Томас морган, вклад в развитие биологии. Научный вклад томаса ханта моргана Морган открытия в биологии

Морган Томас Хант Мо́рган Томас Хант

(Morgan) (1866-1945), американский биолог, один из основоположников генетики, иностранный член-корреспондент РАН (1923) и иностранный почётный член АН СССР (1932), президент Национальной АН США (1927-31). Благодаря работам Моргана и его школы (Г. Дж. Мёллер, А. Г. Стёртевант и др.) сформулированы и экспериментально подтверждены основные положения хромосомной теории наследственности; установлены закономерности расположения и сцепления генов в хромосомах, их рекомбинации. Работы Моргана сыграли важную роль в понимании генетических основ эволюции, роли наследственности в индивидуальном развитии и др. Нобелевская премия (1933).

МОРГАН Томас Хант

МО́РГАН (Morgan) Томас Хант (25 сентября 1866, Лексингтон, шт. Кентукки - 4 декабря 1945, Лос-Анджелес), американский биолог, один из основоположников генетики, иностранный член-корреспондент РАН (1923) и иностранный почетный член АН СССР (1932). Президент Национальной АН США (1927-31). Нобелевская премия (1933).
Родился в состоятельной семье дипломата. В детстве увлекся естествознанием, питал интерес к точным наукам. В 1886 окончил Государственный колледж (ныне Кентуккский университет), получив степень бакалавра. В 1890 получил степень доктора философии Университета Джона Хопкинса за исследования по эмбриологии морских пауков. В 1891-1904 профессор колледжа Брин-Мор (шт. Пенсильвания) колледжа. В 1904-1928 профессор Колумбийского университета (Нью-Йорк), с 1928 - Калифорнийского технологического института.
Первые научные труды Моргана касались экспериментальной зоологии и эмбриологии. Позднее он начал систематическое изучение наследственности, что позволило ему расширить законы Менделя (см. МЕНДЕЛЯ ЗАКОНЫ) . На основе этих законов и на базе собственных экспериментов Морган разработал хромосомную теорию (см. ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ) наследственности, основные положения которой открыли путь его последователям к новым исследованиям и привели к расцвету цитогенетики (см. ЦИТОГЕНЕТИКА) , т.е. клеточной и биохимической генетики. За труды по изучению наследственности в 1933 Морган был удостоен Нобелевской премии.
Важнейшими считают следующие труды Моргана: «Регенерация» (1901), «Экспериментальная зоология», «Наследственность и пол» (1913), «Критика теории эволюции», «Физические основы наследственности» (1932), «Генетика дрозофильной мухи» (совместно с Бриджесом и Стертевантом (см. СТЕРТЕВАНТ Алфред Генри) ), «Теория гена» (1932).
Морган был последователем А. Вейсмана (см. ВЕЙСМАН Август) в вопросе исследования клетки, который пришел к выводу о непрерывности зародышевой плазмы, обладающей признаками наследственности и отличающейся точно выраженным химическим строением. Но ему не удалось ответить на вопрос, что именно обусловливает подобие потомства и родителей. Теория Вейсмана получила распространение во всем мире.
Длительные и трудные исследования явления наследственности и изменчивости видов закончились успехом только после экспериментов Моргана с мухой дрозофилой (см. ДРОЗОФИЛЫ) . Ученый разработал теорию генов как носителей определенных наследственных свойств, он разделил все изученные свойства дрозофильной мухи на четыре группы, которые передаются по наследству и связаны с наличием у дрозофильной мухи четырех пар хромосом. Ученые предположили, что комбинации из этих хромосом не могут превышать тысячи различных генов. В зависимости от того, какие гены есть у мухи, она будет принадлежать к тому или иному виду. Тысяча экспериментов, проведенных с дрозофилой, позволила морганистам начертить карты, по которым можно определить, где в хромосоме находится тот или иной ген, что дало возможность предположить, в хромосомах всех растений и животных каждый ген находится в точно определенном положении.
Таким образом, Морган обосновал хромосомную теорию наследственности; установленные им закономерности расположения генов в хромосомах способствовали выяснению цитологических механизмов законов Менделя и разработке генетических основ теории естественного отбора.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое "Морган Томас Хант" в других словарях:

Томас Хант Морган Thomas Hunt Morgan … Википедия

Морган, Томас Хант - Томас Хант Морган. МОРГАН Томас Хант (1866 1945), американский биолог, один из основоположников генетики. Президент Национальной Академии наук США (1927 31). Работы Моргана и его школы (Г.Дж. Меллер, А.Г. Стертевант, К. Бриджес и др.) обосновали… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Морган (Morgan) Томас Хант (25.9.1866, Лексингтон, Кентукки, 4.12.1945, Пасадена, Калифорния), американский биолог, один из основоположников генетики. президент Национальной АН США (1927 31). Окончил университет Кентукки (1886) и университет Дж.… … Большая советская энциклопедия

Томас Хант Морган (англ. Thomas Hunt Morgan, 25 сентября 1866, Лексингтон 4 декабря 1945, Пасадина) американский биолог, один из основоположников генетики, иностранный член корреспондент РАН (1923) и иностранный почётный член АН СССР,… … Википедия

- (1866 1945) американский биолог, один из основоположников генетики, иностранный член корреспондент РАН (1923) и иностранный почетный член АН СССР (1932). Президент Национальной АН США (1927 31). Работы Моргана и его школы (Г. Дж. Меллер, А. Г.… … Большой Энциклопедический словарь

- … Википедия

- (англ. Morgan) распространенное английское имя, часто встречающееся также в качестве фамилии. Слово уэльского происхождения, означающее «морской». Изначально Морганы были выходцами из Уэльса, после их расселения по всей Великобритании … Википедия

Как муха заменила горох, почему научные открытия оказались интереснее вручения Нобелевской премии и как к почетному члену АН СССР относились исключительно в негативном контексте, читайте в рубрике «Как получить Нобелевку».

Фамилию нашего героя я услышал еще в детстве, причем в ярко негативном контексте. Книг тогда было не так много, как сейчас, и я читал все, что под руку попадется. И «попался под руку» как-то некий роман про Советскую Армению 1940−50-х годов (кстати, очень недурной по сюжету). Разумеется, там был колхоз, и в нем, разумеется, были коровы-рекордистки, которые «бивали буржуазных коров, вейсманисток-морганисток эдаких». Что же, в ту пору были времена товарища , и фамилия Томаса Ханта Моргана, одного из основоположников генетики, могла быть только нарицательно-отрицательной.

И это при том, что этот самый отрицательный персонаж с 1923 года был иностранным членом-корреспондентом АН СССР, а с 1932 – почетным членом советской Академии наук. Тот факт, что год спустя он стал Нобелевским лауреатом, можно было и списать на происки буржуазного мира, всегда притеснявшего отечественных ученых (см. статью про ). К счастью, те времена давно уже прошли. Поэтому мы смело расскажем научную биографию человека, который сделал серьезный прорыв в понимании того, как устроена жизнь, без идеологической оценки. Итак, Томас Хант Морган.

Томас Хант Морган

Wikimedia Commons

Томас Хант Морган

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1933 года.Формулировка Нобелевского комитета: «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности»

По матери Морган правнук самого Фрэнсиса Скотта Ки - американского Михалкова и Эль-Регистана в одном флаконе. Он был юристом, поэтом, автором поэмы «Оборона форта Макгенри» (1814 год), отрывок из которой – «Знамя, усыпанное звездами» - был положен на британскую застольную мелодию и с 1931 года стал официальным гимном США. Морган еще успел застать триумф творения своего прадеда.

Френсис Скотт Ки

Wikimedia Commons

Его отец, Чарльтон Хант Морган, был дипломатом, но первенец (всего детей в семье было трое) не пошел по стопам отца. Биографы Моргана пишут, что во время летних каникул будущий генетик обшаривал сельские районы Кентукки, собирая окаменелости (во второй половине XIX века был настоящий бум любительской палеонтологии). Так начался путь Томаса к тому, что в наше время называют Life Sciences. Свою бакалаврскую степень он получил в кентуккском (экое прилагательное с четырьмя согласными!) государственном колледже. Именно там Морган познакомился с теорией Дарвина, однако продолжал заниматься почти чистой биологией.

В Университете Джонса Хопкинса, куда будущий нобелиат поступил в 1887 году, он изучал физиологию, морфологию животных и эмбриологию. Докторскую степень Морган получил за изучение эмбриологии морских пауков. И если бы он, подобно многим ученым тех лет, занимался исключительно этим, вряд ли мы услышали бы фамилию Морган вне контекста «джентльменов удачи». Достаточно долгое время, больше 15 лет, Томас Хант Морган занимался экспериментальной эмбриологией, его труды были посвящены связи регенерации и раннего эмбрионального развития. Но вопросы наследования все равно возникали. Однако тогда о генетике и наследственности не было известно практически ничего.

Все изменилось в 1900 году, когда в науку были введены результаты исследований почти полувековой давности, полученные уже 16 лет как умершим монахом, экспериментировавшим над горохом в монастырском огороде. Монаха звали Грегор Иоганн Мендель. Его статья «Опыты над растительными гибридами» была издана еще в 1866 году в журнале Verhandlungen des naturforschenden Vereins Brünn (Труды общества естественной истории Брно), но до 1900 года ее почти никто не прочитал. Полученные Менделем красивые соотношения вошли в науку, теперь осталась самая малость – объяснить их.

Грегор Мендель

Wikimedia Commons

Морган включился в игру. Сам Мендель нечто, отвечающее за те или иные признаки, называл «факторами». В XX веке их начали называть «генами». В 1902 году Уильям Саттон, американский биолог, предположил, что гены расположены либо внутри, либо на поверхности неких структур клеточного ядра – хромосом. Однако все это было лишь предположениями. Надо сказать, что Морган к идее Саттона относился скептически. Как эмбриолог он придерживался той теории, что хромосомы – это некий ранний продукт развития клетки. Дело было за материалом для опытов.

Горох это хорошо, но он растет долго, хорошую статистику копить долго, да и хромосом у него целых 14 штук. Требовался другой материал: быстро размножающийся, дешевый, с небольшим количеством хромосом и наследуемых признаков. На выручку пришла работа Уильяма Касла, гарвардского ученого, который, в свою очередь, с подачи американского энтомолога Чарльза Вудворта начал работать с плодовой мушкой, чернобрюхой дрозофилой (Drosophila melanogaster) .

Чарльз Вудворт

Wikimedia Commons

Этот вариант оказался для генетиков идеальным. Посудите сами – всего четыре пары хромосом, легко отличить самку от самца, через 12 дней после рождения дает потомство в 1000 особей. Мечта биолога, которому нужно накапливать статистику. Морган с командой начинает опыты с 1908 года. Достаточно быстро стало понятно: да, именно хромосомы – носители генов. И гены – это действительно нечто материальное, имеющее свое место в хромосоме. По-хорошему, это уже был первый шаг к открытию ДНК.

Следующим шагом стало наблюдение: красивые соотношения Менделя соблюдаются далеко не всегда. Какие-то признаки оказываются как бы сцеплены между собой и наследуются в сочетании. То есть сочетание двух признаков может встречаться у потомков заметно чаще, чем того требует соотношение Менделя. Морган делает логичный вывод: «сцепленные» гены находятся рядом и на одной и той же хромосоме. Он обнаружил четыре такие группы генов – в соответствии с четырьмя парами хромосом. Это был следующий шаг в понимании работы генетического аппарата и наследственности.

Drosophila melanogaster

Wikimedia Commons

Однако в 1912 году сотрудники, недавно пришедшие к Моргану, Альфред Стертеван (уже в 1911 году показавший, что степень сцепленности генов обратно пропорциональна расстоянию между ними на хромосоме) и Кальвин Бриджес сильно удивили босса. Они обнаружили, что «сцепленные» гены наследуются вместе реже, чем можно было ожидать. Так был открыт кроссинговер – явление рекомбинации хромосом, когда хромосомы в паре могут расщепляться и обмениваться генетическим материалом (правда, само физическое переплетение хромосом было открыто еще в 1909 году бельгийским цитологом Франсом Альфонсом Янсенсом).

Томас Хант Морган - американский биолог, один из основоположников генетики, иностранный член-корреспондент РАН (1923) и иностранный почётный член АН СССР, президент Национальной АН США (1927-31), председатель Шестого Международного конгресса по генетике в Итаке, Нью-Йорк (1932). Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1933 года «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности».

Томас Морган родился 25 сентября 1866 года в Лексингтоне, штат Кентукки. Его отец Чарльтон Гент Морган, консул США на Сицилии, был родственником знаменитого магната Дж.П. Моргана, мать - Эллен Кей Морган. Он был старшим сыном и первым среди троих детей дипломата Чарльтона Ханта Моргана и Элен (Ки-Хоуард) Морган (ее дед американский композитор Фрэнсиса Скотта Ки - автор национального гимна США).

С детства Томас проявлял интерес к естествознанию и точным наукам, собрал коллекцию разных видов птиц. В 1886 году Томас Морган закончил Государственный колледж штата Кентукки и получил степень бакалавра, его в настоящее время особенно привлекала эволюция видов, ведь тогда было мало научных данных о фактическом механизме наследственности. Летом, сразу после окончания учебы, он поехал на морскую станцию в Эннисквам на побережье Атлантики, севернее Бостона. Со временем работал в экспедиции Геологической службы США, проводил геологические и биологические поиски в горах Кентукки.

В 1887 году Морган поступил в Университет Джона Хопкинса, где изучал морфологию и физиологию животных. А в 1890 (Через три года) году получил степень доктора философии за исследования по эмбриологии морских пауков и в этом же году – стипендию Адама Брюса, что позволило ему поехать в Европу в Морскую Зоологическую лабораторию. Там он познакомился с Хансом Дрихом и Куртом Хербстом. Именно под влиянием Дриха Морган начал интересоваться экспериментальной эмбриологией. Летом, сразу после окончания учебы, он поехал на морскую станцию в Эннисквам на побережье Атлантики, севернее Бостона. Это был последний год существования местной лаборатории. На следующий год группа, которая организовала эту лабораторию и ею руководила, приехала в Вудс-Хол. В Эннискваме Томас впервые познакомился с морской фауной. Это знакомство захватило его, и с тех пор изучение морских форм привлекало его особый интерес в течение всей жизни. Свою дипломную работу он сделал под руководством Вильяма Кейта Брукса, морского биолога. Брукс был превосходным учителем, воспитавшим целое поколение выдающихся американских зоологов.

В 1888 году Морган перебирается в Вудс-Хол, а летом этого же года стал работать на Государственной станции рыболовства.

В 1889 занимался научными изысканиями в Американском Комитете по рыбному хозяйству.

В 1890 получил докторскую степень в Университете Джона Хопкинса и в этом же году – стипендию Адама Брюса, что позволило ему поехать в Европу, в Морскую Зоологическую лабораторию. Там он познакомился с Хансом Дрихом и Куртом Хербстом. Именно под влиянием Дриха Морган начал интересоваться экспериментальной эмбриологией. В одной из своих ранних работ Морган критикует Менделевскую теорию наследственности. Он считал, что хромосомы не являются носителями наследственности, а представляют собой продукты ранних стадий развития. Не поддерживал он и идею Дарвина о «постепенности изменений», предпочитая версию голландского ботаника Гуго де Фриза, что появление нового вида – результат мутаций. В то время почти ничего не было известно о механизме наследования, а методика изучения процесса эволюции и наследственности заключалась в сравнении морфологии и физиологии представителей разных видов. На основе полученных данных ученые пытались делать выводы о причинах сходства или различия существующих видов. Морган не был исключением, его первые работы по изучению наследственности проводились в соответствии с общепринятой методикой.

К 1891 он вполне овладел сравнительным и описательным методами исследования, но они не давали ответов на интересующие его вопросы и он обратился к экспериментам, рассчитывая получить конкретный результат. В 1891 году Томас Морган приступил к работе в качестве адъюнкт-профессора биологии в женском колледже Брин-Майре

В 1897 году его избрали одним из попечителей морской станции, и он оставался им всю свою жизнь. То был год, когда станция и управление ею были захвачены «младотурками», и Морган оказался одним из новых попечителей, избранным в этот переломный период. Тогда же на станции появился Вильсон из Чикагского университета.

В 1900 в центре внимания генетиков всего мира были работы Менделя о наследовании признаков у гороха. В этих работах Мендель утверждал, что признаки наследуются, подчиняясь строгим математическим закономерностям.

В 1901 году вышел первый фундаментальный труд Моргана «Регенерация», посвященный взаимосвязи явлений регенерации и раннего эмбрионального развития организма. Еще в 1900–1901 К.В.Вудворт изучал дрозофилу в качестве подопытного материала и первым высказал предположение, что дрозофила может быть использована в генетических исследованиях, в частности, для изучения близкородственнного размножения. У дрозофилы всего 4 пары хромосом, она начинает размножаться через две недели после своего появления на свет и после 12 дней приносит потомство в 1000 особей. Ее легко изучать в течение жизни, продолжительность которой составляет всего 3 месяца. Вдобавок она почти ничего не стоит. С дрозофилой работали также В.Е.Кастл и Ф.Е.Лутц, которые предложили Моргану работать с плодовой мушкой.

В 1902 биолог У.Саттон предположил, что единицы наследственности (гены) размещаются внутри или на поверхности структур клеточного ядра, называемых хромосомами. Морган был с этим не согласен, считая, что хромосомы представляют собой продукты ранней стадии развития организма. Ему больше нравилась идея, высказанная голландцем Гуго де Фризом, о том что новый вид образуется в результате мутаций. Для того чтобы подтвердить эту гипотезу, Томас Морган стал искать удобный объект для исследований. Ему нужно было неприхотливое животное с быстрым жизненным циклом.

Вильсон в 1904 году убедил Томаса Моргана занять профессорскую кафедру экспериментальной зоологии в Колумбийском университете. В течение двадцати четырех лет они работали в очень тесном общении. Подобно большинству биологов-зоологов того времени, Морган был образован в области сравнительной анатомии и особенно описательной эмбриологии. Его диссертация касалась эмбриологии одного из видов морских пауков и сделана на материале, который он собирал в Вудс-Холе. Эта работа базировалась на данных описательной эмбриологии с выводами, простирающимися в область филогении. Собственный научный дар склоняет его к изучению проблем едва лишь зарождаемой генетики, особый интерес вызвали результаты исследований Г.Менделя о наследственных признаках бобов. Проблемы, над решением которых Морган и другие эмбриологи тогда трудились, касались того, в какой степени развитие зависит от специфических формативных веществ, предположительно присутствующих в яйце, или испытывает их влияние. Как такие формативные вещества участвуют в развитии и каким образом они функционируют? Занимался молодой ученый и физиологическими исследованиями, но настоящую славу ему принесла генетика.

В этом же году Томас Морган вступил в брак с Лилиан Воган Семпсон, цитологом по специальности, своей студентке из Брин-Майра. У них родилось четверо детей.

С 1904 по 1928 занимал должность профессора экспериментальной зоологии в Колумбийском университете (Нью Йорк). Когда стали известны результаты Августа Вейсмана, выяснившего, что наследственные качества передаются с помощью хромосом, ученые вспомнили о другом ученом - Менделе, который еще раньше показал, что наследственность передается генами. Сначала Томас Морган скептически отнесся к теориям, утверждавшим, что хромосомы являются носителями наследственности. Таким же образом Морган не принимал и дарвиновскую гипотезу о накоплении постепенных изменений.

В конце XI века Морган побывал в саду Гуго де Фриза в Амстердаме, где он увидел дефризовские линии энотеры. Именно тогда у него проявился первый интерес к мутациям. Сыграл свою роль в переориентации Моргана и директор биостанции в Вудс-Холе Уитмен, который был генетиком-экспериментатором. Он многие годы посвятил изучению гибридов между разными видами горлиц и голубей, но никак не желал применять менделевский подход. Это понятно, так как у голубей в этом случае получается, мягко выражаясь, мешанина. Странные признаки, не дающие красивое соотношение 3:1, смущали Моргана, и до поры до времени и он не видел выхода. Таким образом Морган, скорее мог считаться антименделистом.

1908 г. Приступив к своим опытам, Морган вначале добывал дрозофил в бакалейных и фруктовых лавках, благо лавочники, которым мушки досаждали, охотно разрешали чудаку ловить их. Томас Морган ставит эксперименты с плодовой мушкой Drosophila melanogaster, которая имеет лишь четыре хромосомы. Многочисленные опыты дали возможность констатировать прямую зависимость хромосом и наследственности.

В 1909 Морган начал работать с фруктовой мушкой дрозофилой. Очень скоро (в 1909) появились первые мутации. Последующее изучение этого феномена в конечном счете позволило ученому установить точное местонахождение генов и принцип их работы. Одним из самых важных открытий можно считать «зависимость» определенных мутаций от пола (Морган называл этот феномен «сцеплением» генов): белые глаза у мух-дрозофил передавались только мужским особям. Обработав большое количество информации, Морган пришел к интересным выводам: гены, расположенные на одной хромосоме, наследовались вместе гораздо реже, чем этого можно было ожидать. Следовательно, возможно расщепление хромосом и обмен генетическим материалом между хромосомами гены. Чем дальше расположены друг от друга гены на хромосоме, тем выше вероятность их разрыва. На основе этого Морган с коллегами составил «карты» хромосом дрозофилы. Его догадка о «линейном» расположении генов в хромосоме, и о том, что «сцепление» генов зависит от удаленности одного гена от другого, является одним из революционных открытий в генетике.

Моргановская fly - room (мушиная комната) в Колумбийском университете стала легендарной. Это была комната размером в тридцать пять квадратных метров, в которой помещалось восемь рабочих мест. Там же варили корм для мух. В комнате обычно сидели, по меньшей мере, пять работающих. Во множестве банок и бутылок выводились из личинок и отдавали себя науке мириады мух. Бутылок все время не хватало, и, если верить сказанию, то ранним утром по пути в лабораторию Морган и его студенты похищали бутылки для молока, которые манхэттенские жители выставляли вечером за двери. С его легкой руки они стали излюбленным объектом генетических исследований в сотнях лабораторий. Их легко раздобыть, они водятся повсеместно, питаются соком растений, всякой плодовой гнильцой, а личинки поглощают бактерии. Энергия размножения дрозофил огромна: от яйца до взрослой особи десять дней. Для генетиков важно и то, что дрозофилы подвержены частым наследственным изменениям; у них мало хромосом (всего четыре пары), в клетках слюнных желез мушиных личинок содержатся гигантские хромосомы, они особенно удобны для исследований.

Выращивая мух в стеклянных банках и наблюдая их под микроскопом, Морган обнаружил появление кроме обычных красноглазых мух, белоглазых, желтоглазых и даже мух с розовыми глазами. За десять лет было обнаружено множество различных мутантов у дрозофилы. Морган скрещивал мух, следя за огромным количеством признаков: цветом глаз, окрасом туловища, неодинаковым числом щетинок, разнообразной формой и величиной крыльев.

Сейчас ясно, что экспериментальная техника Моргана была просто неподходящей для того, чтобы обнаружить то увеличение в частоте мутирования, которое должно было бы происходить под влиянием радия. Тем не менее ученый получил мутации, начал их изучать, и все дальнейшее проистекло от этих, предположительно, спонтанных мутаций. Первой из этих мутаций, не первой из найденных, но первой, действительно имевшей большое значение, был признак белых глаз, который оказался сцеплен с полом. Это было крупное открытие. Анализируя результаты наблюдений, Томас Морган пришел к выводу, что ряд качеств передается потомкам в совокупности. Это позволило высказать гипотезу, о том что гены разбросаны не по всей клетке, а сцеплены в некие островки. У плодовой мушки всего четыре пары хромосом. Соответственно, у Моргана получилось деление наследственных признаков дрозофилы на четыре группы. Он пришел к выводу, что гены локализуются в хромосомах. В каждой хромосоме расположены сотни генов, организованных в цепочки. С помощью мушки генетика к настоящему времени сделала множество открытий. Известность дрозофилы столь велика, что на английском языке издается ежегодник ей посвященный, содержащий обильную разнообразную информацию.

С 1911 года Морган и его соратники начали публиковать серию работ, в которых экспериментально, на основе многочисленных опытов с дрозофилами, доказывалось, что гены - это материальные частицы, определяющие наследственную изменчивость, и что их носителями служат хромосомы клеточного ядра Тогда и была сформулирована в основных чертах хромосомная теория наследственности, подтвердившая и подкрепившая законы, открытые Менделем.

Один из соратников ученого Альфред Стёртевант вспоминал: «Боюсь, что я не смогу дать представление об атмосфере, царившей в лаборатории. Я думаю, это было нечто такое, что нужно пережить, чтобы полностью оценить. Одним из крупнейших достоинств этого места было присутствие обоих - и Моргана, и Вильсона. Так студенты, специализирующиеся у одного из них, очень часто видели другого. Они дополняли друга в целом ряде отношений и были большими друзьями. В первые годы работы в Колумбийском университете мы кормили дрозофилу бананами, и в углу комнаты всегда висела большая связка бананов. Комната Вильсона находилась через несколько дверей от нашей, по коридору. Он очень любил бананы, так нашлась еще одна побудительная причина часто посещать «мушиную комнату».

В течение всего этого времени Морган регулярно приезжал в Вудс-Хол. Это, однако, не означало перерыва в опытах с дрозофилами Все культуры упаковывались в бочонки - большие бочонки из-под сахара, и отправлялись пароходом-экспрессом. То, что вы начинали в Нью-Йорке, вы заканчивали Холе, и наоборот. Мы всегда приезжали водой- это было время, когда пароходная линия Фолл-Ривер-Лайн была в действии, а Морган всегда занимался всевозможными опытами, не имевшими ничего общего с работой на дрозофиле. Он разводил цыплят, крыс и мышей, выращивал разные растения. И все это переносилось вручную, и грузилось на судно Фолл-Ривер-Лайн, а потом привозилось назад в Нью-Йорк. А когда Морган попадал сюда, он с головой погружался в работу с морскими формами, в эмбриологию того или иного сорта, даже несмотря на то, что работа с дрозофилой тем временем активно двигалась вперед. Таков был моргановский стиль работы - он не чувствовал себя счастливым, если не ковал из горячего одновременно несколько вещей».

Морган происходил из аристократической семьи, но был лишен какой бы то ни было заносчивости или снобизма. Когда к Моргану приехал русский ученый Николай Вавилов, он хорошо знал работы колумбийской лаборатории. Вавилову казалось маловероятным, что гены могут располагаться в хромосоме, как бусы на ниточке, и такое представление казалось ему механистическим. Все это Вавилов и высказал Моргану, ожидая резких, даже, возможно, в высокомерном тоне высказанных возражений со стороны всемирно известного генетика. Николай Иванович, конечно, не мог знать особенностей характера знаменитого ученого. Выслушав внимательно Вавилова, Морган вдруг сказал, что представление о том, будто гены расположены в хромосоме линейно, ему самому как-то не по душе. Если кто-нибудь добудет доказательства, что это не так, он с готовностью их примет.

В начале 1912 г. к группе исследователей присоединились А.Х.Стертеван и К.Б.Бриджис, тогда еще студенты Колумбийского университета. Коллектив научных работников пришел к выводу, что хромосомы в паре могут расщепляться и рекомбинировать, тем самым содействуя обмену генами, причем, чем больше расстояние между двумя генами в одной хромосоме, тем более вероятность сбоев в процессе. Томас Морган показал, что чем больше расстояние между двумя генами, тем больше вероятность разрыва цепи. Это означало, что далеко расположенные гены не могут наследоваться вместе. И, напротив, близко стоящие гены реже разделяются. Профессор Томас Морган и его коллеги установили, что величина линейного расстояния между генами может характеризовать степень сцепления генов. Открытия Моргана позволили утверждать, что наследственность может быть описана точными количественными методами. Исходя из своей теории Томас Морган составил карту расположения генов в хромосомах дрозофилы.

Одним из важных открытий является «зависимость» определенных мутаций от пола (Морган называл этот феномен «сцеплением» генов): белые глаза у дрозофил передавались только мужским особям. Так были открыты половые хромосомы. Обработав большое количество информации, Морган пришел к интересным выводам: гены, расположенные на одной хромосоме, наследовались вместе гораздо реже, чем этого можно было ожидать.

Первую статью о дрозофиле Морган опубликовал в1910 -м году, но в полную силу его аргументы были изложены в 1915 -м, когда его ученики - Стертевант, Бриджес и Меллер, выпустили книгу Механизмы менделевской наследственности, в которой объявили, что наследственность подчиняется вполне определенным законам, и ее можно описать точными количественными методами. Тем самым открывалась дорога к целенаправленному конструированию новых сортов растений и пород животных, к революции в медицине и в сельском хозяйстве.

Моргану было уже под пятьдесят и профессиональное признание не заставило себя ждать.

В 1916 году Морган представил серию лекций в Принстонском университете, позднее опубликованы в качестве критика теории эволюции, менделевской теории наследственности и дарвиновскоя теория естественного отбора. Он сформулировал пересмотренный вариант теории Дарвина естественного отбора, который стал известен как современный эволюционный синтез.

В 1919 он был избран Иностранным Членом Лондонского Королевского Общества, в 1924 награжден Дарвиновской Медалью; Морган стал членом академий наук разных стран (а также в декабре 1923 и членом акадмии наук СССР). В этом же году публикуется его книга: Механизм менделевской наследственности. В конце 20-х он возглавил Национальную академию наук США.

1924 год. Морган награжден Медалью Дарвина (англ. Darwin Medal)- высшая награда Королевского общества Великобритании. Присуждается за выдающиеся достижения в биологии, в тех областях, в которых работал Чарлз Дарвин.

В 1928 году Морган перешел в Калифорнийский технологический институт с тем, чтобы организовать новый биологический отдел. Что его интересовало в этом предприятии, так это возможность организовать отдел, как он того хотел, и притом в институте, где на высоте находилась физика и химия, где царила исследовательская атмосфера и где работа со студентами была направлена на то, чтобы вырастить из них исследователей. Морган оставался в институте до самой своей смерти, но каждое лето он регулярно возвращался в Вудс-Ход. Ученики Моргана за десяток лет успели изучить триста поколений дрозофил.

В 1932 году выходит его книга « Roles of Mutation, Inbreeding, Crossbreeding and Selection in Evolution»

В 1933 году за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности Томасу Моргану была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытия, связанные с определением роли хромосом в наследственности организма». После получения Нобелевской премии Томас Хант Морган продолжал административную деятельность в Калтеху, объединяя ее с изучением биологической регенерации у голубей, саламандр и редчайших видов мышей. Морган в жизни был очень щедрым человеком и нередко финансировал обучение особенно одаренных студентов.

В тридцатые годы Вавилов писал: «Законы Менделя и Моргана легли в основу современных научных представлений о наследственности, на которых строится селекционная работа, как с растительными, так и с животными организмами... Среди биологов XX века Морган выделяется как блестящий генетик-экспериментатор, как исследователь исключительного диапазона».

1941 г. Томас Морган получил звание почетного профессора биологии в Калтеху.

Морган любил подразнить, любил разыграть. Один из его друзей-ученых признался, что зачастую спорил с Морганом, но всякий раз, когда он начинал думать, что его доводы взяли верх, то внезапно обнаруживал, что, сам не понимая, как это произошло, приводит аргумент с противоположной, проигрывающей стороны. Вот так умел устроить гениальный ученый. Но, с другой стороны, Морган всегда был доброжелателен, всегда готов помочь, и если вы хотели с ним что-либо серьезно обсудить, будь то научные или личные вопросы, он всегда готов был оказать поддержку. Два самых бранных слова Моргана были: «метафизический» и «мистический». Слово «метафизический» означало для него нечто связанное с философской догмой, некое объяснение, недоступное проверке опытом.

В последние годы жизни приобрел маленькую лабораторию в Корона дель Мар (Калифорния).

- 45.29 Кб

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

« БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. М.АКМУЛЛЫ»

ЕСТЕСТВЕННО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра биологии и биологического образования

Направление: магистратура – биология, 1 курс

Хасановой Алины Альбертовны

« Томас Морган, вклад в развитие биологии»

Написала: Хасанова А. А.

Введение

1. Биография ученого

2. Ранние работы Т. Моргана

3. Моргановская мушка

4. Формирование хромосомной теории наследственности

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

В тридцатые годы прошлого века Н.И. Вавилов писал: «Законы Менделя и Моргана легли в основу современных научных представлений о наследственности, на которых строится селекционная работа как с растительными, так и с животными организмами… Среди биологов XX века выделяется Томас Хант Морган (1866-1945) - американский биолог, один из основоположников генетики, иностранный член-корреспондент РАН (1923) и иностранный почетный член АН СССР (1932), президент Национальной АН США (1927-31), блестящий генетик-экспериментатор, исследователь исключительного диапазона». Работы Моргана и его школы (Герман Джозеф Меллер, Алфред Генри Стертевант и другие) обосновали хромосомную теорию наследственности; установленные закономерности расположения генов в хромосомах способствовали выяснению цитологических механизмов законов Менделя Грегора Менделя и разработке генетических основ теории естественного отбора. Получил Нобелевскую премию в 1933 году.

1. БИОГРАФИЯ

Томас Гент Морган родился 25 сентября 1866 года в Лексингтоне, штат Кентукки. Его отец Чарльтон Гент Морган, консул США на Сицилии, был родственником знаменитого магната Дж.П. Моргана, мать - Эллен Кей Морган. С детства Томас проявлял интерес к естествознанию. Он поступает в университет в Кентукки и заканчивает его в 1886 году. Летом, сразу после окончания учебы, он поехал на морскую станцию в Эннисквам на побережье Атлантики, севернее Бостона. Это был последний год существования местной лаборатории (2).
На следующий год группа, которая организовала эту лабораторию и ею руководила, приехала в Вудс-Хол. В Эннискваме Томас впервые познакомился с морской фауной. Это знакомство захватило его, и с тех пор изучение морских форм привлекало его особый интерес в течение всей жизни.
Свою дипломную работу он сделал под руководством Вильяма Кейта Брукса, морского биолога. Брукс был превосходным учителем, воспитавшим целое поколение выдающихся американских зоологов. В 1888 году Морган перебирается в Вудс-Хол, а летом этого же года стал работать на Государственной станции рыболовства. В 1890 году Томас возвратился в Вудс-Хол на Морскую биологическую станцию, и все дальнейшие годы своей жизни большей частью проводил лето именно здесь. В том же году Морган сменил на посту руководителя отдела Брайн-Маур-Колледже. В 1897 году его избрали одним из попечителей морской станции, и он оставался им всю свою жизнь. То был год, когда станция и управление ею были захвачены «младотурками», и Морган оказался одним из новых попечителей, избранным в этот переломный период. Тогда же на станции появился Вильсон из Чикагского университета (4).
Именно Вильсон в 1904 году убедил его занять профессорскую кафедру в Колумбийском университете. В течение двадцати четырех лет они работали в очень тесном общении.
Подобно большинству биологов-зоологов того времени, Морган был образован в области сравнительной анатомии и особенно описательной эмбриологии. Его диссертация касалась эмбриологии одного из видов морских пауков и сделана на материале, который он собирал в Вудс-Холе. Эта работа базировалась на данных описательной эмбриологии с выводами, простирающимися в область филогении.
Морган, подобно некоторым своим современникам из университета Джона Гопкинса, находился под сильным влиянием X. Ньюэлла Мартина, который был физиологом и учеником Т.Г. Гексли. Вероятно, от него Морган приобрел свою склонность к физиологическим подходам в биологии. Он рано почувствовал интерес к экспериментальной эмбриологии (5). Два лета Морган провел на Неаполитанской биологической станции, куда первый раз поехал в 1890 году, а затем в 1895-м. Здесь он познакомился и сошелся со многими из тех, кто способствовал развитию экспериментальной эмбриологии: с Дришем, Бовери, Дорном и Гербстом. Хотя Морган был уже и сам экспериментальным эмбриологом, но именно это общение направило его интересы по-настоящему в эту сторону. Они образовали группу исследователей, весьма активных как за рубежом, так и в США То было волнующее время, так как ко всему у ученых был новый подход и постоянно возникали новые вопросы.
Проблемы, над решением которых Морган и другие эмбриологи тогда трудились, касались того, в какой степени развитие зависит от специфических формативных веществ, предположительно присутствующих в яйце, или испытывает их влияние. Как такие формативные вещества участвуют в развитии и каким образом они функционируют? Занимался молодой ученый и физиологическими исследованиями, но настоящую славу ему принесла генетика.
В конце XI века Морган побывал в саду Гуго де Фриза в Амстердаме, где он увидел дефризовские линии энотеры. Именно тогда у него проявился первый интерес к мутациям. Сыграл свою роль в переориентации Моргана и директор биостанции в Вудс-Холе Уитмен, который был генетиком-экспериментатором. Он многие годы посвятил изучению гибридов между разными видами горлиц и голубей, но никак не желал применять менделевский подход. Это понятно, так как у голубей в этом случае получается, мягко выражаясь, мешанина. Странные признаки, не дающие красивое соотношение 3:1, смущали Моргана, и до поры до времени и он не видел выхода.
Таким образом, до 1910 года Морган, скорее мог считаться антименделистом. В том году ученый занялся изучением мутаций - наследуемых изменений тех или иных признаков организма.
Морган проводил свои опыты на дрозофилах (4), мелких плодовых мушках. С его легкой руки они стали излюбленным объектом генетических исследований в сотнях лабораторий. Их легко раздобыть, они водятся повсеместно, питаются соком растений, всякой плодовой гнильцой, а личинки поглощают бактерии. Энергия размножения дрозофил огромна: от яйца до взрослой особи десять дней. Для генетиков важно и то, что дрозофилы подвержены частым наследственным изменениям; у них мало хромосом (всего четыре пары), в клетках слюнных желез мушиных личинок содержатся гигантские хромосомы, они особенно удобны для исследований.
С помощью мушки генетика к настоящему времени сделала множество открытий. Известность дрозофилы столь велика, что на английском языке издается ежегодник ей посвященный, содержащий обильную разнообразную информацию (2).
Приступив к своим опытам, Морган вначале добывал дрозофил в бакалейных и фруктовых лавках, благо лавочники, которым мушки досаждали, охотно разрешали чудаку ловить их. Потом он вместе с сотрудниками стал разводить мушек в своей лаборатории, в большой комнате, окрещенную «мушиной». Это была комната размером в тридцать пять квадратных метров, в которой помещалось восемь рабочих мест. Там же варили корм для мух. В комнате обычно сидели, по меньшей мере, пять работающих.
Сейчас ясно, что экспериментальная техника Моргана была просто неподходящей для того, чтобы обнаружить то увеличение в частоте мутирования, которое должно было бы происходить под влиянием радия. Тем не менее ученый получил мутации, начал их изучать, и все дальнейшее проистекло от этих, предположительно, спонтанных мутаций. Первой из этих мутаций, не первой из найденных, но первой, действительно имевшей большое значение, был признак белых глаз, который оказался сцеплен с полом. Это было крупное открытие.
С 1911 года Морган и его соратники начали публиковать серию работ, в которых экспериментально, на основе многочисленных опытов с дрозофилами, доказывалось, что гены - это материальные частицы, определяющие наследственную изменчивость, и что их носителями служат хромосомы клеточного ядра (5). Тогда и была сформулирована в основных чертах хромосомная теория наследственности, подтвердившая и подкрепившая законы, открытые Менделем.
Один из соратников ученого Альфред Стёртевант вспоминал: «Боюсь, что я не смогу дать представление об атмосфере, царившей в лаборатории. Я думаю, это было нечто такое, что нужно пережить, чтобы полностью оценить. Одним из крупнейших достоинств этого места было присутствие обоих - и Моргана, и Вильсона. Так студенты, специализирующиеся у одного из них, очень часто видели другого. Они дополняли друга в целом ряде отношений и были большими друзьями. В первые годы работы в Колумбийском университете мы кормили дрозофилу бананами, и в углу комнаты всегда висела большая связка бананов. Комната Вильсона находилась через несколько дверей от нашей, по коридору. Он очень любил бананы, так нашлась еще одна побудительная причина часто посещать «мушиную комнату».
В течение всего этого времени Морган регулярно приезжал в Вудс-Хол. Это, однако, не означало перерыва в опытах с дрозофилами Все культуры упаковывались в бочонки - большие бочонки из-под сахара, и отправлялись пароходом-экспрессом. То, что вы начинали в Нью-Йорке, вы заканчивали Холе, и наоборот. Мы всегда приезжали водой- это было время, когда пароходная линия Фолл-Ривер-Лайн была в действии, а Морган всегда занимался всевозможными опытами, не имевшими ничего общего с работой на дрозофиле. Он разводил цыплят, крыс и мышей, выращивал разные растения. И все это переносилось вручную, и грузилось на судно Фолл-Ривер-Лайн, а потом привозилось назад в Нью-Йорк.
А когда Морган попадал сюда, он с головой погружался в работу с морскими формами, в эмбриологию того или иного сорта, даже несмотря на то, что работа с дрозофилой тем временем активно двигалась вперед. Таков был моргановский стиль работы - он не чувствовал себя счастливым, если не ковал из горячего одновременно несколько вещей» (9).
Морган происходил из аристократической семьи, но был лишен какой бы то ни было заносчивости или снобизма.
Когда к Моргану приехал русский ученый Николай Вавилов, он хорошо знал работы колумбийской лаборатории. Вавилову казалось маловероятным, что гены могут располагаться в хромосоме, как бусы на ниточке, и такое представление казалось ему механистическим.
Все это Вавилов и высказал Моргану, ожидая резких, даже, возможно, в высокомерном тоне высказанных возражений со стороны всемирно известного генетика. Николай Иванович, конечно, не мог знать особенностей характера знаменитого ученого. Выслушав внимательно Вавилова, Морган вдруг сказал, что представление о том, будто гены расположены в хромосоме линейно, ему самому как-то не по душе. Если кто-нибудь добудет доказательства, что это не так, он с готовностью их примет.
Была ли в этом ответе Моргана присущая ему доля скрытой иронии, ведь американец любил подразнить, любил разыграть. Один из его друзей-ученых признался, что зачастую спорил с Морганом, но всякий раз, когда он начинал думать, что его доводы взяли верх, то внезапно обнаруживал, что, сам не понимая, как это произошло, приводит аргумент с противоположной, проигрывающей стороны. Вот так умел устроить гениальный ученый.
Но, с другой стороны, Морган всегда был доброжелателен, всегда готов помочь, и если вы хотели с ним что-либо серьезно обсудить, будь то научные или личные вопросы, он всегда готов был оказать поддержку.
В 1928 году Морган перешел в Калифорнийский технологический институт с тем, чтобы организовать новый биологический отдел. Что его интересовало в этом предприятии, так это возможность организовать отдел, как он того хотел, и притом в институте, где на высоте находилась физика и химия, где царила исследовательская атмосфера и где работа со студентами была направлена на то, чтобы вырастить из них исследователей (8). Морган оставался в институте до самой своей смерти, но каждое лето он регулярно возвращался в Вудс-Ход. Ученики Моргана за десяток лет успели изучить триста поколений дрозофил.
В тридцатые годы Вавилов писал: «Законы Менделя и Моргана легли в основу современных научных представлений о наследственности, на которых строится селекционная работа, как с растительными, так и с животными организмами... Среди биологов XX века Морган выделяется как блестящий генетик-экспериментатор, как исследователь исключительного диапазона».
Умер Морган 4 декабря 1945 года.

2. РАННИЕ РАБОТЫ МОРГАНА

Томас Хант Морган с детства питал интерес к естествознанию и точным наукам; во время летних каникул он с энтузиазмом обследовал сельскую местность, находя и принося в дом окаменелости, собрал коллекцию различных видов птиц. Позже он в течение двух летних сезонов проводил геологические и биологические изыскания в горах Кентукки, работая в экспедиции Геологической службы Соединенных Штатов.В 1886 г. он получил степень бакалавра наук в Государственном колледже штата Кентукки (ныне университет)(7). Моргана особенно интересовала эволюция видов. Согласно господствующей теории, дарвинской концепции естественного отбора, внутри популяции существует определенная широта изменчивости каждого признака. Благодаря наследованию признаков внутри популяции влияние окружающей среды обеспечивает такое распределение признаков в ряду поколений, которое способствует выживанию отдельных представителей вида. В то время, когда Морган завершал свою первую научную работу, практически ничего не было известно о фактическом механизме наследования, а общепринятая методика изучения эволюции и наследственности состояла в том, чтобы, изучая морфологию и физиологию (физическую форму и функции) представителей разных видов, попытаться сделать вывод о причинах их сходства или различия. Важной составной частью таких исследований было изучение эмбрионального развития. В соответствии с этой практикой Морган также начал изучать морфологию и физиологию, когда поступил в 1887 г. в Университет Джонса Хопкинса. Через три года он получил степень доктора философии за исследования по эмбриологии морских пауков (9). В 1891 г. он стал адъюнкт-профессором биологии в Брин-Майровском колледже, будучи к этому моменту прекрасно знакомым со сравнительными и описательными методами. Однако, подобно дарвинской теории, эти методы не давали никакого объяснения наследственной передаче признаков. Поэтому Морган обратился к экспериментальным методикам, надеясь, что точные и поддающиеся проверке результаты опытов в конце концов дадут ответ на нужный вопрос. В 1897 г., изучая способность некоторых животных восстанавливать утраченные части тела – черту, по-видимому тесно связанную с успешным выживанием особи, – он опубликовал первую из серии своих статей на эту тему, которую продолжал развивать на протяжении всей жизни. В своем первом специальном труде «Регенерация» («Regeneration», 1901) он подчеркнул взаимосвязь между явлениями регенерации и ранним эмбриональным развитием (2). В 1904 г. Морган был назначен профессором экспериментальной зоологии Колумбийского университета. Его ранние работы, сделанные в стенах этого учреждения, были по-прежнему посвящены экспериментальной эмбриологии.

3. МОРГАНОВСКАЯ МУШКА

В 1902 биолог У.Саттон предположил, что единицы наследственности (гены) размещаются внутри или на поверхности структур клеточного ядра, называемых хромосомами. Морган был с этим не согласен, считая, что хромосомы представляют собой продукты ранней стадии развития организма. Ему больше нравилась идея, высказанная голландцем Гуго де Фризом, о том что новый вид образуется в результате мутаций. Для того чтобы подтвердить эту гипотезу, Томас Морган стал искать удобный объект для исследований. Ему нужно было неприхотливое животное с быстрым жизненным циклом (1).
Еще в 1900–1901 К.В.Вудворт изучал дрозофилу в качестве подопытного материала и первым высказал предположение, что дрозофила может быть использована в генетических исследованиях, в частности, для изучения близкородственнного размножения. У дрозофилы всего 4 пары хромосом, она начинает размножаться через две недели после своего появления на свет и после 12 дней приносит потомство в 1000 особей. Ее легко изучать в течение жизни, продолжительность которой составляет всего 3 месяца. Вдобавок она почти ничего не стоит. С дрозофилой работали также В.Е.Кастл и Ф.Е.Лутц, которые предложили Моргану работать с плодовой мушкой.
С 1908 года Морган начал наблюдения за дрозофилой, которая идеально подходила для изучения наследственности. Моргановская fly - room (мушиная комната) (6) в Колумбийском университете стала легендарной. Во множестве банок и бутылок выводились из личинок и отдавали себя науке мириады мух. Бутылок все время не хватало, и, если верить сказанию, то ранним утром по пути в лабораторию Морган и его студенты похищали бутылки для молока, которые манхэттенские жители выставляли вечером за двери. Выращивая мух в стеклянных банках и наблюдая их под микроскопом, Морган обнаружил появление кроме обычных красноглазых мух, белоглазых, желтоглазых и даже мух с розовыми глазами. За десять лет было обнаружено множество различных мутантов у дрозофилы.
Морган скрещивал мух, следя за огромным количеством признаков: цветом глаз, окрасом туловища, неодинаковым числом щетинок, разнообразной формой и величиной крыльев. Анализируя результаты наблюдений, Томас Морган пришел к выводу, что ряд качеств передается потомкам в совокупности (8). Это позволило высказать гипотезу о том, что гены разбросаны не по всей клетке, а сцеплены в некие островки. У плодовой мушки всего четыре пары хромосом. Соответственно, у Моргана получилось деление наследственных признаков дрозофилы на четыре группы. Он пришел к выводу, что гены локализуются в хромосомах. В каждой хромосоме расположены сотни генов, организованных в цепочки. Томас Морган показал, что чем больше расстояние между двумя генами, тем больше вероятность разрыва цепи. Это означало, что далеко расположенные гены не могут наследоваться вместе. И, напротив, близко стоящие гены реже разделяются. Профессор Томас Морган и его коллеги установили, что величина линейного расстояния между генами может характеризовать степень сцепления генов. Открытия Моргана позволили утверждать, что наследственность может быть описана точными количественными методами. Исходя из своей теории, Томас Морган составил карту расположения генов в хромосомах дрозофилы. Одним из важных открытий является «зависимость» определенных мутаций от пола (Морган называл этот феномен «сцеплением» генов): белые глаза у дрозофил передавались только мужским особям. Так были открыты половые хромосомы (1).
Обработав большое количество информации, Морган пришел к интересным выводам: гены, расположенные на одной хромосоме, наследовались вместе гораздо реже, чем этого можно было ожидать.
Первую статью о дрозофиле Морган опубликовал в 1910-м году, но в полную силу его аргументы были изложены в 1915-м, когда его ученики - Стертевант, Бриджес и Меллер, выпустили книгу Механизмы менделевской наследственности, в которой объявили, что наследственность подчиняется вполне определенным законам, и ее можно описать точными количественными методами (6). Тем самым открывалась дорога к целенаправленному конструированию новых сортов растений и пород животных, к революции в медицине и в сельском хозяйстве.

4. ФОРМИРОВАНИЕ ХРОМОСОМНОЙ ТЕОРИИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Человеческая жизнь на Земле подчиняется множеству законов, положений и теорий. Огромное число законов и теорий помогают нам раскрыть некоторые тайны природы, познать то, что ранее было загадкой, понять сущность биологических закономерностей. Одной из таких важнейших теорий познания жизни на Земле является хромосомная теория наследственности Томаса Моргана.

Теория, согласно которой хромосомы, заключённые в ядре клетки, являются носителями генов и представляют собой материальную основу наследственности, т.е. преемственность свойств организмов в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом. Теория возникла в начале 20 в. на основе клеточной теории и использования для изучения наследственных свойств организмов гибридологического анализа.

Хромосомная теория наследственности является неотъемлемым звеном, которое «вооружает» любого цитогенетика. Данная теория развивается в направлении углубления знаний об универсальных носителях наследственной информации - молекулах дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) (3). Установлено, что непрерывная последовательность пуриновых и пиримидиновых оснований вдоль цепи ДНК образует гены, межгенные интервалы, знаки начала и конца считывания информации в пределах гена; определяет наследственный характер синтеза специфических белков клетки и, следовательно, наследственный характер обмена веществ.

Хромосомная теория наследственности, объясняя закономерности наследования признаков у животных и растительных организмов, играет важную роль в сельскохозяйственной науке и практике. Она вооружает селекционеров методами выведения пород животных и сортов растений с заданными свойствами. Некоторые положения хромосомной теории позволяют более рационально вести сельскохозяйственное производство. На знании закономерностей хромосомных перестроек основывается изучение наследственных заболеваний человека, поэтому совершенствование знаний по столь важной теории является наиболее актуальной на современном этапе развития жизни на Земле.

В 1902 У. Сеттон в США, обративший внимание на параллелизм в поведении хромосом и менделевских т. н. «наследственных факторов», и Т. Бовери в Германии выдвинули хромосомную гипотезу наследственности, согласно которой менделевские наследственные факторы (название впоследствии генами) локализованы в хромосомах (4). Первые подтверждения этой гипотезы были получены при изучении генетического механизма определения пола у животных, когда было выяснено, что в основе этого механизма лежит распределение половых хромосом среди потомков. Дальнейшее обоснование Х. т. н. принадлежит американскому генетику Т. Х. Моргану, который заметил, что передача некоторых генов (например, гена, обусловливающего белоглазие у самок дрозофилы при скрещивании с красноглазыми самцами) связана с передачей половой Х-хромосомы, т. е. что наследуются признаки, сцепленные с полом (у человека известно несколько десятков таких признаков, в том числе некоторые наследственные дефекты - дальтонизм, гемофилия и др.).

Заключение

Томас Хант Морган родился 25 сентября 1866 года в Лексингтоне, штат Кентукки. Его отцом был Чарльтон Хант Морган, консул США на Сицилии и родственник знаменитого магната Дж.П. Моргана, а матерью – Эллен Кей Морган. С детства Томас проявлял интерес к естествознанию. Он поступил в университет в Кентукки и окончил его в 1886 году. Летом того же года он отправился на морскую станцию в Эннисквам на побережье Атлантики, севернее Бостона. (Это был последний год существования местной лаборатории, и на следующий год группа перебралась в Вудс‑Хоул.)

В 1887 году Томас поступил в Университет Джонса Гопкинса. В 1888 году Морган начал трудиться в Вудс‑Хоуле, а летом того же года стал работать на государственной станции рыболовства.

В 1890 году Морган получил докторскую степень. Его диссертация касалась эмбриологии одного из видов морских пауков и сделана на материале, который он собирал в Вудс‑Хоуле. Эта работа базировалась на данных описательной эмбриологии с выводами, простирающимися в область филогенеза.

Доктор Морган снова возвратился в Вудс‑Хоул. На этой биологической станции в дальнейшем ученый проводил каждое лето. В том же году Морган занял пост руководителя отдела в Брайн‑Маур‑Колледже.

Томас рано почувствовал интерес к экспериментальной эмбриологии. Два лета молодой ученый провел на Неаполитанской биологической станции: первый раз в 1890 году, а затем – в 1895‑м. Здесь он познакомился и сошелся со многими из тех, кто способствовал развитию экспериментальной эмбриологии – с Дришем, Бовери, Дорном и Гербстом. Хотя Морган был уже и сам экспериментальным эмбриологом, но именно это общение направило его интересы в эту сторону по‑настоящему. Они образовали группу исследователей, весьма активных как за рубежом, так и в США.

В 1897 году Моргана избрали одним из попечителей станции Вудс‑Хоул. Тогда же на станции появился биолог Вильсон из Чикагского университета. Именно по его совету в 1904 году Морган занял профессорскую кафедру в Колумбийском университете. В течение двадцати четырех лет они работали в очень тесном общении. В том же году он женился на Лилиан Воган Сэмпсон, цитологе, своей бывшей студентке в Брин‑Майре. У супругов родились четверо детей.

Подобно большинству биологов и зоологов того времени, Морган был образован в области сравнительной анатомии и особенно в описательной эмбриологии. Занимался молодой ученый и физиологическими исследованиями. Но настоящую славу ему принесла генетика.

В конце девятнадцатого века Морган побывал в саду Гуго де Фриза в Амстердаме, где он увидел дефризовские линии энотеры. Именно тогда у него проявился первый интерес к мутациям. Сыграл свою роль в переориентации Моргана и директор биостанции в Вудс‑Хоуле Уитмен, который был генетиком‑экспериментатором. Он многие годы посвятил изучению гибридов между разными видами горлиц и голубей, но никак не желал применять менделевский подход. Это понятно, так как у голубей в этом случае получалась, мягко выражаясь, мешанина. Странные признаки, не дающие красивое соотношение 3:1, смущали и Моргана. До поры до времени и он не видел выхода.

Таким образом, до 1910 года Морган скорее мог считаться антименделистом. В том году ученый занялся изучением мутаций – наследуемых изменений тех или иных признаков организма.

Морган проводил свои опыты на дрозофилах, мелких плодовых мушках. С его легкой руки они стали излюбленным объектом генетических исследований в сотнях лабораторий. Их легко раздобыть, они водятся повсеместно. Питаются соком растений, всякой плодовой гнильцой. Их личинки питаются бактериями. Энергия размножения дрозофил огромна: от яйца до взрослой особи – десять дней. Для генетиков важно и то, что дрозофилы подвержены частым наследственным изменениям. У них мало хромосом – всего четыре пары. В клетках слюнных желез мушиных личинок содержатся гигантские хромосомы, которые особенно удобны для исследований.

С помощью дрозофилы генетика к настоящему времени сделала множество открытий. Известность дрозофилы столь велика, что на английском языке издается ежегодник, полностью ей посвященный и содержащий обильную и разнообразную информацию.

Приступив к своим опытам, Морган вначале добывал дрозофил в бакалейных и фруктовых лавках, благо лавочники, которым мушки досаждали, охотно разрешали чудаку ловить их. Потом он вместе с сотрудниками стал разводить мушек в своей лаборатории, в большой комнате, окрещенной «мушиной». Это была комната размером в тридцать пять квадратных метров, в которой помещалось восемь рабочих мест. Там было место, где варили корм для мух. В комнате обычно сидело по меньшей мере пять работающих.

«Боюсь, что я не смогу дать представление об атмосфере, царившей в лаборатории, – вспоминал один из соратников ученого Альфред Стертевант. – Я думаю, это было нечто такое, что нужно пережить, чтобы полностью оценить. Одним из крупнейших достоинств этого места было присутствие обоих – и Моргана, и Вильсона. Так студенты, специализирующиеся у одного из них, очень часто видели другого. Они дополняли друг друга в целом ряде отношений и были большими друзьями. В первые годы работы в Колумбийском университете мы кормили дрозофилу бананами, и в углу комнаты всегда висела большая связка бананов. Комната Вильсона находилась через несколько дверей от нашей, по коридору. Он очень любил бананы, так нашлась еще одна побудительная причина часто посещать «мушиную комнату».

В течение всего этого времени Морган регулярно приезжал в Вудс‑Хоул. Это, однако, не означало перерыва в опытах с дрозофилами. Все культуры упаковывались в бочонки – большие бочонки из‑под сахара, и отправлялись пароходом‑экспрессом. То, что вы начинали в Нью‑Йорке, вы заканчивали в Хоуле, и наоборот. Мы всегда приезжали водой: это было время, когда пароходная линия Фолл‑Ривер‑Лайн была в действии, а Морган всегда занимался всевозможными опытами, не имевшими ничего общего с работой на дрозофиле. Он разводил цыплят, крыс и мышей, выращивал разные растения. И все это переносилось вручную, и грузилось на судно Фолл‑Ривер‑Лайн, а потом привозилось назад в Нью‑Йорк.

А когда Морган попадал сюда, он с головой погружался в работу с морскими формами, в эмбриологию того или иного сорта, даже несмотря на то, что работа с дрозофилой тем временем активно двигалась вперед. Таков был моргановский стиль работы – он не чувствовал себя счастливым, если не ковал из горячего одновременно несколько вещей».

Успеху ученого во многом способствовало то, что он, прежде всего, четко сформулировал исходную гипотезу. Теперь, когда уже было известно, что наследственные задатки находятся в хромосомах, можно было ответить на вопрос, всегда ли будут выполняться численные закономерности, установленные Менделем? Мендель совершенно справедливо считал, что такие закономерности будут верны тогда и только тогда, когда изучаемые факторы будут комбинироваться при образовании зигот независимо друг от друга. Теперь, на основании хромосомной теории наследственности, следовало признать, что это возможно лишь в том случае, когда гены расположены в разных хромосомах. Но так как число последних по сравнению с количеством генов невелико, то следовало ожидать, что гены, расположенные в одной хромосоме, будут переходить из гамет в зиготы совместно. Следовательно, соответствующие признаки будут наследоваться группами.

Проверку этого предположения осуществили Морган и его сотрудники К. Бриджес и А. Стертевант. Вскоре у дрозофилы было обнаружено большое количество разнообразных мутаций, т е. форм, характеризующихся различными наследственными признаками. У нормальных, или, как говорят генетики, дрозофил дикого типа, цвет тела серовато‑желтоватый, крылья серые, глаза темного кирпично‑красного цвета, щетинки, покрывающие тело, и жилки на крыльях имеют вполне определенное расположение. У обнаруживавшихся время от времени мутантных мух эти признаки были изменены: тело, например, было черное, глаза белые или иначе окрашенные, крылья зачаточные и т д. Часть особей несла не одну, а сразу несколько мутаций: например, муха с черным телом могла, кроме того, обладать зачаточными крыльями. Многообразие мутаций позволило Моргану приступить к генетическим опытам. Прежде всего, он доказал, что гены, находящиеся в одной хромосоме, передаются при скрещиваниях совместно, т е. сцеплены друг с другом. Одна группа сцепления генов расположена в одной хромосоме. Веское подтверждение гипотезы о сцеплении генов в хромосомах Морган получил также при изучении так называемого сцепленного с полом наследования.

Определив, что ген окраски глаз дрозофилы локализован в X‑хромосоме, и проследив за поведением генов в потомстве определенных самцов и самок, Морган и его сотрудники получили убедительное подтверждение предположения о сцеплении генов.

В 1933 году Морган получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности». В нобелевской лекции Морган заявил, что вклад генетики в медицину носит преимущественно чисто образовательный характер. «В прошлом сам предмет наследственности человека был настолько расплывчатым и засоренным всевозможными мифами и предрассудками, что обретение научного понимания сути предмета есть уже достижение первостепенной величины», – сказал он. В продолжение речи ученый высказал предположение, что открытие явления сцепления с полом может когда‑нибудь оказаться полезным для диагностики генетических заболеваний.

Морган происходил из известной семьи, но был лишен какой бы то ни было заносчивости или снобизма. И он, конечно, был свободен от самомнения. Его происхождение было одной из причин того, что он чувствовал себя в любой компании совершенно как у себя дома. Как среди президентов колледжа, так и среди детей.

Общей задачей Моргана, которую он стремился решить своей биологической деятельностью, было желание дать материалистическую интерпретацию явлениям жизни. Он всегда относился сдержанно к идее о существовании естественного отбора, так как ему казалось, что тем самым открывается дверь к объяснению биологических явлений в понятиях, предполагающих наличие цели. Его можно было уговорить и убедить, что в этом представлении нет решительно ничего, что не было бы материалистичным, но оно ему никогда не нравилось. И его приходилось снова и снова убеждать в этом каждые несколько месяцев.

В 1928 году Морган перешел в Калифорнийский технологический институт с тем, чтобы организовать новый биологический отдел. Что его интересовало в этом предприятии, так это возможность организовать отдел, как он того хотел, и притом в институте, где на высоте находились физика и химия, где царила исследовательская атмосфера и где работа со студентами была направлена на то, чтобы вырастить из них исследователей. Морган оставался в институте до самой своей смерти, но каждое лето он регулярно возвращался в Вудс‑Хоул. Ученики Моргана за десяток лет успели изучить триста поколений дрозофил.