Значимый эксперимент 1943 года, проведённый физиками Максом Дельбрюком и биологом Сальвадором Лурия, убедительно показал, что мутации возникают случайным образом у бактерий, а не индуцируются факторами окружающей среды. Это открытие предоставило критическую поддержку теории эволюции Чарльза Дарвина, которая постулирует, что естественная изменчивость возникает спонтанно, а затем экологическое давление отбирает благоприятные признаки.
Многолетний Спор
На протяжении десятилетий учёные спорили о том, возникают ли вариации в организмах случайно или как прямой ответ на окружающую среду. В своей работе 1859 года «Происхождение видов» Дарвин предложил случайную изменчивость, в то время как Жан-Батист Ламарк утверждал об индуцированных изменениях. Вопрос оставался нерешённым, особенно в микробиологии, где некоторые исследователи считали, что вирусы (бактериофаги) могут вызывать развитие устойчивости у бактерий.
Флуктуационный Тест: Новый Подход
Дельбрюк и Лурия разработали остроумный эксперимент, известный как «флуктуационный тест», чтобы разрешить спор. Они культивировали бактерии Escherichia coli, подвергая некоторые воздействию фагов, а затем наблюдали за уровнями устойчивости. Если бы устойчивость была индуцирована фагами, все культуры показали бы схожие пропорции устойчивых бактерий. Однако, если бы мутации возникали случайным образом, культуры значительно отличались бы: в одних было бы много устойчивых бактерий из-за ранних мутаций, а в других — мало.
Результаты были очевидны: устойчивость значительно различалась между культурами, что подтверждало, что мутации происходили спонтанно. Команда опубликовала свои результаты в 1943 году, закрепив случайную мутацию в качестве фундаментального принципа эволюции.
Уникальное Сотрудничество
Эксперимент стал результатом маловероятного сотрудничества. Дельбрюк, немецкий физик, бежавший от нацистского режима, применил свой физический опыт к генетике. Он был очарован тем, насколько легко фаги можно изучать под микроскопом, описывая этот процесс как «превосходящий мои самые смелые мечты о проведении простых экспериментов на чём-то вроде атомов в биологии». Лурия, итальяно-еврейский врач, также спасавшийся от преследований, разделял интерес Дельбрюка к применению количественных методов в генетике.
Их прорыв произошёл, когда Лурия понял, что принципы статистики, подобно игровым автоматам, могут дифференцировать между индуцированными и случайными мутациями. Тщательно отслеживая культуры, они доказали, что устойчивость не была реакцией на фаг; это был вопрос случая.
Наследие и Признание
Дельбрюк, Лурия и Альфред Херши позже сотрудничали, чтобы раскрыть, что фаги переносят несколько генов и могут обмениваться ими посредством рекомбинации. Херши и Марта Чейз затем подтвердили, что ДНК является носителем генетической информации. Работа этой троицы была отмечена Нобелевской премией по физиологии и медицине в 1969 году.
Этот эксперимент касался не только бактерий; он подтвердил основной принцип эволюции и проложил путь для современной генетики. Подтверждение случайной мутации остаётся важным для понимания того, как жизнь адаптируется и меняется с течением времени.
