Джон Холдейн: Жизнь и научные открытия выдающегося биолога.

Введение

Генетик и эволюционный биолог (1892–1964)
другой британский ученый

Джон Бердон Сандерсон Холдейн (John Burdon Sanderson Haldane; 5 ноября 1892 – 1 декабря 1964), прозванный «Джек» или «JBS», был британским ученым индийского происхождения, работавшим в области физиологии, генетики, эволюционной биологии и математики. Благодаря инновационному использованию статистики в биологии, он был одним из основателей неодарвинизма. Он служил в Первой мировой войне и получил звание капитана. Отказавшись от британского гражданства, он стал гражданином Индии в 1961 году и работал в Индийском статистическом институте до конца своей жизни. В статье Холдейна об абиогенезе 1929 года была представлена «теория первичного бульона», которая стала основой для концепции химического происхождения жизни. Он составил генетические карты человека для гемофилии и дальтонизма на X-хромосоме и сформулировал правило Холдейна о стерильности в гетерогаметическом поле гибридов у видов. Он верно предположил, что серповидноклеточная анемия обеспечивает некоторую защиту от малярии. Он первым предложил основную идею экстракорпорального оплодотворения, а также концепции, такие как водородная экономика, цис- и транс-действующая регуляция, реакция сочетания, молекулярное отталкивание, дарвин (как единица эволюции) и клонирование организмов. В 1957 году Холдейн сформулировал дилемму Холдейна – ограничение скорости полезной эволюции, идея, которая до сих пор обсуждается. Он завещал свое тело для медицинских исследований, поскольку хотел оставаться полезным даже после смерти. Его также помнят за работу в области биологии человека, где он ввел термины «клон», «клонирование» и «эктогенез». Вместе со своей сестрой Наоми Митчисон Холдейн первым продемонстрировал генетическую связь у млекопитающих. Последующие работы объединили менделевскую генетику и дарвиновскую эволюцию путем естественного отбора, заложив основу для современной синтетической теории эволюции и способствуя созданию популяционной генетики. Холдейн был убежденным социалистом, марксистом, атеистом и светским гуманистом, чьи политические разногласия привели к его отъезду из Англии в 1956 году и жизни в Индии, где он стал натурализованным гражданином в 1961 году. Артур Кларк назвал его «возможно, самым блестящим популяризатором науки своего поколения». Бразильский британский биолог и лауреат Нобелевской премии Питер Медавар назвал Холдейна «самым умным человеком, которого я когда-либо знал». По словам Теодосия Добжанского, «Холдейн всегда признавался уникальным случаем»; Эрнст Майр описал его как «полимата» (как и другие); Майкл Дж. Д. Уайт назвал его «самым эрудированным биологом своего поколения и, возможно, века»; а Сахотра Саркар – «вероятно, самым прозорливым биологом этого [20-го] века». По словам одного студента Кембриджа, «он казался последним человеком, который мог знать все, что нужно знать». Его мать, Луиза Кэтлин Троттер, была консерватором и происходила из шотландского рода. Его единственная сестра, Наоми, стала писательницей и вышла замуж за Дика Митчисона, барона Митчисона (и стала Наоми Мэри Маргарет Митчисон, баронессой Митчисон), который был его лучшим другом в Итоне. Его дядя был виконтом Холдейном, а его тетя – писательницей Элизабет Холдейн. Происходя из аристократической и светской семьи клана Холдейн, он позже утверждал, что его Y-хромосому можно проследить до Роберта Брюса. Холдейн вырос по адресу 11 Crick Road, North Oxford. Он научился читать в три года, а в четыре года, после травмы лба, спросил лечащего врача о кровотечении: «Это оксигемоглобин или карбоксигемоглобин?». В юности он был воспитан как англиканец. С восьми лет он работал со своим отцом в их домашней лаборатории, где впервые провел самоэксперименты – метод, который впоследствии принес ему известность. Он и его отец стали собственными «человеческими подопытными», например, в их исследовании последствий отравляющих газов. В 1899 году его семья переехала в «Червелл» – поздний викторианский дом на окраине Оксфорда с собственной частной лабораторией. В возрасте 8 лет, в 1901 году, его отец привел его в Оксфордский университетский клуб младших научных сотрудников, чтобы послушать лекцию о менделевской генетике, которая была недавно заново открыта. Он исследовал физиологическое состояние, называемое «гибками», например, когда козы поднимают и сгибают ноги, если им неудобно, что также испытывают глубоководные дайверы. Это исследование стало основой для научной теории, известной как модель декомпрессии Холдейна. Он изучал математику и классические науки в New College, Oxford, и получил первое место с отличием по математическим дисциплинам в 1912 году. Он увлекся генетикой и летом 1912 года представил доклад о генетической связи у позвоночных. Его первая техническая работа – 30-страничная статья о функции гемоглобина – была опубликована в том же году в соавторстве с его отцом. Математическое обоснование исследования было представлено 19 октября в Proceedings of the Physiological Society и опубликовано в декабре 1913 года. Холдейн не хотел, чтобы его образование ограничивалось какой-либо одной дисциплиной. Он изучал Greats и окончил с отличием в 1914 году. Хотя он намеревался изучать физиологию, его планы, как он позже описал, были «в некоторой степени омрачены другими событиями» (имея в виду Первую мировую войну). Его единственным формальным биологическим образованием был незавершенный курс анатомии позвоночных. Он был назначен офицером минометной роты, чтобы возглавить свою команду по метанию гранат в вражеские траншеи, что он считал «приятным». Служа во Франции, он был ранен в результате артиллерийского обстрела, после чего был отправлен в Шотландию. Там он служил инструктором по гранатам для новобранцев Black Watch. В 1916 году он присоединился к войне в Месопотамии (Ирак), где вражеская бомба тяжело ранила его. Его отправили с фронта в Индию, где он оставался до конца войны. За свою ярость и агрессивность в боях его командир назвал его «самым храбрым и грязным офицером в моей армии». Другой старший офицер его полка назвал его «сумасшедшим» и «не в себе». С 1919 по 1922 год он был членом New College, Oxford, где, несмотря на отсутствие формального образования в этой области, преподавал и исследовал физиологию и генетику. В свой первый год в Оксфорде он опубликовал шесть статей, посвященных физиологии дыхания и генетике. С 1927 по 1937 год Холдейн работал неполный рабочий день в John Innes Horticultural Institution (позже переименованном в John Innes Centre) в Мертон-Парке, Суррей. Когда Альфред Даниэль Холл стал директором в 1926 году, одной из его первых задач было назначить помощником директора «человека высокого уровня в изучении генетики», который мог бы стать его преемником. По рекомендации Джулиана Хаксли совет назначил Холдейна в марте 1927 года на условиях: «Мистер Холдейн должен посещать Институт раз в две недели на день и ночь во время кембриджских сессий, проводить два месяца также на Пасху и во время длительных каникул двумя непрерывными блоками и быть свободным во время рождественских каникул». Поскольку Холл не вышел на пенсию так рано, как ожидалось – он вышел на пенсию в 1939 году, в статье «Путь в Индию», написанной им в The Rationalists Annual в 1958 году, он заявил: «Во-первых, я предпочитаю индийскую еду американской. Возможно, основная причина моего переезда в Индию заключается в том, что я считаю, что возможности для научных исследований того типа, который меня интересует, лучше в Индии, чем в Британии, и что мое преподавание будет там как минимум таким же полезным, как и здесь». Университет уволил его жену Хелен за пьянство и нарушение общественного порядка и отказ оплатить штраф, что привело к отставке Холдейна. Он заявил, что больше не будет носить носки: «Шестьдесят лет в носках – достаточно», и всегда одевался в индийскую одежду. Он заинтересовался изучением симметрии цветов. В январе 1961 года он подружился с канадским лепидоптерологом Гэри Боттингом, победителем Научной ярмарки США 1960 года в области зоологии (который впервые посетил Холдейнов вместе с Сьюзан Браун, победителем Национальной научной ярмарки США 1960 года в области ботаники), пригласив его поделиться результатами своего экс...

John Burdon Sanderson Haldane ('/h//ɔː//l//d//eɪ//n/; 5 November 18921 December 1964), nicknamed "Jack" or "JBS", was a British Indian scientist who worked in physiology, genetics, evolutionary biology, and mathematics. With innovative use of statistics in biology, he was one of the founders of neo Darwinism. He served in the Great War, and obtained the rank of captain. Renouncing his British citizenship, he became an Indian citizen in 1961 and worked at the Indian Statistical Institute for the rest of his life. Haldane's article on abiogenesis in 1929 introduced the "primordial soup theory", which became the foundation for the concept of the chemical origin of life. He established human gene maps for haemophilia and colour blindness on the X chromosome, and codified Haldane's rule on sterility in the heterogametic sex of hybrids in species. He correctly proposed that sickle cell disease confers some immunity to malaria. He was the first to suggest the central idea of in vitro fertilisation, as well as concepts such as hydrogen economy, cis and trans acting regulation, coupling reaction, molecular repulsion, the darwin (as a unit of evolution), and organismal cloning. In 1957, Haldane articulated Haldane's dilemma, a limit on the speed of beneficial evolution, an idea that is still debated today. He willed his body for medical studies, as he wanted to remain useful even in death. He is also remembered for his work in human biology, having coined "clone", "cloning", and "ectogenesis". With his sister, Naomi Mitchison, Haldane was the first to demonstrate genetic linkage in mammals. Subsequent works established a unification of Mendelian genetics and Darwinian evolution by natural selection whilst laying the groundwork for modern synthesis, and helped to create population genetics. Haldane was a professed socialist, Marxist, atheist, and secular humanist whose political dissent led him to leave England in 1956 and live in India, becoming a naturalised Indian citizen in 1961. Arthur C. Clarke credited him as "perhaps the most brilliant science populariser of his generation". Brazilian British biologist and Nobel laureate Peter Medawar called Haldane "the cleverest man I ever knew". According to Theodosius Dobzhansky, "Haldane was always recognized as a singular case"; Ernst Mayr described him as a "polymath" (as did others); Michael J. D. White described him as "the most erudite biologist of his generation, and perhaps of the century"; and Sahotra Sarkar described him as "probably the most prescient biologist of this [20th] century". According to a Cambridge student, "he seemed to be the last man who might know all there was to be known". His mother Louisa Kathleen Trotter, was a Conservative, and descended from Scottish ancestry. His only sibling, Naomi, became a writer and married Dick Mitchison, Baron Mitchison (thereby becoming Naomi Mary Margaret Mitchison, Baroness Mitchison), who was his best friend at Eton College. His uncle was Viscount Haldane and his aunt was the author Elizabeth Haldane. Descended from an aristocratic and secular family of the Clan Haldane, he would later claim that his Y chromosome could be traced back to Robert the Bruce. Haldane grew up at 11 Crick Road, North Oxford. He learnt to read at the age of three, and at four, after injuring his forehead he asked the physician treating him about the bleeding, "Is this oxyhaemoglobin or carboxyhaemoglobin?" As a youth he was raised as an Anglican. From age eight he worked with his father in their home laboratory where he experienced his first self experimentation, the method he would later be famous for. He and his father became their own "human guinea pigs", such as in their investigation on the effects of poison gases. In 1899, his family moved to "Cherwell", a late Victorian house at the outskirts of Oxford with its own private laboratory. At age 8, in 1901, his father brought him to the Oxford University Junior Scientific Club to listen to a lecture on Mendelian genetics, which had been recently rediscovered. He investigated the physiological condition called "bends", such as when goats lift and bend their legs if discomforted, that is also experienced by deep sea divers. The research became a foundation for a scientific theory called Haldane's decompression model. He studied mathematics and classics at New College, Oxford, and obtained first class honours in mathematical moderations in 1912. He became engrossed in genetics and presented a paper on gene linkage in vertebrates in the summer of 1912. His first technical paper, a 30 page long article on haemoglobin function, was published that same year, as a co author alongside his father. He presented the mathematical treatment of the study on 19 October in the Proceedings of the Physiological Society and was published in December 1913. Haldane did not want his education to be confined to a specific subject. He took up Greats and graduated with first class honours in 1914. While he had full intention of studying physiology, his plan was, as he described later, "somewhat overshadowed by other events" (referring to World War I). His only formal education in biology was an incomplete course in vertebrate anatomy. He was assigned as the trench mortar officer, to lead his team for hand bombing the enemy trenches, the experience of which he described as "enjoyable". While serving in France, he was wounded by an artillery fire for which he was sent back to Scotland. There he served as instructor of grenades for the Black Watch recruits. In 1916, he joined the war in Mesopotamia (Iraq) where an enemy bomb severely wounded him. He was relieved from war fronts and was sent to India and stayed there for the rest of the war. For his ferocity and aggressiveness in battles, his commander described him as the "bravest and dirtiest officer in my Army". Another senior officer of his regiment called him 'mad' and 'cracked'. Between 1919 and 1922, he served as Fellow of New College, Oxford, where, despite his lack of formal education in the field, he taught and researched in physiology and genetics. During his first year at Oxford, he published six papers dealing with physiology of respiration and genetics. Haldane worked part time at the John Innes Horticultural Institution (later named John Innes Centre) at Merton Park in Surrey from 1927 to 1937. When Alfred Daniel Hall became the director in 1926, one of his earliest tasks was to appoint as assistant director "a man of high quality in the study of genetics" who could become his successor. Recommended by Julian Huxley, the council appointed Haldane in March 1927, with the terms: "Mr. Haldane to visit the Institution fortnightly for a day and a night during the Cambridge terms, to put in two months also at Easter and long vacations in two continuous blocks and to be free in the Christmas vacation." As Hall did not retire so early as expected – retiring in 1939, In an article "A passage to India" that he wrote in The Rationalists Annual in 1958, he stated: "For one thing I prefer Indian food to American. Perhaps my main reason for going to India is that I consider that the opportunities for scientific research of the kind in which I am interested are better in India than in Britain, and that my teaching will be at least as useful there as here." The university had sacked his wife Helen for being drunk and disorderly and refusing to pay a fine, triggering Haldane's resignation. He declared he would no longer wear socks, "Sixty years in socks is enough." and he always dressed in Indian attire. He took an interest in the study of floral symmetry. In January 1961 he befriended Canadian lepidopterist Gary Botting, the 1960 U. S. Science Fair winner in zoology (who had first visited the Haldanes along with Susan Brown, 1960 U. S. National Science Fair winner in botany), inviting him to share the results of his experiments hybridising Antheraea silk moths. He, his wife Helen Spurway, and student Krishna Dronamraju were present at the Oberoi Grand Hotel in Calcutta when Brown reminded the Haldanes that she and Botting had a previously scheduled event that would prevent them from accepting an invitation to a banquet proposed by the Haldanes in their honour and had regretfully declined the honour. After the two students had left the hotel, Haldane went on his much publicized hunger strike to protest what he regarded as a "U. S. insult". When the director of the ISI, P. C. Mahalanobis, confronted Haldane about both the hunger strike and the unbudgeted banquet, Haldane resigned from his post (in February 1961), and moved to a newly established biometry unit in Bhubaneswar, the capital of Orissa (Odisha). Haldane retorted:Perhaps one is freer to be a scoundrel in India than elsewhere. So one was in the U. S. A in the days of people like Jay Gould, when (in my opinion) there was more internal freedom in the U. S. A than there is today. The "disgusting subservience" of the others has its limits. The people of Calcutta riot, upset trams, and refuse to obey police regulations, in a manner which would have delighted Jefferson. I don't think their activities are very efficient, but that is not the question at issue. When on 25 June 1962 he was described in print as a "Citizen of the World" by Groff Conklin, Haldane responded:<blockquote>No doubt I am in some sense a citizen of the world. But I believe with Thomas Jefferson that one of the chief duties of a citizen is to be a nuisance to the government of his state. As there is no world state, I cannot do this. On the other hand, I can be, and am, a nuisance to the government of India, which has the merit of permitting a good deal of criticism, though it reacts to it rather slowly. I also happen to be proud of being a citizen of India, which is a lot more diverse than Europe, let alone the U. S. A, the U. S. S. R or China, and thus a better model for a possible world organisation. It may of course break up, but it is a wonderful experiment. So, I want to be labeled as a citizen of India. In 1924, Haldane met Charlotte Franken, who was a journalist for the Daily Express and married to Jack Burghes. Following the publication of Haldane's Daedalus, or Science and the Future, she interviewed Haldane and they began a relationship. He also had an affair with Angel Records founder Dorle Soria. Haldane once boasted about himself, saying, "I can read 11 languages and make public speeches in three; but am unmusical. I am a fairly competent public speaker." In his decompression chamber experiments, he and his volunteers suffered perforated eardrums. But, as Haldane stated in What is Life, "the drum generally heals up; and if a hole remains in it, although one is somewhat deaf, one can blow tobacco smoke out of the ear in question, which is a social accomplishment". Haldane made himself unpopular among his colleagues from the start of his academic career. In Cambridge, he annoyed most of the senior faculty due to his uninhibited behaviour, particularly at dinner. His partisan, Edgar Adrian (the 1932 Nobel laureate), had almost convinced Trinity College to offer him an appointment as a Fellow, but that was ruined by an incident when Haldane arrived at the dining table, carrying a gallon jar of urine from his laboratory. the opening lines of which run:<blockquote>I am going to begin with a boast. I believe that I am one of the [originally as "I am the most"] most influential people living today, although I haven't got a scrap of power. Let me explain. In 1932 I was the first person to estimate the rate of mutation of a human gene. Cancer's a Funny Thing:
I wish I had the voice of Homer
To sing of rectal carcinoma,
This kills a lot more chaps, in fact,
Than were bumped off when Troy was sacked
The poem ends:
I know that cancer often kills,
But so do cars and sleeping pills;
And it can hurt one till one sweats,
So can bad teeth and unpaid debts. A spot of laughter, I am sure,
Often accelerates one's cure;
So let us patients do our bit
To help the surgeons make us fit. He willed that his body be used for medical research and instruction at the Rangaraya Medical College, Kakinada. quote = My body has been used for both purposes during my lifetime and after my death, whether I continue to exist or not, I shall have no further use for it, and desire that it shall be used by others. Its refrigeration, if this is possible, should be a first charge on my estate. His surgery in London was declared successful. But the symptoms reappeared after returning to India in June, and in August, the Indian doctors confirmed that his condition was terminal. Writing to John Maynard Smith on 7 September, he said, "I am not appreciably upset by the prospect of dying fairly soon. But I am very angry [at the English doctor who performed the operation]." Following his will, his body was moved to Kakinada where Vissa Ramachandra Rao performed post mortem and preservation of his body parts. His skeleton and organs are on display to the public in the Haldane Museum, located in the pathology department of Rangaraya Medical College.

Научные исследования

Следуя по стопам отца, первая публикация Халдейна была посвящена механизму газообмена гемоглобином и вышла в журнале The Journal of Physiology. Он исследовал различные аспекты функций почек и механизм выведения.

Генетическая связь

В 1904 году Артур Дюкинфилд Дарбишир опубликовал статью об эксперименте, предпринятом для проверки менделевского наследования у японских вальсирующих и альбиносных мышей. Когда Холдейн ознакомился с этой работой, он заметил, что Дарбишир не учел возможность генетической сцепленности в своем эксперименте. Обратившись за советом к Реджинальду Пуннетту, профессору биологии в Кембриджском университете, он был готов написать собственную статью, но только после проведения независимого эксперимента. Эта работа стала первым доказательством генетической сцепленности у млекопитающих, показав, что определенные генетические признаки склонны наследоваться вместе (как впоследствии было установлено, из-за их близости на хромосомах). Это явление также наблюдалось у шелкопряда и растений. Поскольку статья была написана во время службы Холдейна в Первой мировой войне, Джеймс Ф. Кроу назвал ее «самой важной научной статьей, когда-либо написанной в передовом окопе». Холдейн вспоминал, что он был «единственным офицером, завершившим научную работу с передовой позиции «Черной стражи». Именно после этого известия Холдейн представил статью для публикации, отметив в ней: «В связи с войной возникла необходимость опубликовать ее преждевременно, поскольку, к сожалению, один из нас (А. Д. С.) уже погиб во Франции». Позднее он исследовал генетическую сцепленность (вместе с Джулией Белл) у людей в 1937 году.

Кинетика ферментов

В 1925 году, совместно с Г. Э. Бриггсом, Холдейн предложил новую интерпретацию кинетического закона фермента, сформулированного Виктором Анри в 1903 году, более известного как уравнение Михаэлиса–Ментен 1913 года. Леонор Майкл и Мод Ментен предположили, что фермент (катализатор) и субстрат (реагент) находятся в быстром равновесии со своим комплексом, который затем диссоциирует с образованием продукта и свободного фермента. В отличие от этого, почти одновременно Дональд Ван Слайк и Г. Э. Каллен рассматривали стадию связывания как необратимую реакцию. Уравнение Бриггса–Халдена имело ту же алгебраическую форму, что и оба предыдущих уравнения, однако его вывод основан на приближении квазистационарного состояния, заключающемся в том, что концентрация промежуточного комплекса (или комплексов) практически не изменяется. В результате микроскопическое значение "константы Михаэлиса" (Km) оказалось иным. Несмотря на то, что обычно говорят о кинетике Михаэлиса–Ментен, большинство современных моделей используют вывод Бриггса–Халдена.

Принцип Холдена

В своем эссе «О том, чтобы быть правильного размера» он описывает принцип Холдейна, который утверждает, что размер очень часто определяет, каким физиологическим оборудованием должно обладать животное: «Насекомые, будучи такими маленькими, не имеют кровеносной системы, переносящей кислород. Небольшое количество кислорода, необходимое их клеткам, может поступать путем простой диффузии воздуха через их тела. Но увеличение размеров означает, что животному необходимы сложные системы перекачки и доставки кислорода ко всем клеткам».

Сито Халдена

В 1927 году Холдейн отметил, что поскольку отбор главным образом действует на гетерозиготы, вновь возникшие доминантные мутации гораздо вероятнее закрепятся в популяции, чем рецессивные – механизм, известный как «решето Холдейна». Это приводит к предположению, что адаптация, возникающая из новых мутаций в крупных скрещивающихся популяциях, должна в основном происходить посредством фиксации нерецессивных полезных мутаций.

Происхождение жизни

В 1929 году Халдейн представил современную концепцию абиогенеза в восьмистраничной статье под названием «Происхождение жизни», опубликованной в ежегоднике «Рационалист», описывая первобытный океан как «огромную химическую лабораторию», содержащую смесь неорганических соединений – подобно «горячему разбавленному супу», в котором могли образоваться органические соединения. Под воздействием солнечной энергии в бескислородной атмосфере, содержащей углекислый газ, аммиак и водяной пар, возникли разнообразные органические соединения, «живые или полуживые сущности». Первые молекулы взаимодействовали друг с другом, образуя более сложные соединения, и в конечном итоге – клеточные компоненты. В какой-то момент образовалась своего рода «масляная пленка», которая заключила в себе самовоспроизводящиеся нуклеиновые кислоты, тем самым став первой клеткой. Ж. Д. Берналь назвал эту гипотезу биопоэзом, процессом спонтанного возникновения живого вещества из самовоспроизводящихся, но неживых молекул. Халдейн также предположил, что вирусы были промежуточными формами между пребиотическим супом и первыми клетками. Он утверждал, что пребиотическая жизнь находилась «на вирусной стадии на протяжении многих миллионов лет, прежде чем подходящий набор элементарных единиц объединился в первой клетке». Александр Опарин выдвинул схожую идею на русском языке в 1924 году (опубликована на английском языке в 1936 году). Эмпирическое подтверждение гипотезе было получено в 1953 году в ходе классического эксперимента Миллера – Юри. С тех пор теория первичного бульона (гипотеза Опарина – Халдейна) стала основой для изучения абиогенеза. Хотя теория Опарина стала широко известной лишь после публикации английского перевода в 1936 году, Халдейн признал первенство Опарина, заявив: «Я не сомневаюсь, что профессор Опарин имеет приоритет надо мной».

Малярия и серповидноклеточная анемия

Холдейн первым осознал эволюционную связь между генетическими нарушениями и инфекциями у человека. Оценивая частоту мутаций у людей в различных ситуациях и при разных заболеваниях, он заметил, что мутации, проявляющиеся в эритроцитах, такие как талассемии, были распространены лишь в тропических регионах, где малярия была эндемичной и представляла смертельную угрозу. Он также отметил, что эти признаки (гетерозиготное носительство серповидноклеточной анемии) были выгодны для естественного отбора, защищая людей от заражения малярией. Он представил свою гипотезу на Восьмом Международном конгрессе по генетике, проходившем в 1948 году в Стокгольме, с докладом "Скорость мутации человеческих генов". Он предположил, что генетические нарушения у людей, живущих в регионах, эндемичных по малярии, обеспечивают состояние (фенотип), которое делает их относительно устойчивыми к малярийным инфекциям. Он сформулировал эту концепцию в научной статье, опубликованной в 1949 году, где сделал пророческое замечание: "Эритроциты анемичных гетерозигот меньше нормальных и более устойчивы к гипотоническим растворам. По крайней мере, можно предположить, что они также более устойчивы к атакам спорозоев, вызывающих малярию". Это стало известно как "гипотеза Халдейна о малярии" или, кратко, "гипотеза о малярии". В конечном итоге эта гипотеза была подтверждена Энтони К. Эллисоном в 1954 году на примере серповидноклеточной анемии.

Генетика популяций

Холдейн был одним из трех ключевых ученых, разработавших математическую теорию популяционной генетики, наряду с Рональдом Фишером и Сьюэллом Райтом. Таким образом, он сыграл важную роль в синтезе эволюционной теории начала XX века. Он вновь утвердил естественный отбор в качестве центрального механизма эволюции, объяснив его как математическое следствие менделевского наследования. Он написал серию из десяти статей под названием «Математическая теория естественного и искусственного отбора», в которых выводил формулы для определения направления и скорости изменения частот генов, а также анализировал взаимодействие естественного отбора с мутациями и миграцией. Серия состоит из десяти статей, опубликованных между 1924 и 1934 годами в таких журналах, как Biological Reviews (часть II), Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society (части I и с III по IX) и Genetics (часть X). В 1931 году он прочитал цикл лекций, основанных на этой серии, в Университете Уэльса, которые были обобщены в его книге «Причины эволюции» в 1932 году. Его первая статья в этой серии, опубликованная в 1924 году, посвящена скорости естественного отбора в эволюции березового пядежника. Он предсказал, что условия окружающей среды могут способствовать увеличению или уменьшению численности либо доминантных (в данном случае черных или меланических форм), либо рецессивных (серых или диких типов) мотыльков. Для задымленной среды, такой как Манчестер, где это явление было обнаружено в 1848 году, он предсказал, что «плодовитость доминантных особей должна быть на 50% выше, чем у рецессивных». Предсказание Холдейна было дополнительно подтверждено генетиком из Кембриджа Майклом Маджерусом в его экспериментах, проведенных между 2001 и 2007 годами. Его вклад в статистическую генетику человека включал: первые методы, использующие метод максимального правдоподобия для оценки генетических карт человека; новаторские методы оценки частоты мутаций человека; первые оценки частоты мутаций у человека (2 × 10−5 мутаций на ген в поколение для гена гемофилии, сцепленного с X-хромосомой); и первое представление о том, что существует «цена естественного отбора». Он впервые оценил скорость мутаций человека в своей книге 1932 года под названием «Причины эволюции». В Садоводческом институте Джона Иннеса он разработал сложную теорию сцепления для полиплоидов и расширил представление о взаимосвязи генов и ферментов, проведя биохимическое и генетическое исследование пигментов растений.

Haldane was one of the three major figures to develop the mathematical theory of population genetics, along with Ronald Fisher and Sewall Wright. He thus played an important role in the modern evolutionary synthesis of the early 20th century. He re established natural selection as the central mechanism of evolution by explaining it as a mathematical consequence of Mendelian inheritance. He wrote a series of ten papers, A Mathematical Theory of Natural and Artificial Selection, deriving expressions for the direction and rate of change of gene frequencies, and also analyzing the interaction of natural selection with mutation and migration. The series consists of ten papers published between 1924 and 1934 in journals such as Biological Reviews (part II), Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society (parts I and from III to IX), and Genetics (part X). He gave a set of lectures based on this series at the University of Wales in 1931, and they were summarised in his book, The Causes of Evolution in 1932. His first paper on the series in 1924 specifically deals with the rate of natural selection in peppered moth evolution. He predicted that environmental conditions can favour the increase or decline of either the dominant (in this case the black or melanic forms) or the recessive (the grey or wild type) moths. For a sooty environment such as Manchester, where the phenomenon was discovered in 1848, he predicted that the "fertility of the dominants must be 50% greater than that of the recessives". Haldane's prediction was proven further by a Cambridge geneticist Michael Majerus in his experiments conducted between 2001 and 2007. His contributions to statistical human genetics included: the first methods using maximum likelihood for the estimation of human linkage maps; pioneering methods for estimating human mutation rates; the first estimates of mutation rate in humans (2 × 10−5 mutations per gene per generation for the X linked haemophilia gene); and the first notion that there is a "cost of natural selection". He was the first to estimate the rate of human mutation in his 1932 book entitled The Causes of Evolution. At the John Innes Horticultural Institution, he developed the complicated linkage theory for polyploids; and extended the idea of gene enzyme relationships with the biochemical and genetic study of plant pigments.

Клонирование человека

Холдейн первым задумался о генетической основе клонирования человека и, в конечном итоге, об искусственном выведении превосходных особей. Для этого он ввел термины "клон" и "клонирование", модифицировав более ранний термин "клон", который использовался в сельском хозяйстве с начала XX века (от греческого klōn, побег). Он представил эти термины в своей речи "Биологические возможности для человеческого рода в ближайшие десять тысяч лет" на симпозиуме Фонда Ciba "Человек и его будущее" в 1963 году. Он сказал:

"Вселяет надежду, что некоторые линии человеческих клеток можно выращивать в среде с точно известным химическим составом. Возможно, первым шагом станет создание клона из одной оплодотворенной яйцеклетки, как в романе "О дивный новый мир".

Исходя из общего принципа, что люди совершают все возможные ошибки, прежде чем найти верный путь, мы, несомненно, клонируем не тех людей [например, Гитлера].

Предполагая, что клонирование возможно, я ожидаю, что большинство клонов будут создаваться из людей в возрасте не менее пятидесяти лет, за исключением спортсменов и танцоров, которых будут клонировать в более молодом возрасте. Клонирование будет производиться из людей, которые, как считается, проявили себя в социально одобряемой деятельности."

Эктогенез и оплодотворение in vitro

Его эссе «Дедал, или Наука и будущее» (1924) выдвинуло концепцию экстракорпорального оплодотворения, которое он назвал эктогенезом. Он представлял эктогенез как инструмент для создания более совершенных людей (евгеника). Работа Холдейна оказала влияние на роман Хаксли «О дивный новый мир» (1932) и также вызывала восхищение у Джеральда Хёрда. Различные научные эссе были собраны и опубликованы в сборнике под названием «Возможные миры» в 1927 году. Его книга «A. R. P. (Противовоздушная оборона)» (1938) объединила его физиологические исследования влияния стресса на организм человека с его опытом воздушных налетов во время Гражданской войны в Испании, чтобы представить научный анализ вероятных последствий воздушных налетов, которым должна была подвергнуться Британия во время Второй мировой войны.

Критика К. С. Льюиса

Вместе с Олафом Степлдоном, Чарльзом Кеем Огденом, И. А. Ричардсом и Х. Г. Уэллсом, Холдейн был обвинен К. С. Льюисом в наукопоклонничестве. Холдейн критиковал Льюиса и его "Трилогию о космическом искуплении" за "полное искажение науки и пренебрежительное отношение к человеческому роду". Холдейн написал книгу для детей под названием "Мой друг мистер Лики" (1937), включающую рассказы "Ужин с магом", "День из жизни мага", "Вечеринка мистера Лики", "Крысы", "Змея с золотыми зубами" и "Моя волшебная запонка". В более поздних изданиях появились иллюстрации Квентина Блейка. Холдейн также написал эссе, критикующее аргументы Льюиса в пользу существования Бога, под названием "Еще больше анти-Льюисита", отсылая к отравляющему газу и его противоядию.

Ветряные мельницы, вырабатывающие водород

В 1923 году в своей лекции в Кембридже под названием «Наука и будущее» Холдейн, предвидя истощение запасов угля для выработки энергии в Великобритании, предложил сеть ветряных мельниц для производства водорода. Это было первое предложение о создании возобновляемой энергетической экономики, основанной на водороде.

Ученые

В своей автобиографии вкратце, опубликованной незадолго до его смерти в Индии, Холдейн назвал четырех близких соратников, проявивших способности стать выдающимися учеными: Т. А. Дэвис, Дронамраджу Кришна Рао, Суреш Джаякар и С. К. Рой.

Награды и почести

В 1932 году Холдейн был избран членом (фелло) Королевского общества.

Наследие

В его честь названа лекция Холдейна в Центре Джона Иннеса, где он работал с 1927 по 1937 год. Лекция JBS Холдейна в Обществе генетики также названа в его честь. В романе "Antic Hay" (1923) его друг Олдос Хаксли высмеял Холдейна, представив его как одержимого самоэкспериментами, которого описали как "биолога, настолько увлеченного своими экспериментами, что не замечает, как его друзья изменяют с его женой".

Цитаты

Он известен (возможно, апокрифическим) ответом, который он дал, когда некоторые теологи спросили его, что можно заключить о разуме Творца, исходя из творений: "чрезмерная любовь к жукам", или иногда он отвечал: "чрезмерная любовь к звездам и жукам". "Я подозреваю, что вселенная не только страннее, чем мы предполагаем, но и страннее, чем мы способны предположить". "Мне представляется крайне маловероятным, что разум – это лишь побочный продукт материи. Ибо если мои мыслительные процессы полностью определяются движением атомов в моем мозге, у меня нет оснований полагать, что мои убеждения истинны. Они могут быть химически обоснованными, но это не делает их логически верными. И, следовательно, у меня нет оснований полагать, что мой мозг состоит из атомов". "У меня был гастрит около пятнадцати лет, пока я не прочитал Ленина и других авторов, которые показали мне, что не так с нашим обществом и как это исправить. С тех пор я больше не нуждаюсь в магнезии". "Я полагаю, процесс принятия пройдет через четыре обычных этапа: (i) Это бессмысленная чушь; (ii) Это интересная, но извращенная точка зрения; (iii) Это правда, но совершенно неважно; (iv) Я всегда так говорил". "Всего триста десять видов во всей Индии, представляющих двести тридцать восемь родов, шестьдесят два семейства, девятнадцать различных отрядов. Все они на Ноевом ковчеге. И это только Индия, и только птицы". "Глупость майны показывает, что у птиц, как и у людей, лингвистические и практические способности не слишком сильно коррелируют. Студент, способный повторить страницу из учебника, может получить отличные оценки, но может оказаться неспособным проводить исследования". Когда его спросили, отдал бы он свою жизнь за своего брата, Холдейн, предвосхищая правило Гамильтона, предположительно ответил: "Два брата или восемь двоюродных братьев".