Ученый мендель. Сложные учебные годы

Будучи монахом, Мендель с удовольствием вел занятия по физике и математике в школе близлежащего городка Цнайм, однако не прошел государственного экзамена на аттестацию учителя. Видя его страсть к знаниям и высокие интеллектуальные способности, настоятель монастыря послал его для продолжения обучения в Венский университет, где Мендель в качестве вольнослушателя проучился четыре семестра в период 1851-53, посещая семинары и курсы по математике и естественным наукам, в частности, курс известного физика К. Доплера. Хорошая физико-математическая подготовка помогла Менделю впоследствии при формулировании законов наследования.

Трудные годы учения

Иоганн родился вторым ребенком в крестьянской семье смешанного немецко-славянского происхождения и среднего достатка, у Антона и Розины Мендель. В 1840 Мендель окончил шесть классов гимназии в Троппау (ныне г. Опава) и в следующем году поступил в философские классы при университете в г. Ольмюце (ныне г. Оломоуц). Однако, материальное положение семьи в эти годы ухудшилось, и с 16 лет Мендель сам должен был заботиться о своем пропитании. Не будучи в силах постоянно выносить подобное напряжение, Мендель по окончании философских классов, в октябре 1843, поступил послушником в Брюннский монастырь (где он получил новое имя Грегор). Там он нашел покровительство и финансовую поддержку для дальнейшего обучения. В 1847 Мендель был посвящен в сан священника. Одновременно с 1845 года он в течение 4 лет обучался в Брюннской теологической школе. Августинской монастырь св. Фомы был центром научной и культурной жизни Моравии. Помимо богатой библиотеки, он имел коллекцию минералов, опытный садик и гербарий. Монастырь патронировал школьное образование в крае.

Монах-преподаватель

Опыты над гибридами гороха

С 1856 Мендель начал проводить в монастырском садике (шириной в 7 и длиной в 35 метров) хорошо продуманные обширные опыты по скрещиванию растений (прежде всего среди тщательно отобранных сортов гороха) и выяснению закономерностей наследования признаков в потомстве гибридов. В 1863 он закончил эксперименты и в 1865 на двух заседаниях Брюннского общества естествоиспытателей доложил результаты своей работы. В 1866 в трудах общества вышла его статья "Опыты над растительными гибридами", которая заложила основы генетики как самостоятельной науки. Это редкий в истории знаний случай, когда одна статья знаменует собой рождение новой научной дисциплины. Почему принято так считать?

Работы по гибридизации растений и изучению наследования признаков в потомстве гибридов проводились десятилетия до Менделя в разных странах и селекционерами, и ботаниками. Были замечены и описаны факты доминирования, расщепления и комбинирования признаков, особенно в опытах французского ботаника Ш. Нодена. Даже Дарвин, скрещивая разновидности львиного зева, отличные по структуре цветка, получил во втором поколении соотношение форм, близкое к известному менделевскому расщеплению 3:1, но увидел в этом лишь "капризную игру сил наследственности". Разнообразие взятых в опыты видов и форм растений увеличивало количество высказываний, но уменьшало их обоснованность. Смысл или "душа фактов" (выражение Анри Пуанкаре) оставались до Менделя туманными.

Совсем иные следствия вытекали из семилетней работы Менделя, по праву составляющей фундамент генетики. Во-первых, он создал научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства (какие формы брать в скрещивание, как вести анализ в первом и втором поколении). Мендель разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков, что представляло собой важное концептуальное нововведение. Во-вторых, Мендель сформулировал два основных принципа, или закона наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания. Наконец, Мендель в неявной форме высказал идею дискретности и бинарности наследственных задатков: каждый признак контролируется материнской и отцовской парой задатков (или генов, как их потом стали называть), которые через родительские половые клетки передаются гибридам и никуда не исчезают. Задатки признаков не влияют друг на друга, но расходятся при образовании половых клеток и затем свободно комбинируются у потомков (законы расщепления и комбинирования признаков). Парность задатков, парность хромосом, двойная спираль ДНК - вот логическое следствие и магистральный путь развития генетики 20 века на основе идей Менделя.

Великие открытия часто признаются не сразу

Хотя труды Общества, где была опубликована статья Менделя, поступили в 120 научных библиотек, а Мендель дополнительно разослал 40 оттисков, его работа имела лишь один благосклонный отклик - от К. Негели, профессора ботаники из Мюнхена. Негели сам занимался гибридизацией, ввел термин "модификация" и выдвинул умозрительную теорию наследственности. Однако, он усомнился в том, что выявленные на горохе законы имеет всеобщий характер и посоветовал повторить опыты на других видах. Мендель почтительно согласился с этим. Но его попытка повторить на ястребинке, с которой работал Негели, полученные на горохе результаты оказалась неудачной. Лишь спустя десятилетия стало ясно почему. Семена у ястребинки образуются партеногенетически, без участия полового размножения. Наблюдались и другие исключения из принципов Менделя, которые нашли истолкование гораздо позднее. В этом частично заключается причина холодного приема его работы. Начиная с 1900, после практически одновременной публикации статей трех ботаников - Х. Де Фриза, К. Корренса и Э. Чермака-Зейзенегга, независимо подтвердивших данные Менделя собственными опытами, произошел мгновенный взрыв признания его работы. 1900 считается годом рождения генетики.

Вокруг парадоксальной судьбы открытия и переоткрытия законов Менделя создан красивый миф о том, что его работа оставалась совсем неизвестной и на нее лишь случайно и независимо, спустя 35 лет, натолкнулись три переоткрывателя. На самом деле, работа Менделя цитировалась около 15 раз в сводке о растительных гибридах 1881, о ней знали ботаники. Более того, как выяснилось недавно при анализе рабочих тетрадей К. Корренса, он еще в 1896 читал статью Менделя и даже сделал ее реферат, но не понял в то время ее глубинного смысла и забыл.

Стиль проведения опытов и изложения результатов в классической статье Менделя делают весьма вероятным предположение, к которому в 1936 пришел английский математический статистик и генетик Р. Э. Фишер: Мендель сначала интуитивно проник в "душу фактов" и затем спланировал серию многолетних опытов так, чтобы озарившая его идея выявилась наилучшим образом. Красота и строгость числовых соотношений форм при расщеплении (3:1 или 9:3:3:1), гармония, в которую удалось уложить хаос фактов в области наследственной изменчивости, возможность делать предсказания - все это внутренне убеждало Менделя во всеобщем характере найденных им на горохе законов. Оставалось убедить научное сообщество. Но эта задача столь же трудна, сколь и само открытие. Ведь знание фактов еще не означает их понимания. Крупное открытие всегда связано с личностным знанием, ощущениями красоты и целостности, основанных на интуитивных и эмоциональных компонентах. Этот внерациональный вид знания передать другим людям трудно, ибо с их стороны нужны усилия и такая же интуиция.

Судьба открытия Менделя - задержка на 35 лет между самим фактом открытия и его признанием в сообществе - не парадокс, а скорее норма в науке. Так, спустя 100 лет после Менделя, уже в период расцвета генетики, подобная же участь непризнания в течение 25 лет постигла открытие Б. Мак-Клинток мобильных генетических элементов. И это несмотря на то, что она, в отличие от Менделя, была ко времени своего открытия высоко авторитетным ученым и членом Национальной Академии наук США.

В 1868 Мендель был избран настоятелем монастыря и практически отошел от научных занятий. В его архиве сохранились заметки по метеорологии, пчеловодству, лингвистике. На месте монастыря в Брно ныне создан музей Менделя; издается специальный журнал "Folia Mendeliana".

Достижения:

Профессиональная, социальная позиция: Мендель — австрийский ботаник, августинский монах, игумен, аббат.

Основной вклад (чем известен): Мендель — австрийский ботаник, который открыл основополагающие принципы наследственности и заложил основы современной генетики. Его теория является одной из базовых систем биологии.
Вклады: Мендель показал, что наследование этих признаков подчиняется определенным законам, которые теперь называются.
Законами Менделя о наследственности и, которые описывают порядок передачи наследственных признаков из поколения в поколение:
Закон единицы символов (генов) говорит, что характеристики индивидуальности находятся под контролем наследственных факторов, пар элементарных единиц,которые теперь известных как гены.
Закон доминирования говорит , что некоторые унаследованные факторы доминируют и может маскировать другие, рецессивные факторы.
Закон расщепления (сегрегации) говорит, что факторы пары разделяются во время воспроизведения, так что только один из факторов влияет на потомство.
Закон независимого комбинирования, который говорит, что индивидуальные черты организма передаются независимо друг от друга.
Принцип неполного доминирования, гласит, что для некоторых характеристик ни один из генов не является доминирующим.
Он опубликовал свои результаты в 1865 г., но его работы были проигнорированы. Важность работ Менделя не была признана вплоть до 1900 года, когда три ботаника, Карл Эрих Корренс, Эрих фон Чермак и Гуго де Фриз, работающие независимо друг от друга пришли к аналогичным выводам, и в процессе этого, открыли его работы.
На протяжении 1930-х и 1940-х годов была создана современная синтетическая теория объединяющая менделевскую генетику с теорией Дарвина о естественном отборе.
Его система оказалась обще применимой и является одной из базовых систем биологии.
Основные труды: Versuche über Pflanzen-Hybride «Трактаты о растительных гибридах», 1865.

Жизнь:

Происхождение: Грегор Мендель родился 20 июля 1822 г. в семье этнических немцев в Хейнцендорфе, Австрийской империи и был крещен два дня спустя. Он был сыном Антона и Розины Менделя и имел одну старшую сестру Веронику, а также младшую Терезию. Его предки были фермерами и его отцу приходилось тяжело работать как крепостному. Уже тогда Мендель проявлял большую любовь к природе и пронес эту любовь через всю свою жизнь. В детстве Мендель много работалв саду и изучал пчеловодство.
Образование: В 1831 году он был направлен в школу пиаристов в Липнике и в возрасте 12 лет в гимназию в Oпава (Троппау). В молодости в 1840-1843 годах он учился в Философском институте в г. Ольмюц. С 1844 по 1848 г. он учился в Брюннском богословском институте, а позже в Венском университете.
Основные этапы профессиональной деятельности: Между 1856 и 1865 гг. он провел ряд экспериментов с растениями гороха и его открытия стали математическим обоснованием основ генетики.
По рекомендации своего учителя физики Фридриха Франца, он в 1843 году поступил в монастырь августинцев Св.Томаса (Св. Фомы) в Брюнне. Урожденный Иоганн Мендель, при вступлении в монашество взял имя Грегор. В 1847 году он был рукоположен в священники и служил в течение короткого времени в качестве викария в монастыре Старого Брюнне.
В 1851 он был отправлен на обучение в Венский университет и в 1853 году возвратился к себе в аббатство как учитель, главным образом физики. В то время августинцы преподавали философию, иностранные языки, математику и естественные науки в средних школах и университетах.
В это время наряду с преподаванием и богословскими исследованиями, Мендель обучался сельскому хозяйству, плодоводству и виноградарству в Институте философии в Брюнне. Окруженный атмосферой динамической активности, Мендель нашел оптимальные условия для учебы, а затем и для своей исследовательской работы. Он был вдохновлен своими университетскими профессорами и его коллегами из монастыря, на проведение исследований изменений в растениях. Свои основные исследования он проводил с 1856 по 1865 год в саду своего монастыря.
В 1868 году Мендель стал настоятелем монастыря Святого Фомы и больше не занимался научными исследованиям. В свое свободное время, на протяжении 10 лет, он вырастил по меньшей мере 29 000 растений гороха. Он заботливо осуществлял их перекрестное опыление, упаковывая их для защиты от случайного оплодотворения, а затем описывал вырастающие из семян растения.
Он каталогизировал последующие поколения гороха со статистической точностью, стараясь определить причины возникновения таких различных признаков как, высота (высокие или короткие), цветочные цвета (зеленый или желтый) и форму при воспроизведении.
Основные этапы личной жизни: Мендель был добродушным и бесконфликтным человеком. Его очень любили прихожане, ученики и монахи. Он никогда не был женат и не имел детей.
Мендель умер 6 января 1884 года, в возрасте 61 года, в Брно, Моравия, Австро-Венгрия (ныне Чехия).
Изюминка : С сорока лет и до конца дней Мендель страдал от избыточного веса. В его монастырской квартире был устроен маленький зверинец. Чарльз Дарвин не был знаком с работами Менделя. Мендель умер так и не зная, что он станет известен как отец генетики. После его смерти, его преемник аббат сжег все документы из коллекции Менделя, чтобы избежать налогообложения.

Грегор Мендель, настоящее имя Иоганн Мендель - известный австрийский ботаник-биолог и первооткрыватель генетики, выявивший закономерность моногенного наследования. Родился в июле 1822-го года в Австрийской империи в небольшом поселении Хейнцендорф, ныне принадлежащем Чехии. Родители были крестьянами, а кроме Иоганна в семье было еще две дочери. Спустя пару дней после рождения, его крестили по местным обычаям.

Интерес к биологии мальчик стал проявлять к 7-ми годам, тогда он помогал отцу и работал садовником. После окончания сельской школы, проучился менее двух лет в институте Ольмюца на философском отделении. В 1843-м году решил постричься в монахи и направился на службу в Августинский монастырь в городе Брюнн. Именно там после посвящения принял имя Грегор. На протяжении 4-х лет с 1844-го по 1848-й года обучался в богословском институте, после чего получил сан священника.

Параллельно со службой в монастыре изучал самостоятельно множество наук, а в институте не раз заменял преподавателей по математике и греческому языку. Следует отметить, что до первых 1850-х годов у Менделя были серьезные проблемы с геологией и биологией. Несмотря на значительный интерес в сторону этих дисциплин, давались они ему крайне тяжело. Однажды по экзамену по биологии он получил неуд, и пришлось заново пересдавать, а геологию и вовсе пересдавал три раза.

С 1849-го два года преподавал в гимназии греческий и латинский языки, также единожды был признан лучшим учителем математики. В 1851-м году поступил в Венский университет, где изучал естественную историю у самого Унгера, ведущего цитолога того времени. В австрийской столице Грегор впервые на серьезном уровне заинтересовался гибридизацией растений, исследуя разные типы гибридов, их потомков и статистические соотношения.

В середине 1850-х получил престижную вакансию на должность преподавателя истории и физики в Высшей Брюннской школе. Однако в то время он был не дипломированным специалистом, а попытки сдать, наконец, экзамены в университете окончились неудачей, в итоге единственным несданным была биология. Поэтому Грегор остался монахом, правда, позже получил сан аббата. Провал в университете также плохо сказался на его учительской карьере, поскольку ему предложили оставить должность преподавателя в Высшей школе и продолжить работу в обычной крестьянской.

Несмотря на фатальные неудачи в области биологии, в 1856-м году Мендель, вдохновленный изучением изменения признаков флоры, начал свои исследования на горохе в монастырском саду. Он самостоятельно сформулировал каноны, объясняющие процесс наследования, которые сейчас известны как законы Менделя.

В марте 1865-го Грегор изложил все опыты и результаты на бумагу и отправил их в брюннское Общество естествоиспытателей. Через полтора года изучений труда начинающего ботаника, его очерки были опубликованы в ученом томе «Естественные работы» и отосланы в 120 университетских библиотек по всему миру. Тем не менее, открытые Менделем законы не сильно интересовали современных биологов, даже после того, как он за свои деньги сделал 40 оттисков и отправил их ведущим ботаникам Европы.

Вскоре ученый начал экспериментировать на растении ястребинке, а затем на пчелах, однако результаты были далеки от тех, что он получал с горохом. Дело было в разных методах скрещивания, которые тогда еще не были известны. В конце концов, Мендель сам разуверился в правильности своего открытия. И только в XX веке с развитием генной инженерии была осознана важность и первостепенность выявленных ученым законов.

До конца жизни Мендель оставался непризнанным гением биологии. Скончался в январе 1884-го года.

Грегор Иоганн Мендель (20 июля 1822 г., Хейнцендорф, Австрийская империя - 6 января 1884 г., Брно, Австро-Венгрия) - австрийский биолог, основоположник учения о наследственности, известного как менделизм. Его открытия стали основой современной генетики.

Будущий ученый родился в крестьянской семье. Интерес к природе он проявлял ещё в детстве, работая садовником. Около 2 лет он обучался в философских классах института Оломоуца (Чехия). Затем его жизнь приняла очень интересный оборот.

1843 г. – стал монахом Августинского монастыря Св. Фомы (Брно, Чехия). После пострига получил имя Грегор. На новом поприще он нашел финансовую поддержку, а позже и покровительство.

1844-1848 гг. – проходил обучение в Брюннском богословском институте.

1847 г. – стал священником. При этом занимался самообразованием, заменял преподавателей математики и греческого языка в одной из школ. Но когда сдавал экзамен на звание учителя, получил неудовлетворительные оценки по геологии и биологии.

1849-1851 гг. – был преподавателем математики, греческого и латинского языков в Зноймской гимназии.

1851-1853 гг. – обучался в Венском университете. Именно в это время Грегора Менделя заинтересовал процесс гибридизации растений.

1854 г. – начал преподавать естественную историю и физику в Высшей реальной школе Брюнне.

1856 г. – снова провалил экзамен по биологии, поэтому оставался монахом, а позже стал аббатом Августинского монастыря в Брно.

1856-1863 гг. – начал проводить опыты на горохе, в результате которых были сформулированы законы, объяснившие механизм наследования («Законы Менделя»). Все эксперименты аббат проводил в небольшом приходском саду.

1865 г. – в одном из томов «Трудов брюннского общества естествоиспытателей» были опубликованы результаты опытов Менделя. Правда, эта работа не вызвала особого интереса у современников. Хотя сам ученый был убежден, что сделал чрезвычайно важное открытие. Но проведя опыты по скрещиванию разновидностей ястребинки, а затем разновидностей пчёл, разуверился в сделанном открытии. Отметим, что в то время ещё не были известны некоторые особенности механизмов оплодотворения ястребинки и пчёл.

1868 г. – становится аббатом Старобрненского монастыря. В это время он перестал заниматься биологическими исследованиями.

1884 г. – Грегор Мендель скончался. Он так и ни был признан современниками. Интересно, что на его могиле выгравировали надпись «Мое время ещё придет!».

Важность выводов, сделанных Менделем, ученые осознали только вначале 20 в. В это время ряд исследователей заново открыли законы наследования, ранее выведенные священником. Фактически ученый-любитель открыл важные принципы, которых не замечало много выдающихся биологов до него.

В Старобрненском монастыре августинцев, расположенном на окраине Брно, установлен памятник Менделю. Рукописи, рисунки и другие документы Менделя находятся в специально созданном музее. Здесь можно также увидеть старинный микроскоп и другие приборы, которые учёный использовал во время опытов.

В честь Менделя названы университет и площадь в Брно, а также 1-я чешская научная станция, созданная в Антарктиде.