Главная / Фундамент с подвалом

Научный вклад томаса ханта моргана. Научный вклад томаса ханта моргана Томас гент морган установил что

Как муха заменила горох, почему научные открытия оказались интереснее вручения Нобелевской премии и как к почетному члену АН СССР относились исключительно в негативном контексте, читайте в рубрике «Как получить Нобелевку».

Фамилию нашего героя я услышал еще в детстве, причем в ярко негативном контексте. Книг тогда было не так много, как сейчас, и я читал все, что под руку попадется. И «попался под руку» как-то некий роман про Советскую Армению 1940−50-х годов (кстати, очень недурной по сюжету). Разумеется, там был колхоз, и в нем, разумеется, были коровы-рекордистки, которые «бивали буржуазных коров, вейсманисток-морганисток эдаких». Что же, в ту пору были времена товарища , и фамилия Томаса Ханта Моргана, одного из основоположников генетики, могла быть только нарицательно-отрицательной.

И это при том, что этот самый отрицательный персонаж с 1923 года был иностранным членом-корреспондентом АН СССР, а с 1932 – почетным членом советской Академии наук. Тот факт, что год спустя он стал Нобелевским лауреатом, можно было и списать на происки буржуазного мира, всегда притеснявшего отечественных ученых (см. статью про ). К счастью, те времена давно уже прошли. Поэтому мы смело расскажем научную биографию человека, который сделал серьезный прорыв в понимании того, как устроена жизнь, без идеологической оценки. Итак, Томас Хант Морган.

Томас Хант Морган

Wikimedia Commons

Томас Хант Морган

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1933 года.Формулировка Нобелевского комитета: «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности»

По матери Морган правнук самого Фрэнсиса Скотта Ки - американского Михалкова и Эль-Регистана в одном флаконе. Он был юристом, поэтом, автором поэмы «Оборона форта Макгенри» (1814 год), отрывок из которой – «Знамя, усыпанное звездами» - был положен на британскую застольную мелодию и с 1931 года стал официальным гимном США. Морган еще успел застать триумф творения своего прадеда.

Френсис Скотт Ки

Wikimedia Commons

Его отец, Чарльтон Хант Морган, был дипломатом, но первенец (всего детей в семье было трое) не пошел по стопам отца. Биографы Моргана пишут, что во время летних каникул будущий генетик обшаривал сельские районы Кентукки, собирая окаменелости (во второй половине XIX века был настоящий бум любительской палеонтологии). Так начался путь Томаса к тому, что в наше время называют Life Sciences. Свою бакалаврскую степень он получил в кентуккском (экое прилагательное с четырьмя согласными!) государственном колледже. Именно там Морган познакомился с теорией Дарвина, однако продолжал заниматься почти чистой биологией.

В Университете Джонса Хопкинса, куда будущий нобелиат поступил в 1887 году, он изучал физиологию, морфологию животных и эмбриологию. Докторскую степень Морган получил за изучение эмбриологии морских пауков. И если бы он, подобно многим ученым тех лет, занимался исключительно этим, вряд ли мы услышали бы фамилию Морган вне контекста «джентльменов удачи». Достаточно долгое время, больше 15 лет, Томас Хант Морган занимался экспериментальной эмбриологией, его труды были посвящены связи регенерации и раннего эмбрионального развития. Но вопросы наследования все равно возникали. Однако тогда о генетике и наследственности не было известно практически ничего.

Все изменилось в 1900 году, когда в науку были введены результаты исследований почти полувековой давности, полученные уже 16 лет как умершим монахом, экспериментировавшим над горохом в монастырском огороде. Монаха звали Грегор Иоганн Мендель. Его статья «Опыты над растительными гибридами» была издана еще в 1866 году в журнале Verhandlungen des naturforschenden Vereins Brünn (Труды общества естественной истории Брно), но до 1900 года ее почти никто не прочитал. Полученные Менделем красивые соотношения вошли в науку, теперь осталась самая малость – объяснить их.

Грегор Мендель

Wikimedia Commons

Морган включился в игру. Сам Мендель нечто, отвечающее за те или иные признаки, называл «факторами». В XX веке их начали называть «генами». В 1902 году Уильям Саттон, американский биолог, предположил, что гены расположены либо внутри, либо на поверхности неких структур клеточного ядра – хромосом. Однако все это было лишь предположениями. Надо сказать, что Морган к идее Саттона относился скептически. Как эмбриолог он придерживался той теории, что хромосомы – это некий ранний продукт развития клетки. Дело было за материалом для опытов.

Горох это хорошо, но он растет долго, хорошую статистику копить долго, да и хромосом у него целых 14 штук. Требовался другой материал: быстро размножающийся, дешевый, с небольшим количеством хромосом и наследуемых признаков. На выручку пришла работа Уильяма Касла, гарвардского ученого, который, в свою очередь, с подачи американского энтомолога Чарльза Вудворта начал работать с плодовой мушкой, чернобрюхой дрозофилой (Drosophila melanogaster) .

Чарльз Вудворт

Wikimedia Commons

Этот вариант оказался для генетиков идеальным. Посудите сами – всего четыре пары хромосом, легко отличить самку от самца, через 12 дней после рождения дает потомство в 1000 особей. Мечта биолога, которому нужно накапливать статистику. Морган с командой начинает опыты с 1908 года. Достаточно быстро стало понятно: да, именно хромосомы – носители генов. И гены – это действительно нечто материальное, имеющее свое место в хромосоме. По-хорошему, это уже был первый шаг к открытию ДНК.

Следующим шагом стало наблюдение: красивые соотношения Менделя соблюдаются далеко не всегда. Какие-то признаки оказываются как бы сцеплены между собой и наследуются в сочетании. То есть сочетание двух признаков может встречаться у потомков заметно чаще, чем того требует соотношение Менделя. Морган делает логичный вывод: «сцепленные» гены находятся рядом и на одной и той же хромосоме. Он обнаружил четыре такие группы генов – в соответствии с четырьмя парами хромосом. Это был следующий шаг в понимании работы генетического аппарата и наследственности.

Drosophila melanogaster

Wikimedia Commons

Однако в 1912 году сотрудники, недавно пришедшие к Моргану, Альфред Стертеван (уже в 1911 году показавший, что степень сцепленности генов обратно пропорциональна расстоянию между ними на хромосоме) и Кальвин Бриджес сильно удивили босса. Они обнаружили, что «сцепленные» гены наследуются вместе реже, чем можно было ожидать. Так был открыт кроссинговер – явление рекомбинации хромосом, когда хромосомы в паре могут расщепляться и обмениваться генетическим материалом (правда, само физическое переплетение хромосом было открыто еще в 1909 году бельгийским цитологом Франсом Альфонсом Янсенсом).

По физиологии и медицине, 1933.

Родился 25 сентября 1866 в Лексингтоне, (Кентукки, США) в семье дипломата. Закончил Университет в Кентукки, в 1886 получил степень бакалавра. После окончания университета работал в Университете Джона Хопкинса.

В 1888–1889 занимался научными изысканиями в Американском Комитете по рыбному хозяйству.

В 1890 получил докторскую степень в Университете Джона Хопкинса и в этом же году – стипендию Адама Брюса, что позволило ему поехать в Европу, в Морскую Зоологическую лабораторию. Там он познакомился с Хансом Дрихом и Куртом Хербстом. Именно под влиянием Дриха Морган начал интересоваться экспериментальной эмбриологией.

С 1904 по 1928 занимает должность профессора экспериментальной зоологии в Колумбийском университете (Нью Йорк), а с 1928 по 1945 – профессора биологии и директора лаборатории в Калифорнийском технологическом институте (Пасадена). В последние годы жизни приобрел маленькую лабораторию в Корона дель Мар (Калифорния).

В одной из своих ранних работ Морган критикует Менделевскую теорию наследственности. Он считал, что хромосомы не являются носителями наследственности, а представляют собой продукты ранних стадий развития (см. МЕНДЕЛЬ, ГРЕГОР ИОГАНН). Не поддерживал он и идею Дарвина о «постепенности изменений», предпочитая версию голландского ботаника Гуго де Фриза, что появление нового вида – результат мутаций (см. ПОПУЛЯЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА).

В то время почти ничего не было известно о механизме наследования, а методика изучения процесса эволюции и наследственности заключалась в сравнении морфологии и физиологии представителей разных видов. На основе полученных данных ученые пытались делать выводы о причинах сходства или различия существующих видов. Морган не был исключением, его первые работы по изучению наследственности проводились в соответствии с общепринятой методикой. К 1891 он вполне овладел сравнительным и описательным методами исследования, но они не давали ответов на интересующие его вопросы и он обратился к экспериментам, рассчитывая получить конкретный результат. В 1897, изучая способность некоторых организмов восстанавливать утраченные части тела, он опубликовал первую статью, посвященную явлению регенерации, способствующей успешному выживанию вида.

В 1900 в центре внимания генетиков всего мира были работы Менделя о наследовании признаков у гороха. В этих работах Мендель утверждал, что признаки наследуются, подчиняясь строгим математическим закономерностям.

В 1902 биолог У.Саттон предположил, что единицы наследственности (гены) размещаются внутри или на поверхности структур клеточного ядра, называемых хромосомами.

Морган был с этим не согласен, считая, что хромосомы представляют собой продукты ранней стадии развития организма.

В 1909 Морган начал работать с фруктовой мушкой дрозофилой.

Еще в 1900–1901 К.В.Вудворт изучал с дрозофилу в качестве подопытного материала и первым высказал предположение, что дрозофила может быть использована в генетических исследованиях, в частности, для изучения близкородственнного размножения. У дрозофилы всего 4 пары хромосом, она начинает размножаться через две недели после своего появления на свет и после 12 дней приносит потомство в 1000 особей. С дрозофилой работали также В.Е.Кастл и Ф.Е.Лутц, который познакомил с результатами своей работы Моргана, подыскивавшего более дешевый подопытный материал для своих научных изысканий.

Очень скоро (в 1909) появились первые мутации. Последующее изучение этого феномена в конечном счете позволило ученому установить точное местонахождение генов и принцип их работы. Одним из самых важных открытий можно считать «зависимость» определенных мутаций от пола (Морган называл этот феномен «сцеплением» генов): белые глаза у мух-дрозофил передавались только мужским особям. Обработав большое количество информации, Морган пришел к интересным выводам: гены, расположенные на одной хромосоме, наследовались вместе гораздо реже, чем этого можно было ожидать. Следовательно, возможно расщепление хромосом и обмен генетическим материалом между хромосомами гены. Чем дальше расположены друг от друга гены на хромосоме, тем выше вероятность их разрыва. На основе этого Морган с коллегами составил «карты» хромосом дрозофилы. Его догадка о «линейном» расположении генов в хромосоме, и о том, что «сцепление» генов зависит от удаленности одного гена от другого, является одним из революционных открытий в генетике.

В 1919 избран Иностранным Членом Лондонского Королевского Общества, в 1924 награжден Дарвиновской Медалью; в 1933 получил Нобелевскую премию за открытия, связанные с функциями хромосом в передаче наследственности.

Умер Морган в 1945 в Пасадене.

Основные труды: Regeneration . N-Y: Macmillan, 1901; Heredity and Sex . N-Y: Columbia Univ. Press, 1913; The Theory of the Gene . New Haven, CT: Yale Univ. Press, 1932; The Scientific Basis of Evolution . London: Faber and Faber, 1932.

Ирина Шанина

В одной из своих ранних работ Морган критикует Менделевскую теорию наследственности. Он считал, что хромосомы не являются носителями наследственности, а представляют собой продукты ранних стадий развития. Не поддерживал он и идею Дарвина о «постепенности изменений», предпочитая версию голландского ботаника Гуго де Фриза, что появление нового вида – результат мутаций.

В 1909 Морган начал работать с фруктовой мушкой дрозофилой.

Лучшие дня

Основные труды: Regeneration. N-Y: Macmillan, 1901; Heredity and Sex. N-Y: Columbia Univ. Press, 1913; The Theory of the Gene. New Haven, CT: Yale Univ. Press, 1932; The Scientific Basis of Evolution. London: Faber and Faber, 1932.

(1866-1945) американский биолог, один из основоположников генетики

Томас Морган родился в 1866 г. в Лексинптоне (штат Кентукки). В двадцать лет он закончил университет родного штата, а через 5 лет -университет Дж. Гопкинса в Балтиморе. Он сразу же стал профессором колледжа в Брин-Море, с 1904 по 1928 г. работал профессором Колумбийского университета, а с 1928 г. до конца жизни возглавлял лабораторию в Калифорнийском технологическом институте.

Хотя первый шаг на пути решения проблемы наследственности сделал Мендель, когда открыл математически правильные законы при передаче потомству отдельных свойств организма, но все же развитие науки о наследственности связано с именем Моргана, потому что именно он экспериментально обосновал хромосомную теорию наследственности.

Морган и его сотрудники начиная с 1910 г. примерно за 15 лет получили неопровержимые доказательства того, что гены линейно расположены в хромосомах; установили факты сцепления генов, то есть их совместного наследования в случае локализации в одной хромосоме; открыли принцип независимого расхождения каждой из пары хромосом в дочерние, в том числе и половые клетки.

Удача сопутствовала ученому в его исследованиях во многом потому, что он сумел найти для своих опытов живое существо, способное быстро размножаться в ограниченном пространстве и не требующее больших затрат на содержание. Этим условиям полностью соответствовала всем хорошо знакомая и широко распространенная плодовитая мушка дрозофила. Для того чтобы узнать, какие же признаки родителей унаследовали потомки, их усыпляли. Теперь ничто не мешало разглядеть под лупой, какого цвета у мушек глаза, спинка, какой формы крылья или брюшко. Когда мушки просыпались, от них получали новые поколения и следили за наследованием признаков дальше. Сравнивая число признаков, наследуемых совместно друг с другом, Морган обнаружил, что каждая хромосома дрозофилы содержит группу сцепленных между собой генов. Так было установлено, что гены действительно находятся в хромосомах. :

Одним этим заслуги Моргана не ограничиваются. Ученый обнаружил многочисленные отклонения от правила «одна хромосома - одна группа совместно наследующихся признаков». Часто признаки, о которых было известно, что они определяются генами, принадлежащими к одной группе, оказывались в следующих поколениях в новой, необычной для себя «компании» других признаков. Для объяснения этого «непорядка» Морган сделал совершенно новаторский по тому времени вывод: хромосомы одной пары способны обмениваться между собой частями. Наблюдения за поведением хромосом дрозофил под микроскопом подтвердили: на определенной стадии мейоза две хромосомы сближаются, перекрещиваются и обмениваются фрагментами. Такое явление получило в науке название перекреста хромосом, или кроссинговера.

Морган и его сотрудники представляли себе хромосомы в виде ожерелий, на которых упорядоченно расположены бусинки - гены. Эта вроде бы и примитивная, особенно с высоты наших сегодняшних знаний, схема оказалась очень продуктивной. Относительное расстояние между генами в хромосоме стали определять путем простого подсчета частоты «кроссоверных мух». Так называют мушиное потомство с признаками, появление которых можно объяснить только обменом соответствующими участками между хромосомами одной пары. Эти расчеты легли в основу построения первых генетических карт-схем взаимного расположения на хромосоме отдельных генов.

Уже к началу 20-х годов американским ученым были открыты и локализованы на хромосомах сотни генов дрозофил. Ныне у этой мушки известно около 7000 генов, распределенных по четырем хромосомам. Принципы, открытые Морганом, легли в основу составления генетических карт у всех животных организмов.

За труды по изучению наследственности Томас Морган в 1933 году был удостоен Нобелевской премии. В течение ряда лет он был президентом Национальной Академии Наук США, а в 1932 г. стал почетным членом АН СССР.

Родился в состоятельной семье дипломата. В детстве увлекся естествознанием, питал интерес к точным наукам. В 1886 окончил Государственный колледж (ныне Кентуккский университет), получив степень бакалавра. В 1890 получил степень доктора философии Университета Джона Хопкинса за исследования по эмбриологии морских пауков. В 1891-1904 профессор колледжа Брин-Мор (шт. Пенсильвания) колледжа. В 1904-1928 профессор Колумбийского университета (Нью-Йорк), с 1928 - Калифорнийского технологического института.

Первые научные труды Моргана касались экспериментальной зоологии и эмбриологии. Позднее он начал систематическое изучение наследственности, что позволило ему расширить законы Менделя . На основе этих законов и на базе собственных экспериментов Морган разработал хромосомную теорию наследственности, основные положения которой открыли путь его последователям к новым исследованиям и привели к расцвету цитогенетики , т.е. клеточной и биохимической генетики. За труды по изучению наследственности в 1933 Морган был удостоен Нобелевской премии.

Важнейшими считают следующие труды Моргана: «Регенерация» (1901), «Экспериментальная зоология», «Наследственность и пол» (1913), «Критика теории эволюции», «Физические основы наследственности» (1932), «Генетика дрозофильной мухи» (совместно с Бриджесом и Стертевантом), «Теория гена» (1932).

Морган был последователем А. Вейсмана в вопросе исследования клетки, который пришел к выводу о непрерывности зародышевой плазмы, обладающей признаками наследственности и отличающейся точно выраженным химическим строением. Но ему не удалось ответить на вопрос, что именно обусловливает подобие потомства и родителей. Теория Вейсмана получила распространение во всем мире.

Длительные и трудные исследования явления наследственности и изменчивости видов закончились успехом только после экспериментов Моргана с мухой дрозофилой . Ученый разработал теорию генов как носителей определенных наследственных свойств, он разделил все изученные свойства дрозофильной мухи на четыре группы, которые передаются по наследству и связаны с наличием у дрозофильной мухи четырех пар хромосом. Ученые предположили, что комбинации из этих хромосом не могут превышать тысячи различных генов. В зависимости от того, какие гены есть у мухи, она будет принадлежать к тому или иному виду. Тысяча экспериментов, проведенных с дрозофилой, позволила морганистам начертить карты, по которым можно определить, где в хромосоме находится тот или иной ген, что дало возможность предположить, в хромосомах всех растений и животных каждый ген находится в точно определенном положении.

Таким образом, Морган обосновал хромосомную теорию наследственности; установленные им закономерности расположения генов в хромосомах способствовали выяснению цитологических механизмов законов Менделя и разработке генетических основ теории естественного отбора.