Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина

Изучение кристаллической структуры с помощью рентгеновских лучей впервые дало нам представление о подлинной организации атомов в твердых телах… Кажется, вряд ли есть такой тип материи, находящейся в состоянии твердого тела, который бы мы не могли попытаться проанализировать с помощью рентгеновского излучения. Нам впервые стало известно точное расположение атомов в твердых телах; мы можем увидеть, на каком расстоянии друг от друга расположены эти атомы и как они сгруппированы.

Именно благодаря этому открытию несколько десятков лет спустя будет изучено строение белков и ДНК. Но сперва надо было установить центральную роль ДНК в процессе наследования признаков, а это начало происходить только в конце 1920-х гг.

Следующим шагом стали эксперименты, которые опять позволили наблюдать за более быстрыми изменениями. Горох Менделя давал только одно поколение в год, что ограничивало его полезность в изучении наследственности. Дрозофилы Моргана давали потомство каждые две недели. В 1928 г. Фредерик Гриффит (1879–1941), английский врач, работавший на Министерство здравоохранения Великобритании в Лондоне, начал работать с бактериями, изменения в которых ученые могли наблюдать в пределах нескольких часов; это также позволило биологам приблизиться к пониманию того, какие молекулы играют ключевую роль в механизме наследственности. Гриффита в первую очередь интересовала не наследственность; он изучал бактерии как возбудителей болезней, а не как модельный объект в области генетики. Но параллельно он сделал открытие, которое оказалось важнейшим для понимания эволюции.

Эпидемия испанки 1918–1920 гг. унесла жизни порядка 50 млн человек — больше, чем погибло на полях сражений Первой мировой войны. После нее правительства многих стран расширили свои программы по исследованию инфекционных заболеваний. Гриффит сконцентрировался на изучении пневмококков (это группа бактерий, вызывающих пневмонию), чтобы разработать вакцину от пневмонии. В начале 1920-х гг. он начал работать с двумя штаммами пневмококков, которые оказывали очень разное воздействие на мышей. Бактерии одного штамма были покрыты гладкой оболочкой из полисахарида, которая придавала их культуре глянцевый вид. Этот штамм назвали «гладким» или S (от англ. smooth). У другого штамма не было такой оболочки, и его колонии выглядели шероховатыми и морщинистыми. Этот штамм назвали «морщинистым» или R (от англ. rough). Штамм S очень активен и вызывает тяжелую форму инфекции, а штамм R малоактивен и вызывает лишь легкое протекание болезни (существует еще третий штамм пневмококков, но Гриффит его не использовал). До Гриффита бактериологи считали, что каждый из трех штаммов пневмококков абсолютно автономен и обладает свойствами, которые не меняются из поколения в поколение. Гриффит знал, что в теле человека (или мыши), пораженном пневмонией, могут одновременно присутствовать разные — смертельные и не смертельные — штаммы пневмококков, и провел эксперименты, чтобы выяснить, как это может повлиять на перспективы разработки вакцины.

Когда организм заражается морщинистым штаммом пневмококка, иммунная система легко распознает бактерии как захватчиков и уничтожает их, прежде чем они успевают причинить серьезный вред. Оболочка гладкого штамма действует как камуфляж, который прячет бактерии от иммунной системы, поэтому они беспрепятственно размножаются и провоцируют тяжелое заболевание и даже смерть. Гриффит продемонстрировал, что зараженные морщинистым штаммом мыши выживали, а мыши, зараженные гладким, погибали. Затем он ввел мышам бактерии штамма S, которые были убиты при помощи тепловой обработки. Мыши выжили, но после этого Гриффит получил поразительный результат, о котором он сообщил в январе 1928 г.