Техника - молодёжи 1972-10, страница 28

к 50-летию образования

СОЮЗА ССР

мяССР

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ВОРОТА ГЕНЕТИКИ

П. РОКИЦКИЙ, академик АН БССР Л. ХОТЫЛЕВА, член-корреспондент АН БССР

Представители точных наук не раз ■■ снисходительно отзывались о биологии, упрекая ее в недостаточной строгости законов и выводов. К. Вилли, автор энциклопедически написанной книги «Биология», был вынужден с грустью заметить: «Науки сильно различаются между собой по степени предсказуемости относящихся к ним фактов, и некоторые утверждают, что биология не наука, поскольку биологические явления не всегда можно предсказать».

Ныне исследователи процессов жизни все больше обретают способность предсказывать, что произойдет в их пробирках или на опытных делянках. Эта способность растет тем заметнее, чем полнее биологи воспринимают математические методы.

Фея математики проникла во владения науки о жизни через ворота генетики. Грегор Мендель, первооткрыватель классических законов наследственности, смело применил подсчет признаков, возникших в результате скрещивания двух сортов гороха. Во втором поколении, когда картина распределения признаков усложнилась, Мендель был вынужден использовать теорию вероятностей. Благодаря ей он обрел трезвый и точный взгляд на смысл своих опытов.

Далекий от всякого ослепления, Мендель среди биологов прошлого века был одним из немногих людей, над которыми призрачность описательного исследования не имела никакой власти. Только с приходом XX столетия ученые поняли всю глубину закономерностей, открытых скромным любителем естествознания. Исследователи

оценили не только законы, но и количественные методы, которые привели Менделя к его открытию.

В наше время союз биологии и математики упрочился и окреп. В особенности это относится к тем разделам науки о жизни, которые изучают природу наследственности. Работы сотрудников Института генетики и цитологии АН БССР продемонстрировали плодотворность математических методов при исследовании одного распространенного, но еще далеко не понятого явления.

«Гибридная сила», «вспышка мощности» — этими терминами издавна именовали удивительный феномен: помесное потомство растений (или животных) в первом поколении значительно превосходит обоих родителей, как правило, по нескольким признакам — продуктивности, устойчивости к болезням и вредителям и т. п.

Вот, к примеру, мул — животное бесплодное, полученное в результате скрещивания лошади и осла. Однако иметь мулов оказалось выгодным делом, ибо они сильнее, выносливее лошадей и ослов, да и живут дольше их. Подобных явлений известно немало. В литературе по генетике они фигурируют под названием «гетерозис». Знаменитые высокоурожайные болгарские помидоры — еще один пример использования гетеро-зисного эффекта.

Практическое значение этого феномена трудно переоценить. Достаточно сказать, что разработка технологии получения гибридных семян позволила поднять урожайность многих сельскохозяйственных растений на 25—30 и более процентов. Дополнительные сотни миллионов тонн зерна и зеленой массы — вот что

дает гибридная кукуруза по сравнению с обычными сортами.

Но дело не в одной только хозяйственной пользе. Гетерозис — явление общебиологическое, и полное раскрытие его механизма означало бы для науки о наследственности огромный шаг вперед. Тогда и круг объектов, для которых можно получать гибриды в больших масштабах, удалось бы расширить.

Вначале наш институт приступил к изучению гетерозиса у самоопыленных линий кукурузы. Скрещивание разных линий дает далеко не одинаковый эффект. В одних случаях выходит ощутимое усиление признаков, в других — едва заметное. Ставить эксперименты, да еще по слепому методу проб и ошибок, означало бы обречь себя на десятилетия малорезультативных поисков. И было решено добиваться результатов «на кончике пера», с помощью приемов математической генетики.

Носители наследственности — гены, спрятанные в ядрах клеток. Один и тот же ген может быть представлен разными состояниями: нормой и отклоняющимися от нее изменениями (мутациями). Разные состояния гена называют аллелями. Взаимодействие нормальных аллелей с мутантными чаще всего и дает изменение признаков в первом поколении гибридов по сравнению с родительскими формами. Надо лишь суммировать эффекты отдельных генов. Ведь в каждой клетке их много, и они вступают в сложнейшие взаимодействия между собой. Кроме того, на развитие потомства влияет и внешняя среда.

В рамках математической статистики уже давно разработан метод так называемого дисперсионного анализа. Он-то и позволяет установить отно

26