Задумываясь над законами наследования признаков в поколениях, оценивая одновременно их и простоту и глубину, невольно задаешься вопросом, каким же образом удалось их обнаружить?
Таких предпосылок несколько. В первую очередь это вдумчивое наблюдение за особенностями развития живых организмов; во-вторых — метод скрещивания; конечно, провиденье талантливых ученых; наконец, безусловно, гениальный взлет мысли Менделя.
Но ведь наследуются, как мы знаем — предвижу я здесь вопрос читателя, — все признаки. Например, у человека — все группы крови, форма носа, цвет радужной оболочки, уровень гормонов и т. д. и т. п. Как же выявить в таком многообразии отдельные «кирпичики» наследуемых признаков? В самом деле, как бы могли ученые «развязать этот тугой узелок» особенно в тот период, когда генетика лишь зарождалась, если бы конкретные признаки у всех особей каждого вида (животных, растений, человека) были б одинаковыми?
К счастью, на самом деле природа полна вариациями. Среди коров есть и рогатые и комолые, среди кроликов — альбиносы, у человека — резус-отрицательные и резус-положительные. Все это разнообразие у каждого вида — результат наследственной изменчивости. Ведь если б не существовало наследственной изменчивости признаков, то, раз возникнув, они передавались бы из поколения в поколение неизменными, и тогда, как вы сами понимаете, эволюция живых форм оказалась бы невозможной. Только изменение наследственности предоставляет живой природе уникальную возможность создавать новые виды. Для исследователя же это не что иное, как дискретные наследственные «кирпичики», поведение которых в поколениях и можно проследить. Они-то впоследствии и стали называться генами.
Первопричиной наследственной изменчивости являются мутации генов. Мутация — это изменение наследственных структур, в результате которого возникает новое строение гена или отклонение в числе и структуре хромосом. Мутации приводят к изменению функции гена или всего наследственного аппарата в целом (генома) в зависимости от того, каков «объем» мутации. Если же меняется функция гена, то вполне понятно, что изменится и признак.
Многие гены существуют в организмах в виде двух или более форм. Такие состояния генов называются аллельными. Аллели отвечают за развитие одного и того же признака, но с отличительными свойствами. Например, аллельными генами контролируются такие, назовем их противоположными, признаками, как желтая и зеленая окраска зерен у гороха, прямые и курчавые волосы у человека, окраска шкурки у норки, наличие или отсутствие антигена в сыворотке крови у обезьян и т. д. Именно аллельные признаки явились объектом для выяснения законов наследования. А их расщепление в потомстве позволило генетикам наблюдать «поведение» генов, то есть изучать и открывать законы наследственности.
Выше уже говорилось о двух принципиально разных типах клеток в организме: соматических и зародышевых. Мутации в них имеют неодинаковые последствия для потомства.
Если мутация возникла в соматической клетке, то она воспроизводится при ее делении. По мере увеличения количества таких клеток будет выявляться часть органа с новыми признаками. Так, на коже могут возникать депигментированные участки (их называют лейкодермой) — это пример мутации в клетках эпидермиса. Другой пример. Вы, по-видимому, встречали людей с неоднородной окраской радужной оболочки глаза, то есть с пятнами на ней другого цвета. В основе подобных изменений лежат мутации в клетках радужной оболочки.
Естественно, что подобного рода мутации встречаются и у растений (мозаичность окраски листьев, спортовые ветви и т. д.). Такие мутации не передаются следующим поколениям, потому что они никак не затрагивают зародышевые клетки.
Но если мутация возникнет в зародышевой клетке, то она будет передаваться и воспроизводиться из поколения в поколение на основе закономерностей точного удвоения ДНК (так называемая конвариантная редупликация). Именно они определяют эволюцию. Хотя факты наследственных изменений были известны давно (на их основе велось изучение наследственности), прицельное исследование таких изменений (мутаций) началось только в начале нашего века после переоткрытия законов Менделя. А сам термин «мутация» был введен в биологическую науку только в 1901 году голландским ботаником и генетиком Г. Де Фризом.
Но здесь, вероятно, необходимо сделать небольшое отступление, суть которого в следующем. Различают три уровня организации наследственных структур: генный, хромосомный и геномный. Соответственно этому может быть три типа мутаций. Если изменение возникает на молекулярном уровне с ДНК, то мутация называется генной. Если изменяется структура хромосом, то говорят о хромосомных мутациях. В случае изменения числа хромосом речь идет о мутациях геномных.
Аллельные гены, контролирующие альтернативные признаки, являются результатом генных мутаций. На основе их изучения и были сформулированы законы наследования. Закономерности наследования хромосомных и геномных мутаций — совсем иное дело. Они не подчиняются законам Менделя. Особенности их поведения при размножении клеток были изучены много позже.
Термин «мутация» введен, как говорилось, Г. Де Фризом. Его работа — как раз тот пример, когда в отличие от злополучной ястребинки, с которой намучился Мендель, неправильное описание выявленного события не помешало правильной формулировке новых генетических понятий. Дело в том, что, работая с растением энотерой (или, по-русски, ослипником), Де Фриз обнаруживал в его потомстве скачкообразные изменения. Именно их ученый назвал мутациями, полагая, что речь идет о возникновении новых видов. На самом же деле энотера — один из немногих видов растений, у которых довольно часто происходит ненормальное распределение хромосом во время образования зародышевых клеток. Новые признаки в потомстве растений обусловлены в действительности не мутациями. Они являются результатом сложных хромосомных перегруппировок, вызванных либо увеличением числа хромосом, либо предыдущими межвидовыми скрещиваниями. Таким образом, у Г. Де Фриза «отклоняющиеся» растения были не мутациями в строгом смысле слова, а просто растениями сложного гибридного происхождения.
Так или иначе, но понятие «мутация» было введено. Именно мутации, послужившие основой для изучения наследственности, стали в последующем объектом глубокого генетического, цитологического и молекулярного изучения. А когда шаг за шагом были открыты все типы мутаций (как выше упоминалось — генные, хромосомные, геномные), то стал изучаться мутационный процесс, осуществляемый в организме в целом.
Разумеется, путь этот был сложным и длительным. Так, первые два десятилетия существования генетики характеризуются изучением мутаций как процесса, эндогенно (от греч. «эндо» — внутри) возникающего в виде скачкообразных спонтанных изменений. И только в 1925 году начался новый этап в изучении наследственных изменений. Потому что именно к этому времени впервые было получено доказательство мутагенных свойств ионизирующей радиации сначала (1925 год) советскими учеными Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым на дрожжах, а через два года американскими генетиками Г. Мёллером на дрозофиле и Л. Стадлером на кукурузе. Что же дало исследователям это открытие?
Мощное оружие «манипулирования» генами. Но что значит — «манипулировать» геном?
Прежде всего изменять его свойства с помощью ионизирующих излучений. И, разумеется, использовать измененные свойства с определенными научными или практическими целями. Переоценить возможности нового открытия трудно. Так, например, с тех пор, как Г. Мёллер доложил V Международному генетическому конгрессу (1927 год) о получении им с помощью рентгеновского облучения мутаций у дрозофилы, прошло изрядно времени, значение этой работы от этого нисколько не уменьшилось. Ведь случайное обнаружение мутации в природе — дело чрезвычайно редкостное. Успех его во многом зависит от удачливости экспериментатора. А Мёллер дал науке уникальную возможность создавать наследственную изменчивость по желанию экспериментатора.
Теперь мы знаем, что получение мутантов возможно и под воздействием химических веществ, вирусов, с помощью ультрафиолетового излучения и некоторых других факторов. Но в данном случае речь, собственно, идет не о том, как и с помощью какого способа изменить природу гена. Важно другое — ее оказалось возможным изменить. Насколько это была трудная и многоплановая задача, можно судить хотя бы потому, что решение ее Г. Мёллером было отмечено Нобелевской премией.
Итак, ген и хромосома стали объектом экспериментального воздействия, что, в свою очередь, явилось мощнейшим орудием, высокоразрешающим приемом для изучения тонкой структуры гена. Продемонстрировать это можно на примере двух независимых пионерских работ крупнейших советских ученых, изучавших действие радиации на гены. Данные работы являются примером того, как новый методический прием может быть использован для научного анализа сложных явлений.
Вообще говоря, правильно поставленная задача может быть решена разными методами, в том числе и старыми. Для решения ее подбирается нужный метод. Но если нет хорошей цели или четкой задачи, то использование старых методов в экспериментах ничего нового не приносит, а только увеличивает количество ненужной информации. В таких случаях подметить что-то новое маловероятно. В отличие от этого применение новых методов даже без четко поставленной задачи все-таки дает некоторую новую информацию, особенно вначале.
В конце 20-х годов предполагалось, что ген является дискретной неделимой единицей, а следовательно, и мутация как бы «переводит» эту единицу из одного состояния в другое без каких-либо промежуточных вариантов. Такое представление на первых порах действительно оказалось плодотворным для изучения расположения генов в хромосомах (составление генетических карт).
Однако при анализе мутаций у плодовой мушки — дрозофилы — главного объекта изучения генетики в тот период — советскими генетиками во главе с А. С. Серебровским было обнаружено возникшее под влиянием радиации не полное дискретное изменение гена, а лишь частичное. Это явление было названо учеными «ступенчатым аллеломорфизмом» (термин «аллеломорф» является синонимом термину «аллель»).
Так впервые на повестке дня был поставлен вопрос о дробимости гена, о возможности его внутренних изменений. Как показало время, в последующем это явление будет не только подтверждено, но и доказана его молекулярная природа. Ведь отрезок ДНК, несущий функцию гена, может быть изменен путем замены одного или нескольких нуклеотидов (составной части нуклеиновой кислоты, выполняющей важнейшие функции при хранении и передаче генетической информации), делеции (делеция — потеря одного из участков хромосомы), вставки дополнительных нуклеотидов. И хотя все это стало известно только в 50-х годах, принцип дробимости гена был открыт генетическими методами (с помощью воздействия ионизирующей радиации еще в конце 20-х годов.
Другой пример изучения действия ионизирующей радиации на клетку и возникновение мутаций относится к статистическим закономерностям. Каковы количественные закономерности возникновения мутаций под влиянием радиации? Наконец, по какому принципу они возникают?
За разрешение этих загадок взялся еще в начале 30-х годов выдающийся генетик Н. В. Тимофеев-Ресовский с коллегами. В совместных работах с физиками он исходил из предположения, что клетка имеет генетические мишени и мутация возникает только в тех случаях, когда энергия облучения достигает этих молекул — мишеней. На этой основе были разработаны статистические закономерности так называемого «принципа попадания».
Теперь этот принцип широко известен миру, хотя иногда это открытие называют еще «теорией мишени». Но, я думаю, читателю понятно, что, как бы открытие ни называли, значение его от этого не умаляется. Оно сыграло поистине выдающуюся роль в понимании действия радиации на живые клетки. Не случайно Н. В. Тимофеев-Ресовский считается одним из основоположников современной радиобиологии и, конечно, радиационной генетики. Здесь мне хотелось бы подчеркнуть, что Николай Владимирович, как исключительно талантливый и широкоэрудированный человек, буквально притягивал к себе разных специалистов, объединяя их своей, «тимофеевской» постановкой задачи. Мыслил он постоянно на какой-то более высокой орбите, чем все. Я не раз убеждался в этом во время четырех лет работы в его лаборатории в городе Обнинске, а также в последующие годы, хотя встречи уже были нечастые, поскольку я переехал в Москву. Это его качество хорошо описано Д. Граниным в повести «Зубр».
«Проникая» в тонкую структуру гена посредством изучения его мутантных вариантов, исследователи не могли не задуматься и над процессом становления мутаций. Каков он, этот переход гена из одного состояния в другое: скачкообразный или постепенный, прямой или опосредованный, изменяемый какими-то условиями или необратимый?
И хотя первоначально все данные, получаемые в ходе экспериментов, рассматривались генетиками под углом зрения необратимо происшедших повреждений генов, неизбежно приводящих к мутациям (особенно если речь шла о воздействии ионизирующей радиации), с точки зрения логики трудно было вообразить, что в эволюции живая природа не создала каких-то защитных механизмов от тех или иных воздействий.
Как же так? Многие годы все ученые, включая корифеев, считали, что генетические изменения сразу возникают в необратимой форме. А в действительности?
В 50–60-х годах сначала появились «робкие» факты, а затем и строгие доказательства возможной опосредованности мутационных событий, индуцированных радиацией или химическими веществами. Первые сообщения об экспериментальных работах по репарации (от лат. reparo — восстанавливать), как правило, появлялись в виде отдельных публикаций, и потому эти данные рассматривались как частные случаи конкретных экспериментов. Однако данных накапливалось все больше и больше, и теперь мы имеем право вполне определенно говорить о существовании молекулярных механизмов (на уровне ДНК) восстановления поврежденных генов.
Изучение репарации генетических повреждений — один из примеров, когда толкованию каких-то явлений или объяснению фактов долго сопротивляются не только ученые, но как бы и само время, хотя все новые факты постоянно подталкивают к этому. Но вот пробивает час, и штурм начинается. Достаточно быстро данное явление изучается в деталях и даже восстанавливаются приоритеты открытий. Так произошло и с явлением репарации ДНК. В настоящее время нельзя себе представить учение о мутациях или мутационном процессе без репарации первичных повреждений.
О глубине изучения механизмов репарации говорит и тот факт, что такие системы обнаружены у микроорганизмов, в клетках растений, животных и человека. Больше того, установлено, что ряд наследственных болезней у человека связан с мутациями генов, ответственных за синтез ферментов, осуществляющих репарацию поврежденных молекул ДНК. Коротко поясню это на примере пигментной ксеродермы.
Больные с пигментной ксеродермой встречаются редко (1:100 000), как правило, в родственных браках. Суть заболевания в повышенной чувствительности к солнечным лучам, точнее, к его ультрафиолетовой части. Как раз той части спектра, от действия которой у нормальных людей происходит загар. Каждый наверняка хорошо знает, потому что испытал на себе, что шутить с солнечными лучами нельзя. Невидимая ультрафиолетовая часть солнечного света при передозировке вызывает сильные ожоги. Но это при передозировке, а при постепенном загаре — все нормально. А вот у больных, унаследовавших гены пигментной ксеродермы от отца и от матери, даже после незначительного пребывания на солнце появляется не загар, а ожог. Если этот человек (болеют и мужчины и женщины) не предохраняется от прямого воздействия солнечных лучей, то на фоне постоянных ожогов появляются долго не заживающие язвы, перерождающиеся в конце концов в рак.
Когда стали изучать природу пигментной ксеродермы, то оказалось, что она лежит во врожденном нарушении синтеза определенных ферментов. Дело в том, что облучение ультрафиолетовыми лучами вызывает повреждение молекул ДНК, которые в норме восстанавливаются ферментами (их известно уже несколько). Каждый этап репарации ДНК осуществляется соответствующим ферментом. Этот процесс непрерывный. А если фермент не вырабатывается, то происходит накопление поврежденных молекул ДНК, клетки гибнут, и развивается последовательно вся болезнь.
Так вот, подробное изучение одной наследственной болезни (а в последующем и ряда других) привело к более глубокому пониманию процессов возникновения, а точнее, становления мутаций.
На этом, пожалуй, дабы не вводить читателя в сугубо научные проблемы, я позволю себе и завершить рассказ о молекулярных механизмах репарации на уровне генов. Но этот процесс, оказывается, существует и на уровне хромосом. И потому не могу, не имею права умолчать о нем. Дело в том, что первичное радиационное или химическое повреждение хромосом может спонтанно или под влиянием определенных условий восстанавливаться. Это открытие так называемого пострадиационного восстановления поврежденных хромосом (оно зарегистрировано) принадлежит советскому генетику Н. В. Лучнику. Первоначально он его обнаружил на семенах гороха, а затем выявил на клетках животных, в том числе и человека.
Как видите, советская наука вправе гордиться успехами в области изучения мутационного процесса. Но не меньший вклад в развитие этого раздела внесли и ученые других стран. Просто я приводил примеры из работ отечественных ученых.
Честь открытия химического мутагенеза, то есть вызывания мутаций химическими веществами, принадлежит сразу двум талантливым генетикам: Шарлотте Ауэрбах (Шотландия) и И. А. Рапопорту (СССР). Открытия эти сделаны независимо друг от друга в 1946 году. За исследование химического мутагенеза член-корреспондент И. А. Рапопорт был удостоен Ленинской премии.
В 1939 году С. М. Гершензон решил проверить, не обладают ли мутагенным действием препараты ДНК. Трудно теперь сказать, каковы были мотивы для таких экспериментов. Он добавлял ДНК из тимуса (вилочковой железы — одного из органов иммунной системы) теленка в корм дрозофилам и получал увеличение частоты мутаций. Ученый долго и тщательно проверял результаты опыта, поскольку мутагенные свойства чужеродных полимеров ДНК были в ту пору у науки под сомнением. И потому это замечательное открытие было внесено в Государственный реестр открытий только через 40 (!) с лишним лет.
С. М. Гершензон как генетик широкого диапазона оказал серьезное влияние на развитие генетики в СССР. Всегда спокойный и прямой в суждениях, он в своих выступлениях был всегда логичным, положения докладов подтверждал собственными экспериментами или знанием литературы. Встречались мы много раз, иногда жили в одних и тех же гостиницах. Сергей Михайлович охотно участвовал во многих заседаниях, симпозиумах, совещаниях, лекциях. Люди его возраста часто уже воздерживаются от поездок, докладов, особенно лекций. Он же постоянно продолжал общаться с генетиками, особенно на школах молодых ученых. По-видимому, он считал своим долгом восполнить пробел в образовании генетиков, не получивших систематического образования в лысенковские времена, но активно включившихся в научную работу в конкретных областях генетики.
И необходимо остановиться еще на одном открытии, принадлежащем также советским ученым. Под руководством профессора Н. И. Шапиро было установлено, что генные мутации в клетках млекопитающих могут возникать под влиянием вирусов. Формула открытия звучит очень просто, а сколько изобретательности потребовалось экспериментаторам, чтобы доказать этот принципиальной важности вывод. Это открытие по-новому позволяет оценить роль вирусов в эволюции и развитии рака.
Сегодня эти достижения навсегда заняли почетное место в истории науки. Обращаясь к ним, мне хотелось бы обратить внимание на широкий диапазон внешних факторов, вызывающих мутации и усиливающих наследственную изменчивость. Сравните это с представлениями о мутациях в начале 20-х годов, когда ген считался неприступной крепостью, созданной природой. Будто бы лишь изредка (спонтанно) эта «крепость» меняла одно свое состояние на другое (аллельное) скачкообразно.
А теперь, наверное, пришла пора поговорить о другом. Согласитесь, что человек, даже едва знакомый с генетическими закономерностями, не может не обратить внимания на стабильность наследственных структур. Учитывая же, что генетическое образование (знакомство с менделизмом, морганизмом) стало в наши дни необходимостью и потребностью, то мысль об определенном порядке расположения генов в хромосомах (генетические карты) прививалась нам как бы сама собой. Мы даже привыкли к тому, что и не идентифицированные еще гены также занимают строго определенное место в определенной хромосоме. В учебниках и монографиях говорилось о том, что последовательность генов в хромосомах или их перегруппировка подвержены лишь медленным эволюционным изменениям. На стабильность генетической организации указывает и строгое поведение генов при передаче их от родителей потомкам, а также наличие родственных генов у представителей разных видов (например, наличие резус-антигена у человека и обезьяны).
Все это излагалось обстоятельно, без колебаний. Генетики вроде бы свыклись, сроднились с этими мыслями. И вдруг — словно гром среди ясного неба.
В конце 70-х годов появляется серия работ, выполненных на бактериях, а позже, в начале 80-х годов, и на дрожжах и дрозофиле, в которых ни много ни мало описано явление перемещений генетических элементов среди генома. Такие перемещающиеся генетические единицы у бактерий получили название транспозирующих элементов (транспозоны). А у эукариотических организмов (имеющих истинное ядро в клетке) — мобильными элементами, или «прыгающими» генами.
Наиболее подробно мобильные элементы эукариот изучены у дрожжей и дрозофилы. Приоритетные работы по мобильным элементам были выполнены под руководством советского ученого академика Г. П. Георгиева. О том, как это происходило, сам Г. П. Георгиев рассказал в популярном журнале «Химия и жизнь» (1984, № 12).
Значит ли это, что после данного открытия возможности классического генетического анализа исчерпаны? Конечно, нет. В самом деле, хотя мобильные элементы у эукариот были открыты только в 80-х годах, само явление перемещения генетического материала (транспозиция) описано Барбарой Макклинток, американским генетиком, еще в 40-х годах на основе методов генетического анализа.
История этого открытия настолько поучительна, что о ней стоит рассказать подробнее.
Научная жизнь Барбары Макклинток началась так, как начинается она у многих молодых специалистов. Закончив университет, она в 25 лет получила степень доктора философии, что соответствует в нашей стране степени кандидата наук. Всю свою долгую научную жизнь она посвятила генетическому изучению кукурузы. Следует заметить, что кукуруза всегда была, как и дрозофила, распространенным объектом исследований.
В ходе многочисленных экспериментов Б. Макклинток обратила внимание на механизм формирования окраски зерен в початке кукурузы. Оказалось, что они могут быть окрашенными, неокрашенными или «пятнистыми». И если механизм окрашивания понимался довольно легко (так проявлялись соответствующие мутации), то пятнистость требовала объяснений. Легче всего было предположить, что она зависит от высокой частоты мутаций соответствующих генов в соматических клетках. Б. Макклинток не пошла по такому пути, прямо скажем, стандартного объяснения. Но если ученый отвергает общепринятые объяснения, то он, вполне естественно, должен предложить новые, одному ему известные механизмы происходящего, подкрепив их соответствующими доказательствами. Именно этому и была подчинена вся экспериментальная работа Б. Макклинток.
Что же ей удалось доказать? То, что отсутствие окраски обусловлено специальным наследственным фактором, то есть геном. Она назвала его хромосомным диссоциатором (по-русски — «разъединитель»), поскольку, как выяснилось, одновременно он обладал способностью вызывать разрывы хромосом. Фактор этот расположен в хромосоме рядом с геном, контролирующим выработку пигмента. Присутствие хромосомного диссоциатора рядом с геном, ответственным за пигментацию, подавляет работу этого гена, в результате чего зерно остается неокрашенным. В процессе разрыва хромосомы, индуцированного хромосомным диссоциатором, этот ген-диссоциатор может утеряться, а может и занять другое место в хромосоме. При этом, как только ген-диссоциатор оторвется от гена окраски, последний начинает вырабатывать пигмент. В зависимости от того, когда ген-диссоциатор отделился от гена окраски по отношению ко времени образования зерна, возникают большего или меньшего размера окрашенные сектора или точки. Чем на более ранней стадии закладки зерна произошел отрыв гена-диссоциатора, тем окрашенные пятна (сектора) будут крупнее, чем позднее — тем мельче.
Итак, в этих блестящих экспериментах, начавшихся в конце 30-х годов, впервые оказалось подвергнутым сомнению представление о стабильности генетического аппарата. А ведь оно считалось одним из фундаментальных в генетике. Результаты опытов Б. Макклинток не укладывались в традиционные представления о генетических картах по Моргану. Думаю, вам понятно, сколько отваги понадобилось исследовательнице, чтобы решительно «замахнуться» на классику и классиков. Для этого прежде всего необходимо было углубленно изучить обнаруженное явление. А во-вторых, ответить на вопрос, абсолютно ли независим этот «прыгающий» ген-диссоциатор, является ли он диктатором (когда хочу, тогда и «оторвусь» или «прыгну» на другое место, то есть изменю окраску зерна)? Оказалось, нет. И Б. Макклинток открывает другой ген, назвав его геном-активатором. Как оказалось, именно этот ген контролирует способность гена-диссоциатора вызывать разрывы хромосом.
В общем, работы ученой еще раз подтвердили давно известное правило: на каждый яд существует противоядие.
В чем же состоит главная заслуга Б. Макклинток? В том, что она первая в мире открыла генетические факторы, способные приводить геном в состояние нестабильности. И наряду с постоянством генома стали говорить о его непостоянстве. И только спустя 30 с лишним лет после этого замечательного открытия в разных странах мира стали появляться работы о нестабильности генома у бактерий, дрожжей и дрозофилы. А еще позднее молекулярно-генетические методы позволили подробнее изучить это явление, открытое Б. Макклинток. И тогда выяснилось, что мобильные диспергированные гены (так их назвали за их способность к перемещению), расположенные в разных участках хромосом, представлены множеством копий, рассеянных по всему геному.
Но сколь ни замечательны работы Б. Макклинток, мне вряд ли нужно объяснять читателю, что они явились отнюдь не исправлением хромосомной теории наследственности, генетических карт, а лишь углублением представлений о наследственности.
Явление перемещения (транспозиции) генетического материала с одного места хромосомы в другое позволило лучше понять эволюционные преобразования генома, а вместе с тем и некоторые изменения непосредственно в клетках, например такие, как злокачественный рост тканей, возникающий под влиянием вирусов.
В 1983 году Барбара Макклинток (ей к тому времени исполнился 81 год) была удостоена Нобелевской премии в области медицины. Это случилось спустя 40 лет с момента опубликования ее первой работы, показавшей возможность перемещения и изменения функции рядом расположенных генов.
Что же, открытие в науке всегда трудно пробивает себе дорогу. Первооткрывателям, первопроходцам никогда не бывает легко, но я не знаю истинного ученого, которого могли бы остановить подобные трудности. Недаром Джеймс Уотсон, на которого я уже ссылался, написал в своей книге: «Время простоты никогда не настанет». И это прекрасно! Значит, всегда будет место для поисков и дерзаний! И потому, памятуя этот вывод, мне хотелось бы поделиться здесь кое-какими мыслями с молодежью, так как с ней одной связаны все наши надежды. Ей мы передадим эстафету поиска, с нее в будущем и спрос за состояние дел в отечественной науке.
Должен сказать, что отнюдь не стремление к оригинальности заставило меня включить в эту книгу слова непосредственного обращения к молодым. И о какой оригинальности может идти речь, если до меня ту же потребность испытывали тысячи и тысячи ученых, да и после меня, надеюсь, эта прекрасная традиция не иссякнет. Просто пришла, вероятно, пора, когда уже есть о чем-то сказать молодым, от чего-то попытаться их уберечь, что-то посоветовать. Сразу оговорюсь, что никакие, даже самые блестящие, советы и рекомендации не станут твоими собственными правилами, если не испытаешь все сам, не увидишь результативность нового приема, не обожжешься на неудачах, просчетах.
Итак, пожелания молодым не раз звучали в высказываниях ученых, в том числе и крупнейших. Но только И. П. Павлову удалось, по-моему, вычленить среди множества качеств и свойств, формирующих истинного ученого, те три неизменных, без которых плодотворное служение науке немыслимо. Вот они: последовательность, скромность, страсть. Завет сохранения этих качеств на все годы научной деятельности прозвучал в известном письме — завещании И. П. Павлова к молодежи. И хотя написано оно в 1936 году, не поленитесь, найдите, пожалуйста, его в библиотеке, прочитайте. Уверяю вас, не пожалеете: настолько актуально и злободневно оно и сегодня.
Полностью разделяя мысли и пожелания нашего патриарха отечественной науки, хочу присоединить к этим, высказанным более 50 лет назад, советам и свои.
Я, например, глубоко убежден в том, что молодой ученый должен воспитывать в себе потребность в постоянном, не прекращающемся всю жизнь поиске, а такую потребность питает, как животворный источник, любознательность. Разумеется, она живет в каждом из нас. Только ощущаем мы ее, к сожалению, всем своим существом, всем сердцем лишь в детстве и юности. А потом под воздействием различных жизненных обстоятельств, и главным образом прагматизма, этот удивительный стимул активной деятельности начинает угасать. Правда, мне доводилось встречать и совсем молодых людей, уже напрочь утративших в свои 25 лет этот драгоценнейший дар природы. Думаю, что истинного ученого из молодого человека, оценивающего тот или иной предмет, ту или иную дисциплину только с позиции «а зачем мне это нужно?», никогда не получится.
Ученый не сможет реализовать всех своих природных научных потенций и в том случае, если у него недостаточно смелости. Ведь наука — живой, постоянно развивающийся организм, требующий новых подходов, нового видения, переосмысления старых представлений, а для этого нужна смелость. Даже на работы своих предшественников и коллег надо учиться смотреть не только свежим, но и смелым взглядом. Такое качество необходимо постоянно в себе воспитывать.
Но не надо путать смелость с безответственностью. Ведь если ученый, выдвигая ту или иную гипотезу или теорию, за нее не отвечает физически (его не убивают, не сажают в тюрьму, не сжигают на костре и т. п.), это не значит, что он может провозглашать заведомо ложные идеи. Нередко как раз безответственные идеи, предложения и создают быструю «славу» их творцам. Но разве то смелость? Подлинная смелость в науке — выяснение истины. Даже если для этого приходится подниматься против авторитетов и принятых за непоколебимые взглядов.
Смелость, настойчивое преодоление всех трудностей внедрения новой методики, неординарное видение явлений, событий, наконец, отчетливое понимание того, что можешь оказаться непонятым, отвергнутым своими коллегами, — все это встречается на пути исследователя и в какой-то степени «украшает» ученого, дает ему силы. Наряду с этим надо развивать и будничные, так сказать, повседневные свойства, но не менее необходимые исследователю в работе. Имя им — выносливость и усидчивость.
Ведь открытия в науке обязаны не только озарению, но и трудолюбию. Не зря же все крупные ученые были необычайно трудолюбивы, работоспособны. Кому-то из них эти качества достались от природы, кто-то воспитал их в себе. Как ведь бывает в жизни? Загоревшись научной идеей, ученый часто не имеет права остановиться на полпути. Да и не только в праве дело. Чаще всего исследователя так захватывает идея, поиск, что он уже не может остановиться. Случается, что эксперименты длятся и сутки, и дни, и месяцы, и годы. Выносливость и терпение, как на марафонской дистанции — вот что нередко определяет в конечном счете успех. Сходить с дистанции нельзя. И вот что интересно: перед каждым экспериментом ученому кажется, что именно в этот раз будет внесена ясность, а оказывается — все лишь начинается; и снова нужны бесконечные опыты и эксперименты. Причин тому может быть несколько: либо неправильно был задуман предыдущий, либо явление оказалось сложнее, чем думалось. Но в любом случае исследователю потребуется выносливость и еще раз выносливость, изредка в качестве награды поощряемая удачей.
Ученый формируется при условии умения трудиться изо дня в день больше и лучше. Трудиться не из-под взгляда руководителя или по его распоряжению, а в силу внутренней потребности, иногда даже неуемной.
Но на одной выносливости в науке далеко не уедешь. Надо знать, чего именно ты хочешь достичь, во имя чего идет эта бесконечная, изнурительная работа. Мотивация достижения цели никогда не должна покидать исследователя. Вспомните, какое количество неудачных и непонятных для непосвященных опытов проделал Луи Пастер, идя к своим гениальным открытиям. Или другой пример. Пауль Эрлих, немецкий бактериолог, проверял сначала десятки, а потом сотни соединений для лечения сифилиса. И только 606-й оказался удачным. Лекарство это — сальварсан — потому так и было названо — «препарат-606».
Дисциплина труда — вот что помогает ученому выдерживать все нагрузки, все неудачи на пути к победе. А поскольку характер научной работы у каждого ученого строго индивидуальный, то формальный контроль за его деятельностью со стороны администрации дает немного.
Научный сотрудник должен научиться строжайшей внутренней дисциплине. Это касается не только (и не столько) своевременного прихода на работу или ухода с нее, а распределения всего рабочего времени. Его всегда (!) для настоящего ученого мало, а потому и расходовать время необходимо экономно и эффективно.
В медицине и биологии существует такой термин — онтогенез (индивидуальное развитие организма). Если можно так выразиться, есть онтогенез и ученого, то есть процесс его становления и развития. Онтогенез каждого научного работника строго индивидуален. Никакой научный руководитель не может предложить четко расписанной программы: в первый год ты почитай, во второй год сделай эксперимент, в третий напиши статьи и т. д. Научный работник должен создавать себя сам, разумеется, при содействии и влиянии учителей. Смелость, настойчивость, выносливость, целеустремленность, большая работоспособность — все эти качества действительно обязательны для него. Их выраженность обычно соответствует масштабу ученого, что, в свою очередь, отражает глубину и трудность решаемых им задач. Однако главное — развивать творческие способности. Ибо, как очень верно и точно сказал выдающийся канадский ученый Ганс Селье, «ни знание предмета твоего исследования и мощь твоих инструментов, ни обширность твоих знаний и точность твоих планов никогда не смогут заменить оригинальности твоей мысли и зоркости твоего наблюдения».