Дело о жабьих лапках: воскрешение научной репутации Пауля Каммерера

Яркий зоолог-экспериментатор, на заре XX века искавший механизмы наследования прижизненных изменений у амфибий, Пауль Каммерер был обвинен в мошенничестве, после чего он совершил самоубийство. Современное исследование в области эпигенетики, опубликованное в Journal of Experimental Zoology, подтверждает его правоту.

Дарвин или Ламарк?

Французский эволюционист Жан-Батист Ламарк утверждал, что прижизненные изменения наследуются, а двигателем эволюции является заложенное в организмах стремление к совершенству. Например, если жираф будет тянуть шею к листьям, его родившийся детеныш будет иметь более длинную шею. По Дарвину же наследственность контролируется естественным и искусственным отбором, где выживают и оставляют потомство лишь наиболее приспособленные особи. После торжества идей Дарвина законы Ламарка были забыты, но начавшая развиваться в конце XX века эпигенетика подтвердила, что, хотя у сына выдающегося спортсмена, всю жизнь пролежавшего на диване, не будет развитых мышц, все же в отдельных случаях механизмы наследования «по Ламарку» имеют место (о таком механизме у нематод Indicator.Ru уже писал).

Для доказательства идей Ламарка неоламаркист Пауль Каммерер, австрийский зоолог, помещал земноводных в непривычные для них условия среды и наблюдал за их адаптационными изменениями. Так, живущих обычно в темноте пещер протеев он выращивал на свету, из-за чего у них была более темная кожа, а глаза развивались чуть сильнее. От живородящих земноводных он добивался того, что они начинали класть яйца, а от откладывающих яйца — живорождения. Исследуя огненных саламандр (о самом Каммерере был впоследствии снят биографический фильм «Саламандра»), ученый выращивал личинок на различных субстратах и добивался изменения их окраски. Однако в дальнейшем оказалось, что многие из вызванных им изменений ненаследуемы и не влияют на геном, а остаются прижизненной адаптацией.

Пятно на репутации

Одним из самых противоречивых экспериментов Пауля Каммерера стала его работа с жабами-повитухами. Они так называются потому, что самцы вынашивают икру, в виде лент наматывая ее на задние конечности. Эти амфибии преимущественно живут и размножаются на земле в отличие от родственных видов, ведущих более водный образ жизни. Каммерер показал, что этих жаб можно заставить жить и размножаться в воде при более высокой температуре среды. Потомство этих, ставших «водными», жаб также предпочитало водную среду обитания. Через несколько поколений «водных» жаб Каммерер заметил, что у подопытных животных появились темные утолщения кожи на пальцах передних лап, которые помогают удерживать самок при совокуплении в воде. Такое приспособление в норме отсутствует у более сухопутных видов. Скрестив самцов «водной» версии жаб-повитух с обычными самками, он получил в первом поколении только «водных» жаб, а во втором распределение было три к одному в пользу «водных» жаб.

На экспериментатора обрушились критики. Несмываемое и в буквальном смысле чернильное пятно на его репутации оставила статья Глэдвина Кингсли Нобля, герпетолога из Американского музея естественной истории. При ближайшем рассмотрении под микроскопом, как он написал в журнале Nature, чудесным образом возникшие на лапках жаб подушечки — так называемые «брачные мозоли» — оказались введенными под кожу чернилами.

Каммерер выяснил, что у выбранных им жаб в подушечках на лапах действительно была китайская тушь. По его мнению, чернила ввел кто-то из его ассистентов. Однако невозможно было остановить разразившийся скандал: обвинения нарастали, как снежный ком. Даже те биологи, которые не считали Каммерера мошенником и лжецом, утверждали, что он неверно интерпретировал результаты экспериментов. Спустя шесть недель Каммерер совершил самоубийство, не выдержав постоянных обвинений. В течение всего XX века образ ученого стал символом научной фальсификации, и только в 1970-х годах журналист Артур Кестлер попытался оправдать ученого в своей книге «Дело о жабе-повитухе», где он предположил, что ход эксперимента был нарушен из-за вмешательства нацистов.

Тихие аллели

И вот в 2009 году в Journal of Experimental Zoology вышла статья биолога Александера Варгаса, профессора факультета биологии Университета Чили. Ученый решил рассмотреть идеи Каммерера 1920-х годов в свете современных эпигенетических данных. В 2016 году ученые добрались и до его оригинальных записей об экспериментах. По мнению автора статьи, снискавший дурную славу исследователь мог оказаться не обманщиком, а опередившим свое время первооткрывателем эпигенетических механизмов.

Так, описанные Каммерером «водные» жабы начинали откладывать более мелкие икринки, а размер их тела увеличивался. В наши дни доказано, что эти изменения могут быть вызваны метилированием ДНК, РНК-интерференцией, изменениями гистонов (белков, на которые наматывается «нить» ДНК), формированием гетерохроматина и другими способами, с помощью которых действительно можно заставить «замолчать» некоторые гены. В статье была представлена предварительная модель, которая объясняла, как современная наука понимает наследование приобретенных признаков, описанное австрийским ученым, и как на это может влиять пол.

Поскольку фенотип («воплощение» генетических инструкций) земноводных очень пластичен, вплоть до изменения пола в зависимости от условий среды, влияние пола жаб на механизмы наследования приобретенных признаков (например, того же метилирования) действительно может быть также велико, как это описывал Каммерер. Так что жабы-повитухи из центра крупного научного скандала могут перебраться в фокус внимания экспериментаторов как перспективный модельный организм для изучения эпигенетических наследственных механизмов, а Пауль Каммерер — из списка мошенников и фриков от науки в ряд уважаемых научных светил.