В биологии и особенно в растениеводстве начало ХХ века было эпохой мощного интеллектуального подъема. Дарвин оставил биологам в наследство нерешенную задачу – он не объяснил загадку наследственности. Каким образом адаптации, которые, по его словам, были причиной эволюции, передаются от родителей к потомкам? Дарвин допускал существование двух типов наследования: «мягкого» и «жесткого». «Мягкое» наследование предполагало, что организмы в течение жизни приспосабливаются к внешней среде путем накопления адаптивных изменений, которые каким-то образом изменят строение организма и будут унаследованы потомством. Теория «жесткого» наследования предполагала фиксированный набор признаков в организме, которые передавались потомству, как правило вне зависимости от воздействия окружающей среды.

Идею наследования характеристик, приобретенных организмом в течение жизни, впервые предложил французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк. В 1865 году Грегор Мендель выдвинул идею фиксированного набора факторов, но его работа оставалась неизвестной, пока трое европейских ученых не подтвердили ее в 1900 году. Скрещивая горох, Мендель продемонстрировал, что контрастные признаки, такие как окраска цветков или форма семян, проявляются в последующих поколениях по определенной схеме. При скрещивании гороха с фиолетовыми и белыми цветками все потомство первого поколения оказалось с фиолетовыми цветками. Но когда растения с фиолетовыми цветками путем самоопыления произвели семена второго поколения, на три четверти семян с фиолетовыми цветками приходилась одна четверть белых. Мендель сделал вывод, что смешивания цветов не происходило и один цвет, фиолетовый, был «доминантным», а другой, белый, – «рецессивным». В последующих поколениях доминирующий фиолетовый цвет и рецессивный белый появлялись, не смешивая своих характеристик. Эти факторы, которые позже назовут генами, по-видимому, оставались неизменными. Идея неизменных генов означала, что растениеводы могут искать скрытые гены (например, гены устойчивости к заболеваниям) и «закладывать» их проявление в последующих поколениях.

Переоткрытие трудов Менделя вызвало революцию в биологии, в особенности среди селекционеров. Растениеводам требовалось знать, насколько они могут положиться на законы Менделя – являются ли они универсальными для всех растений? Есть ли этим законам практическое применение: можно ли увеличить урожайность и качество основных сельскохозяйственных культур – кукурузы, хлопка и табака, – обнаружив ген или гены, ответственные за требуемые черты, и привнеся их в растение? Какую роль играет окружающая среда и играет ли? Могут ли влиять на поведение генов такие физические факторы, как температура, влага и свет? Даже менделисты признавали, что индивидуальное развитие организма отчасти объясняется наследственностью, а отчасти – влиянием окружающей среды.

Когда в 1906 году Вавилов поступил в «Петровку», русские биологи, как и их коллеги в других промышленно развитых странах, разделились на два лагеря – последователей Ламарка и Менделя. Некоторые из профессоров «Петровки» старшего поколения презрительно отзывались о новых генетических теориях. Генетика как дисциплина в России не существовала; не было специализированных институтов генетики, не выходили периодические издания[38]. Мэтры науки полагали растениеводство старинным искусством, прирожденным талантом, плодом наблюдения природы в ее первозданном виде, а не научной дисциплиной, основанной на сложной математической теории или на соотношении доминантных и рецессивных факторов. На их взгляд, земледельцы занимались отбором растений на протяжении тысячелетий и прекрасно справлялись со своей задачей. Отбор лучших растений всегда был уделом необразованных крестьян, а не именитых ученых, и некоторые из заслуженных профессоров считали, что так оно и должно быть и дальше