Введение

Английский биолог (1861–1926), английский генетик

Уильям Бейтсон (8 августа 1861 – 8 февраля 1926) – английский биолог, впервые использовавший термин «генетика» для обозначения изучения наследственности и ставший главным популяризатором идей Грегора Менделя после их повторного открытия в 1900 году Уго де Врисом и Карлом Корренсом. Его книга 1894 года «Материалы для изучения изменчивости» стала одной из первых формулировок нового подхода к генетике.

Ранние годы и образование

Бейтсон родился в 1861 году в Уитби на побережье Йоркшира, сын Уильяма Генри Бейтсона, магистра колледжа Сент-Джонс, Кембридж, и Анны Айкин, которая входила в первый управляющий совет Ньюнхэмского колледжа, Кембридж. Он получил образование в школе Рэгби и в колледже Святого Иоанна, где в 1883 году окончил бакалавриат с отличием по естественным наукам. Занявшись эмбриологией, он отправился в Соединенные Штаты для исследования развития Balanoglossus – червеобразного гемихордата, что пробудило его интерес к происхождению позвоночных. В 1883–1884 годах он работал в лаборатории Уильяма Кита Брукса в Чесапикской зоологической лаборатории в Хэмптоне, штат Вирджиния. От морфологии он перешел к изучению эволюции и ее механизмов, вернулся в Англию и стал членом колледжа Святого Иоанна. Изучая изменчивость и наследственность, он путешествовал по западной части Центральной Азии.

Карьера

В 1900–1910 годах Бейтсон руководил довольно неформальной "школой" генетики в Кембридже. Его группа состояла в основном из женщин, связанных с Ньюнхэмским колледжем в Кембридже, и включала в себя как его жену Беатрис, так и ее сестру Флоренс Дурэм. Они оказывали помощь в его исследовательской программе в то время, когда менделизм еще не был признан легитимной областью изучения. Женщины, такие как Мюриэль Уэлдейл (позже Онслоу), провели серию экспериментов по скрещиванию различных видов растений и животных в период с 1902 по 1910 год. Результаты как подтверждали, так и расширяли законы наследственности Менделя. Хильда Бланш Киллби, закончившая обучение в Ньюнхэмском колледже в 1901 году, помогала Бейтсону в воспроизведении скрещиваний Менделя на горохе. Она также проводила независимые эксперименты по разведению кроликов и кур-бантамов. В 1910 году Бейтсон стал директором Садоводческого института Джона Иннеса и переехал со своей семьей в Мертон-Парк в графстве Суррей. Во время работы в Садоводческом институте Джона Иннеса он заинтересовался хромосомной теорией наследственности и способствовал изучению цитологии, назначив В. К. Ф. Ньютона, а в 1923 году – Сирила Дина Дарлингтона. В 1919 году он основал Генетическое общество, одно из первых научных обществ, посвященных генетике.

Личная жизнь

Бейтсон был женат на Беатрис Дурхэм. Он впервые сделал ей предложение в 1889 году, но на праздновании помолвки, по мнению окружающих, чрезмерно употребил вино, из-за чего его свекровь помешала помолвке дочерей. К тому времени Артур Дурхэм уже умер, а его жена либо скончалась (согласно Хенигу), либо была каким-то образом убеждена снять свои возражения против брака (согласно Коку). Их сыном был антрополог и кибернетик Грегори Бейтсон. Бейтсона описывали как "крайне убежденного" атеиста.

Награды

В июне 1894 года он был избран членом (фелло) Королевского общества, получил Дарвиновскую медаль в 1904 году и Королевскую медаль в 1920 году. Он также прочитал Кроунианскую лекцию в 1920 году. В 1913–1914 годах был президентом Британской ассоциации.

Работа по биологической изменчивости (до 1900 года)

Работа Бейтсона, опубликованная до 1900 года, систематически изучала структурную изменчивость, проявляемую живыми организмами, и то, какой свет это может пролить на механизм биологической эволюции. Она находилась под сильным влиянием как подхода Чарльза Дарвина к сбору исчерпывающих примеров, так и количественных ("биометрических") методов Фрэнсиса Гальтона. В своем первом значимом вкладе он показал, что некоторые биологические характеристики (например, длина клещей у ушастых многоножек) распределены не непрерывно, с нормальным распределением, а дискретно (или "диморфно"). Он рассматривал сохранение двух форм в одной популяции как вызов тогдашним представлениям о механизме наследственности и задавался вопросом: "Можно ли предположить, что диморфизм, случаи которого сейчас представлены, является началом разделения на два вида?". В своей книге 1894 года "Материалы для изучения изменчивости" Бейтсон значительно расширил это исследование биологической изменчивости. Он стремился показать, что биологическая изменчивость существует как непрерывно (для некоторых признаков), так и дискретно (для других), и ввел термины "меристический" и "субстантивный" для обозначения этих двух типов. Как и Дарвин, он считал, что количественные признаки не могут быть легко "усовершенствованы" селективным давлением эволюции из-за предполагаемой проблемы "поглощения при скрещивании", но предположил, что это возможно для дискретно изменчивых признаков. В "Материалах" Бейтсон отметил и описал гомеотические мутации, при которых ожидаемая часть тела заменяется другой. Мутации животных, которые он изучал, включали пчел с ногами вместо антенн, раков с дополнительными яйцеводами, а у людей – полидактилию, дополнительные ребра и мужчин с дополнительными сосками. Эти мутации связаны с генами гомеобокса, которые контролируют формирование тела на ранних стадиях эмбрионального развития животных. Нобелевская премия по физиологии и медицине 1995 года была присуждена за работы по этим генам. Считается, что они особенно важны для базового развития всех животных. Эти гены выполняют важную функцию во многих, а возможно, и во всех животных. В "Материалах", не зная результатов Грегора Менделя, Бейтсон писал о механизме биологического наследования: "Единственный способ, которым мы можем надеяться приблизиться к истине, – это организация систематических экспериментов по селекции, вид исследований, который, возможно, требует больше терпения и ресурсов, чем любая другая форма биологических исследований. Рано или поздно такое исследование будет проведено, и тогда мы начнем понимать". Мендель вырастил и протестировал около 28 000 растений, выполнив именно тот эксперимент, который хотел Бейтсон. Также в "Материалах" он сформулировал то, что стало известно как правило Бейтсона, а именно, что дополнительные конечности зеркально симметричны своим соседям, например, когда дополнительная нога появляется в суставе ноги насекомого. Это, по-видимому, вызвано утечкой позиционных сигналов через границу конечности, в результате чего полярность дополнительной конечности инвертируется. В 1897 году он сообщил о значительных концептуальных и методологических достижениях в своем исследовании изменчивости. "Я утверждал, что вариации дискретного характера могут играть преобладающую роль в формировании нового вида". Он пытается опровергнуть критику ("биометриков"), которые неправильно истолковывают его определение дискретности изменчивости, уточнив свои термины: "Изменчивость является дискретной, если, когда все особи популяции свободно скрещиваются, не происходит простого возврата к одной средней форме, а наблюдается заметное преобладание варианта над промежуточными формами. Существенной особенностью дискретной изменчивости является, следовательно, то, что, какой бы ни была причина, не происходит полного смешения между вариантом и типом. Вариант сохраняется и не "поглощается при скрещивании". Однако, что важно, он начинает сообщать о серии экспериментов по селекции, проведенных Эдит Соундерс, с использованием альпийской брассики Biscutella laevigata в ботаническом саду Кембриджа. В дикой природе вместе встречаются волосатые и гладкие формы идентичных растений. Они экспериментально скрещивали эти формы: "Поэтому, когда хорошо развитые гибридные растения исследуются, они демонстрируют ту же дискретность, что и дикие растения у водопадов Тоса. Эта дискретность, следовательно, является внешним признаком того факта, что в наследственности два признака – гладкость и волосатость – не полностью смешиваются, и потомство не возвращается к одной средней форме, а к двум различным формам". Примерно в это же время Гуго де Врис и Карл Эрих Корренс начали аналогичные эксперименты по селекции растений. Однако, в отличие от Бейтсона, они были знакомы с обширными экспериментами по селекции растений, проведенными Грегором Менделем в 1860-х годах, и не ссылались на работы Бейтсона. Важно отметить, что Бейтсон прочитал лекцию перед Королевским садоводческим обществом в июле 1899 года, на которой присутствовал Гуго де Врис, в которой он описал свои исследования дискретной изменчивости, свои экспериментальные скрещивания и значение этих исследований для понимания наследственности. Он призвал своих коллег проводить крупномасштабные, хорошо спланированные и статистически проанализированные эксперименты, подобные тем, которые, хотя он и не знал об этом, Мендель уже провел, и которые де Врис и Корренс "переоткроют" всего через шесть месяцев. Позже Рональд Фишер и Дж. Б. С. Холдейн показали, что дискретные мутации совместимы с постепенной эволюцией, что способствовало формированию современной синтетической теории эволюции. Бейтсон первым предложил использовать слово "генетика" (от греческого gennō, γεννώ; "рождать") для описания изучения наследственности и науки об изменчивости в личном письме Адаму Седжвику (1854–1913, зоологу из Кембриджа, не Адаму Седжвику (1785–1873), который был профессором Дарвина), датированном 18 апреля 1905 года. Бейтсон впервые публично использовал термин "генетика" на Третьей Международной конференции по гибридизации растений в Лондоне в 1906 году. Хотя это было за три года до того, как Вильгельм Иоганнсен использовал слово "ген" для описания единиц наследственной информации, де Врис уже в 1889 году ввел слово "панген" для обозначения того же понятия, и этимологически слово "генетика" имеет параллели с концепцией пангенезиса Дарвина. Бейтсон и Эдит Соундерс также ввели слово "аллеломорф" ("другая форма"), которое позже было сокращено до аллель. Бейтсон совместно с Реджинальдом Паннеттом и Эдит Соундерс открыл генетическую сцепленность, и они с Паннеттом основали журнал "Journal of Genetics" в 1910 году. Бейтсон также ввел термин "эпистаз" для описания генетического взаимодействия двух независимых локусов. Его интерпретации и философии часто противоречили гальтонианской евгенике, и он был ключевой фигурой в изменении консенсуса в сторону отказа от строгого наследственности. Центр Джона Иннеса проводит Бейтсоновскую лекцию в его честь на ежегодном симпозиуме Джона Иннеса.