С момента рождения ребенка воздействие на него окружающей среды значительно усложняется, причем самой важной составной частью этой среды являются родители, хотя немалое значение имеют и другие люди, а также климат, пища, возбудители инфекционных заболеваний и еще много подчас неуловимых факторов.

Важность влияния среды бесспорна; в следующих главах мы еще не раз встретимся с многими фактами, подтверждающими это. И тем не менее одно предполагаемое воздействие окружающей среды вызвало сильнейшие разногласия среди ученых. Принято думать, что, если, скажем, человек путем неустанной работы над собой добивается определенного успеха на избранном поприще, его дети склонны наследовать какую-то часть приобретенного им мастерства. (Разумеется, мы не имеем в виду тех случаев, когда дети попросту учатся ремеслу отца, — такая учеба ничем не отличается от учебы в школе; наследственность в ее биологических аспектах тут ни при чем.)

Эту теорию, ошибочно названную «наследованием приобретенных признаков», связывают с именем Ламарка (1744–1829); поэтому мы иногда говорим о ламаркизме. Ламаркизм уже давно представляет предмет споров среди биологов, но недавно возобновившаяся полемика приняла новую форму.

Как утверждал Ламарк и многие биологи — его современники, а также биологи более позднего времени, — разнообразные влияния, испытываемые индивидуумом в течение жизни, оказывают воздействие на его потомков, причем наиболее важным фактором считалось «употребление» и «неупотребление» органов, а по мнению Ламарка, немаловажную роль тут играла еще и воля, или стремление организма к определенному действию. В отличие от своих современников Ламарк был эволюционистом: он был убежден, что виды не неизменны, они проходят медленный процесс изменений, а изменения эти вызываются, во-первых, влиянием окружающей среды на сменяющие друг друга поколения и, во-вторых, их усилиями приспособиться к ней. О современной теории эволюции пойдет речь в гл. 4. Здесь мы попытаемся рассмотреть вопрос, существует ли на самом деле передача приспособленности к воздействиям окружающей среды, как об этом говорит Ламарк, и если существует, то насколько она важна.

Коль скоро мы знаем о существовании хромосом и генов и о их роли в наследственности, у нас есть все основания сомневаться в справедливости теории Ламарка. Ведь, будь она справедлива, мы должны были бы предположить, что, скажем, обучение игре на фортепьяно вызывает изменение генов или другой наследственной субстанции и поэтому дети музыкантов могут стать пианистами с меньшей затратой сил или вовсе без нее. Но у нас нет никаких фактов, подтверждающих подобную теорию, а все, что мы знаем о способах изменения генов, противоречит ей.

И все же иногда казалось бы невозможное становится реальным, поэтому теория Ламарка проверялась на целом ряде экспериментов. Однако сколько-нибудь приемлемых доказательств получено не было: как правило, гены оказывались исключительно стабильными и обычные изменения окружающей среды их не затрагивали. Так, действие «неупотребления» проверялось на мухах, которых в течение 69 поколений разводили в темноте, но на их зрении это никак не сказалось: глаза мух по-прежнему нормально реагировали на свет. А в ряде экспериментов удалось показать, что ламарковский эффект не имел места и там, где его можно было бы ожидать (при условии справедливости теории). Один из самых известных экспериментов провели на бобовых. Растения подвергли самоопылению, а в потомстве провели отбор по размеру семян. Оказалось, что если в каждом поколении отбирать для посадки наиболее крупные семена, то средний размер семян увеличивается. Однако этот процесс продолжается не бесконечно: после некоторого числа поколений средний размер семян достигает постоянной величины, а если и варьирует, то без определенного направления и дальнейший отбор ничего не меняет. (Строго говоря, здесь необходимо уточнить, что в случае возможной мутации — об этом речь пойдет в следующей главе — отбор вновь станет действенным.)

И все же размер семян в отдельном бобовом растении варьирует, так как он в известной мере зависит от положения семени в стручке: семена, находящиеся в неблагоприятном положении, растут хуже других. Но если для дальнейшего разведения отбирать наименьшие семена, средний размер полученных растений будет таким же, как и растений, выращенных из крупных семян. Это объясняется тем, что отбор в комбинации с самооплодотворением привел к появлению линии растений, в которой отсутствует генетическая изменчивость: все индивидуумы имеют одну и ту же генетическую конституцию и различие между ними, если оно и наблюдается, может быть только результатом влияния окружающей среды. Так, размеры семян зависят от различного снабжения питательными веществами или разного местоположения.

Результаты этих опытов весьма важны, так как подтверждают воздействие фактора среды — положения в стручке, — хорошо фиксированного в каждом поколении, но не оказывающего никакого влияния на последующие. Как бы тщательно ни отбирались для дальнейшего разведения большие или меньшие семена, их средний размер в новых растениях остается постоянным. Если же придерживаться теории Ламарка, отбор наиболее крупных семян вызвал бы увеличение их размера в последующих поколениях, а наиболее мелких — уменьшение. Итак, генотип, или генетическая конституция, одинаков для каждого семени, а фенотип, или внешнее проявление признаков, варьирует. Эта фенотипическая вариация происходит без изменения генотипа.

Группа растений или животных, полученная путем специального скрещивания и обладающая одинаковыми генетическими признаками, называется чистой линией. Нечто близкое к чистой линии можно получить у животных, скрещивая братьев с сестрами в течение тридцати или более поколений. Такого рода эксперименты нередко проделывают с быстро размножающимися видами, например мухами и даже крысами и мышами. Для некоторых видов исследований чистые линии представляют большую ценность. Если, например, нужно сравнить влияние на рост двух видов питания, желательно, чтобы их получали генетически максимально сходные группы животных. Тогда будет ясно, что выявленные различия между группами не детерминированы генетически, а значит, будет исключен и возможный источник ошибок. Чистые (инбредные) линии, как мы увидим в гл. 11, очень важны в сельском хозяйстве для выведения улучшенных пород.

Рис. 5. Действие отбора в течение ряда поколений.

Отбор растений кукурузы по признаку содержания белка: высокого (верхняя линия) и низкого (нижняя линия). Эффективный вначале отбор по прошествии 6–8 лет привел к относительно стабильному уровню: небольшие годовые отклонения, видимо, обусловлены разными климатическими условиями. Это пример отбора, используемого для получения чистой линии.

Эти факты представляют определенную ценность и для биологии человека. Если сравнивать две группы людей, например жителей Японии и Шотландии, по таким признакам, как рост и плодовитость (оба признака поддаются измерению), можно обнаружить разницу в средних показателях. Различаясь по среде обитания, обе группы, несомненно, отличаются и генетически. Трудность заключается в определении степени влияния средовых и генетических различий на рост или плодовитость. Как мы увидим в следующих главах, несмотря на эти трудности, можно все же сделать некоторые выводы.

Что же касается ламаркизма, то можно с определенностью сказать: эта теория не имеет никаких экспериментальных обоснований и противоречит всему, что мы знаем о механизме наследственности.

Гораздо больше и не столь специальным языком можно сказать о взаимодействии наследственности и среды (или, как мы говорим, природы и воспитания). Определить, какая часть изменчивости данного признака, например роста, объясняется наследственностью, а какая — воздействием окружающей среды, — одна из самых серьезных проблем. Лучше всего проследить это на особой группе людей — так называемых однояйцовых близнецах.