Чистые линии Иогансена

Представьте, что вы рассматриваете поле созревшей пшеницы. Издали оно кажется совершенно ровным. Но приглядитесь внимательнее, и вы заметите, что все колосья разного размера: есть высокие, а есть и низкие. Правда, и тех и других относительно немного. В среднем колосья имеют одинаковую длину, но любое собрание особей составлено несколько отличающимися индивидами.

Датский ботаник профессор физиологии в Копенгагене Иогансен задумался над тем, являются ли индивидуальные отличия растений их наследственным свойством или же различие в величине — явление случайное. Для опытов он выбрал сорт фасоли Принцесса. Среди семян этого сорта встречались крупные и мелкие, но решить, являются ли различия наследуемыми, было трудно. Иогансен поступил следующим образом. Он высеял отдельно легкие и отдельно тяжелые семена. Затем детей мелкосемянного родителя скрестил между собой и то же проделал с потомством тяжелосемянного. Собранные семена вновь посеял и опять провел близкородственное скрещивание (внучек скрестил с внуками). Та же участь постигла правнуков и правнучек, потом праправнуков и праправнучек, и так до седьмого колена. В результате у Иогансена оказалось две чистых линии фасоли (чистой линией он назвал потомство одной самоопыляющейся особи): одна — начатая из тяжелого семени, а другая — из легкого семени.

Когда Иогансен провел статистический анализ различий между этими двумя чистыми линиями, то оказалось, что средний вес семян первой линии меньше среднего веса семян второй линии. Это был один из первых случаев, когда генетическому изучению подверглись не качественные признаки: цвет глаз, окраска семян и т. п., а признак количественный — соотносительный вес семени.

Чтобы судить о генетических свойствах какой-либо разновидности или сорта, Иогансен предложил универсальный метод — провести несколько близкородственных скрещиваний (этот метод назвали инбридингом, или инцухтом).

Допустим, что для отбора чистой линии было взято растение гетерозиготное по ряду генов, в том числе по гену А. Результат близкородственного разведения очевиден: после первого скрещивания половина особей будет гомозиготна (АА и аа), у а половина гетерозиготна (аА и А а). Скрещивание между собой гомозигот впредь будет давать гомозигот. При скрещивании гетерозигот Аа каждый раз половина потомков будут гомозиготными, а половина останется гетерозиготными.

Каждое последующее скрещивание будет уменьшать процент гетерозиготных особей. В третьем скрещивании гетерозиготность составит 12,5%, в четвертом — 6,25%, в пятом — 3,13% и так далее, пока наконец мы не получим чистую гомозиготную линию.

Как только линии превратятся в гомозиготные, отличия между ними станут четкими. Один из первых исследователей близкородственного скрещивания С. Райт изучил 23 поколения морских свинок. Он установил, что имеется «ясное различие между семьями, обнаруженное и усиленное инбридингом. Это особенно заметно в отношении таких признаков, как окраска, число пальцев и склонность давать определенные типы уродств... Каждая семья постепенно стала характеризоваться определенной комбинацией признаков».

Использовав метод чистых линий, генетики раз и навсегда покончили с сомнениями о роли мутаций.