Читать книгу: «Изобретено в СССР», страница 8
Искусство размножения
Растения способны к вегетативному размножению – укорениться может и отломанная от родительской особи веточка. Этот процесс основан не на половом размножении, а на регенерации целого растения из его фрагмента, в результате которой появляются клоны – генетически однородные особи. Но у вегетативного размножения есть и ряд недостатков. В частности, оно препятствует генетическому разнообразию видов, что может привести в дальней перспективе к снижению урожайности. А ещё дочерние растения генетически идентичны родительским и, соответственно, восприимчивы к тем же патогенным вирусам, бактериям и грибам – это может привести к гибели целых культур. Вот почему нужен был способ добиться фертильности гибридов – восстановить нарушенный мейоз. Тут-то в нашей истории и появляется Георгий Дмитриевич Карпеченко.
Он родился в 1899 году в городе Вельске, под Вологдой, окончил гимназию, учился в Пермском университете, а затем в Московской сельхозакадемии – знаменитой Тимирязевке (правда, в честь Климента Тимирязева её назвали позже, в 1923-м). В академии работали блестящие преподаватели; в частности, научным руководителем Карпеченко был знаменитый селекционер Сергей Жегалов, автор первого русскоязычного учебника по предмету – книги «Введение в селекцию сельскохозяйственных растений». Кстати, я живу в двух шагах от Тимирязевского парка и, гуляя там с женой, люблю заходить в небольшой тихий уголок среди деревьев, где похоронены великие селекционеры, ботаники, биологи – сотрудники Тимирязевки. Там лежит и Жегалов с семьёй, и не найти лучшего места для упокоения человека, всю жизнь отдавшего растениям.
Но вернёмся к Георгию Карпеченко. Он окончил академию в 1922 году и остался работать на кафедре селекции растений «для подготовки к учено-учебной деятельности» (читай – в аспирантуре). Именно там в 1924 году, в возрасте 25 лет, он сделал своё самое значительное открытие или, можно сказать, изобретение. Карпеченко работал с гибридом посевной редьки (Raphanus sativus) и огородной капусты (Brassica oleracea). Оба этих вида относятся к семейству капустных, но к разным родам (соответственно капусты и редьки), то есть в данном случае гибридизация была даже не межвидовой, а межродовой. Итоговый гибрид носил название «рафанобрассика» (Brassicoraphanus), полученное слиянием латинских наименований родительских видов.
Естественно, рафанобрассика имела тот же недостаток, что и прочие гибриды. Она была стерильной из-за нарушения мейоза: хромосомы капусты и редьки не вступали в конъюгацию. Но Карпеченко нашёл оригинальное решение проблемы.
Как я уже говорил, клетка с одинарным хромосомным набором (у человека это, например, 22+X) называется гаплоидной. Клетка с двойным набором (например, 44+XX) – диплоидной. Но у человека других вариантов быть и не должно. Если нарушается плоидность, то есть число одинаковых наборов хромосом в клетке, то возникают различные генетические заболевания. Но у других видов – чаще у растений, но также у и некоторых животных, скажем у нематод или аскарид, которым не свойственно хромосомное определение пола, – нормальным явлением считается полиплоидия, то есть ситуация, когда в клетке содержится не одинарный или двойной, а тройной, четверной и т. д. набор хромосом.
Полиплоидию, надо сказать, тоже открыл российский учёный – ботаник-цитолог Иван Иванович Герасимов. Исследуя влияние температуры на клетки зелёной водоросли спирогиры, он обнаружил, что при нагревании в ней образуются клетки с двумя ядрами, которые затем успешно делятся, и в результате образуются новые клетки – с одним ядром и четверным набором хромосом. Впоследствии полиплоидия была разделена на две разновидности: аутополиплоидию, когда в одной клетке мультиплицируется один и тот же геном, и аллополиплоидию, когда в одной клетке сосуществует два разных генома.
Собственно, именно аллополиплоидия и стала решением проблемы стерильности. Изначально и у редьки, и у капусты по девять пар хромосом (в редьке – RR, в капусте – BB). Межвидовой гибрид RB, с которым изначально работал Карпеченко, также имел 18 хромосом, но девять из них были от редьки, а другие девять – от капусты, и они не могли конъюгировать между собой. Соответственно, мейоз нарушался и гибрид оставался стерильным.
Карпеченко обработал некоторые проростки гибрида колхицином – достаточно простым алкалоидом, широко применяемым ныне в сельском хозяйстве в качестве мутагена для получения новых сортов и в качестве медицинского средства при некоторых заболеваниях. Одно из свойств колхицина – способность разрушать микротрубочки веретена деления, специфической вспомогательной структуры, образующейся при делении клетки. Результатом обработки стало получение гибридов, которые имели удвоенный набор хромосом – не RB, а RRBB. Соответственно, при дальнейшем половом размножении хромосомы R конъюгировали со «своими» же R дублирующего набора, а B – с аналогичными B. Свойства гибрида от этого не изменялись, но мейоз становился возможным, а гибрид с 36 хромосомами, складывающимися в 18 пар, – фертильным.
Забавно, что стабильная и фертильная Raphanobrassica оказалась совершенно бесполезной в практическом плане. От капусты она получила корни, а от редьки – ботву (исследователь рассчитывал, что будет наоборот). Тем не менее первый в истории фертильный растительный гибрид имел огромное научное значение. По сути, Георгий Карпеченко впервые в истории создал абсолютно новый рукотворный вид, способный к половому размножению.
Взлёт и падение Георгия Карпеченко
Следующие несколько лет стали для Карпеченко золотыми. В 1925 году его пригласил к себе во Всесоюзный институт растениеводства сам Николай Вавилов, и Карпеченко организовал там и возглавил лабораторию генетики. Его работы были востребованы в Советском Союзе и за границей – в том же 1925-м он отправился в длительную зарубежную командировку и посетил ряд ведущих генетических лабораторий мира: в Великобритании, Финляндии, Швеции, Норвегии, Дании, Франции, Австрии. В 1927 году он триумфально выступил с докладом о своих работах с рафанобрассикой на Пятом Международном генетическом конгрессе в Берлине. Между прочим, Международные генетические конгрессы (IGC) проводятся каждые пять лет до сих пор; СССР принимал это крупнейшее мероприятие отрасли в 1978 году, а последний на момент написания книги конгресс 2018 года прошёл в Бразилии. Берлинский съезд 1927 года собрал более 900 делегатов, и советские генетики не просто выглядели на нём достойно, но находились в числе лидеров.
Лаборатория Карпеченко вела многочисленные исследования и активно сотрудничала с другими лабораториями мира – метод, разработанный Георгием Дмитриевичем, был взят иностранными коллегами на вооружение ещё в 1926 году, после первого его путешествия в Европу. К слову, у Карпеченко в лаборатории генетики работала и супруга Вавилова – Елена Барулина, специализировавшаяся на чечевице.
1929-й был, видимо, самым продуктивным и спокойным годом для всей советской генетики. Карпеченко стажировался в США, где работал в Пасадене (Калифорния) с несколькими другими советскими генетиками. Особенно он сдружился с Феодосием Добржанским, преподавателем ЛГУ, находившимся там же в рамках программы научного обмена между двумя странами. Добржанский так и не вернулся в СССР – ему повезло в том, что на момент, когда советское правительство резко охладело к генетике, он всё ещё был в США и понял, что возвращение чревато неприятностями. А вот Карпеченко вернулся.
Дальнейшие события хорошо известны тем, кто изучал историю науки. С 1928 года популярность и вес в советском научном сообществе начал набирать «выходец из народа», агроном-самородок Трофим Денисович Лысенко, адепт лженаучного направления мичуринской агробиологии2. Для краткой характеристики этой «науки» достаточно сказать, что её сторонники отрицали роль ДНК в наследственности, отрицали применение математики в биологических работах, утверждали, что изменение внешних условий может изменить организм на уровне наследственности, и т. д. Возникло противостояние между генетиками и сторонниками мичуринской агробиологии, и, к сожалению, Сталину, человеку без образования и понимания вопроса, больше понравились громкие лозунги и обещания Лысенко, а не сложные научные объяснения Вавилова.
Далее началась знаменитая «лысенковщина» – политическая кампания по преследованию генетиков. Множество талантливейших исследователей погибли в лагерях. По сути, не было ни одного генетика, которого бы не арестовывали и как минимум не допрашивали по подозрению в «шпионаже», «протаскиванию враждебных теорий» и т. д. Были расстреляны сильнейшие генетики – Израиль Агол, Соломон Левит и пр., а сам Николай Вавилов умер в тюрьме 26 января 1943 года.
Георгия Дмитриевича Карпеченко арестовали 15 февраля 1941 года. Он успел сказать жене всего несколько слов: «Галя, позаботься, чтоб Валя поступила в университет…» (имея в виду их шестилетнюю дочь). Первоначально ему предъявили обвинение в «шпионско-вредительской деятельности», затем добавили борьбу против «передовых методов научно-исследовательской работы и ценнейших достижений академика Лысенко по получению высоких урожаев».
Карпеченко расстреляли на полигоне «Коммунарка» 28 июля 1941 года. Жене о смерти мужа сообщили лишь в 1955 году, а истинную причину смерти (расстрел), как и точную дату гибели учёного, рассекретили и вовсе в 1991-м.
Эти репрессии отбросили советскую генетику, на тот момент одну из сильнейших в мире, на десятилетия назад. Нет, кафедры и лаборатории генетики остались и работавшие там учёные продолжали дебаты и борьбу против лысенковщины, но в целом эта наука была обезглавлена. Её возрождение началось только во времена хрущёвской оттепели, и стране пришлось нагонять упущенное.
Но всё-таки стоит помнить, что технология, открытая и опробованная в 1924 году именно советским учёным, дала мировой генетике толчок, сравнимый в какой-то степени с открытиями Менделя.
Глава 10. Затерянные во льдах
Борьба за право называться первопокорителем Северного полюса шла в конце XIX – начале XX века не на жизнь, а на смерть. В прямом смысле слова: люди рисковали жизнью, пытаясь добраться до самой северной точки Земли на собачьих упряжках, с несовершенным оборудованием, в тяжёлой одежде. В начале XX века сразу два американских исследователя заявили, что достигли Северного полюса. Первым был Фредерик Кук, якобы добравшийся туда с двумя инуитами 21 апреля 1908 года, а вторым – Роберт Пири, побывавший на полюсе 6 апреля 1909-го. Но Кук не смог предоставить никаких толковых доказательств своего пребывания на полюсе, и в течение многих лет первым человеком, ступившим на снег над самой северной точкой планеты, считался Роберт Пири.
Пири против «Севера-2»
Проблема в том, что в данных, предоставленных Пири, и в частности в расчётах скорости его путешествия, есть серьёзные нестыковки. Самое значимое расхождение – это то, что от континента до промежуточного лагеря Бартлетт экспедиция Пири двигалась со средней скоростью 21 километр в день, а остальные 246 километров до полюса преодолела за 5 дней, то есть шла в два с половиной раза быстрее! Обратный путь прошли ещё быстрее – если верить Пири, они покрывали за день около 80 километров, что звучит более чем невероятно. Подозрительно также и то, что резкое ускорение Пири произошло сразу после расставания с независимым наблюдателем – капитаном Робертом Бартлеттом (который и дал название лагерю). К тому же Пири оправдывал свою высокую скорость на обратном пути «уже проложенным следом», в то время как хорошо известно: льдины дрейфуют, и вернуться по своим же следам невозможно. Наконец, Пири был единственным членом экспедиции, разбиравшимся в навигации. Так что остальным просто пришлось поверить его словам, когда он сказал: «Мы пришли».
Пири считался первопокорителем Северного полюса с 1909 по 1989 год – именно тогда британский исследователь Уолли Херберт провёл перерасчёт скорости Пири и посеял сомнения в умах учёных. В 2005 году другой британец, Том Эйвери, на пару с американцем Мэтти Макнейром провёл «следственный эксперимент», организовав экспедицию ровно с такой же экипировкой, как у Пири, с деревянными санями и канадскими эскимосскими собаками в качестве тягловой силы. Эйвери и Макнейр достигли полюса за 36 дней и 22 часа, то есть на несколько часов быстрее (!), чем «спорный» первопроходец. Правда, за последние пять дней Эйвери и Макнейр прошли намного меньший отрезок пути, чем тот, что якобы преодолел Пири.
В общем, право Пири называться первопроходцем да и сам факт того, что он достиг Северного полюса, оказались под сомнением. И появился другой лидер. На сегодняшний день первыми людьми, чьи стопы точно коснулись самой северной точки Земли, считаются участники советской высокоширотной экспедиции «Север-2» под руководством Александра Кузнецова, к слову на тот момент занимавшего высокую должность первого заместителя начальника Главного управления Севморпути при Совете министров СССР. Правда, сам Кузнецов на полюсе не был: достижение этой знаковой точки стало лишь одним из эпизодов экспедиции, перед которой стояли также задачи достижения магнитного полюса, замера глубин и т. д. В состав экспедиции входили 23 учёных – океанографов, геофизиков, метеорологов и др., 13 лётных экипажей, а также операторы, фотографы и корреспонденты.
Многие исследования в ходе экспедиции «Север-2» велись с помощью так называемых «прыгающих групп». В группу обычно входили два самолёта, которые доставляли исследовательскую команду на место назначения, то есть на определённую дрейфующую льдину. Далее в течение дня, двух или трёх проводились исследования, а когда льдина уходила слишком далеко от нужной географической позиции, группа перебазировалась.
Именно такая группа и приземлилась 23 апреля 1948 года в 4:44 на Северном географическом полюсе. Первым сел Ли-2 под командованием Ивана Черевичного – его экипаж подготовил пространство для посадки основной группы. Затем сели ещё два Ли-2, которые доставили на полюс группу советских учёных: океанологов Павла Гордиенко и Михаила Сомова, а также геофизиков Павла Сенько и Михаила Острекина (последний был заместителем начальника и научным руководителем экспедиции). За штурвалами самолётов работали полярные асы Илья Котов и Виталий Масленников. Также в числе первопроходцев были механики, оператор кинохроники и корреспондент «Огонька», обладатель говорящей фамилии Савва Морозов. Всего на полюс прибыло 18 человек. Самолёт Черевичного улетел в тот же день, другие два – 26 апреля. Легенда утверждает, будто на самолёте Черевичного находился сам Кузнецов, но нет, он в то время занимался другими экспедиционными делами.
Строго говоря, первым человеком, чья нога коснулась Северного полюса, стоит считать именно Ивана Черевичного (или его штурмана, или его механика – в зависимости от того, кто из них первым вышел из самолёта), но сведения в разных источниках рознятся. Чаще всего пишут о том, что первыми людьми на полюсе стала четвёрка учёных – да, они были в первой группе, но тогда первыми стоит считать вообще всех, прилетевших на трёх Ли-2.
Интересно отношение к достижению Северного полюса составителей Книги рекордов Гиннесса: этой записи там нет, хотя многие источники утверждают, что есть. В книге зафиксированы два рекорда: «неподтверждённый» (Кук или Пири) и «подтверждённый» (британский исследователь Уолли Херберт – он добрался до полюса на нартах 6 апреля 1969 года).
За первый пролёт над Северным полюсом шла отдельная битва: сперва утверждалось, что это сделали 9 мая 1926 года Ричард Бэрд и Флойд Беннетт на самолёте Fokker F. VII, но затем появились сомнения в точности их координат, и пальму первенства получил дирижабль «Норвегия» под командованием Умберто Нобиле, совершивший свой пролёт на три дня позже, 12 мая 1926-го.
Достижение советских исследователей стоило бы обозначить как «Первая посадка на Северном полюсе» или «Первый человек, ступивший на Северный полюс», но такой категории в Книге рекордов Гиннесса нет. Скорее всего, это связано с тем, что информация об экспедиции «Север-2» долгое время была засекречена, а когда её рассекретили, никто не подумал отправить заявку на рекорд. Впрочем, сделать это ещё не поздно.
Но мы должны понимать, что описанная и последующие экспедиции, да и вообще все полярные исследования, были бы невозможны без предварительно собранной научной базы, без более ранних советских попыток изучить Арктику. Конечно, такая база существовала. И в первую очередь она основывалась на исследованиях, сделанных группой героических полярников во главе с Иваном Папаниным.
Путь в Арктику
«Папанин на льдине» – эта фраза стала крылатой и со временем приобрела некоторый комический оттенок. Но мало кто помнит, что́ на самом деле произошло с экспедицией Папанина и почему история её спасения обрела романтический ореол.
Первая советская высокоширотная экспедиция «Север» под руководством Отто Юльевича Шмидта стартовала 22 марта 1937 года. В ней принимали участие 22 человека: сам Шмидт, его заместитель Шевелев, 14 пилотов и штурманов, метеоролог, кинооператор и всего четверо зимовщиков. В эту знаменитую четвёрку входили собственно Иван Папанин (руководитель станции), метеоролог и геофизик Евгений Фёдоров, радист Эрнст Кренкель, а также гидробиолог и океанограф Петр Ширшов.
Инициатором экспедиции был Шмидт. Он вообще обладал очень широким кругом интересов. Помимо руководства арктическими экспедициями, в том числе знаменитым неудачным плаванием «Челюскина», он основал кафедру высшей алгебры физмата (позднее мехмата) МГУ, приложил руку к первому изданию Большой советской энциклопедии, путешествовал по Памиру и т. д. Шмидт изложил советскому правительству идею дрейфующей станции в феврале 1936 года и получил добро: эти исследования позволяли СССР претендовать на передовое освоение северных территорий и морских путей.
Всё оборудование для станции разрабатывалось по специальному заказу. Например, каркас палатки был сделан из лёгких алюминиевых труб с зажимами, позволяющими быстро разобрать конструкцию и поставить в другом месте: по сути, такая палатка походила на современную туристическую или горную, только имела больший размер (3,7 на 2,5 метра) и весила вместе с кроватями 53 килограмма. Зазор в стенках между двумя слоями брезента проложили гагачьим пухом, а пол сделали надувным, с 15-сантиметровой воздушной прослойкой. Разработали это чудо техники на московском заводе «Каучук» под личным руководством опытного Папанина.
Центральная радиолаборатория в Ленинграде при непосредственном участии Кренкеля сделала для экспедиции две радиостанции, способные работать в экстремальных условиях: основную, мощностью в 80 Вт, и аварийную – в 20 Вт. Заряжались они от генератора, подключённого к ветряку. Ещё у исследователей были два бензиновых мотора с запасом топлива и генератор с велосипедным приводом – он ещё и помогал согреться.
На судостроительном заводе для экспедиции разработали сверхлёгкие ясеневые нарты, кроме того, у полярников были байдарки и клипперботы (большие резиновые лодки) для быстрой эвакуации при необходимости. Даже еду для папанинцев заготавливали специалисты из Института инженеров общественного питания!
21 мая 1937 года самолёт под управлением Михаила Водопьянова, на тот момент советского лётчика номер один и уже Героя Советского Союза, сел на дрейфующую льдину размерами 3 на 5 километров и толщиной 3,1 метра примерно в 20 километрах от полюса. Вообще экспедиция собрала немало «лучших из лучших»: тот же Кренкель считался лучшим радистом, а его позывной знали чуть ли не все радиолюбители мира. На тот момент, напомню, первенство Пири в покорении полюса ещё никто не подверг сомнению, поэтому советские учёные не планировали поставить рекорд – важнее было собрать научные данные.
Помимо четырёх папанинцев и пилота, на борту находились ещё восемь человек, в том числе сам Шмидт. Впоследствии – 25 и 27 мая – долетели и остальные самолёты группы, доставившие оборудование. Переброска снаряжения для зимовки длилась больше двух недель – до 6 июня. В конце концов, это была первая попытка человека провести длительное время в районе Северного полюса на дрейфующей льдине.
Во время высадки произошло немало непредвиденных событий. Например, самолёт снабжения ТБ-3 под управлением Ильи Мазурука потерял связь с остальной группой, заблудился и прибыл к месту назначения в самый последний момент – за день до окончания переброски (правда, именно он привёз пятого папанинца – пса Весёлого). Другому самолёту, которым управлял Анатолий Алексеев, не хватило горючего на обратный путь, он не долетел до базовой станции на острове Рудольфа, и ему пришлось приземляться на лёд. Были и другие проблемы.
