Грегор Мендель

Грегор Мендель (нем. Gregor Mendel; 20 июля 1822, Хейнцендорф, Силезия, Австрийская империя — 6 января 1884, Брюнн, Австро-Венгрия) — австрийский биолог-ботаник, монах-августинец, основоположник учения о наследственности (генетики). Его эксперименты по гибридизации гороха, проведённые в 1856—1863 годах, заложили основы для понимания законов передачи наследственных признаков, впоследствии названных законами Менделя.

Биография

Ранние годы и образование

Грегор Иоганн Мендель родился в крестьянской семье в деревне Хейнцендорф (ныне Гинчице, Чехия). С детства проявлял интерес к естественным наукам и садоводству. В 1840 году окончил гимназию в Троппау (Опава), после чего поступил в Философский институт в Ольмюце (Оломоуц). Из-за финансовых трудностей семьи в 1843 году он вступил в августинский монастырь Святого Фомы в Брюнне (Брно), приняв имя Грегор.

Монастырская и педагогическая деятельность

В монастыре Мендель получил возможность заниматься научными исследованиями. В 1847 году был рукоположён в священники. В 1849—1851 годах преподавал математику и греческий язык в школе в Цнайме (Зноймо). В 1851—1853 годах изучал физику, химию, ботанику и палеонтологию в Венском университете, где на него оказали влияние физик Кристиан Допплер и ботаник Франц Унгер. Вернувшись в Брюнн, Мендель преподавал физику и естествознание в Высшей реальной школе (1868—1884), а с 1868 года до конца жизни занимал пост настоятеля монастыря.

Научные исследования

Эксперименты с горохом

Основные работы Менделя проводились в монастырском саду на участке площадью около 35×7 метров. В течение 8 лет (1856—1863) он скрещивал около 28 000 растений гороха посевного (Pisum sativum), изучая наследование семи чётко различимых признаков:

• форма семян (гладкие или морщинистые);
• окраска семядолей (жёлтая или зелёная);
• окраска кожуры семян (серая или белая);
• форма бобов (выпуклые или перетянутые);
• окраска незрелых бобов (зелёная или жёлтая);
• расположение цветков (пазушное или верхушечное);
• высота стебля (высокий — около 2 м, или низкий — около 0,5 м).

Мендель использовал чистые линии (гомозиготные растения), которые не давали расщепления признаков при самоопылении в течение нескольких поколений. Он проводил реципрокные скрещивания (когда материнское и отцовское растение менялись ролями) и анализировал потомство в первом (F1), втором (F2) и последующих поколениях.

Законы наследования

На основе статистического анализа данных Мендель сформулировал три основных принципа, которые впоследствии стали называться законами Менделя:

1. Закон единообразия гибридов первого поколения (правило доминирования): при скрещивании гомозиготных особей, различающихся по одному признаку, все гибриды F1 единообразны по фенотипу и проявляют только доминантный признак (например, все семена жёлтые).
2. Закон расщепления (второй закон): при скрещивании гибридов F1 между собой во втором поколении наблюдается расщепление признаков в соотношении 3:1 по фенотипу (три части доминантных к одной части рецессивных) и 1:2:1 по генотипу.
3. Закон независимого наследования признаков (третий закон): при скрещивании особей, различающихся по двум и более парам признаков, каждая пара признаков наследуется независимо от других, давая в F2 расщепление 9:3:3:1.

Мендель также ввёл понятия доминантных и рецессивных аллелей, хотя сам термин «аллель» был предложен позднее. Он использовал буквенные обозначения для генов: заглавные — для доминантных, строчные — для рецессивных.

Другие исследования

Помимо гороха, Мендель проводил опыты с фасолью, львиным зевом, ястребинкой и пчёлами. Результаты с ястребинкой (Hieracium), которая размножается апомиктически (бесполым путём), не подтвердили его законы, что вызвало у Менделя сомнения в их универсальности. В 1870 году он прекратил активные опыты из-за административных обязанностей настоятеля.

Публикация и признание

Основная работа

В 1865 году Мендель представил результаты своих исследований в двух докладах на заседаниях Общества естествоиспытателей в Брюнне. В 1866 году работа была опубликована под названием «Опыты над растительными гибридами» (нем. Versuche über Pflanzenhybriden) в журнале «Труды Общества естествоиспытателей в Брюнне» (том 4, стр. 3—47). Тираж составил около 40 экземпляров.

Реакция современников

Работа не получила широкого признания. Мендель разослал оттиски статьи нескольким известным биологам, в том числе Карлу Негели (Мюнхен), который рекомендовал продолжить опыты с ястребинкой, но не оценил значимость открытия. Статья цитировалась в библиографических обзорах, но не вызвала интереса у научного сообщества. Причины:

• математический подход, нехарактерный для биологии того времени;
• публикация в малоизвестном провинциальном журнале;
• господство теории пангенезиса Чарльза Дарвина, предполагавшей смешение наследственных признаков.

Переоткрытие

В 1900 году три ботаника независимо друг от друга пришли к тем же выводам, что и Мендель:

• Хуго де Фриз (Нидерланды) — на основе опытов с ослинником;
• Карл Корренс (Германия) — на кукурузе;
• Эрих фон Чермак (Австрия) — на горохе.

Все они сослались на работу Менделя, признав его приоритет. 1900 год считается датой рождения генетики как науки.

Наследие и значение

Вклад в науку

Мендель впервые применил количественные методы (статистический анализ) в биологии для изучения наследственности. Он показал, что наследственные признаки передаются дискретными единицами (впоследствии названными генами), а не смешиваются. Его законы стали основой классической генетики и менделевской генетики.

Память

• В 1910 году в Брно был установлен памятник Менделю.
• В 1965 году его именем назван астероид (3313) Mendel.
• В 1994 году в Брно открыт Менделевский музей.
• В 2000 году в честь Менделя назван кратер на Луне (Mendel).
• В 2022 году, к 200-летию со дня рождения, в Чехии и Австрии прошли научные конференции и выставки.

Критика и споры

Некоторые историки науки (в частности, Рональд Фишер в 1936 году) высказывали предположение, что данные Менделя слишком хорошо соответствуют его теоретическим ожиданиям, что могло указывать на сознательную или бессознательную подгонку результатов. Однако большинство современных биологов и историков считают, что это объясняется большим объёмом выборки и тщательным планированием экспериментов. Мендель не знал о существовании хромосом и мейоза (открыты позже), что не умаляет его заслуг.

Интересные факты

• Мендель был также метеорологом: вёл регулярные наблюдения за погодой в Брюнне с 1856 по 1884 год, опубликовал несколько статей по метеорологии.
• Он занимался пчеловодством и пытался вывести гибриды пчёл, но безуспешно из-за сложности контроля скрещивания.
• В монастыре Мендель отвечал за сад и оранжерею, где выращивал редкие растения.
• Его работа «Опыты над растительными гибридами» была переиздана в 1901 году на немецком языке, а на русский язык впервые переведена в 1923 году.

Источники

• Мендель Г. Опыты над растительными гибридами (1866).
• Иоганн Грегор Мендель: жизнь и научное наследие. — М.: Наука, 1965.
• Олби Р. Грегор Мендель: основоположник генетики. — М.: Мир, 1982.
• Fisher R. A. Has Mendel's work been rediscovered? // Annals of Science, 1936.
• Биография Менделя на сайте Менделевского музея в Брно (Чехия).