Кентавры в мире растений

Приходилось ли вам видеть плод, который был бы наполовину помидором, наполовину огурцом?

В природе таких «тянитолкаев» действительно не встретишь. Однако с помощью генетического эксперимента на свет появилось растение рафанобрассика — капусторедька. На стеблях его покачивались плоды наполовину капустные, наполовину редечные. Творцом растительного кентавра был профессор Ленинградского университета Георгий Дмитриевич Карпеченко.

Капуста (брассика) и редька (рафанус) несут в половых клетках по 9 хромосом. Но гены капусты ничего общего с генами редьки не имеют (эти растения принадлежат не только к разным видам, но и к разным родам), поэтому даже при оплодотворении яйцеклетки капусты сперматозоидом редьки развития не произойдет. Во время созревания парные хромосомы должны, как мы знаем, сливаться. Однако из-за того, что хромосомы редьки и капусты слишком различны, слияния не будет: каждая хромосома редьки, как, впрочем, и капусты, останется одинокой. Одиночные хромосомы, в полном согласии с законами случайности разбредутся по гаметам.

В одну может попасть несколько хромосом одного растения и совсем иное число от другого. Такое случайное распределение даст в подавляющем большинстве случаев нежизнеспособные гаметы.

Все это Карпеченко было хорошо известно. Но такой оборот дела его вполне устраивал. «Хорошо,— сказал он себе, — будем надеяться, что в это подавляющее большинство случаев мы не попадем».

У Карпеченко имелся ничтожный шанс выйти из затруднения. Среди всевозможных комбинаций из 9 редечных и 9 капустных хромосом, предсказываемых теорией вероятности, была и такая: все 18 окажутся в одной гамете. Как ни мала вероятность подобной комбинации, но она все-таки есть. А раз есть, то отчего бы не попробовать ее поймать?

Из массы скрещиваний капусты с редькой, окончившихся неудачей, в одном случае Карпеченко получил растение, которое росло и даже зацвело, но семян не завязало. Цитологический анализ показал, что клетки этого гибрида имели по 18 хромосом (9 редечных (Р) и 9 капустных (К), однако в мейозе хромосомы, как и полагалось, расходились нерегулярно и семян растение не завязывало. Но одно-единственное семя все-таки завязалось. Это и был тот счастливый случай, на который рассчитывал профессор. Все 18 хромосом (9Р и 9К) попали в одну гамету. Она стала полиплоидной: число хромосом в ней было вдвое больше, чем у других клеток.

Необычная гамета случайно встретилась с гаметой, несущей также 18 хромосом: произошло оплодотворение. Гибридный организм имел следующий состав: (9Р + 9К) + (9Р + 9К) = 18Р + 18ЛГ, иначе говоря, тетраплоид.

В мейозе этого гибрида все обстояло благополучно. Каждой из девяти редечных хромосом нашелся гомологичный партнер, то же самое было и с капустными хромосомами. Потомство такие организмы давали.

Когда из семени выросло первое гибридное растение, его природа выявилась самым удивительным образом: половина плодов оказалась капустной, половина — редечной. Капусторедька вполне оправдала свое название.

Плоды различных гибридов, полученных Г. Д. Карпеченко.
В точном соответствии с тем, сколько хромосом капусты или редьки присутствовало в клетках гибрида,
плоды оказались или наполовину редечными — наполовину капустными (рис. А и Г),
или же на две трети редечными, а на треть капустными (рис. Д). На рис. Б показан диплоид редьки, а на рис. В — капусты.

Гамету полученного гибрида (9Р + 9К) Карпеченко соединил с нормальной редечной гаметой (9Р). Теперь редечных хромосом оказалось вдвое больше, чем капустных. Это соотношение наглядно проступало в плодах. Две трети плода имели редечную форму и только одна треть — капустную.

В тех опытах, где 9Р + 9К сочетались с 9К хромосомами, две трети плода развивались по типу капусты и одна треть по типу редьки.

«Эта работа может рассматриваться как экспериментальное обоснование теории гибридного происхождения полиплоидных видов»,— писал Георгий Дмитриевич Карпеченко.

Благодаря полиплоидии впервые сумели преодолеть природную нескрещиваемость двух родов.