Печатать книгуПечатать книгу

§ 40. Селекция и ее роль в жизни человечества

Сайт: Профильное обучение
Курс: Биология. 11 класс
Книга: § 40. Селекция и ее роль в жизни человечества
Напечатано:: Гость
Дата: Четверг, 28 Март 2024, 22:25

Возникновение селекции. Из истории вы знаете, что первобытные люди на определенном этапе своего существования перешли от охоты и собирательства к выращиванию растений и разведению животных.

Закреплению такого образа жизни способствовал передаваемый из поколения в поколение опыт ведения сельского хозяйства. Суть его заключалась не только в сохранении сведений о благоприятных условиях для развития выращиваемых растений и животных. Главным в таком опыте было следующее: оставлять для размножения те организмы, которые в наибольшей степени отвечали запросам человека. *Образно говоря, заботливый хозяин оставлял для получения семян или материала для вегетативного размножения самые лучшие растения. Среди животных потомство старались получить от тех, кто давал больше молока, шерсти, яиц или отличался более спокойным поведением.* Это привело к тому, что со временем выращиваемые человеком растения и животные стали сильно отличаться от обитающих в дикой природе.

Описанная выше деятельность людей не была специально направлена на создание организмов с измененными свойствами, тем не менее она привела к появлению культурных растений и домашних животных. *Такой результат является следствием уже известных вам из главы 6 важнейших свойств живых организмов — изменчивости и наследственности. Фактически люди в тот период использовали случайно возникавшие наследственные изменения и способствовали закреплению их путем отбора в каждом поколении обладающих этими изменениями особей.*

С развитием человеческого общества эта деятельность не только не угасла, но и получила дальнейшее развитие. Появилось множество декоративных растений и домашних животных, удовлетворяющих не только материальные, но и эстетические потребности человека. Для их выведения использовался все тот же отбор, но в этом случае он уже осуществлялся целенаправленно. Конкретные особи отбирались в зависимости от предпочтений хозяев. Так появились огромные сенбернары и миниатюрные чихуахуа (рис. 40.1), почтовые голуби и неспособные нормально летать голуби-дутыши, тюльпаны и ирисы с лепестками всевозможных цветов и т. д. Постепенно выведение культурных растений и домашних животных превратилось в особую практическую деятельность, получившую название «селекция».

Практические результаты селекции. В конце XIX — начале XX вв. благодаря развитию естественных наук селекция оформилась в особое научное направление. В современной трактовке селекция *(от лат. selectio — выбирать)* — это наука о создании новых и усовершенствовании уже существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

Порода, сорт, штамм — это специально выведенные группы организмов, обладающие полезными для человека признаками. Такие группы целенаправленно поддерживаются путем контролируемого человеком размножения.

Ярким примером является разведение собак различных пород. Для получения потомства, обладающего породными качествами, люди специально подбирают родительские пары, что и обеспечивает сохранение породы. При отсутствии контроля за скрещиванием признаки породы, как правило, не сохраняются. Возникающие в результате свободного размножения потомки известны всем как беспородные собаки — дворняги. На этом примере видно, что осуществляемый человеком отбор — это не только метод получения породы, но и способ ее поддержания и сохранения.

Подобным образом, за счет внутрипородного скрещивания, поддерживаются породы и других разводимых человеком животных. Сорта растений в большинстве случаев поддерживаются за счет вегетативного размножения. Как вам известно, при таком размножении потомки полностью сохраняют признаки родителя. Штаммы микроорганизмов также сохраняются благодаря характерному для них бесполому размножению.

Итак, искусственный отбор — выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном или декоративном отношении особей для получения от них потомства с желаемыми признаками и свойствами. Искусственный отбор является основным методом получения сортов, пород и штаммов.

Методы селекционной работы ХХ вВ зависимости от свойств подвергающихся искусственному отбору организмов различают его варианты. Так, для выведения пород животных основным вариантом является индивидуальный отбор. Его суть заключается в скрещивании между собой особей, которые обладают нужными селекционеру признаками. Полученные в таких скрещиваниях потомки анализируются на наследование желаемых признаков, и среди них отбираются пары для последующих скрещиваний.

В селекции растений, кроме индивидуального отбора, применяют массовый отбор. В этом случае семена, полученные после искусственного опыления растений, выбранных при индивидуальном отборе, высевают на отдельных делянках. Затем сравнивают выраженность определенного признака (например, урожайность) у растений, полученных после различных скрещиваний. Для следующего этапа селекции используют семена уже не отдельных растений, а всех экземпляров, выращенных на данной делянке. *Такой способ приходится применять для тех видов растений, для которых невозможно осуществить вегетативное размножение, например, однолетних злаков.*

В селекционной работе широко используются определенные методы скрещивания (гибридизации) организмов. На первоначальных этапах выведения сортов или пород осуществляют межпородную (или межсортовую) гибридизацию. Она называется аутбридингом. Когда наступает этап закрепления полученных новых признаков в потомстве, переходят к инбридингу — скрещиванию внутри полученной небольшой группы. Инбридинг применяется и для сохранения выведенного сорта или породы.

Аутбридинг и инбридинг представляют собой варианты гибридизации организмов, которые принадлежат к одному виду. Однако в ряде случаев возможно и получение потомства при скрещивании особей различных видов. Такие скрещивания называют отдаленной гибридизацией.

Полученное в результате отдаленной гибридизации потомство, как правило, оказывается бесплодным. Это связано с тем, что в клетках гибрида присутствуют два гаплоидных набора хромосом разных видов живых организмов, а не состоящий из гомологичных хромосом диплоидный набор хромосом одного вида. Из-за этого в первом делении мейоза нарушается процесс конъюгации хромосом (вспомните § 18), что и приводит в итоге к бесплодию.

Однако в селекции растений существует метод преодоления бесплодия межвидовых гибридов. Как вам уже известно, у растений, в отличие от животных, полиплоидные формы не только жизнеспособны, но и, как правило, обладают повышенной скоростью развития и роста, имеют бóльшие размеры и урожайность. Поэтому суть метода заключается в искусственном удвоении хромосомных наборов в клетках полученного после отдаленной гибридизации растения. Это осуществляется путем обработки растения особыми мутагенами. В результате получают полиплоид межвидового гибрида. *В отличие от автополиплоидии, при которой кратно гаплоидному набору увеличивается количество хромосом одного вида растений, здесь происходит аллоплоидия. В этом случае удваиваются гаплоидные наборы двух разных видов растений, находящиеся в одной клетке. Это и дает необходимый результат: у каждой хромосомы появляется парная ей гомологичная хромосома, первое деление мейоза проходит без нарушений, гибрид нормально осуществляет семенное размножение.* Однако для подавляющего большинства животных удвоение хромосомного набора является летальной мутацией. Поэтому получение пород животных на основе отдаленной гибридизации невозможно.

*Значение исходного материала для селекции. Для успешного получения сортов растений с новыми свойствами используют не только скрещивания между уже существующими сортами. В современной селекции растений успешно применяется гибридизация культурных растений с их предками. Обитающие в дикой природе растения отличаются от культурных растений, принадлежащих к этому же виду, гораздо бόльшим разнообразием. Среди них удается найти особи, обладающие ценными в хозяйственном отношении признаками. Например, путем скрещивания сортового картофеля с диким были получены устойчивые к некоторым заболеваниям сорта картофеля.

Ученым, который обратил внимание селекционеров на этот источник нужных селекционерам генов, был выдающийся русский генетик и селекционер Н. И. Вавилов. Изучая флору различных регионов мира и историю развития земледелия, он установил места произрастания видов растений, от которых произошли основные сельскохозяйственные культуры. В эти центры происхождения культурных растений были организованы экспедиции, задачей которых был поиск дикорастущих растений, обладающих нужными селекционерам признаками. Первая коллекция таких растений была создана Н. И. Вавиловым и его коллегами при Всесоюзном институте растениеводства (ВИР) в г. Ленинграде, затем подобные коллекции появились в других странах.*

*Создание и поддержание таких коллекций — это огромная многолетняя работа. Она начинается с экспедиций специалистов-ботаников в труднодоступные места произрастания дикорастущих форм. Собранный в полевых условиях материал классифицируется и поддерживается в жизнеспособном состоянии путем периодического выращивания каждого из собранных образцов. Растения из таких коллекций анализируются на наличие и состояние определенных генов. Полученная информация в дальнейшем используется селекционерами при планировании работы по созданию сортов с требуемыми характеристиками.

Начатая в 30-е г. ХХ в. работа по использованию генофонда дикорастущих предков культурных растений непрерывно продолжается благодаря усилиям нескольких поколений генетиков-селекционеров. Многие из них посвятили этому делу всю свою жизнь. Сохранение коллекции ВИР в блокадном Ленинграде во время Второй мировой войны, а также в годы запрета на проведение генетических исследований в СССР служит примером самоотверженности ученых.*

*Введение гибридизации дикорастущих форм с современными культурными растениями в практику селекционной работы позволило во второй половине ХХ в. создать множество новых сортов. В настоящее время, как продолжение учения Вавилова, в мире осуществляются проекты по специальной охране дикорастущих популяций предков культурных растений.*

Селекция — наука о создании новых и усовершенствовании уже существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. Порода, сорт, штамм — это выведенные и поддерживаемые человеком группы организмов, обладающие полезными для человека признаками. Основным методом создания пород, сортов и штаммов является искусственный отбор. Его суть заключается в проводимом в течение нескольких поколений размножении только тех организмов, у которых желаемые свойства выражены в наибольшей степени. Новые сорта и породы создаются путем скрещивания (гибридизации) растений или животных с различными свойствами. Дикие предки культурных растений — источник многообразия генов, необходимых для современной селекции.

1. Чем отличаются сельскохозяйственные растения и животные от их диких предков?

2. В результате чего появились культурные растения и домашние животные?

3. Как поддерживается чистота породы при разведении домашних животных?

4. В чем состоит главное отличие искусственного отбора, который применял первобытный человек, от осуществляемого в ходе современной селекции?

5. В чем заключается суть индивидуального искусственного отбора? Массового?

6. Что такое аутбридинг и инбридинг? Когда и для чего они применяются?

7. Почему отдаленная гибридизация редко приводит к созданию новых пород и сортов? Как удается преодолеть бесплодие межвидовых гибридов?

8٭. Во второй половине ХХ в. ряд стран (в частности, Мексика и Индия) сумели увеличить эффективность своего сельского хозяйства в 3—5 раз за 15—20 лет. Это явление назвали зеленой революцией. Что именно стало основным в осуществлении зеленой революции? Используйте дополнительные источники информации.