Стоила ли жаба жизни ученого?

Как эпигенетика восстановила репутацию ученого-самоубийцы

Universidad de Chile
Ученые вступились за зоолога, 90 лет назад покончившего жизнь самоубийством из-за своих опытов с жабами. Они показали, что его результаты согласуются с современными знаниями об эпигенетике, и считают, что опыты были подлинными. Впрочем, критики уверены, что положить конец спору сможет только повторение экспериментов.

В 1926 году в возрасте 46 лет покончил с собой известный австрийский зоолог Пауль Каммерер. Он работал в Институте экспериментальной биологии Академии наук Австрии. Каммерер придерживался идей Жана Батиста Ламарка о возможности наследования приобретенных признаков. Каммерер ставил различные опыты, стремясь доказать это явление. Так, например, переселял хвостатых амфибий протеев, которые в природе обитают в пещерных водоемах с температурой воды ниже 15°С в полной темноте, в освещенное пространство и теплую воду.

В результате недоразвитые глаза протеев, которые не нужны им в темноте, начинали развиваться в первом же поколении, а кожа темнела.

Вдобавок от живорождения они переходили к откладыванию яиц. Эти результаты Каммерер интерпретировал как пример наследуемых изменений организма, обусловленных изменениями внешней среды. Впрочем, российский биолог Николай Иорданский в книге «Эволюция жизни» писал: «Способ размножения, недоразвитие глаз и пигментации покровов — признаки, развившиеся у протея в результате приспособления к жизни в пещерах в течение многих тысяч поколений.

Опыты Каммерера показали, что эти признаки как таковые ненаследственны, поскольку в первом же поколении, выращенном при условиях «наземной» жизни, они модифицировались к состоянию, которое было, вероятно, присуще предкам протея до их перехода к пещерной жизни. Очевидно, сильная или слабая пигментация покровов, бóльшая или меньшая степень развития глаз, откладка яиц или живорождение представляют собой разные модификации, т.е. фенотипические варианты, развивающиеся в разных условиях на основе одной и той же нормы реакции остающегося неизменным по этим признакам аппарата наследственности. Таким образом, наблюдения Каммерера показали, вопреки его собственному мнению, как раз ненаследственный характер рассмотренных им признаков протея».

Другой опыт Каммерер ставил над огненными (пятнистыми) саламандрами — небольшими, до 23–30 см в длину, хвостатыми земноводными, покрытыми черными и желтыми пятнами. Он выращивал личинок саламандр на субстратах разного цвета. При выращивании личинок на желтом субстрате у тех преобладала желтая окраска, при выращивании на черном — соответственно черная.

В следующих поколениях окраска сохранялась.

Однако «роковой» оказалась его работа, посвященная наследованию приобретенных признаков у жабы-повитухи. Это земноводное обладает нехарактерным для других бесхвостых амфибий способом размножения — жабы спариваются не в воде, а на суше. Самец удерживает самку передними конечностями, она откладывает яйца, и самец их оплодотворяет. У самцов размножающихся в воде лягушек на передних конечностях есть брачные мозоли — специальные выросты темного оттенка, необходимые, чтобы удерживать партнершу. Жабам-повитухам эти наросты не нужны — при спаривании на суше кожа самок остается шершавой и сухой. Каммерер заставил жаб-повитух спариваться в теплой воде, и, как он сообщал, в последующих поколениях у них тоже появились брачные мозоли.

О жабах Каммерер отчитался в 1919 году. А в 1926-м известный американский герпетолог Глэдвин Нобль уличил его в мошенничестве, заявив, что

на единственной сохранившейся заспиртованной лягушачьей лапке на самом деле нет никакой мозоли, а характерное потемнение сымитировано впрыскиванием под кожу чернил.

Это заявление и последовавшие за ним проверки вызвали огромный скандал, поставивший все научное наследие Каммерера под вопрос. Ученый не выдержал навалившего на него груза и вскоре покончил жизнь самоубийством. Этот жест был воспринят общественностью как признание вины, и имя Каммерера стало символом научного мошенничества. Отношение к нему начало меняться только после 1971 года, когда знаменитый журналист Артур Кестлер выпустил книгу «Дело о жабе-повитухе», в которой указал на довольно противоречивые моменты истории с мошенничеством. Например, во время проведения эксперимента многие известные ученые вживую видели наросты на лапках жаб, Каммерер также приводил фотографии гистологических исследований и независимый отчет, подтверждающие наличие брачных мозолей у жаб. По мнению Кестлера, инъекцию чернил мог сделать лаборант с целью подновить внешний вид старого препарата. Либо Каммерера могли подставить недоброжелатели — ученый разделял взгляды социалистов и был евреем, что могло иметь значение в те годы.

«Повторить опыты Каммерера никто не смог именно потому, что никому не удавалось, подобно Каммереру, разводить их в неволе на протяжении ряда поколений, да еще в необычных условиях», — писал Кестлер.

Даже сегодня наследование приобретенных признаков многими учеными рассматривается как невозможное. Дескать, если ампутировать мышам хвосты, их потомство не будет рождаться бесхвостым. Существование механизма, благодаря которому изменения окружающей среды могут напрямую влиять на потомство, долгое время отрицалось, а изменениям находили другие объяснения. Однако с 1990-х годов взгляды начали меняться — именно в это время стали появляться данные о таких процессах, как

метилирование ДНК — модификация молекулы ДНК без изменения ее нуклеотидной последовательности путем присоединения метильной группы.

Современная эпигенетика изучает изменения экспрессии генов, которые не вызвали мутацию ДНК, но повлекли за собой изменение фенотипа. В XXI веке эксперименты на мышах показали, что могут возникать наследуемые изменения, вызванные изменением генов механизмами эпигенетики («Газета.Ru» рассказывала о передаче по наследству мышиной трусости).

В свете последних открытий в этой области международная группа ученых, объединившая исследователей из Южной Америки, Германии и Швеции, пересмотрела описания Каммерером его эксперимента с жабой. Результаты их работы были опубликованы в журнале Journal of Experimental Zoology.

Исследователи пришли к выводу, что заключения Каммерера не противоречат современным знаниям об эпигенетике. Другим подтверждением стало наличие геномного импринтинга — процесса, при котором экспрессия генов осуществляется в зависимости от того, от какого родителя поступили их аллели (различные формы одного и того же гена). В соответствии с этим механизмом, если бы Каммерер скрестил самцов сухопутных жаб с самками водяных, то получил бы в первом поколении 100% водяных жаб, а в следующем — всего 75%.

Этот эффект в полной мере был отражен в эксперименте: Каммерер скрещивал обычных сухопутных лягушек со своими «модифицированными» водяными и получал именно такой результат.

Однако и он сам, и другие приверженцы теорий Ламарка не придавали значения этой детали. У Каммерера не было никаких оснований придумывать дополнительные факты, а описанный эффект имел место как в эксперименте Каммерера, так и в современных исследованиях.

Эволюционный генетик из Йельского университета Гюнтер Вагнер назвал новое исследование «захватывающим чтивом» и «самым глубоким анализом публикации Пауля Каммерера и единственным, выполненным в свете последних знаний об эпигенетике».

Почему же столько современников Каммерера отказалось верить его экспериментам? Скорее всего, они просто не были готовы к пониманию результатов, многие из которых не имеют смысла без современных познаний. Как бы то ни было, Каммерер был выдающимся исследователем своего времени. В то время как сообщество биологов раскололось на два лагеря, «менделевцев» и «ламаркианцев», Каммерер старался объединить оба подхода. К тому же он, несмотря на восприятие биологии через призму ламаркизма, не верил, что наследование приобретенных признаков обязательно должно приносить какую-то выгоду.

Оценив опыты Каммерера с точки зрения современной науки, ученые считают, что смогли восстановить его репутацию и признать заслуги.

Впрочем, доктор биологических наук руководитель отдела эпигенетики Института общей генетики РАН Сергей Киселев не разделяет оптимизма зарубежных коллег. «Кажется, все правильно, но это только кажется. Вместо того чтобы в очередной раз разводить демагогию, прав Каммерер или нет, надо просто поставить эксперимент. Один, второй, третий. Получилось? Повторилось хоть еще у кого или нет?

Если нет, то тогда придется признать, что на данный момент это не является реальным (существующим, подтвержденным, научно доказанным).

А если получилось, воспроизвелось в других руках, то, конечно, это не только продвинет науку, но и даст новые технологии, Нобелевские премии, которых так хотят все, но, вероятно, не авторы публикации, так как не хотят ставить эксперименты, — поделился он своим мнением с «Газетой.Ru». — Был ли на самом деле прав Каммерер в своих предположениях и исканиях? Несомненно, был. Сегодня много уже известно об эпигенетических механизмах наследования, т.е. наследовании не только самой последовательности ДНК генома, но и всего комплекса наследственного аппарата клетки — ДНК, белков, РНК и, вероятно, того, о чем мы еще не знаем. Это бурно развивающееся направление науки, успехи которого, несомненно, позволят управлять работой наследственного аппарата.

Смог ли Каммерер доказать свои предположения, свои теории? Нет, скорее всего, не смог. Ведь эти опыты были не единственными, многих других постигла неудача.

Вероятно, он даже нанес некий вред нарождающейся эпигенетике, так часто бывает с личностями, опережающими время, ведь только выдающихся мы видим в зеркале заднего вида, а сегодняшние «гении» завязли в индексах».

Но авторы исследования, кажется, и сами понимают некоторую неправомерность таких умозрительных заключений. Александро Вардас, ведущий автор исследования, хотя и заверил «Газету.Ru» в корректности исследования, все же сообщил, что его соавтор Карлос Гуерреро-Босагна «может возглавить проект, в котором повторит эксперимент», и наверняка пригласит в него самого Вардаса.