Примеры селекции животных и растений: Селекция растений и животных — урок. Биология, 9 класс.

Муки творений

Мы приручили и одомашнили множество животных видов, создали тысячи гибридных растений, и не собираемся на этом останавливаться — особенно теперь, когда у нас есть инструменты редактирования генома. Но жизнь, однако, штука сложная, и целенаправленно «подкрутив» в одном месте, мы часто влияем на те ее стороны, о которых даже не задумывались, закатывая рукава. Давайте посмотрим на некоторые примеры того, как внезапно иногда меняется жизнь тех, кого мы вывели.

Представьте, что рассматриваете картины XVI-XVII веков в музее. Вы идете по залу, заполненному реалистичными полотнами с натюрмортами: охотничьи трофеи, кувшины с вином, блюда с фруктами. С утками и куропатками вроде бы все в порядке, но присмотревшись к фруктам и овощам, внимательный посетитель может насторожиться — они часто «какие-то не такие». И это действительно так: со времен написания этих картин облик привычных нам тыкв, дынь и арбузов изменился, зачастую кардинально. Над этими продуктами поработала селекция.

Плоды селекции повсюду – это и томаты с морковью, и домашние животные: собаки, кошки, грызуны. Первые селекционеры оставляли рядом с собой (и источником дешевой пищи) более дружелюбных к человеку животных, отбирали для посадки семена тех растений, чьи плоды показались им вкуснее. Позже стали записывать характеристики конкретных производителей, отслеживать линии, после чего селекция стала менее хаотичной. Постепенно сложилась практика: селекционеры стали скрещивать близкородственные линии для усиления и закрепления нужного им признака — и с дальними (иногда даже другими видами) для увеличения разнообразия и получения более сильного и плодовитого потомства.

Существующее разнообразие продуктов искусственного отбора поражает воображение — если знать, конечно, кто в вашем окружении «оригинальный», а кто нет. При этом на рынках и в магазинах, как правило, мы сталкиваемся всего лишь с самыми популярными в силу экономической выгодности этих сортов.

Например, все бананы в нашем представлении более-менее одинаковы, разве что встречаются в некоторых супермаркетах «мини-бананы» — они подороже, но слаще. Кто-то из нас, возможно, пробовал плантаны, более крупные и плотные бананы, которые сырыми не едят, а варят или жарят. Казалось бы, этим все исчерпывается. Но нет, сортов бананов на самом деле около 500!

При этом сами по себе бананы – это плоды нескольких культивируемых видов многолетних травянистых растений рода Musa, преимущественно банана заостренного (Musa acuminata) и банана Бальбиса (Musa balbisiana), а также еще пары-тройки видов и гибридов всех вышеперечисленных видов. Именно они дали все разнообразие существующих ныне сортов. Есть бананы большие, маленькие, красные, зеленые и даже голубые (кстати, последние еще и со вкусом ванильного мороженого). При этом плоды дикого банана особенной питательностью и вкусом похвастаться не могут: большие семечки внутри и, соответственно, не так уж много мякоти.

500 сортов это не предел. Яблонь – 7,5 тысяч сортов (большинство из них относятся к виду яблоня домашняя, Malus domestica, который, в свою очередь, произошел от яблони Сиверса, Malus sieversii), пшеницы — 30 тысяч (в основном выращивают пшеницу мягкую, Triticum aestivum, помимо нее культивируют еще пять видов).

В отношении животных числа будут уже не столь велики: искусственный отбор животных представляет собой более сложную задачу, хотя бы ввиду отсутствия вегетативного размножения. Сегодня известно 353 породы собак, 74 породы кошек. И все это множество форм выводилось с определенными целями.

Естественный отбор vs. искусственный

Естественный отбор – как правило, процесс медленный, занимающий многие поколения. В случае естественного отбора на организм влияет окружающая среда и сохраняются, размножаясь, наиболее приспособленные к ней особи, а в случае искусственного отбора размножением управляет человек, но в обоих случаях материал для изменений поставляют мутации. Искусственный отбор и скрещивание дают результат значительно быстрее: скрестив лошадь и осла, мы уже в первом поколении — впрочем, стерильном — получаем мула. В то же время известны случаи, когда видообразование в дикой природе произошло буквально у нас на глазах (отмечено у анолисов, вьюрков).

Искусственный отбор иногда двигается строго против естественного. В Китае популярны бои сверчков подсемейства Gryllinae. Существует обоснованное поверье, что чем крупнее у сверчка голова, тем лучше из него боец — поэтому ищут «сверчкозаводчики» именно таких насекомых. 

При этом китайцы не занимаются селекцией боевых сверчков, то есть не разводят их для того, чтобы усилить нужный признак — а просто ловят себе гладиаторов в природе, изымая таким образом из популяционного пула самых сильных самцов. Впрочем, исследований, подтверждающих влияние отлова сверчков на состояние признаков в популяции, пока не проводилось, так что привели ли уже азартные игры к тому, что головы китайских сверчков стали меньше, мы пока сказать не можем.

Одомашнивание и селекция идут рука об руку. В результате одомашнивания, т.к. люди стараются снизить пресс хищников и других негативных воздействий среды, стабилизирующий отбор (разновидность естественного, при котором отбраковываются отличающиеся варианты признака) отключается и появляется гигантское разнообразие форм, из которых впоследствии отбираются подходящие человеку.

В знаменитом многолетнем эксперименте Дмитрия Беляева по одомашниванию черно-бурых лис у последних происходит скручивание хвостов в колечко, укорочение и расширение лицевого отдела черепа, появляется вислоухость, т.е. черты, свойственные и собакам.

Правда, вместе с положительными вариантами всплывают и множество вредных или просто не очень удобных, и они тоже закрепляются близкородственным скрещиванием. В гетерозиготном состоянии аллель гена с негативной мутацией компенсируется здоровой аллелью, а при близкородственном скрещивании одинаковые аллели накапливаются и могут сохраниться как раз нездоровые варианты, если селекционер работает по другому признаку.

Нужно было больше пользы

Важной целью селекции всегда было повышение питательности и плодовитости. Тут показательна история перца стручкового, или однолетнего (Capsicum annuum). Это вопреки своему названию многолетнее растение происходит из Центральной Америки и в Европу было завезено Колумбом.

В XV веке перцы были маленькими и жгучими. Чувство жжения вызывается алкалоидом капсаицином, его количеством определяется острота перца. Благодаря селекции в Европе от капсаицина удалось избавиться и получить крупные толстостенные сладкие сорта, те, что у нас известны как болгарский перец. Разумеется, также нашлись любители острого, которые вывели очень (табаско), и очень-очень острые сорта («дыхание дракона»). Но, как выяснилось, сладкий перец чаще подвержен поражению фитофторой Phytophtora capsici, чем жгучий, поэтому биологам приходится разрабатывать специальные сложные программы для возвращения резистентности к заболеванию: устойчивость перцев к фитофторе — это признак, который зависит от множества генов.

Повышенная питательность и урожайность часто сопровождаются неустойчивостью к изменениям среды, что произошло с кукурузой и европейской пшеницей. В обоих случаях из-за снижения генетического разнообразия (как следствия искусственного отбора) наиболее урожайные сорта оказались плохо приспособлены к изменениям климатических условий.

Плодовым деревьям повышение урожайности может грозить измельчанием плодов, либо переламыванием ветвей под тяжестью созревших фруктов.

Многие породы собак и лошадей были выведены для выполнения вполне конкретных задач. Так, для охоты на зайцев, волков и копытных люди вывели борзых, для охоты на норных животных ⏤ такс и фокстерьеров, для пастушества ⏤ овчарок. Среди лошадей есть тяжеловозы и скаковые породы.

При формировании таких специализированных форм могут проявляться забавные и не очень побочные эффекты.

Так, добродушные и обучаемые лабрадоры-ретриверы — прекрасные спасатели, поводыри и компаньоны — славятся также тем, что жуют все, что плохо лежит. А связано это неудобное поведение с делецией в гене ПОМК (гена, кодирующего последовательность прогормона проопиомеланокортина), который регулирует вес и аппетит. Благодаря этой мутации лабрадоры оказались одной из самых склонных к ожирению породой собак. 

Таксы — норные охотники, прогонистые, коротколапые. Но у такс слабая спина, поэтому им не стоит слишком быстро бегать, особенно когда хозяин берет пса в велосипедную прогулку. Из-за слишком длинного позвоночника и короткой грудной клетки они в 10-12 раз чаще получают грыжи межпозвоночных дисков, иной раз доводящие до паралича. Помимо нездоровой спины, у такс часто бывают больные суставы ног. Немудрено, таксы отбирались на коротконогость, а их коротконогость — результат мутации в гене, кодирующем фактор роста фибробластов (FGR3). Факторы роста фибробластов  играют важную роль в развитии клеток и тканей, и упомянутая мутация приводит к нарушениям развития скелета.

Порода с древней историей, борзые, были выведены для скоростной погони за видимой добычей. Это достаточно здоровая порода, хотя и у этих собак есть свои наследственные заболевания. У примерно 15 процентов взрослых борзых начинается облысение бедер, распространены патологии сердца. Дополнительные трудности ветеринарам, к которым приводят этих собак, причиняет то, что на борзых неправильно работает стандартная анестезия, которая либо приводит к гипотермии, либо просто слишком долго длится из-за замедленной трансформации анестетиков в печени.

Не только стремление получить более питательную пищу или более ловких охотников приводят к странным последствиям. Иногда первичная цель – именно необычный внешний облик.

Зато это красиво

Стремление к прекрасному привело к расцвету садоводства и комнатного растениеводства. Каких только форм и расцветок не добились селекционеры, взять хотя бы сирень. Сирени, род Syringa, это кустарники, принадлежащие семейству маслиновых (Oleaceae). Известно более 2300 сортов сиреней, отличающихся цветом (от белоснежного до темно-лилового), высотой куста, даже степенью закрученности лепестков. У сортов «капитан Гастелло» и «Алексей Маресьев» лепестки закручены в форме пропеллера, отчего сорта и получили свои наименования. Среди сиреней, да и в общем среди декоративных растений распространены махровые варианты, но с размножением им труднее: насекомым-опылителям сложно добраться до пестиков и потому они реже выбирают такие цветы. У густо-махровых сиреней к тому же мало тычинок или они слабо развиты, поэтому и искусственное опыление представляет непростую задачу.

Не только растения пали жертвой человеческого стремления к прекрасному. У некоторых пород голубей, например, у берлинского короткого голубя, такой маленький клюв, что для выведения птенцов требуются голуби других пород с более длинными клювами, так называемые «кормилки».

Встречаются казусы и среди рептилий. За последнее время террариумисты получили множество цветовых морф популярных чешуйчатых питомцев: бородатых агам, эублефаров, маисовых полозов и других. Оказалось, что распространенная морфа spider у королевских питонов (Python regius) ассоциирована с неврологическим расстройством ⏤ синдромом Вобблера, который характеризуется патологиями спинного мозга и, как следствие, вихлянием, раскоординацией движений, что делает существование этих змей дискомфортным. И хотя авторы не смогли применить статистические методы к полученным данным из-за малого размера выборки, этот случай заставляет задуматься о проведении более масштабных исследований среди домашних рептилий.

Мопсы тащат на себе целый воз такого добра. Считается, что эту породу вывели в Китае ради складок на лбу, создающих рисунок наподобие иероглифа. Складки эти нужно непременно чистить, чтобы предотвратить появление дерматита. Из-за своеобразного укороченного строения черепа глаза мопсов всегда навыкате. Подобные проблемы ⏤ вообще бич мопсов, в их глаза вечно что-то попадает, а в некоторых случаях глазные яблоки вовсе вываливаются из глазниц. Но у этих собак ещё более серьезные проблемы связаны с дыханием и терморегуляцией. Их дыхательный тракт тоже укорочен, поэтому мопсы с трудом дышат, легко перегреваются, особенно в самолетах, и многие авиакомпании даже запретили их перевозку из-за частых смертей этих собак в полете.

Есть еще одна любопытная особенность, касающаяся и мопсов, и других короткоголовых (брахицефальных) пород собак. В результате отбора на укорочение черепа изменилась сама организация мозга. А именно — произошла ротация и смещение обонятельной доли под большие полушария головного мозга. К чему это могло привести с точки зрения работы мозга, пока неизвестно, но вероятно именно благодаря этому брахицефальные породы плохо улавливают запахи (а вовсе не из-за коротких обонятельных трактов, как всегда считалось).

Как помочь содеянному

Сначала изобильно породив самые разные виды с трудом адаптирующихся к среде существ, люди теперь пытаются понести ответственность за тех, кого вывели и ищут способы компенсировать груз накопленных негативных мутаций.

Вот, например, бройлерные цыплята обладают чрезмерно развитыми пекторальными (грудными) мышцами. Но их опорно-мышечный аппарат не адаптирован к поддержанию такой массы, поэтому они много лежат, хромают и страдают от болей в ногах, качество мышечной ткани падает, появляются фиброзы. С этим можно бороться, увеличивая расстояние до кормушек и поилок, располагая препятствия на пути к ним, а также конструируя специальные приспособления с лазерными лучами. Лучи в течении четырех минут перемещались по отсеку с цыплятами случайным образом — и те действительно начали двигаться больше, что авторы изобретения объясняют «пробуждением» в этих птицах «врожденного охотничьего инстинкта».

С собаками все немного проще: если следить за диетой лабрадора и давать ему адекватную физическую нагрузку (бег и плавание), тот сможет избежать излишнего веса. А распространенная идея о вреде для такс подъема по лестницам неверна: напротив, умеренный подъем укрепляет позвоночник собаки.

Но хорошего и универсального способа предсказать, как изменится вид, если на него «надавить» селекцией, у нас все еще нет. Это мы можем выяснить только экспериментально. Возможно, здесь нужно сказать что-то про чувство ответственности?

Евгения Соловьева

Основные методы селекции животных и растений кратко (Таблица)

Селекция — это процесс выведения новых и улучшения уже существующих форм растений, животных или микроорганизмов. Селекция не создает, новых видов, она лишь изменяет уже существующие (дикие) формы организмов, в соответствии с хозяйственными или иными потребностями человека.

Для выведения новых форм и улучшения существующих селекционеры используют различные методы, основанные на генетических закономерностях. Бурное развитие селекции в последние десятилетия непрерывно обогащает ее методическую базу. Основными методами являются искусственный отбор и гибридизация, искусственный мутагенез, полиплоидия, гетерозис. Кроме того, работа с каждой группой организмов часто требует своих особых методов, например, в селекции микроорганизмов широко используют приемы генной инженерии.

Основные методы селекции таблица

_______________

Источник информации:

1. Биология: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы/ Т.Л.Богданова —М.: 2012.

2. Весь курс школьной программы в схемах и таблицах: биология /-СПб.:Тригон,2007.

животноводство | Британика

Коровы Red Poll

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Ланселот Томас Хогбен
Джон Хэй Уитни
Уильям Вудворд
Роберт Бейкуэлл
Хирш Джейкобс

Похожие темы:

ассоциация породы
племенная книга
племенная книга
открытая ассоциация
закрытая ассоциация

Просмотреть весь связанный контент →

животноводство , контролируемое разведение домашних животных с целью улучшения желаемых качеств. Человечество веками модифицировало домашних животных, чтобы они лучше соответствовали человеческим потребностям. Селекционное разведение предполагает использование знаний из нескольких областей науки. К ним относятся генетика, статистика, репродуктивная физиология, информатика и молекулярная генетика. В этой статье обсуждаются основные принципы изменения популяций животных с помощью применения этих принципов, а также краткое обсуждение молекулярной генетики, иммуногенетики и новейших репродуктивных технологий. Фундаментальные биологические принципы, лежащие в основе разведения животных, обсуждаются в статьях «Наследственность и репродуктивная система животных».

Английский агроном Роберт Бейкуэлл был очень успешным животноводом в 18 веке. Его работа была основана на традиционном методе визуальной оценки выбранных им животных. Хотя он не писал о своих методах, известно, что он много путешествовал верхом и собирал овец и крупный рогатый скот, которые считал полезными. Считается, что он проводил широкомасштабные ауткроссы различных пород, а затем практиковал инбридинг с целью закрепления желаемых характеристик у скрещенных животных. Он также был первым, кто систематически отдавал своих животных на вязку. По этим причинам он общепризнан как первый научный селекционер.

В животноводстве популяция представляет собой группу скрещивающихся особей, т. е. породу или породу внутри породы, которая в некоторых аспектах отличается от других пород или линий. Как правило, некоторые животные внутри породы считаются чистокровными. Существенное различие между чистокровными и нечистокровными животными заключается в том, что генеалогия чистокровных животных тщательно записывается, обычно в племенной книге или племенной книге, которую ведет какая-либо санкционирующая ассоциация. Чистокровные ассоциации предоставляют другие услуги, которые полезны их членам для развития их бизнеса.

Селекционное разведение использует естественные различия в признаках, которые существуют среди членов любой популяции. Прогресс в разведении требует понимания двух источников изменчивости: генетики и окружающей среды. Для некоторых признаков существует взаимодействие генетики и окружающей среды. Различия в окружающей среде животных, такие как количество корма, уход и даже погода, могут влиять на их рост, размножение и продуктивность. Такие изменения производительности из-за окружающей среды не передаются следующему поколению. Для большинства признаков, измеренных у домашних животных, окружающая среда оказывает большее влияние на изменчивость, чем генетические различия. Например, только около 30% различий в молочной продуктивности молочного скота можно объяснить генетическими эффектами; остальная часть вариации связана с воздействием окружающей среды. Таким образом, факторы окружающей среды должны учитываться и контролироваться при выборе племенного поголовья.

Генетическая изменчивость необходима для достижения прогресса в разведении последующих поколений. Каждый ген, который является основной единицей наследственности, занимает определенное место или локус на хромосоме. Два или более генов могут быть связаны с конкретным локусом и, следовательно, с определенным признаком. (Признаки, которые можно непосредственно наблюдать, такие как размер, цвет, форма и т. д., составляют фенотип организма.) Эти гены известны как аллели. Если парные аллели одинаковы, организм называется гомозиготным по этому признаку; если они разные, организм гетерозиготен. Как правило, один из аллелей будет экспрессироваться с исключением другого аллеля, и в этом случае два аллеля называются доминантным и рецессивным соответственно. Однако иногда ни один из них не доминирует, и в этом случае два аллеля называются кодоминантными.

Хотя полных знаний о генетическом составе любой породы домашнего скота пока не существует, генетические вариации можно использовать для улучшения поголовья. Исследователи разделяют общую генетическую изменчивость на аддитивный, доминантный и эпистатический типы действия генов, которые определены в следующих параграфах. Аддитивную изменчивость легче всего использовать в селекции, потому что она распространена, и эффект каждого аллеля в локусе просто добавляется к эффекту других аллелей в том же локусе. Генетические улучшения, полученные с помощью аддитивных генетических эффектов, являются постоянными и накапливаются от одного поколения к другому.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Хотя изменчивость доминирования в теории не является более сложной, ее труднее контролировать на практике из-за того, что один аллель маскирует эффект другого. Например, пусть и обозначают локус, где и ₁ и и ₂ представляют два возможных аллеля в этом месте. Затем и ₁ и ₁ , A ₁ A ₂ (что идентична A ₂ A ₁ ) A _{2 1 ) A 2} 792 ). три возможных генотипа. If a ₁ dominates a ₂ , the genotypes a ₁ a ₂ and a ₁ a ₁ cannot be outwardly distinguished. Таким образом, невозможность наблюдать различия между a ₁ a ₂ и a ₁ a ₁ представляет серьезную трудность в использовании дисперсии доминирования в селекционном разведении.

Аддитивные и доминантные вариации вызываются генами в одном локусе. Эпистатическая изменчивость вызывается совместным действием генов в двух или более локусах. Преднамеренного использования этого типа генетической изменчивости в разведении было мало из-за сложной природы идентификации и контроля соответствующих генов.

Искусственный отбор | Национальное географическое общество

Излагая доказательства своей теории эволюции путем естественного отбора в своей книге 1859 года «Происхождение видов », британский натуралист и биолог Чарльз Дарвин выделил физические черты и поведение нескольких видов птиц, называемых вьюрки. Во время путешествия в 1830-х годах Дарвин наблюдал за этими птицами на Галапагосских островах, группе островов в Тихом океане к западу от Южной Америки.

Иногда описываемый фразой «выживание наиболее приспособленных», естественный отбор основан на следующих принципах: В природе организмы производят больше потомства, чем способны выжить и размножаться. Потомство с чертами, которые повышают вероятность его выживания, созревания и размножения в окружающей среде, в которой они обитают, передает эти черты следующему поколению.

Поскольку это происходит из поколения в поколение, естественный отбор действует как своего рода сито или удаляет нежелательные черты. Таким образом, организмы постепенно становятся более приспособленными к окружающей их среде. Если окружающая среда изменится, естественный отбор заставит организмы развиваться в другом направлении, чтобы приспособиться к новым обстоятельствам.

Какое отношение это имеет к вьюркам? На Галапагосских островах некоторые вьюрки настолько отличались от других, что Дарвин сначала не понял, что все они были вьюрками. На самом деле это были разные виды вьюрков с разнообразными чертами. Например, у некоторых вьюрков были длинные узкие клювы, а у других — короткие и толстые. Дарвин пришел к выводу, что черты различных популяций вьюрков со временем менялись и что эти вариации были связаны с различной средой на островах. Каждый тип клюва развился для определенной задачи. Например, там, где на земле было много семян, чаще встречались короткоклювые вьюрки, потому что эти клювы лучше раскалывали семена. Там, где кактусы были более распространены, вьюрки развили длинные узкие клювы для извлечения пыльцы и нектара из цветков кактуса.

Вьюрки Дарвина представляют собой мощное доказательство естественного отбора. Но Дарвин был также сильно вдохновлен эволюцией, которую он видел в чертах голубей, не в результате естественного отбора, а скорее в результате искусственного отбора. Разведение голубей было популярным хобби в Англии во времена Дарвина. Выбирая, каких голубей допускать к спариванию, люди сильно влияли на их внешний вид, например, на форму и размер их клювов и цвет их перьев.

Собаководство — еще один яркий пример искусственного отбора. Хотя все собаки являются потомками волка, использование искусственного отбора позволило людям кардинально изменить внешний вид собак. На протяжении веков собак разводили для достижения различных желаемых характеристик, что привело к созданию широкого круга собак, от крошечного чихуахуа до массивного немецкого дога.

Искусственный отбор уже давно используется в сельском хозяйстве для получения животных и сельскохозяйственных культур с желаемыми характеристиками. Мясо, продаваемое сегодня, является результатом селекционного разведения кур, крупного рогатого скота, овец и свиней. Многие фрукты и овощи были улучшены или даже созданы путем искусственного отбора. Например, брокколи, цветная капуста и белокочанная капуста были получены из дикой горчицы путем селекции. Искусственный отбор нравится людям, поскольку он быстрее естественного отбора и позволяет людям формировать организмы в соответствии со своими потребностями.