  монаха Менделя учителем в среднюю  школу. Затем с 1851 по 1853 год он изучал естественные науки, особенно физику, в Венском университете, после чего стал преподавателем физики и естествознания в реальном училище города Брно.

Его педагогическую деятельность, продолжавшуюся четырнадцать лет, высоко ценили и руководство  училища, и ученики. По воспоминаниям  последних, он считался одним из любимейших учителей. Последние пятнадцать лет  жизни Грегор Мендель был настоятелем  монастыря.

С юности Грегор интересовался естествознанием. Будучи скорее любителем, чем профессиональным учёным-биологом, Мендель постоянно  экспериментировал с различными растениями и пчёлами. В 1856 году он начал  классическую работу по гибридизации и анализу наследования признаков  у гороха.

Грегор Мендель  трудился в крохотном, менее двух с половиною соток гектара, монастырском садике. Он высевал горох на протяжении восьми лет, манипулируя двумя десятками  разновидностей этого растения, различных  по окраске цветков и по виду семян. Он проделал десять тысяч опытов. Своим  усердием и терпением он приводил в немалое изумление помогавших ему в нужных случаях партнеров  — Винкельмейера и Лиленталя, а также садовника Мареша, весьма склонного к выпивке. Если Мендель  и давал пояснения своим помощникам, то вряд ли они могли его понять.

Неторопливо текла  жизнь в монастыре Святого  Томаша. Нетороплив был и Грегор Мендель. Настойчив, наблюдателен и  весьма терпелив. Изучая форму семян  у растений, полученных в результате скрещиваний, он ради уяснения закономерностей  передачи лишь одного признака («гладкие — морщинистые») подверг анализу 7324 горошины. Каждое семя он рассматривал в лупу, сравнивая их форму и  делая записи.

С опытов Грегора  Менделя начался другой отсчет времени, главной отличительной чертой которого стал опять же введенный Менделем гибридологический анализ наследственности отдельных признаков родителей  в потомстве. Трудно сказать, что  именно заставило естествоиспытателя обратиться к абстрактному мышлению, отвлечься от голых цифр и многочисленных экспериментов. Но именно оно позволило  скромному преподавателю монастырской школы увидеть целостную картину  исследования; увидеть ее лишь после  того, как пришлось пренебречь десятыми и сотыми долями, обусловленными неизбежными  статистическими вариациями. Только тогда буквенно «помеченные» исследователем альтернативные признаки открыли ему  нечто сенсационное: определенные типы скрещивания в разном потомстве  дают соотношение 

Грегор Мендель  обратился к работам своих  предшественников за подтверждением мелькнувшей  у него догадки. Те, кого исследователь  почитал за авторитеты, пришли в  разное время и каждый по-своему к общему заключению: гены могут  обладать доминирующими (подавляющими) или рецессивными (подавляемыми) свойствами. А раз так, делает вывод Мендель, то комбинация неоднородных генов и  дает то самое расщепление признаков, что наблюдается в его собственных  опытах. И в тех самых соотношениях, что были вычислены с помощью  его статистического анализа. «Проверяя  алгеброй гармонию» происходящих изменений  в полученных поколениях гороха, ученый даже ввел буквенные обозначения, отметив  заглавной буквой доминантное, а  строчной — рецессивное состояние  одного и того же гена.