Пионер российской генетики – Николай Вавилов (часть I)

Со второй половины XIX в. в Европе и России происходит бурный научный и технический прогресс. Поворотные в научном знании открытия следуют одно за другим, из одного научного достижения вытекают другие, не менее грандиозные. Под их влиянием преображается облик стран с европейской культурой: распространяется машинная индустрия, по просторам в тысячи километров пролегают железные дороги, на городских улицах появляется сначала небольшое, но быстро возрастающее число автомобилей. А из промышленных держав научные и технические достижения все в большем количестве проникают в остальной мир, который постепенно принимает свой современный внешний вид.

Параллельно с научно-исследовательскими прорывами в области физики, химии, медицины ученый мир второй половины XIX – первой половины XX вв. совершает глубинные познания в биологии. Открываются прежде плотно скрытые от человеческого глаза мельчайшие живые процессы, определяющие, тем не менее, важнейшие внешние проявления жизни на земле. Активный прогресс в области биологических исследований происходил и в России. Всемирно известными стали труды И. Мечникова, Д. Ивановского (первым открывшего вирусы и собственно давшего им это название), И. Иванова, П. Шмидта, М. Новикова и др.

Однако в царской России научные исследования не бывали четко упорядоченными, и научные открытия далеко не всегда приносили свершившим их умам материальное благополучие. Российская империя, объединявшая под своей короной обширные земли в разных частях Евразии, населенные совершенно разными по языку, культуре и менталитету народами, со второй половины XIX столетия вынужденная постоянно бороться с набиравшим в ней силу революционным движением, охотно финансировала только те научные исследования, которые сулили ей внешнее стратегическое укрепление, например, работы географов, изучавших дальние земли. Ученые, которые не могли доказать имперским чиновникам скорую практическую полезность своего дела, были вынуждены вести исследования за свой счет или пожертвования меценатов. И даже если открытие оказывалось по-настоящему полезным, не всем пионерам науки удавалось использовать его с выгодой для себя: кто-то весь доход от применения открытой им технологии тратил дальше на новые исследования, кто-то за время прежней работы был так опутан долгами, что всю прибыль от свершившегося, наконец, признанного открытия отдавал на их погашение, кто-то забывал своевременно оформить необходимые юридические документы, дававшие ему право на долю дохода от практического применения открытой им технологии.

После Революции в России и прихода к власти марксистской партии большевиков, взявших курс на установление в стране социалистического строя и создавших на осколках распавшейся Российской империи новое объединенное государство – Союз Советских Социалистических Республик (СССР), положение российской науки стало меняться. СССР, особенно после провозгласившего курс на индустриализацию экономики и интенсификацию производства XIV съезда ВКП (б), стал уделять научно-техническому прогрессу большое внимание. Советское государство, стремясь достичь передового уровня жизни и не отстать в научном и культурном развитии от ведущих капиталистических держав, активно финансировало научно-исследовательскую деятельность, оказывало ей все возможное административное содействие, делало заказы на разработку новых научных проектов. Но при этом наука оказалась практически полностью подчиненной государственной бюрократической системе. Задаваемые партийными и государственными чиновниками директивы сильно стесняли необходимую для эффективной научной деятельности свободу творчества, государство, руководимое далекими от научной практики людьми, зачастую требовало нереально быстрых результатов при разработке заказанных им проектов, партийные и государственные руководители пытались препятствовать исследованиям, в которых лично не видели практического значения. В самом ученом мире возникла порой принимавшая острые формы конкуренция за государственные премии и доходные должности. Иногда все это приводило к трагическим последствиям.

В ходе развития капиталистической экономики в царской России все больше людей меняло свои традиционные среду и род занятий, стремясь повысить качество своей жизни. Экономический подъем, облегчение коммуникации в связи с техническим прогрессом создавало благоприятные условия для распространения просвещения в обществе, чем охотно пользовались те, кто желал достичь социальных высот, и просто любознательные люди. Так простой крестьянин из деревни Ивашково в Волоколамском уезде Московской губернии Иван Ильин, познакомившись с купцом Василием Сапрыкиным, после смерти своего отца Ильи перебрался жить в Москву – тогда историческую столицу России. С помощью В. Сапрыкина Иван устроился сбытчиком товаров текстильного предприятия – Прохоровской мануфактуры (современная Трехгорная мануфактура), тогда принадлежавшей купеческой династии Прохоровых, под начало руководителя ее торгового отдела Никиты Васильева. В 1884 г. Иван женился на на племяннице Н. Васильева Александре Михайловне Постниковой, а через два года официально был записан в мещанское сословие, объединявшее мелких городских ремесленников и торговцев, работников и прочих незнатных обывателей. Целеустремленный, предприимчивый, охваченный неутолимой жаждой новых познаний вчерашний крестьянин Иван использовал любые возможности, чтобы расширить свой кругозор настолько, насколько это было возможно для человека его происхождения в условиях строгих ограничений на образование, существовавших в Российской империи для простых людей. Он самостоятельно изучал всякую доступную литературу, особенно посвященную экономике и торговле, также, будучи очень набожным, устроился певчим в церковный хор. Очень заинтересовали его книги по коммерции, написанные известным российским ученым-экономистом Иваном Вавиловым, – до такой степени, что, желая быть похожим на своего книжного учителя, Иван Ильин сменил свою фамилию на Вавилов. По его инициативе и под его непосредственным руководством Прохоровская мануфактура развернула свои филиалы в ряде других больших и отдаленных от российского Центра городов империи, а также было создана крупное торговая фирма, занимавшаяся сбытом прохоровских товаров, но при этом формально от самой мануфактуры не зависевшая. Так Прохоровская мануфактура превратилась в одно из мощнейших предприятий Российской империи, а рожденный крестьянином Иван Вавилов был принят в купцы 2-й гильдии.

Трудолюбие и стремление к знаниям Иван Вавилов усиленно прививал своим детям. Всего у них с Александрой родилось семь детей, однако крепким здоровьем те не отличались. Несмотря на то, что у родителей было достаточно средств, чтобы оплачивать услуги врачей, уровень развития медицины был в то время очень низок по сравнению с современным. Два старших ребенка Вавиловых умерли еще в младенчестве. Младший – Илья Вавилов, умер в семилетнем возрасте от острого аппендицита. Совершеннолетия достигли только четверо из детей Ивана и Александры Вавиловых. Иван желал, чтобы его сыновья Николай и Сергей пошли по его стопам и сделали бы карьеру экономистов. Не зная, что впереди грядет революция, он, вероятно, рассчитывал, что его семья войдет тогда в купеческую элиту России. Однако и Николай с Сергеем, и их сестры Александра и Лидия, под влиянием отца много читавшие, увлеклись, тем не менее, не торговыми, а естественными науками. Николай, с детства помногу занимавшийся наблюдением за животными и растениями, откровенно заявлял отцу, что не хочет заниматься торговлей, а хочет стать ученым. Ивана выбор сына одновременно и огорчал, и радовал, поскольку он понимал, что сыновья, не имея склонности к коммерции, не смогут продолжать его дело, но в то же время помнил, что сам достиг таких невиданных для выходца из крестьян высот в обществе именно потому, что в свое время двигался к выбранной им цели, никого не слушая. Все же Иван настоял на поступлении сыновей в Московское коммерческое училище. За время их обучения в том в России началась первая революция 1905 г., итогом которой стали учреждение в 1906 г. в консервативной самодержавной империи представительных органов власти и легализация политических партий. В 1907 г. активные революционные волнения в стране стихли.

Николай закончил училище в 1906 г. Полученного образования было достаточно для поступления в Императорский Московский университет (современный Московский государственный универститет), однако юноша имел проблемы со знанием латинского языка, без которого по тогдашнему закону, направленному на ограничение доступа в студенческие ряды детей из неблагородных семей, обучение там было невозможным. Поэтому, а также, вероятно, идя навстречу желаниям отца, который надеялся, что сын хоть каким-то образом будет близок к экономическому делу, Николай поступил на агрономический факультет Московского сельскохозяйственного института (современный Российский государственный аграрный университет), где ставил опыты великий русский ботаник Климент Тимирязев. Преподавателями Николая Вавилова были такие известные ботаники как Дмитрий Пряшников и Николай Худяков. В 1908 г. Николай Вавилов отправился – еще как студент, в свою первую научную экспедицию – на Кавказ. Его младший брат Сергей в следующем году, окончив коммерческое училище, смог благополучно поступить на физико-математический факультет Московского университета. Впоследствии он станет одним из величайших советских физиков, основателем научной школы оптики в СССР, будет руководить исследованиями в советской стране атомного ядра. Отец братьев Иван Вавилов в 1908 г. (позже – в 1912 г.) был избран гласным (депутатом) Московской городской думы от торгового сословия, и по его инициативе в Москве было произведено расширенное строительство доходных (многоквартирных жилых) домов.

Летом 1910 г. Николай Вавилов отправился на Украину – в Полтаву, где прошел агрономическую практику. Эта деятельность дала ему стимул для дальнейших исследований, которым он посвятил всю свою жизнь: здесь он глубоко заинтересовался особенностями передачи у растений различных морфологических признаков по наследству. С докладами на тему наследственных изменений у растений, возможности вызывать их искусственно в последующих поколениях он выступал в институтском кружке любителей естествознания. В 1911 г. Николай Вавилов закончил сельскохозяйственный институт, защитив дипломную работу о голых слизнях, повреждающих растения на полях и огородах Московской губернии. Эта работа была удостоена премии Московского политехнического музея.

В 1912 г. Николай женился на своей сокурснице Екатерине Сахаровой, которая долгое время занималась научной деятельностью совместно с ним. Е. Сахарова – Вавилова, как и он, происходила из купеческой семьи. Они проживали во флигеле дома Ивана Вавилова на Средней Пресненской улице Москвы (сегодня – улица Заморёнова). Первые годы Н. Вавилов продолжал работать в Московском сельскохозяйственном институте – на руководимой  известным русским биохимиком Дмитрием Прянишниковым кафедре частного земледелия, рассчитывая получить в будущем профессорское звание. Он как преподавал в институте, который сам закончил, так и активно проводил научные исследования, в частности, изучал иммунитет сельскохозяйственных растений к грибам-паразитам на Селекционной станции института, которой заведовал селекционер Дионисий Рудзинский. В 1911 – 1912 гг. проходил стажировку в Санкт-Петербурге – в Бюро прикладной ботаники при Ученом комитете Министерства земледелия и государственных имуществ. В 1913 г. как подающий большие надежды государственного уровня специалист он был направлен на стажировку в видные селекционные и генетические лаборатории Франции, Германии и Великобритании, в том числе работал под началом одного из основателей генетики британского профессора Уильяма Бэтсона. Его брат и сестры также пошли по пути науки. В 1914 г. его младшая сестра Лидия, микробиолог, вышедшая замуж за выдающегося экономиста-аграрника Николая Макарова, умерла, во время экспедиции заразившись оспой.

В том же году началась Первая Мировая война, в которой Российская империя стала одним из ведущих участников. Из-за поврежденного еще в детстве глаза Н. Вавилов не был взят в кадровый состав армии, однако в 1916 г. его командировали как штатского специалиста в Персию (Иран), где стоял российский военный контингент, для проведения расследования причин, по которым солдаты тяжело заболевали, поев местного хлеба. За год до того он успешно сдал магистерские экзамены. Проведя исследование иранской муки, ученый обнаружил в ней частицы семян сорняка, на которых находился мицелий гриба строматинии, вырабатывающего ядовитый для людей алкалоид. По итогам исследований российское командование запретило употребление войсками в пищу иранского хлеба, вместо которого в Персию стал ввозиться хлеб из России.

Во время иранских опытов Н. Вавилов обратил внимание на то, что местная пшеница никогда не заболевает мучнистой росой – поражающей многие растения грибковой болезнью. Ему стало ясно, что иммунитет к мучнистой росе у персидских сортов пшеницы является врожденным, значит, впервые сформировался в какой-то узкой популяции, происходящие от которой растения местное население и стало высевать повсеместно ввиду их усточивости к заболеванию, пока их распространение не вытеснило из страны все прочие пшеничные сорта, не имеющие к мучнистой росе иммунитета. Продолжая исследования, в Иране и на Памире ученый обнаружил также сходные наследственные признаки у местных культурных растений разных видов – пшеницы и ржи, в связи с чем предположил, что иранские сорта и той, и другой культуры происходят из одних и тех же областей, где в силу местных условий наследственные признаки, более выгодные обоим видам растений, генетически закреплялись в их популяциях из поколения в поколение. В конце концов Н. Вавилов пришел к выводу, что полезные для человека признаки в растительных популяциях накапливались, не растворяясь среди основного генофонда своего вида, в изолированных районах, как например, горные оазисы Памира, где растения не могли скрещиваться со своими сородичами из других областей и потому хорошо сохраняли свою местную наследственность. Обнаружив среди таких изолированных популяций растений отличающиеся высокими вкусовыми качествами, или повышенной зерновой массой, или устойчивостью к болезням, люди именно их и предпочитали выращивать впредь на своих полях и в садах. Так формировались более продуктивные в хозяйстве культурные сорта растений, сильно отличающиеся по внешним признакам от своих дикорастущих сородичей.

В 1917 г. в России стали стремительно развиваться революционные события. В результате всеобщего восстания солдат, матросов и рабочих в конце февраля – начале марта было свергнуто вековое российское самодержавие, император Николай II отрекся от престола, в России было сформировано Временное правительство из представителей разных политических партий. В этот период Н. Вавилов был приглашен на работу в Саратов – одним из учредителей саратовских Высших сельскохозяйственных курсов (современный Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова) Борисом Медведевым. Переехав с женой в Саратов, Н. Вавилов возглавил там в звании профессора кафедру генетики, селекции и частного земледелия. Читая лекции будущим агрономам, он параллельно продолжал на базе молодого университета эксперименты по изучению иммунитета культурных растений, прежде всего, злаков. Активной помощницей в его исследованиях стала одна из его студенток Елена Барулина. 25 октября (7 ноября по Новому Стилю) 1917 г. в российской столице Петрограде вооруженные отряды, руководимые крайними революционными партиями большевиков (коммунистов) и левых эсеров (радикальных социалистов), арестовали Временное правительство (Октябрьская революция). Было объявлено о переходе всей власти в центре страны и на местах в руки советов депутатов от рабочих, крестьян, солдат, матросов и (на Юге России) простых казаков. Против советской власти, которая очень быстро практически полностью перешла в руки большевистской партии, сразу же начались вооруженные выступления консервативно настроенных («белых») сил, страну охватила кровавая и опустошительная Гражданская война. В 1918 г. – в разгар войны, у Николая и Екатерины Вавиловых родился сын Олег.

К 1919 г. Н. Вавиловым было создано учение об иммунитете растений, основные положения которого были собраны в его книге «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям». Столь глубокое исследование микрофизиологии растений было прорывным для того времени. В 1920 г. Н. Вавилов возглавил организационный комитет III Всероссийского съезда по селекции и семеноводству в Саратове и зачитал на нем доклад «Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости». Он впервые применил термин гомологических рядов, происходящий из химии, по отношению к биологическому явлению, что закрепилось в генетической науке. В докладе ученый отметил, что у растений близких, но разных, видов наблюдается наличие или отсутствие одних и тех же признаков (например, колосья как пшеницы, так и ячменя, могут иметь, а могут и не иметь, ости), определяющие одни из которых гены могут подавлять другие. Поэтому, основываясь на сведения о характере генетической изменчивости одного вида растений, можно предвидеть характер наследственных изменений и у близких к нему видов, что является очень важным при их селекции (выведения новых сортов). По итогам съезда важность открытия Н. Вавилова была сравнена с открытием Дмитрием Менделеевым периодической системы химических элементов. За время работы в Саратове Н. Вавилов также провел несколько экспедиций в Нижнее Поволжье, в которых участвовала и Е. Барулина. На основе полученного в ходе этих исследований материала им уже в 1922 г. была издана книга «Полевые культуры Юго-Востока».