В 1877 г голландский ботаник хуго де фриз провел эксперимент в котором
Хуго де Фриз - голландский ботаник, генетик.
Развитие эволюционных идей
Мутационная теория Хуго де Фриза
Хуго де Фриз высадил завезённое из Америки растение Oenothera lamarckiana и в течение 10 лет обследовал 53 000 его потомков, из которых примерно 800 (то есть 1,5%) имели отклонения от исходного типа. Эти отклонения были названы учёным мутациями. В отличие от сторонников Чарльза Дарвина, учёный утверждал, что некоторые свойства вида могут изменяться не плавно, а именно скачком.
В 1901 году он опубликовал первый том, а в 1903 – второй том Теории мутации на немецком языке: Hugo de Vries, Die Mutationstheorie. Versuche und Beobachtungen uber die Entstehung von Arten im Pflanzenreich, Bd 1-2, Leipzig,Veit & comp.,1901-03.
Учёный пришёл к выводу, что новые варианты возникают не путём постепенного накопления непрерывных небольших изменений (как считали последователи Чарльза Дарвина), а путём внезапного появления резких изменений.
«В селекции известны оба типа изменчивости. Обычная изменчивость, которую можно назвать индивидуальной, флюктуирующей или постепенной, имеет место всегда и подчиняется определённым, сейчас в большей части известным законам. Она даёт селекционеру материал для выведения цепного сорта. Наряду с этим он знаком со спонтанными вариациями, которые не нуждаются в селекции, а в худшем случае лишь в выведении чистой линии, и которые почти всегда с самого начала стойко передают свои свойства потомству.
Таким образом, учение об изменчивости распадается на два типа: изменчивость в более узком смысле слова и мутации. Первая – преимущественно предмет статистических исследований.
Основополагающие работы Кэтле и Гальтона в области антропологии подняли это учение до самостоятельной отрасли науки. В развитии этого учёния в области биологии приняли участие Людвиг, Велдон, Бейтсон, Данкер, Иогансен, Маклеод и многие другие исследователи. Флюктуирующая изменчивость носит частью индивидуальный, в более узком значении этого слова, частью групповой характер. В первом случае речь идёт о статистическом сравнении различных особей, в последнем - о различных органах, особи, имеющих одно название, например, об отдельных листьях дерева. В обоих случаях изменчивость или более точно, сфера изменений рассматривалась выдающимися исследователями с полным правом как приспособление к внешним условиям жизни.
Отдельные органы варьируют частично по размерам и весу, частично по своему количеству. В первом случае по Бейтсону говорят о непрерывной, а во втором - о перемежающейся изменчивости; однако эти термины другие исследователи использовали в ином смысле. Законы возникновения мутаций совсем иные, чем законы изменяемости ; но, насколько нам позволяют об этом судить наши недостаточно глубокие знания, они также независимы от морфологической природы особи. Отличают прогрессивную и регрессивную мутации. Первые обозначают возникновение новых свойств, последние ведут к утрате уже имевшихся. На прогрессивных мутациях основано развитие животного и растительного миров в рамках родословной; следствием регрессивной мутации являются бесчисленные отклонения видов от общего описания той систематической группы, к которой они отнесены».
Хуго де Фриз, Теория мутаций, цитируется по: Жизнь науки. Антология вступлений к классике естествознания / Сост.: С.П. Капица, М., «Наука», 1973 г., с. 315-316.
120 лет назад в биологию вошло понятие мутации и родилась новая наука — генетика
Один монах и три ботаника
В январе 1900 года добрые люди дали почитать голландскому ботанику Хуго Де Фризу статью Грегора Менделя «Versuche uber Pflanzen-Hybriden» («Опыты над гибридами растений») 1866 года. Вероятно, Де Фриз сразу понял, что он в своих опытах с кустами ослинника лишь повторил опыты с горохом уже давно покойного к тому времени августинского монаха Менделя и пришел к тем же выводам.
О своем открытии Де Фриз сообщил в номере Comptes rendus de l'Academie des Sciences («Доклады Французской академии наук») от 26 марта 1900 года в короткой заметке «Sur la loi de disjonction des hybrides» («О законе расщепления гибридов»). Едва она была опубликована, как еще два ботаника — Карл Корренс из Германии и Эрих фон Чермак из Австрии — заявили о похожих результатах и успели их в том же году опубликовать. Они тоже, как выяснилось, читали старую статью Менделя и тоже опытным путем пришли к выводу о дискретности наследственных факторов.
Но Де Фриз на тот момент пошел дальше них. Он писал: «И чтобы отдать себе отчет во всех явлениях, надо для каждой наследственной особенности принять отдельную частицу — панген. Эти пангены невидимо малы, однако они совсем другого порядка, чем химические молекулы и их бесчисленные соединения; они должны расти, размножаться и распределяться по всем или почти всем клеткам организма при делении клеток. Они неактивны (латентны) или активны, но размножаться могут в обоих состояниях. Будучи преимущественно латентны в клетках зародышевого пути, они развивают обычно высокую активность в соматических клетках. И именно так, что у высших организмов не все пангены в одной клетке достигают активности, но в каждой одна или же несколько небольших групп пангенов достигают господства и придают клетке ее характер». По образному выражению историка биологии Юрия Чайковского, в этом отрывке вся программа дальнейшего развития генетики.
Де Фриз допустил спонтанную, ничем не мотивированную изменчивость «наследственных корпускул», как их называл Мендель, или «пангенов», как их называл
сам Де Фриз. И пазл строгого научного объяснения эволюции по Дарвину наконец сложился: исходным материалом для естественного отбора служат резкие качественные скачки изменений в наследственных «невидимо малых» частицах — их «мутации», как их назвал Де Фриз.
Родилась теория мутаций, а вместе с ней новая наука — генетика. Про так называемый кошмар Дженкина, который почти полвека держал в подвешенном состоянии дарвиновскую теорию эволюции, можно было забыть. Правда, со временем сами мутации превратились в кошмар для науки, что лишний раз подтверждает нынешняя пандемия коронавируса.
Как известно, выход в свет в 1859 году фундаментального труда Чарльза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» вызвал фурор не только в научном мире. Здесь биология вышла далеко за свои научные рамки, вызвав потрясение устоев общества и почти моментально породив социал-дарвинизм. Но спустя всего восемь лет дарвинизм, победоносно шагавший по планете во всех своих ипостасях — как узкобиологической, так и социальных,— споткнулся о небольшую публикацию в журнале North British Review под названием «Происхождение видов». Ее автором был инженер Генри Дженкин, а ехидство заголовка его статьи становилось понятным по ее прочтении.
Дженкин писал: допустим, что Дарвин прав и с изменчивостью, и с наследственностью, и с естественным отбором, но что из этого следует? Только дикарь, глядя, как ядро вылетает из пушки, может решить, что в конце концов оно долетит до звезд. И скорость ядра, и размах наследственных вариаций стремительно убывают по мере удаления от исходной точки. Поэтому нет никаких оснований ожидать, что выгодные для организма изменения будут накапливаться. Напротив, любое из них очень скоро исчезнет, и вот почему. С кем скрещиваться носителю этого изменения, если вокруг одни нормальные особи? Словом, если следовать логике Дарвина, шансов передать полезное новшество нет: через несколько поколений оно будет «засосано болотом» обычных организмов.
Следовательно, никакая уникальная вариация не может иметь значения для эволюции. Остается предположить одно из двух: либо новая вариация не должна теряться при скрещиваниях, либо она должна возникнуть сразу у значительного процента особей. Однако, писал Дженкин, обе гипотезы отрицают суть дарвинского учения. Первая противоречит наследственности, какой она выглядит в природе и как ее описывает сам Дарвин; вторая же, если ее допустить, приводит к порочному кругу: чтобы распространиться, новая вариация уже должна быть достаточно распространенной.
Более подробно про «кошмар Дженкина» можно почитать в интересных и доступных для понимания читателя без специального образования работах Юрия Чайковского. А сам Дженкин привел пример столь же наглядный, сколь вопиюще неполиткорректный по нынешним меркам: «Представим себе белого человека,
потерпевшего кораблекрушение на острове, населенном неграми… он выживет и станет среди них королем… заведет очень много жен и детей, в то время как множество его подданных умрут холостяками… Но даже его длинной жизни явно не хватит для того, чтобы кто-то из его потомков в каком-либо поколении стал полностью белым… В первом поколении будет несколько дюжин смышленых молодых мулатов, чей ум будет в среднем превосходить негритянский. Нас не удивит, что трон в течение нескольких поколений будет принадлежать более или менее желтокожему королю; но сможет ли поверить кто-то, что население всего острова постепенно станет белым или пусть даже желтым. В нашем случае признак попал в исключительно благоприятные условия, способствующие его сохранению,— способствующие, но все же неспособные закрепить и сохранить его».
Из переписки Дарвина известно, что он читал и перечитывал статью Дженкина много раз и в конце концов написал: «Доводы Дженкина меня убедили». Спустя еще три года, в 1870 году, уже в солидном научном журнале Nature (а не в провинциальном общественно-политическом North British Review) вышла статья Альфреда Беннетта под названием «Теория естественного отбора с математической точки зрения». В ней все, о чем писал Дженкин с точки зрения формальной логики, доказывалось строго математически. А вывод был тот же: доказательства эволюции по Дарвину более чем сомнительны. Дарвинизм пошатнулся, но устоял, хотя «кошмар Дженкина», как его назвали, преследовал дарвинизм вплоть по появления теории мутаций Де Фриза.
В своем первоначальном виде, образца 1901 года, теория эволюции Де Фриза, допускавшая, что один вид переходит в другой скачком в одну мутацию, была крайне несовершенной с современных позиций. Но верным был в ней главный посыл: исходным материалом для отбора служат качественные скачки в наследственных «невидимо малых» частицах. Отталкиваясь от этого, генетики довольно быстро, в течение четверти века, заложили капитальный фундамент под дарвинизм, который стал называться синтетической теорией эволюции.
Стало ясно, где кроется причина ошибки в рассуждениях Дженкина (и Дарвина, кстати, тоже). А крылась она в дискретности наследственного материала — генов, чего ни биологи того времени, ни тем более инженер Дженкин не могли знать. Признаки, закрепляемые отбором, не «разбавляются» при скрещивании, а либо передаются в полном объеме (нивелирующий эффект скрещивания просто не существует, что доказал в своих опытах Мендель), либо не передаются вовсе. Это определяется при скрещивании. Дальше — больше: оказалось, что ген признака может не подвергаться естественному отбору, находясь в рецессивном состоянии. Но новый признак (мутация) не пропадает бесследно в генофонде популяции, хотя его распространение в ней может быть процессом очень длительным и успех не гарантирован.
Общепринято, что окончательно связал эволюционное учение Дарвина и законы наследственности, установленные к тому времени генетиками, и тем самым покончил с «кошмаром Дженкина» советский генетик Сергей Четвериков в статье «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики» 1926 года. За
границей эта его статья никогда не публиковалась, но западные генетики ее знали и читали ее переводы с русского благодаря коллегам Четверикова Феодосию Добржанскому и Николаю Тимофееву-Ресовскому. Оба они были «невозвращенцами»: Добржанский работал с 1927 года в США, Тимофеев-Ресовский — с 1925 года в Германии.
По Четверикову, теория эволюции Дарвина теперь выглядела так: мутация (насыщение видов в природе возникающими мутациями) — свободное скрещивание — естественный отбор. При этом он сделал допущение, что мутационный процесс в природе протекает точно так же, как и в условиях лаборатории. Поэтому ученые вправе экстраполировать выводы из результатов лабораторных опытов на природные ситуации.
Первый такой вывод — это непрерывное во времени возникновение новых мутаций у всех видов живых организмов. Второй — рецессивность большинства вновь появляющихся мутаций по отношению к аллелям (формам гена) дикого типа, распространенным в природных популяциях. Третий — в природе преобладает панмиксия (свободное скрещивание). На этих трех китах до сих пор стоит наука «популяционная генетика», и дополнительных опор ей пока не нужно.
Мутации — народному хозяйству!
Сегодня «кошмар Дженкина» не более чем любопытный факт из истории развития наших представлений об эволюции жизни на Земле. А вот мутации вышли далеко за пределы академических исследований эволюции. Микроорганизмы, которые отличаются относительной простотой их организации и стремительной сменой поколений по временным меркам человеческой жизни, оказались идеальными модельными объектами для генетиков, изучающих мутационные процессы.
У микроорганизмов достаточно легко наблюдать и индуцировать самые разнообразные мутации. Гаплоидность (одинарный набор хромосом) многих микроорганизмов обеспечивает проявление рецессивных мутаций, которые у высших диплоидных (с двойным, дублирующим набором хромосом) организмов могут быть замаскированы присутствием нормальной аллели. Микроорганизмы легко культивировать и получать от одной исходной клетки колонию генетически однородных клеток, а затем размножать их до количества, необходимого для биохимического и молекулярного анализа. Отсюда до практического использования полезных, с точки зрения человека, мутаций бактерий был один шаг.
Из более чем 100 тыс. видов известных на сегодня микроорганизмов человеком используются несколько сотен, и число их растет. Они продуцируют десятки веществ — аминокислот, белков, антибиотиков, витаминов, липидов, нуклеиновых кислот, ферментов, пигментов, сахаров и т. п. На свойстве живого мутировать выросла целая отрасль — микробиологическая промышленность.
Оборотной стороной мутагенности микроорганизмов стало появление устойчивых к антибиотикам бактерий — супербактерий (superbugs). Не каких-то новых бактерий, а самых обычных — например, кишечной палочки. По оценке Всемирной организации
здравоохранения (ВОЗ), сейчас смертность от таких бактерий-мутантов колеблется от 700 тыс. до нескольких миллионов в год. Иначе чем кошмаром для медицины это трудно назвать.
Кошмарная генетика вирусов
Еще проще устроены фаги и вирусы. Вирусы имеют очень небольшой период размножения и повышенную частоту мутаций: одна или больше мутаций на геном за один раунд репликации РНК вируса. Образно говоря, постоянное мутирование и есть образ их жизни. В этом году даже появилась теория врожденной малограмотности вирусов: они, мол, в принципе не могут без ошибок скопировать при размножении собственный геном.
Но теории теориями, а в реальной жизни повышенная мутагенность вирусов не дает возможности раз и навсегда покончить даже с банальным гриппом. Пока после очередной сезонной эпидемии гриппа готовится очередная вакцина против него (обычно это занимает не менее полугода), вирусы гриппа успевают мутировать, и, как говорится, на колу мочало, начинай сначала. Это самый страшный секрет Полишинеля ежегодных кампаний вакцинации граждан от гриппа: нас вакцинируют всегда против прошлогоднего гриппа (в лучшем случае — прошлогоднего, а то ведь на складах остается много вакцин и за предшествующие годы, на всякий случай). А эффективность вакцинации зависит от того, насколько вирус гриппа этого года похож на вирус прошлогоднего гриппа. Когда уж очень непохож, возникают пандемии «свиного», «куриного», «гонконгского» и прочих сильно мутантных гриппов.
Против других ОРВИ, которые протекают в легкой или средней тяжести формах, ученые даже не стараются создать вакцины. Почихал, покашлял человек недельку — и слава Богу, теперь у него есть собственный иммунитет против данного вируса. Когда зимой 2002–2003 годов появился ТОРС-коронавирус (SARS), вызвавший эпидемию атипичной пневмонии со смертностью 10%, а в 2012 году — БВРС-коронавирус (MERS) со смертностью 34%, ученые было начали готовить против них вакцины, но едва лог-фазы эпидемий закончились, бросили это дело. Они понимали, что в следующий раз будет что-то другое. Правильно понимали. Теперь тоже вроде бы SARS-коронавирус, но уже с другими мутациями — SARS-CoV-2. Вакцина 2003 года, если бы ее тогда не бросили на полпути, а доделали бы до конца, едва ли спасла бы от него.
Что касается многоклеточных организмов, то ученые уже сравнительно давно начали пересаживать полезные человеку с практической точки зрения гены от одного вида к другому, или, проще говоря, создавать полезные мутации. ГМО сейчас обычный компонент нашего с вами рациона. А с недавних пор ученые даже научились удалять хирургическим путем (методами молекулярной хирургии) врожденные вредные мутации из генома человека. Здесь у ученых все в порядке. Теперь их опять «кошмарит» механизм эволюции. На этот раз — эволюции вирусов, где в теории все гладко, а на практике — хуже некуда. Здесь своего Хуго Де Фриза пока не нашлось.
Биология в лицее
Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Гуго д е Фриз (1848–1935) - голландский ботаник и генетик, один из основателей учения об изменчивости и эволюции, провёл первые систематические исследования мутационного процесса.
Родился 16 февраля 1848 г. в городе Харлеме (Голландия). С 1866 по 1870 год в Лейденском университете изучал курс ботаники, несколько месяцев слушал лекции по физике и химии в Гейдельбергском университете. Преподавал в школе в Амстердаме (1871–1875), в научных учреждениях Вюрцбурга и Галля в Германии (1875–1878). С 1878 по 1918 год профессор Амстердамского университета. С 1904 года преподаватель Калифорнийского университета. В 1918 г. ушёл в отставку, но продолжал работать в своём имении в Люнтерне (Голландия). Свою научную деятельность Де Фриз начал с изучения роли осмотического давления в жизнедеятельности растительной клетки. Исследовал явление плазмолиза (сокращения клеток в растворе, концентрация которого выше концентрации их содержимого) и в итоге разработал метод определения осмотического давления в клетке. Ввёл понятие «изотонический раствор».
Был одним из учёных, переоткрывших в 1900 году законы Грегора Менделя.
Важным вкладом Гуго де Фриза в науку была теория мутации. Он впервые провёл систематические исследования мутационного процесса. Разработал концепцию эволюции посредством мутаций.
Де Фриз, Хуго
Получил образование в Лейденском университете, с 1866 года изучал там ботанику и защитив в 1870 году дипломную работу о влиянии тепла на корни растений, несколько месяцев слушал лекции по химии и физике в Гейдельбергском университете и работал в лаборатории Юлиуса Закса в Вюрцбурге.
В 1878—1918 годах был профессором Амстердамского университета, а также директором амстердамского ботанического сада [1] . После этого работал в Люнтерне в своём имении [1] .
Пришёл к выводу, что вид может распадаться на различные виды, наблюдая изменчивость ослинника ( Oenothera ). Это явление Де Фриз назвал мутациями, считая что биологические виды время от времени находятся в фазе мутирования. Разработал мутационную теорию [1] .
Появление этих внезапных изменений, преобразующих один вид в другой, де Фриз назвал мутацией. Длительные поиски вида, который обладал бы этими мутационными изменениями, оставались безрезультатными до того времени, пока де Фриз не нашёл около Хилверсюма вблизи Амстердама (1886) большое количество двулетних дикорастущих растений из вида Ослинник Ламарка ( Oenothera lamarckiana ). Растения этого вида своим поведением полностью соответствовали взглядам де Фриза на процесс эволюции. Впоследствии выяснилось, что для видов рода Oenothera характерен полиморфизм по транслокациям (тип хромосомных перестроек). В результате скрещивания растений с различным набором транслокаций и последующего расщепления, получались потомки с хромосомами различной структуры, что приводило к изменению фенотипа.
Представления де Фриза о скачкообразности эволюции получило дальнейшее развитие в теориях сальтационизма.
Учебник. Хуго Де Фриз
Де Фриз (De Vries) Хуго (16.02.1848, Харлем – 21.05.1935, Лондон), голландский ботаник и генетик. Учился в Лейденском, Гейдельбергском и Вюрцбургском университетах. Работал преподавателем в школе в Амстердаме (1871–75), в научных учреждениях Вюрцбурга и Галля в Германии (1875–78). В 1878–1918 – профессор Амстердамского университета и директор ботанического сада. В 1904 читал лекции в Калифорнийском университете. В 1918 ушёл в отставку, но продолжал работать в своём имении в Люнтерне.
Научную деятельность Де Фриз начал с изучения роли осмотического давления в жизнедеятельности растительной клетки. Исследуя явление плазмолиза (сокращения клеток в растворе, концентрация которого выше концентрации их содержимого), разработал метод определения осмотического давления в клетке. Ввёл понятие изотонической раствор . Эти работы наряду с результатами В. Пфеффера (1877) составили важную часть доказательств, на основе которых Я. Х. Вант-Гофф построил свою теорию химического равновесия в разбавленных растворах (1886).
В 1889 Де Фриз опубликовал труд Внутриклеточный пангенезис (Intracellulare Pangenesis), в котором развивал дарвиновскую теорию пангенезиса, касающуюся механизма воспроизведения в потомстве признаков предшествовавших поколений. Дарвин полагал, что от всех клеток организма отделяются мельчайшие частицы, которые содержат признаки данных клеток; эти частицы скапливаются в репродуктивных органах и образуют половые клетки. Де Фриз придерживался теории внутриклеточного пангенеза. Он считал, что в ядре клетки содержатся пангены , определяющие все признаки целого организма, а в протоплазму входят лишь те пангены , которые определяют тип клеток. Тем самым отвергался принцип Ламарка о наследовании приобретённых признаков. Кроме того, Де Фриз сделал важный вывод, что панген вообще не является клеткой или органом, а представляет собой некий фактор, определяющий признак, т. е. уже в 1889 вплотную приблизился к точке зрения Менделя. Другая важная идея Де Фриза заключалась в том, что факторы наследственности не могут трансформироваться постепенно, а претерпевают резкие скачкообразные изменения. Изучая изменчивость энотеры (растения из семейства кипрейных), учёный пришёл к выводу, что вид может внезапно распасться на несколько новых видов. Этот феномен Де Фриз назвал мутацией. Придерживаясь тезиса о том, что живой организм представляет собой мозаику из относительно независимых и скачкообразно изменяющихся признаков, он утверждал, что внесение мутаций – единственный способ образования стабильных новых форм (мутационная теория). В 1900 Де Фриз (независимо от К. Корренса и Э. Чермака) опубликовал результаты статистической обработки опытов по скрещиванию растений, которые можно было объяснить лишь в рамках постулата о существовании отдельных и независимых факторов наследственности. Все три автора указывали на сходство полученных данных с данными Менделя 1866. В дальнейшем Де Фриз занимался главным образом изучением мутантных форм энотеры и разработкой теории эволюции.
Де Фриз, Хуго
Получил образование в Лейденском университете, с 1866 года изучал там ботанику и защитив в 1870 году дипломную работу о влиянии тепла на корни растений, несколько месяцев слушал лекции по химии и физике в Гейдельбергском университете и работал в лаборатории Юлиуса Закса в Вюрцбурге.
В 1878—1918 годах был профессором Амстердамского университета, а также директором амстердамского ботанического сада [1] . После этого работал в Люнтерне в своём имении [1] .
Пришёл к выводу, что вид может распадаться на различные виды, наблюдая изменчивость ослинника ( Oenothera ). Это явление Де Фриз назвал мутациями, считая что биологические виды время от времени находятся в фазе мутирования. Разработал мутационную теорию [1] .
Появление этих внезапных изменений, преобразующих один вид в другой, де Фриз назвал мутацией. Длительные поиски вида, который обладал бы этими мутационными изменениями, оставались безрезультатными до того времени, пока де Фриз не нашёл около Хилверсюма вблизи Амстердама (1886) большое количество двулетних дикорастущих растений из вида Ослинник Ламарка ( Oenothera lamarckiana ). Растения этого вида своим поведением полностью соответствовали взглядам де Фриза на процесс эволюции. Впоследствии выяснилось, что для видов рода Oenothera характерен полиморфизм по транслокациям (тип хромосомных перестроек). В результате скрещивания растений с различным набором транслокаций и последующего расщепления, получались потомки с хромосомами различной структуры, что приводило к изменению фенотипа.
Представления де Фриза о скачкообразности эволюции получило дальнейшее развитие в теориях сальтационизма.
В 1877 г голландский ботаник хуго де фриз провел эксперимент в котором
Де Фриз (De Vries) Хуго (16.02.1848, Харлем – 21.05.1935, Лондон), голландский ботаник и генетик. Учился в Лейденском, Гейдельбергском и Вюрцбургском университетах. Работал преподавателем в школе в Амстердаме (1871–75), в научных учреждениях Вюрцбурга и Галля в Германии (1875–78). В 1878–1918 – профессор Амстердамского университета и директор ботанического сада. В 1904 читал лекции в Калифорнийском университете. В 1918 ушёл в отставку, но продолжал работать в своём имении в Люнтерне.
Научную деятельность Де Фриз начал с изучения роли осмотического давления в жизнедеятельности растительной клетки. Исследуя явление плазмолиза (сокращения клеток в растворе, концентрация которого выше концентрации их содержимого), разработал метод определения осмотического давления в клетке. Ввёл понятие «изотонической раствор». Эти работы наряду с результатами В. Пфеффера (1877) составили важную часть доказательств, на основе которых Я. Х. Вант-Гофф построил свою теорию химического равновесия в разбавленных растворах (1886).
В 1889 Де Фриз опубликовал труд «Внутриклеточный пангенезис» (Intracellulare Pangenesis), в котором развивал дарвиновскую теорию пангенезиса, касающуюся механизма воспроизведения в потомстве признаков предшествовавших поколений. Дарвин полагал, что от всех клеток организма отделяются мельчайшие частицы, которые содержат признаки данных клеток; эти частицы скапливаются в репродуктивных органах и образуют половые клетки. Де Фриз придерживался теории внутриклеточного пангенеза. Он считал, что в ядре клетки содержатся «пангены», определяющие все признаки целого организма, а в протоплазму входят лишь те «пангены», которые определяют тип клеток. Тем самым отвергался принцип Ламарка о наследовании приобретённых признаков. Кроме того, Де Фриз сделал важный вывод, что панген вообще не является клеткой или органом, а представляет собой некий фактор, определяющий признак, т. е. уже в 1889 вплотную приблизился к точке зрения Менделя. Другая важная идея Де Фриза заключалась в том, что факторы наследственности не могут трансформироваться постепенно, а претерпевают резкие скачкообразные изменения. Изучая изменчивость энотеры (растения из семейства кипрейных), учёный пришёл к выводу, что вид может внезапно распасться на несколько новых видов. Этот феномен Де Фриз назвал мутацией. Придерживаясь тезиса о том, что живой организм представляет собой мозаику из относительно независимых и скачкообразно изменяющихся признаков, он утверждал, что внесение мутаций – единственный способ образования стабильных новых форм (мутационная теория). В 1900 Де Фриз (независимо от К. Корренса и Э. Чермака) опубликовал результаты статистической обработки опытов по скрещиванию растений, которые можно было объяснить лишь в рамках постулата о существовании отдельных и независимых факторов наследственности. Все три автора указывали на сходство полученных данных с данными Менделя 1866. В дальнейшем Де Фриз занимался главным образом изучением мутантных форм энотеры и разработкой теории эволюции.
Де Фриз, Хуго
Голландский ботаник и генетик Хуго де Фриз принадлежал к тому редкому типу ученых, которые занимались наукой лишь для удовлетворения собственного любопытства. Отец Хуго был премьер-министром Голландии и рассчитывал, что его единственный сын также станет политическим деятелем.
Однако Хуго избрал научное поприще. Вначале он поступил в Лейденский университет, где слушал лекции известного химика Я.Вант-Гоффа. Закончив второй курс, отправился за границу и почти до тридцати лет прожил за пределами своей родины. Вначале де Фриз приехал в Гейдель-берг, где продолжил заниматься физикой и химией, а завершил образование и получил докторскую степень в Вюрцбургском университете.
Де Фриз оказался чрезвычайно умелым экспериментатором. Даже традиционные методы исследования он умел трансформировать так, что они давали неожиданные результаты. Его первая работа была посвящена исследованию внутриклеточной жидкости. Ученый установил, что стенки клеток представляют собой своего рода мембраны, которые служат регулятором внутриклеточного давления. Его исследования позволили уточнить теорию осмотического давления, которую незадолго до этого предложил Вант-Гофф.
Но химия не увлекла де Фриза, и он так и не закончил намеченной программы. Любопытно, что всего через несколько лет его результаты послужили толчком для создания теории ионной диффузии, которую предложил шведский химик С.Аррениус.
Однако установленные закономерности принесли де Фризу известность в научном мире. Он получил предложение от министерства сельского хозяйства Пруссии изучить ряд культурных растений. Свои наблюдения ученый обобщил в цикле статей, посвященных клеверу, сахарной свекле и картофелю. Он исследовал происхождение растений и возможности выведения их новых разновидностей.
Собранные в ходе работы наблюдения привели ученого к необходимости изучения проблемы наследования различных признаков. Вернувшись на родину, де Фриз перешел от химии к ботанике и на протяжении многих лет занимался исследованием изменчивости у различных видов растений.
Примечательно, что ученый никогда не работал в каком-либо научном учреждении. Он создал лабораторию и систему экспериментальных участков в собственном имении. Прежде всего де Фриз решил проверить результаты, полученные основоположником учения о наследственности Г.Менделем.
Его работы не только подтвердили выводы Менделя, но и позволили уточнить ряд его предположений. В частности, ученый показал, что при скрещивании особей одного и того же растения наблюдается расщепление признаков в отношении один к трем. Это означало, что он получил методику для планомерного выведения сортов культурных растений.
Оказалось, что если взять один из трех полученных таким образом вариантов и затем использовать его в качестве исходного материала, то лишь в одном случае наблюдается повторение признаков. Использовав первый и второй одинаковые экземпляры, в третьем опыте можно было получить уже новую разновидность растений. Таким образом, де Фриз перешел от качественной методики исследований к количественной.
Всего через два месяца после публикации его статьи аналогичные результаты были обнародованы американскими генетиками Корренсом и Чермаком, работавшими уже не с растениями, а с животными. Они и навели де Фриза на мысль о необходимости обобщения полученных результатов.
Чтобы объяснить явления изменчивости, он предложил понятие мутации. До его работ генетика относилась к описательным наукам. Он же впервые доказал, что генетический процесс поддается экспериментальному исследованию.
Ученый рассматривал свойства живого организма как совокупность определенных признаков. Возникновение нового признака означало появление мутации. Таким образом, де Фриз показал, что выведение какого-либо сорта и происхождение всего вида обусловлены одними и теми же причинами. К примеру, растение приспосабливается к изменению условий питания или характеристикам внешней среды.
Свои наблюдения де Фриз изложил в фундаментальном труде «Теория мутаций». Ученый обобщил огромное количество наблюдений и экспедиционных материалов, полученных многими исследователями. Экспериментально исследовав процесс возникновения новых видов, он показал, что селекционная работа может дать новый сорт растения, но никогда не приводит к созданию нового вида.
Ученый впервые указал и на путь возникновения изменчивости. По его мнению, следует различать индивидуальную и видовую изменчивость. Именно ее де Фриз и считал причиной мутации. Однако уровень развития науки не позволил ему до конца объяснить причину данного явления. Лишь много лет спустя после смерти ученого механизм мутации был до конца объяснен при помощи генной теории наследственности.
Исследования генетиков показали, что ученый был прав. После открытия гена биологи установили, что существует два типа мутации. В одном случае происходит перераспределение хромосом, а в другом возникает новый ген. Поэтому можно сказать, что сформулированная де Фризом теория мутаций стала прологом к дальнейшему развитию биологии.
В отличие от многих других ученых, он не оставил после себя научной школы. Но его работы составляют важный этап в истории науки.
Де Фриз
Де Фрис (De Vries) Хуго (16.2.1848, Харлем, — 21.5.1935, Люнтерн), голландский ботаник. Образование получил в Лейдене, Гейдельберге и Вюрцбурге. В 1878—1918 профессор Амстердамского университета и директор ботанического сада. Позднее работал в своём имении в Люнтерне. Де Ф. разработал метод определения осмотического давления у растений и показал, что оно зависит от числа молекул вещества в данном объёме (1877). Один из учёных, вторично открывших Менделя законы; один из основателей учения об изменчивости и эволюции (1900). Наблюдая изменчивость энотеры, Де Ф. пришёл к выводу, что вид может внезапно распасться на большое число разных видов. Это явление Де Ф. назвал Мутациями и считал, что биологические виды периодически вступают в фазу мутирования. Воззрение это легло в основу «мутационной теории» Де Ф., которая иногда необоснованно противопоставляется теории Дарвина. Происхождение приспособлений Де Ф. толковал согласно Ч. Дарвину — как результат естественного отбора. Под видом он подразумевал более узкую систематическую категорию, чем Дарвин.
Соч. в рус. пер.: Избр. произв., М., 1932.
Лит.: Lehmann Е., Die Theorien der Oenotheraforschung, Jena, 1922; Hugo de Vries, Stuttg., 1929; Stomps Th. J., Fünfundzwanzig Jahre der Mutationstheorie, Jena, 1931.
Читайте также: