Ген. Очень личная история полностью

Для Моргана это генетическое сцепление означало лишь одно: гены физически связаны друг с другом[316]. Ген черного тела у мушек никогда не наследуется (или наследуется редко) независимо от гена миниатюрных крыльев, потому что они находятся на одной хромосоме. Если две бусины на одной нити, они всегда остаются вместе, как бы разные нити ни перемешивались и ни комбинировались друг с другом. Тот же принцип действует и в отношении двух генов на одной хромосоме: нельзя так просто отделить ген, отвечающий за форму щетинок, от гена цвета тела. Неразделимость признаков имеет под собой материальную основу: хромосома – это «нить», на которую гены «нанизаны» и никуда с нее в норме деться не могут.

Морган открыл важную поправку к законам Менделя: гены передаются не по отдельности, а комплектами. То есть пакеты информации сами тоже упакованы – в хромосомы и, наконец, в клетки. Даже важнее, чем само открытие, было его следствие: Морган связал не только гены, он концептуально связал две дисциплины – клеточную биологию и генетику. Ген перестал восприниматься «чисто теоретической единицей». Он оказался материальным объектом с конкретным адресом внутри клетки и определенной формой[317]. «Имеем ли мы право, после того как мы локализовали гены в хромосомах, – рассуждал Морган, – рассматривать их как материальные единицы, как химические тела более высокого порядка, чем молекулы?»[318]

Установление связи между генами привело ко второму и к третьему открытиям. Но вернемся к сцеплению: эксперименты Моргана позволили установить, что сцепленные в составе одной хромосомы гены наследуются совместно. Если ген, отвечающий, допустим, за голубой цвет глаз, сцеплен с геном светлых волос, то дети-блондины неминуемо будут голубоглазыми (пример гипотетический, но принцип, который он иллюстрирует, абсолютно реален).

Однако наблюдали и исключения из закона сцепления: иногда – очень редко – ген мог отцепиться от своих соседей и переместиться, например, с отцовской хромосомы на такую же материнскую. В нашем примере это означало бы исключительно редкое рождение голубоглазых и темноволосых или, напротив, кареглазых и светловолосых детей. Морган назвал этот феномен кроссинговером[319]. Как мы увидим, со временем его открытие вызовет в биологии целую революцию, обнажив принцип, что фрагменты генетической информации могут перемешиваться, комбинироваться, меняться местами не только между сестринскими хромосомами[320], но и между организмами и даже между разными видами.

Последнее открытие, основанное на работе Моргана, тоже родилось в практическом исследовании кроссинговера. Некоторые гены были так прочно связаны, что кроссинговером никогда не разделялись. Студенты Моргана предположили, что такие гены на хромосоме расположены особенно близко друг к другу. Остальные гены, хоть и тоже сцепленные, разделялись чаще. Значит, между ними расстояние на хромосоме должно быть больше. Ну а не сцепленные гены должны располагаться на разных хромосомах. Словом, прочность генетической связи определяется физической близостью генов на хромосоме: оценив, как часто два признака – светлые волосы и голубые глаза – наследуются совместно, можно измерить расстояние между генами этих признаков.

Зимним вечером 1911 года тогда еще 20-летний Альфред Стёртевант захватил с собой в общежитие экспериментальные данные по сцеплению генов дрозофилы и вместо выполнения задания по математике всю ночь корпел над первой генетической картой мушки. Если ген A прочно сцеплен с B и слабо – с C, то эти гены, как рассудил Стёртевант, должны располагаться на хромосоме вот в таком порядке и на таком относительном расстоянии друг от друга:

Если аллель, ответственный за зубчатые крылья, часто наследуется вместе с аллелем, определяющим развитие коротких щетинок, то гены этих двух признаков должны находиться на одной хромосоме, а ген цвета глаз, который передается независимо, – на другой. К концу ночи Стёртевант набросал первую в истории линейную генетическую карту: она отражала расположение полудюжины генов на хромосоме дрозофилы.

Та примитивная карта Стёртеванта стала предпосылкой для гигантской и кропотливой работы по картированию человеческого генома в 1990-х. Устанавливая относительное расположение генов на хромосомах по характеру сцепления, Стёртевант подготовил почву для будущего клонирования генов, связанных с многофакторными семейными заболеваниями вроде рака груди, шизофрении или болезни Альцгеймера. Примерно за 12 часов в комнате нью-йоркского студенческого общежития был залит фундамент проекта «Геном человека».