Работы Вавилова Н.И.

Введение.

Генетика... Сейчас это слово в той или иной степени известно каждому. Специализированные научные заведения, исследования, опыты, овечка Долли, расшифровка генома человека и многое, многое другое, но так было не всегда. В это трудно поверить, но ещё в начале 20-века большая часть научного мира с настороженностью относились к этой новой и неизведанной к тому времени науке. Её, как в прочем и психологию, нередко попросту недооценивали или не воспринимали в серьёз. «Генетика-лженаука»; «Генетика - продажная девка капитализма» - вот так нередко отзывалась пресса об этой науке, хотя на «Западе» она получила весьма широкое распространение и уже открывались лаборатории и Н.И.И.(научно-исследовательские институты) специализировавшихся на проблемах генетического изучения мира. Вызвано это было, прежде всего, дальновидностью западных умов, которые сразу поняли перспективность и возможную прибыльность этого проекта. У нас же, как это обычно и бывает, дело стояло на месте, хотя, наверное, это закономерно, уж слишком много потрясений выпало на долю России в этот период. Но земля русская рожала, и будет рожать людей, которые своим умом, знаниями и талантом не уставали ещё и ещё раз доказывать всему миру, что русские не «дикие северные медведи», а высокообразованная, умная, способная мыслить, творить и изобретать, раса. Такими были: Михаил Васильевич Ломоносов, Александр Сергеевич Пушкин, Дмитрий Иванович Менделеев, Иван Петрович Павлов, Александр Степанович Попов, Михаил Юрьевич Лермонтов, Сергей Павлович Королёв, Александр Сергеевич Грибоедов и многие другие, таким был и Иван Николаевич Вавилов – человек незаурядного ума с непокорной душой и очень печальной, трагически сложившейся судьбой. Этот выдающийся учёный, который по праву может считаться светилом мировой науки, сделал всё возможное и, порой, невозможное, для развития генетики, да и науки, в общем. Именно его работы стали основой для всей современной генетики.

Жизненный путь Вавилова И.И.

Вавилов Николай Иванович (1887–1943) родился в Москве 26-го ноября 1887 года. Отец его был способным коммерческим деятелем, прошедшим через трудное детство. Он искренне любил своих сыновей, Николая и Сергея (впоследствии ставших гениальными русскими учеными), дочь Лидию - микробиолога, скончавшуюся в годы своей молодости, и Александру, ставшую позже врачом. Николай был помещен отцом в Московское коммерческое училище. Его же влекло к себе естествознание.

Как многие выдающиеся ученые Н. И. Вавилов рано стал заниматься самостоятельной работой. По окончании училища Вавилов поступил в Московский Сельскохозяйственный Институт, где и началась его активная научная деятельность (ныне Сельскохозяйственная Академия имени К. А. Тимирязева), который он окончил в 1911 году. Его дипломная работа "Голые слизни (улитки), повреждающие поля и огороды в Московской губернии", опубликованная в 1910 году, сразу же была оценена по достоинству и даже удостоена премии Московского политехнического музея. В 1909 году, будучи еще студентом 2-го курса, он выступает на торжественном заседании студенческого кружка - кружка любителей естествознания, - посвященном 100-летию со дня рождения Дарвина, с докладом "Дарвинизм и экспериментальная морфология". Таким образом, еще на студенческой скамье определился круг научных интересов Вавилова - от прикладных вопросов сельского хозяйства до самых широких теоретических вопросов эволюционной биологии. Уже тогда многим из его окружения было ясно, что его как ученого ждет большое будущее. Позднее, один из его учителей, выдающийся агрохимик Д. Н. Прянишников скажет о Вавилове: "Мы не говорим, что он гений только потому, что он наш современник".

Работая у Д. Н. Прянишникова, по окончанию института, Вавилов одновременно стал учеником и сотрудником основоположника отечественной селекции сельскохозяйственных растений профессора Д. Л. Рудзинского, основавшего Селекционную станцию при Московском сельскохозяйственном институте. Николаю Ивановичу везло на корифеев! Это всегда было проявление взаимного тяготения. Помимо Д. Н. Прянишникова и Д. Л. Рудзинского, Николай Иванович в первые годы своего научного развития сблизился с такими высокоталантливыми деятелями селекции и микологии, как С. И. Жегалов и А. А. Ячевский. Николай Иванович попал в плеяду крупнейших исследователей начала века.

Центры происхождения культурных растений.

С 1911 года Вавилов стремится в Бюро по прикладной ботанике в Петербурге, которое в то время возглавлял Р. Э. Регель. Здесь он начал с изучения пшеницы, а затем ячменя и других культур. Его уже начинают интересовать более широкие вопросы происхождения культурных растений. Немного позднее он сделает потрясающую работу, он соберёт информацию об основных культурных растениях и определит основные центры их появления и развития. Над этой работой он трудился примерно 9 лет

Центры происхождения культурных растений:

1.Южноазиатский тропический центр (около 33% от общего числа видов культурных растений). Родина риса, сахарного тростника, множества тропических и овощных культур.

2. Восточноазиатский центр (20% культурных растений). Родина сои, различных видов проса, овощных и плодовых культур.

3.Юго-Западноазиатский центр (4% культурных растений). Важнейшая область происхождения видов возделываемых в Европе культур — хлебных злаков, бобовых, плодовых культур и винограда.

4.Средиземноморский центр (примерно 11% видов культурных растений). Родина маслины, рожкового дерева, множества кормовых и овощных культур.

5.Эфиопский центр (около 4% культурных растений). Характеризуется рядом эндемичных видов и даже родов — хлебный злак тефф, масличное растение нуг, особый вид банана, кофейное дерево и др. Характерно наличие оригинальных культурных эндемичных видов и подвидов пшеницы и ячменя.

6. Центральноамериканский центр(9%культурных растений). Отсюда берут начало около 90 пищевых, технических и лекарственных видов растений, в том числе кукуруза, длинноволокнистые виды хлопчатника, ряд видов фасоли, тыквы, какао, многие виды плодовых.

7. Андийский центр. Родина многих видов клубненосных растений. Прежде всего культурных видов картофеля, оки, ульюко, анью, а также хинного дерева, кокаинового куста и др.

8.Переднеазиатский – Здесь были окультурены рожь, ячмень, роза, инжир.

Научные разработки Вавилова в области иммунитета и генетики.

Более того, в 1911 и в 1912 годах он, вероятно, под впечатлением работ И. И. Мечникова начинает свои исследования по иммунитету растений и грибковых заболеваний, которые он проводит в сверхурочное время, в руководимой профессором А. А. Ячевским лаборатории в бюро микологии и фитопатологии. Поражала работоспособность Вавилова. По свидетельству очевидцев, он мог работать по 18 часов в сутки. Он обладал удивительным умением концентрировать волю и энергию, работать с азартной неистовостью. Его бешеный ритм невольно увлекал всех, кто с ним работать. "Жизнь коротка - надо спешить", - говорил он, словно предчувствую, что судьба отпустила ему не много времени.

Уже в том же 1911 году Вавилову поручают вести занятия со студентами Высших Голицинских сельскохозяйственных курсов. Он впервые вводит элементы генетики и делает занятия столь интересными, что увлекает за собой молодежь, будит в ней любознательность и подлинный интерес к науке. В 1912 году директор Голицинских курсов, Д. Н. Прянишников, предлагает Вавилову выступить с актовой речью. Не без волнения Вавилов произносит речь под названием "Генетика и ее отношение к агрохимии", которая была издана отдельной брошюрой. В этой речи он убедительно показывает практическое значение генетики. Без генетики селекция была еще несовершенна, гибридизация и искусственный отбор еще применялись в значительной степени в слепую, без обоснования законами наследственности и изменчивости. Но он говорит не только о селекции. Его интересуют вопросы происхождения и эволюции культурных растений - тема, которая станет одной из главных в его дальнейших исследованиях.

Большое значение для научной биографии Вавилова имела командировка "для завершения образования" в Англию в 1913 году, к самому Уильяму Бэтсону - одному из создателей генетики. "Основные камни огромного значения, размеры которого мы еще не в состоянии охватить, заложены Бэтсоном", - напишет Вавилов в 1926 году. Вавилов считает Бэтсона крупнейшим биологом, личность которого "поражала своей универсальностью, энциклопедичностью". Но таков был и сам Вавилов, ученый - энциклопедист, одинаково интересовавшийся как сугубо прикладными вопросами сельскохозяйственной науки, так и величайшими проблемами эволюционной биологии. Это были во многом родственные души. Их объединяла универсальная широта интересов, как в науке, так и искусстве, умение сочетать науку с жизнью, терпимость в критике. Оба они были апостолами свободы науки и верили в то, что она делает мир лучше.

В 1914 году Вавилов переезжает из Англии во Францию, где его заинтересовала крупнейшая семеноводческая фирма Вильморенов. Будучи скорее коммерческим предприятием, она также вела большую селекционную и семеноводческую работу и, в частности, исследовала хлебопекарные качества пшеницы. Из Франции Вавилов отправляется в Германию, работать у знаменитого биолога - эволюциониста Эрнста Геккеля. Здесь его застает начавшаяся мировая война, и он не без труда добирается до России, лишившись части багажа с ценными книгами.

По возвращении из заграничной командировки, Вавилов в 1914 году был избран преподавателем Голицинских курсов и одновременно вел летние курсы по частному земледелию в Петроградской сельскохозяйственной академии. Но преподавательская деятельность в Москве не дает ему полного удовлетворения и почти не оставляет времени для научной работы. Поэтому в1917 году Вавилов решает переехать в Саратов - центр изучения сельского хозяйства юго-востока России, где работает на Высших сельскохозяйственных курсах Саратовского общества сельского хозяйства.

Здесь он читает курс частного земледелия и селекции. В июле 1918 года Вавилов назначается на должность профессора, заведующего кафедрой частного земледелия, вновь организованного Саратовского сельскохозяйственного института.

В саратовский период, хотя он и был коротким, взошла звезда Н. И. Вавилова - ученого. Там он отобрал коллектив молодых последователей его идей, студентов университета, и вместе с ними произвел экспедиционное обследование полевых культур Юго - Востока европейской части России. Результатом экспедиции явилось опубликование первой советской региональной монографии по видовому и сортовому составу полевых возделываемых растений. Книга называлась "Полевые культуры Юго - Востока". Издать ее удалось лишь в 1922 году.

В 1918 году Вавилов наступает с инициативой организации в Саратове филиала отдела прикладной ботаники. Несмотря на понятные для тех лет исключительные трудности, Вавилов не только продолжает начатые исследования, но и непрерывно расширяет масштабы работ по прикладной ботанике. Прежде всего, он продолжает опыты, начатые в Петровской сельскохозяйственной академии. Это, по его собственным словам, "иммунитет, гибриды и некоторые ботанико-географические работы". Вавилова, конечно же, особенно интересует проблемы иммунитета, особенно иммунитета пшеницы. В течение многих веков болезни пшеницы были одной из самых важных помех хорошего урожая.

Осенью 1918 года Вавилов закончил свою работу по иммунитету растений к инфекционным заболеваниям, и в начале 1919 года по инициативе Д. Н. Прянишникова она публикуется в "Известиях Петровской сельскохозяйственной академии". Статья выходит с надписью: "посвящаю памяти великого исследователя иммунитета И. И. Мечникова". Проблема иммунитета волнует Вавилова в течение всей жизни.

 Иммунитет растений

Иммунитет растений, невосприимчивость растений к возбудителям болезней и вредителям, а также к продуктам их жизнедеятельности. Частные проявления иммунитет растений — устойчивость (резистентность) и выносливость. Устойчивость заключается в том, что растения какого-либо сорта (иногда вида) не поражаются болезнью или вредителями либо поражаются менее интенсивно, чем другие сорта (или виды). Выносливостью называется способность больных или поврежденных растений сохранять свою продуктивность (количество и качество урожая). Применение устойчивых сортов — наиболее надёжный метод борьбы со многими болезнями растений (ржавчиной хлебных злаков, головнёй и ржавчиной кукурузы и др.). Возделывание сортов подсолнечника, устойчивых против заразихи и моли, привело к почти полной ликвидации поражения его этими вредителями. Вавилов установил, что к заболеваниям контролируется сравнительно небольшим числом генов, поддающихся учёту при гибридологическом анализе. Например, у разных видов пшеницы обнаружено около 20 генов устойчивости к стеблевой ржавчине, которые локализованы на 9 хромосомах, находящихся в разных хромосомных наборах (геномах). Устойчивость или восприимчивость растений — результат взаимодействия двух геномов (растения и паразита), что и объясняет многообразие как генов устойчивости растений к одному и тому же виду возбудителя, так и физиологических рас паразита, способных преодолевать действие этих генов. Такое многообразие — следствие параллельной эволюции паразита и растения-хозяина (Н. И. Вавилов, П. М. Жуковский). Американский генетик и фитопатолог Х. Г. Флор выдвинул гипотезу «ген на ген». По этой теории, все гены резистентного растения (R-гены) рано или поздно должны быть преодолены генами вирулентности паразита, так как темп его размножения намного выше, чем у растения. Тем не менее в природе всегда можно найти растения, устойчивые ко всем известным расам паразитов. Одна из важнейших причин этой стойкости растений — наличие у них так называемой полевой устойчивости (типы устойчивости, при которых паразит может развиваться, но вследствие недостатка пищи в растении, из-за наличия механических преград, неблагоприятного строения устьиц и т. п. развивается медленно, и потери урожая в связи с этим невелики). Полевая устойчивость контролируется полимерными генами, каждый из которых не даёт видимого эффекта устойчивости, но их различные сочетания определяют ту или иную её степень.

Единой теории иммунитета растений нет вследствие большого разнообразия типов возбудителей болезней и защитных реакций растений. Н. И. Вавилов подразделял И. р. на структурный (механический) и химический. Механический иммунитет растений обусловлен морфологическими особенностями растения-хозяина, в частности наличием защитных приспособлений (например, густое опушение побегов и т. д.), которые препятствуют проникновению патогенов в тело растений. Химический иммунитет растений обусловлен многими химическими особенностями растений. Иногда иммунитет растений зависит от недостатка в растении какого-либо необходимого для паразита вещества, в других случаях растение вырабатывает вещества, вредные для паразита (фитоалексины немецкого биолога К. Мюллера; фитонциды советского биолога Б. П. Токина). Советский микробиолог Т. Д. Страхов наблюдал, что в тканях устойчивых к болезням растений происходят регрессивные изменения патогенных микроорганизмов, связанные с действием ферментов растения, его обменными реакциями. Советский биохимики Б. А. Рубин и другие связывают реакции растений, направленные на инактивацию возбудителя болезни и его токсинов, с деятельностью окислительных систем и энергетическим обменом клетки. Различные ферменты растений, регулирующие энергообмен, характеризуются разной степенью устойчивости к продуктам жизнедеятельности патогенных микроорганизмов. У иммунных форм растений доля участия ферментов, устойчивых к метаболитам патогенов, более значительна, чем у неиммунных. Наиболее устойчивы к влиянию метаболитов окислительные системы (пероксидазы и полифенолоксидазы), а также ряд флавиновых ферментов. В инфицированных клетках иммунных растений активность этих ферментов не только не падает, но даже возрастает. Это активирование обусловлено биосинтезом ферментных белков, как идентичных присутствующим в незаражённых тканях, так и отличающихся от них по ряду свойств (так называемых изоферментов). У растений, как и у беспозвоночных животных, не доказана способность вырабатывать антитела в ответ на антигены. Только у позвоночных имеются специальные органы, клетки которых вырабатывают антитела. В инфицированных тканях у иммунных растений образуются полноценные в функциональном отношении органоиды протоплазмы — митохондрии, пластиды, рибосомы, которые обусловливают присущую иммунным формам растений способность не только сохранять, но и повышать при инфекции энергетическую эффективность дыхания. Вызываемые болезнетворными агентами нарушения дыхания сопровождаются образованием различных соединений, выполняющих, в частности, роль своеобразных химических барьеров, препятствующих распространению инфекции. Следовательно, И. р. — выражение особенностей протопласта, клетки, ткани, органа и организма в целом, представляющего сложную, разнокачественную и в то же время функционально единую биологическую систему. Характер ответных реакций растений на повреждения вредителями, паразитами — образование химических, механических и ростовых барьеров, способность к регенерации поврежденных тканей, замена утраченных органов — всё