Однако в начале 30-х годов все это было еще впереди. Никто не имел "магического кристалла", чтобы заглянуть в будущее и увидеть, что будет через 30 лет. Все шло естественным порядком развития и противоречий.
В этом большом потоке событий и начиналось на Смоленском бульваре создание новой лаборатории. Ее задача была ясна. Эта лаборатория посвящала себя генетическому исследованию явлений эволюции. Я стал искать лаборанта. И вот однажды в комнату, постукивая каблучками, вошли две высокие молодые женщины. Впереди красивая, черноглазая Ксения Александровна Панина. Она окончила Зоотехнический институт и предложила себя на место лаборанта. С нею пришла ее подруга Софья Владимировна Сапрыкина, которая тоже окончила Зоотехнический институт. Она сказала, что в данное время является человеком совершенно свободным, что готова работать без зарплаты.
Первые опыты начались, и весть о них скоро стала достоянием многих в Москве. Один за другим стали приходить люди, которые хотели работать по экспериментальной генетике даже бесплатно. Так в лабораторию пришли и работали в свое свободное время в будни, по воскресеньям, в дни отпусков Софья Владимировна Сапрыкина, Борис Николаевич Сидоров, Лев Вячеславович Ферри, Софья Яковлевна Бессмертная, Софья Юльевна Гольдат, Вера Николаевна Беляева, Мария Григорьевна Цубина, Эрмине Погосян. Затем в эту работу включились аспиранты: Зоя Софроновна Никоро, Евгения Дмитриевна Постникова и работники кафедры Института пушного звероводства Зоя Дмитриевна Демидова и Александра Павловна Кроткова.
Все эти 14 человек страстно хотели работать на новых путях науки. Эта удивительная лаборатория из двух штатных сотрудников и из 12 добровольцев вся была молодежной. Каждому из нас было меньше 25 лет. Все думали только о работе и вскоре спаялись в единый дружный коллектив, где я был старшим, потому что генерировал идеи этой работы, а кроме того, являлся хозяином комнаты, пробирок и корма для дрозофил. Ясность задач, ясность молодости, жажда работы, истинное дружелюбие, где слиты светлые чувства человечности и науки,- все это создавало обстановку полной свободы от всякого тщеславия, зависти и соперничества, обстановку творческого, ничем не омрачаемого движения. Поставленная задача, ее объем, методика эксперимента, не позволявшая пропускать ни одного поколения дрозофил,- все это требовало непрерывной, очень организованной работы.
Мы работали как хорошо отлаженный заводской агрегат и в течение двух лет сделали ряд существенных открытий, влияние которых на развитие проблем генетики популяций оказалось очень заметным. Это влияние продолжает расти и в наши дни. Оно выходит за рамки популяций животных и растений. Современное учение о наследственности человека также оказывается в сфере развития тех успехов в генетике популяций, которые были достигнуты в экспериментах 1931-1932 годов в нашей юной лаборатории на Смоленском бульваре.
С. С. Четвериков и его сотрудники в 1927-1929 годах сделали важнейшее открытие. Они показали, что природные популяции дрозофилы в составе своих генов содержат мутации в особом скрытом состоянии, которое носит название гетерозиготности.
Гетерозиготные организмы имеют два разных гена по данному свойству. Нормальные глаза у дрозофилы имеют пигмент красного цвета. Известна также мутация, при которой пигмент глаз отсутствует. Когда в гетерозиготе присутствует и тот и другой ген, то дрозофила приобретает красные глаза. Ген красноглазия называют доминантным, а ген белоглазия, скрывающий в гетерозиготах свои свойства,- рецессивным. У человека имеется много генов, вызывающих наследственные болезни, которые скрываются в таком рецессивном состоянии. Для того чтобы изменить разнообразные признаки у организмов, необходимо избавить рецессивные мутации от тормозящего влияния доминантных генов. Когда особь несет в чистом виде только данный ген, она называется гомозиготной.
С. С. Четвериков применил метод родственного размножения, который состоял в том, что в ряде поколений скрещивались между собой братья и сестры дрозофил. В результате среди потомства в таких родственно размножаемых линиях во втором, третьем и последующих поколениях были найдены разнообразные мутации, которые оказались у этих потомков в гомозиготном состоянии. Начиная свои работы на Смоленском бульваре, я решил на других методических основах провести эксперименты по выяснению генетического состава популяций дрозофилы.
Наш метод состоял в использовании особых линий дрозофилы. Их преимущество состояло в том, что при соответствующей постановке скрещиваний между дикими и лабораторными дрозофилами можно было хромосому из дикой мухи со всем ее генетическим содержанием переводить в гомозиготное состояние.
При такой методике мы должны были получить сведения не об отдельных жизнеспособных мутантных генах, что удается, когда применяют метод родственного размножения, а выяснить мутационное содержание целой хромосомы. Поэтому наша методика была более рациональной, нежели методика С. С. Четверикова. При родственном размножении можно было выделить из диких особей лишь некоторое количество жизнеспособных мутаций. В наших опытах мы надеялись открыть все основные категории мутаций, многие из которых ускользнули от С. С. Четверикова. Эта надежда оправдалась, и предложение использовать в опытах по генетике популяций балансированные запертые хромосомы стала на долгие годы и остается до сих пор основным орудием экспериментов по генетике популяций дрозофил во всех соответствующих лабораториях мира.
В 1931 и 1932 годах я ездил в район Минеральных Вод (гора Машук, Пятигорск, Ессентуки, Кисловодск), в Орджоникидзе, Ереван, Дилижан, Батуми и Тамбов. Везде были собраны популяции диких дрозофил. Эти крохотные плодовые мушки мириадами клубились в подвалах винных заводов, на складах и прямо в садах. В каждом из пунктов были пойманы по 300-400 дрозофил и привезены в Москву на Смоленский бульвар. Мы скрещивали их с лабораторной линией балансированных запертых хромосом. На третьем поколении получили ответ. Новый мир генетических явлений открылся перед нами. Эти опыты в новом свете раскрывали генетические процессы, действующие в естественных популяциях.
Перевод не отдельных генов, а целых их блоков в составе хромосом в гомозиготное состояние, показал, что дикие популяции несут десятки процентов разнообразных мутаций. Главное же состояло в том, что в наследственности внешне совершенно здоровых, нормальных особей, были найдены не только жизнеспособные, но и многочисленные так называемые летальные и полулетальные мутации. Летальные мутации вызывают смерть гомозиготных особей. Что касается полулетальных мутаций, то они вызывают рождение наследственно отягощенных, больных, часто полуживых мух. Летальные мутации убивали, а полулетальные вызывали серьезные заболевания у гомозиготных особей. В отдельных популяциях число хромосом с различными летальными генами достигало 40-50 процентов. Это открытие показало, что мутационный процесс, то есть постоянное возникновение новых наследственно уклоненных форм, которое является столь необходимым для популяций и видов, ибо без этого не будет их эволюции, имеет, однако, и свою отрицательную сторону в виде скрытого от обычного наблюдения шлейфа летальных и других вредных мутаций. В результате в каждом поколении рождается определенное количество генетических жертв.
В последующие десятилетия тысячи исследований были выполнены с природными популяциями разнообразных животных и растений, все они показали правильность нашего открытия. Само наличие таких мутаций в популяциях получило название явления генетического груза. В связи с обнаружением того факта, что у человека широко распространены наследственные заболевания, анализ природы генетического груза в популяциях человека приобрел очень большое значение. В свете учения о генетическом грузе сейчас рассматривается важнейший вопрос о влиянии на наследственность человека возможных изменений в среде жизни на Земле, которые имеют мутагенный характер. В первую очередь это влияние радиации и химии. Эта проблема является одной из центральных для всей общей генетики человека и для медицинской генетики.
