Татьяна Калинина

Девятая глава научного творения Дарвина о происхождении видов посвящена гибридизации. Гибридизация представляет собой скрещивание генетически различающихся организмов или клеток. Известно, что межвидовые гибриды часто жизнеспособны, но стерильны. В рассматриваемой главе Чарлз Дарвин подробно описал все свои размышления относительно причин такой стерильности. А я возьму на себя смелость дополнить его рассуждения современными данными.

«Большинство натуралистов держится того мнения, что виды при скрещивании наделены стерильностью специально, для того чтобы предотвратить их смешение» - такими словами начинается глава. Сейчас мы понимаем, что они не отражают правды. Понимаем это, потому что имеем то, чего были лишены люди того времени, – большое количество накопленных учёными прошлого знаний, которые нам передают, начиная с самого нашего детства, и информацию прямо под рукой. Нам достаточно щёлкнуть кнопкой мышки, набрать на клавиатуре пару символов, и мы тут же узнаем, что же за процессы происходят внутри нас и управляют нашей жизнью. Чарлз Дарвин был лишён этого дара, и ему до всего пришлось доходить с помощью своего ума, своих опытов и опытов современников. Он догадывается, что стерильность видов при первом скрещивании и их гибридных потомков не может быть приобретена путем сохранения последовательных, благоприятных степеней стерильности. Совершенно не имея никаких представлений о хромосомах, мейозе, он пишет: «Эта стерильность — побочный результат различий в воспроизводительной системе родительских видов». И оказывается совершенно прав. Сейчас известно, что обычная причина стерильности – нарушения в мейозе, так как хромосомы оказываются дивергировавшими настолько, что не узнают друг друга в качестве гомологов и не спариваются. Если биваленты не образуются, то редукционное деление нарушается, так как униваленты распределяются случайно и неравномерно. Следствием неравномерного распределения хромосом относительно полюсов в метафазе появляется образование частично или полностью неполноценных гамет.

Дарвин также отмечает различие между стерильностью видов при первом скрещивании и стерильностью происшедших от них гибридов. В его годы эти два факта смешивались учёными. Но причины этих явлений действительно различны. Если стерильность гибридов связана с образованием неполноценных гамет, то стерильность видов при первом скрещивании часто объяснима гибелью зародыша (об этом писал и Дарвин) на той или иной стадии развития, которая обычно вызвана либо неспособностью отцовского генома выжить и функционировать в материнской цитоплазме (в цитоплазме яйцеклетки), либо несовместимостью отцовского и материнского геномов. Различие в легкости получения реципрокных скрещиваний, замеченное Дарвином, также объяснимо конфликтом ядра и цитоплазмы в сформировавшейся зиготе. Другими причинами отсутствия потомства при гибридизации могут быть: слабая жизнеспособность или гибель сперматозоидов животных одного вида в половых путях самок другого вида (из-за неподходящего рН, вмешательства иммунной системы и т.п.); отсутствие реакции сперматозоидов на яйцеклетку самки другого вида. Последнее объяснимо тем, что вещества (гамоны), которые половые клетки выделяют для их слияния друг с другом, могут быть видоспецифичны, что опять же определяется генетической информацией, заложенной в представителях видов. Эти явления, без указания их причин, описывал и сам Дарвин: «Иногда мужской элемент, должно быть, физически не в состоянии достигнуть яйца, как например у растения с пестиком настолько длинным, что пыльцевые трубки не могут проникнуть до завязи… Далее, мужской элемент может достигнуть женского элемента, но оказаться неспособным вызывать развитие зародыша...»

Дальше Чарлз Дарвин пишет, что степень стерильности различных видов при скрещивании различна. Он указывает, что фертильность первых скрещиваний и происшедших от них гибридов в значительной степени определяются их систематическим родством. Действительно, животные близко стоящих друг к другу в систематическом отношении видов, как правило, легко скрещиваются и дают плодовитое потомство, так как их хромосомы ещё не подверглись значительной дивергенции. В результате спаривания представителей более далеко отстоящих друг от друга видов получают совершенно бесплодных гибридов.

Дарвин упоминает в главе и о полной или даже избыточной фертильности при первом скрещивании между двумя разными видами. Сейчас это явление известно как гетерозис — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей.

Следующее предположение, которое привлекает внимание: нескрещиваемость многих видов и бесплодие некоторых гибридов диких животных могут быть устранены приручением. В каком-то смысле его можно считать верным. Только устраняются эти нежелаемые явления не приручением, но человеческим вмешательством. Сейчас ведётся разработка приемов преодоления нескрещиваемости видов и бесплодия гибридов. Для этих целей могут применять замену белка в птичьих яйцах одного вида белком из яиц другого вида, трансплантацию зародышей от одного вида к другому и т. д.

Дарвин разглядел и некоторый параллелизм в результатах прививки и скрещивания различных видов. Этот параллелизм действительно существует, так как одинаковы причины неудачных прививок и гибели либо стерильности гибридного потомства: генетическая отдалённость объединяемых элементов.

Также Дарвин уделил много внимания вопросу о том, как можно различать разновидности и виды. Он приходит к выводу, что фертильность при скрещиваниях не составляет коренного различия между разновидностями и видами.

У Дарвина были некоторые ошибки в его рассуждениях. Так, он считал, что причины возникающей в неволе стерильности у диких животных и причины стерильности гибридов должны быть схожи, что не оказалось правдой. Но эти мысли составляют лишь мизерную часть его трудов. И не может не восхищать человек, живший в те времена, когда биология ещё и вполовину не была развита так, как сейчас, который в своих рассуждениях оказался чрезвычайно близок ко многим ещё только предстоящим открытиям.