Но в природе все подвержено изменениям. Бывают и такие случаи, что при созревании половых клеток нарушаются процессы редукционного деления ядра и весь диплоидный набор хромосом попадает в одну клетку. Потомство, развивающееся из такой клетки, испытавшей на себе процесс нерасхождения хромосом, приобретает измененное число хромосом. Очевидно, что слияние диплоидного (результат нерасхождения) и гаплоидного (результат нормального редукционного деления) наборов поведет к тому, что в такой зиготе каждая хромосома будет представлена уже в тройном числе, и растение, которое развивается из такой зиготы, получает название триплоида. В том же случае, если встретятся две половые клетки с диплоидными наборами, то возникнет растение с учетверенным набором хромосом, то есть тетраплоид.
Может показаться, что наблюдения за числом хромосом имеют сугубо теоретический характер и представляют интерес только для узкого специалиста. На самом же деле это далеко не так. Изучение внутриклеточных явлений пролило свет на важнейшие явления формообразования у растений.
Обширные исследования генетиков и цитологов показали, что человек хотя и бессознательно, то есть не понимая механизма деления клетки, тем не менее широко использовал явление нерасхождения хромосом при создании различных культурных растений. Полиплоидами являются пшеницы, картофель, хлопчатник, многие плодовые культуры и т. д. Стало очевидным, что явление кратного увеличения числа хромосом в клетках растений (полиплоидия) служит могучим орудием изменения природы растений. Оно сыграло важнейшую роль в явлениях естественной эволюции в природе, ибо появление новых видов растений во многих случаях было связано с полиплоидией. Это коснулось и создания человеком культурных растений.
Явления нерасхождения хромосом были широко зарегистрированы в природе, где они возникали под влиянием неучитываемых условий. Такие появляющиеся под влиянием каких-то неизвестных причин нарушения деления ядра можно было использовать в опыте и в практике. В 1927-1928 годах в Ленинграде Георгий Дмитриевич Карпеченко проводил свои знаменитые опыты по скрещиванию редьки и капусты. Гибриды этих растений были бесплодны, так как имели два разных гаплоидных набора хромосом. Карпеченко удалось, используя случайно возникавшие нередуцируемые половые клетки, получить зиготы, в которых в диплоидном числе были объединены и ядро редьки и ядро капусты. Как по мановению волшебной палочки, такие тетраплоидные гибриды стали плодовитыми. Эти опыты заложили основу важнейшего современного направления по скрещиванию видов.
Вполне понятно, что в течение трех первых десятилетий нашего века многие ученые бились над проблемой управления явлением нерасхождения хромосом, чтобы разработать метод, который позволил бы по желанию в экспериментах получить нужные полиплоидные формы растений. Первый шаг в решении этой важнейшей проблемы еще в самом начале текущего века был сделан в Московском университете в опытах Ивана Ивановича Герасимова, действовавшего температурными шоками и некоторыми ядами на клетки водорослей спирогира. Ему экспериментально удалось вызывать нерасхождение хромосом. После длительных поисков тех условий, в которых экспериментатор мог бы безотказно вызывать явление полиплоидии, в 1937 году Айвери и Блексли показали, что полиплоидию можно искусственно вызывать с помощью химии, а именно воздействуя алкалоидом колхицином на делящуюся клетку. Деление ядра клетки связано с образованием внутри ее особой временной структуры, так называемого веретена деления. По нитям этого веретена хромосомы скользят к разным полюсам деления. Оказалось, что колхицин разрушает веретено деления, то есть основной элемент в механизме нормального расхождения хромосом в дочерние ядра. В результате возникает картина нерасхождения хромосом. Разделившиеся хромосомы, вместо того чтобы попасть в две дочерние клетки, все вместе, то есть в двойном количестве, остаются в одной клетке, обработанной колхицином.
Итак, в 1942 году основы экспериментального получения полиплоидов были ясны. Какое же сельскохозяйственное растение следовало вовлечь в опыты по получению полиплоидов? Где можно было ожидать наибольший производственный эффект при такой работе? Выяснилось, что усилия надо направить на получение полиплоидов у сахарной свеклы. Это культурное растение является у нас в стране источником получения сахара, оно высевается на громадных площадях, и конечно же любое повышение выхода сахара с гектара будет иметь величайшее производственное значение. В литературе имелись указания, что у сахарной свеклы особо перспективными являются растения с тройным набором хромосом, так называемые триплоиды. Выходило, что перед сельским хозяйством нашей страны надо было ставить вопрос о переводе использования обычной сахарной свеклы на триплоидный уровень с учетом гетерозисности гибридов.
