Вечное движение (О жизни и о себе) - Николай Дубинин

В 1932-1934 годах еще продолжались печататься статьи, основа которых была заложена в лаборатории на Смоленском бульваре. В журналах выходили работы по дробимости гена. В 1934 году появились основные исследования по генетике популяций и другие. Однако сразу же при организации генетического отдела в Институте экспериментальной биологии мы начали и новые направления исследований.

Неожиданным оказался совершенно новый подход к проблеме гена. На нас большое впечатление произвели работы американских генетиков, в которых они, получая структурные перестройки хромосом с помощью радиации, смогли в определенных местах той или иной хромосомы у дрозофилы локализовать определенные гены. Мы разработали подробный план экспериментов по физической локализации в третьей хромосоме дрозофилы ряда еще не изученных в этом отношении генов. В качестве подсобной методической детали решили использовать в этих опытах особую рецессивную мутацию, изменяющую крыло у дрозофилы, которую в 1931 году обнаружил у нас в лаборатории Г. Г. Тиняков. При скрещивании таких дрозофил с нормальными появляются гетерозиготные потомки, которые в силу доминантности нормального аллеля имеют совершенно нормальные крылья. Эта работа мыслилась трудоемкой. Я обратился к Б. Н. Сидорову и предложил ему выполнить эту работу совместно.

Начались опыты. Но неожиданное наблюдение отвлекло нас от решения поставленной задачи и направило всю работу в новое русло. Было обнаружено, что в первом поколении от скрещивания самок гомозиготных по мутации с нормальными самцами почти все мухи были как мухи, они имели нормальные крылья. Однако хотя и редко, но вполне регулярно появлялись отдельные дрозофилы с крылом, измененным по типу рецессивной мутации. В чем дело? Откуда могли взяться эти исключительные особи?

Дальнейшее изучение генетики и строения хромосом у этих странных уклоняющихся дрозофил показало, что труд потрачен не зря. Оно привело к совершенно неожиданному открытию. Во всех случаях, когда рецессивная мутация начинала проявляться в гетерозиготах, выяснилось, что это касалось особых гетерозиготных особей. У них нормальный аллель находился в тех хромосомах, которые под действием рентгеновских лучей были структурно изменены. Проведя целый ряд обширных, детальных экспериментов, удалось доказать, что доминантный нормальный аллель гена теряет соседство с генами, которые исторически являются его соседями по хромосоме, и на их место при структурных изменениях в хромосоме приносились гены из других хромосом. В этих условиях нормальный доминантный ген теряет такое важное свойство, как доминантность.

Аспирантке В. В. Хвостовой я предложил использовать эффект положения изученного доминантного гена для выяснения количественных закономерностей, и она с успехом разработала эту тему. Вместе с Н. Н. Соколовым и Г. Г. Тиняковым были внимательно исследованы те структурные изменения в хромосоме, которые вызывают эффект положения доминантного гена, и определено, насколько далеко от места самого гена в хромосоме происходят разрывы.

Эта работа была повторена во многих лабораториях за рубежом, и этот совершенно неожиданный факт подтвердился с величайшей точностью. Открытое явление касалось важнейшей стороны вопроса об организации генетического материала, указывая, что действие гена стоит в связи с его положением в хромосоме.

Теория дробимости гена была встречена в штыки. Значение принципа генетического груза и генетико-автоматических процессов еще не были оценены по их достоинству. Что же касается данных по эффекту положения, то они были приняты безоговорочно, как крупнейший успех русской генетики. Поскольку я участвовал в изучении эффекта положения доминантного нормального гена в целом ряде исследований, а мои соавторы менялись, Курт Штерн в 1935 году предложил назвать это новое явление, существенно важное для генетики, "эффект Дубинина". После статьи К. Штерна это обозначение прочно вошло в мировые сводки, в монографии и в учебники по генетике. Однако при всем этом нельзя забывать, что само это явление было открыто совместно с Б. Н. Сидоровым и более правильным было бы название "эффект Дубинина-Сидорова".

Мои товарищи по работе в то время и долго после 1933 года гордились этим успехом. В 1957 году 4 января, в день моего пятидесятилетия, В. В. Сахаров, Б. Н. Сидоров, Н. Н. Соколов, В. В. Хвостова, А. А. Прокофьева-Бельговская, М. А. Арсеньева, М. Л. Бельговский, Е. С. Моисеенко и другие сотрудники лаборатории радиационной генетики написали мне шутливое стихотворное посвящение, в котором были и следующие строки:

Сказать мы смело можем, право, Что мухи крылышко и глаз В венец твоей научной славы Большой добавили алмаз.

На всем земном огромном шаре,

На весь земной научный мир

"Эффект Дубинина" недаром

С "эффектом Ньютона" на пару

Звучит, как гордый сувенир.

В архиве дорогих мне документов эти стихи-шутка с пестрой вязью подписей, отражающих различный характер их владельцев, берегутся мною, и я иногда читаю их и вижу туманы и радости нашего прекрасного прошлого.

Мы продолжали начатые исследования в несколько другом направлении, и мне с Б. Н. Сидоровым опять посчастливилось. Мы сделали еще одну хорошую работу по эффекту положения, которая опять привлекла к себе всеобщее внимание. К тому времени после нашей работы с кубитус интеруптус накопились факты о том, что при изменении хромосом некоторые гены, лежащие вблизи мест разрывов, хотя сами, казалось бы, и не претерпевают мутации, однако тем не менее приобретают новые функции. Различить, что здесь решает - мутационное изменение гена или эффект положения, было нельзя. Нам удалось разработать метод, при помощи которого такой ген, изменивший свое действие, оказалось возможным изъять из данной хромосомы с помощью кроссинговера, а затем вновь вставить его обратно в реорганизованную хромосому. Как по мановению волшебной палочки, вслед за этими генетическими манипуляциями свойства гена изменялись совершенно направленным образом.

Эти две работы молниеносно привлекли к себе всеобщее внимание. Многие пришли к выводу, что в Советской России генетика вышла на передний край науки. Взоры ученых обратились к нашим прежним исследованиям по скютам. Стало ясно, что и с принципом дробимости гена, по-видимому, придется считаться.

Овладение тончайшими методами вмешательства в структуру хромосом привело к мысли решить одну эволюционную задачу, над которой ломали головы многие крупнейшие ученые того времени. Было известно, что виды организмов отличаются по числу пар хромосом. Вопрос о сущности эволюционного механизма, при помощи которого новые виды приобретают изменения в числе пар хромосом, привлекал к себе пристальное внимание. Эти изменения сопровождают появление новых видов и целых родов растений и животных. Как же совершается эволюция, изменяющая число хромосом? Воздействуя рентгеновскими лучами на хромосомы, мне удалось с помощью невидимого молекулярного скальпеля по заранее разработанному плану изменить видовую хромосомную характеристику дрозофилы. Вместо обычных четырех пар хромосом, в которых записана генетическая информация дрозофилы, была экспериментально получена раса дрозофил с тремя ларами хромосом, а затем раса дрозофил с пятью парами хромосом. Эта работа открывала путь к направленному преобразованию ядерных структур. В настоящее время в центр молекулярной генетики становятся методы генетической инженерии, с помощью которых осуществляется целенаправленное изменение генетических свойств организмов. Работа по направленному изменению числа пар хромосом дрозофилы лежит у истоков генетической инженерии. После этой работы в нашем отделе Б. Н. Сидоров, Н. Н. Соколов и И. Е. Трофимов, а затем Б.Ф. Кожевников для других целей использовали те же принципы.

Эти циклы исследований по эффекту положения и по направленному преобразованию структур хромосом в ядрах создали обстановку уверенности и успеха в Институте экспериментальной биологии. Генетический отдел стал ведущим отделом института, его работы получили мировое признание. В это же время появился ряд исследований Д. Д. Ромашова по вопросам эволюции. А. Н. Промптов показал, что ультрафиолетовый свет вызывает мутации.

В институте хорошо работал научный семинар по генетике. Мы слушали рефераты и сообщения о зарубежных работах, докладывали и обсуждали свои исследования и видели, что наши успехи вышли на передний край науки.

Н. К. Кольцов очень высоко оценил наши успехи и их роль для Института экспериментальной биологии в целом. В большой статье "Наследственные молекулы", напечатанной в 1935 году в журнале "Наука и жизнь", он много места уделил достижениям в управлении ядерными структурами клетки. Н. К. Кольцов писал, что в 1934 году физики достигли выдающихся результатов, с помощью потоков быстрых частиц они научились превращать элементы. Николай Константинович считал, что три работы, проведенные в Институте экспериментальной биологии за 1934 год с дрозофилой, являются параллельными великолепным достижениям физиков по превращению атомов с помощью их бомбардировки нейтронами. Затем он подробно описал сущность моей работы по изменению числа хромосом у дрозофилы, работы Н. Н. Соколова, Б. Н. Сидорова и И. Е. Трофимова, работы Б. Ф. Кожевникова, которые были выполнены в отделе генетики. Кольцов выступил в то время с крупными теоретическими разработками, напечатав такие статьи, как "Об экспериментальном получении мутаций" (1930), "Генетика и физиология растений" (1934), "Наследственные молекулы" (1935), "Роль гена в физиологии развития" (1935).