Радиационный мутагенез

В 1925 году советские генетики Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов добиваются успеха. Облучая с помощью рентгеновской трубки дрожжи, они увеличивают частоту мутаций. Спустя короткий промежуток времени тот же результат обнаруживает в своих опытах американский исследователь Г. Меллер. В своих экспериментах он использует дрозофил.

Меллер все эти годы искал пути экспериментального изменения наследственных структур. Впервые он задумался над этой проблемой в начале двадцатых годов. Но долгое время получить искусственные мутации было нельзя по простой причине. «Основа наследственной изменчивости заключается в очень редких, внезапных изменениях отдельных генов...— писал Меллер и сокрушенно замечал: — Что же касается приблизительного количественного определения скорости изменения факторов (генов), то опубликованные до сих пор работы не позволяют определить даже порядок этой величины».

Последнее замечание Меллера было справедливо — генетики действительно нашли много различных мутаций, но сказать точно, как часто появляется любая из них, они не могли. Заранее предполагалось, что если гены сидят друг за другом на хромосоме, как бусинки на нитке, то и нет никаких оснований надеяться, что частота мутирования одного гена должна отличаться от частоты мутирования другого.

В те годы на биологов, как, впрочем, и на всех ученых, сильнейшее впечатление производили исследования физиков. Физики нашли, что процесс распада радиоактивных изотопов не подвержен влиянию условий среды, в которой происходит распад. Биологи, прибегая к аналогии, сравнивали гены с изотопами и говорили: так же как скорость распада радиоактивного изотопа постоянна, так же и скорость мутирования генов должна быть постоянной. Хотя никаких прямых доказательств этого предположения не существовало, генетики свято верили в его непогрешимость.

Но вот в 1919 году американский генетик Альтенбург нашел, что одни гены мутируют во много раз чаще, чем другие. Опыты его вызвали недоверие. Тогда вместе с Меллером он повторил их. Результат оказался тот же: никакого постоянства в частоте мутирования отдельных генов не существовало.

«Эти опыты внушали уверенность, что, может быть, удастся найти способ, при помощи которого окажется возможным увеличить частоту возникновения мутантов, так как больше не оставалось никакого сомнения в том, что этот процесс нельзя рассматривать как совершенно неуклонный и невозмутимый никакими воздействиями, подобно, например, распаду радия», — писали они.

Меллер начал искать этот метод. Первыми, что он испытал, были рентгеновские лучи. Зимой 1926 года Меллер приступил к опытам с рентгеновской трубкой. Самцы и самки дрозофил облучались разное время: 12, 24, 36 или 48 минут, а затем тщательно исследовалось потомство от их скрещивания. Данные показали, что Меллер стоит на правильном пути. Из 2000 просмотренных мух первого поколения, родители которых были облучены, 81 оказались мутантами, в то время как в контрольном скрещивании необлученных самок с необлученными самцами на то же число потомков было найдено только 19 мутантных особей. Частота мутации после облучения возросла более чем в четыре раза!

Полученные мутации были самыми различными. Меллеру попадались мухи с белыми глазами, с грубыми фасетками глаз, с темной окраской тела, с тонкими щетинками, с уменьшенными крыльями и т. д. Эти мутации встречались и раньше, и было уже известно, как они располагаются в хромосомах. Меллер сопоставил между собой частоту возникновения мутаций у генов, локализованных в разных частях хромосомы, и прежние наблюдения Альтенбурга и Меллера оказались подтвержденными еще раз. Гены мутировали с различной частотой.

В 1927 году в Берлине собрался V Международный генетический съезд. На этом форуме генетиков доклад Меллера об искусственном вызывании мутаций стал сенсацией «номер один». Убедительность данных, интересная методика проведения опытов, достигнутое к этому времени стопятидесятикратное (!) увеличение частоты мутаций по сравнению с необлученными организмами не могло не подействовать на аудиторию.

Опыты Меллера, Надсона и Филиппова привлекли всеобщее внимание и по другой причине.

Эти исследователи впервые применили в генетическом эксперименте методы физики. Бурно развивавшаяся физика шла тогда в авангарде всей науки. Конечно, биологи равнялись на физиков, учились у них. И вот впервые в генетике были с успехом использованы методы физического эксперимента. Зародившийся союз генетики и физики в последующие годы сильно укрепился. В наши дни уже трудно разобраться, кого в биологических лабораториях больше - самих биологов, применяющих физические методы, или физиков, увлеченных биологической проблематикой. Да и вид лабораторий настолько изменился, что иные генетические лаборатории стали неотличимы от оснащеннейших лабораторий физиков. Спектрофотометры соседствуют здесь с радиометрами, ультрацентрифуги — с установками для изучения электронного парамагнитного резонанса... А начало этому «офизичиванию» положили первые работы по мутагенезу - вызыванию мутаций. В 1930 году Н. К. Кольцов говорил: «В настоящее время нет, кажется, такого местечка на земном шаре, где одновременно находились бы рентгеновский аппарат и биолог-генетик и в то же время не производились бы опыты с вызыванием мутаций рентгеновскими лучами на том или ином живом организме».