Что лежит в основе искусственного отбора. Отбор

Искусственный отбор — способ, с помощью которого наряду с человек создал и создает высокопродуктивные породы животных и сорта культурных растений. В последнее время искусственный отбор применяется и для микроорганизмов, этим путем получены ценные , например, плесневых грибов, вырабатывающих пенициллин.

Впервые огромную роль этого процесса отметил Ч. . Сначала отбор был бессознательным: люди лишь сохраняли для самых молочных коров, более яйценоских кур и т. д. Еще в глубокой древности было подмечено, что качество потомства зависит от качеств родителей (отсюда пословица: «От худого семени не жди доброго племени»), поэтому стали подбирать производителей, скрещивать наиболее интересных для хозяйственных целей особей и производить отбор в их потомстве. Родословные лошадей, например, составлялись еще 6 тыс. лет назад в междуречье Тигра и Евфрата. Такой подход дал поразительные результаты. В самом деле, трудно поверить, что бульдог и борзая, овчарка и болонка ведут свое происхождение от волка. Оказывается, что одним собаководам требовалась собака сторожевая, другим — охотничья, третьим — ездовая, четвертым — пастушеская, а некоторым — просто для забавы.

Скотоводы разводили в одних местностях мясной скот, в других — молочный, использовали быков для вспашки и перевозок. В некоторых местах Африки скот разводят главным образом из-за огромных рогов, играющих роль своеобразной валюты. Растениеводы также отличались разнообразием вкусов, особенно прихотливых в цветоводстве.

Так появились многочисленные породы животных и сорта культурных растений, выведенные человеком. Впоследствии особенности пород поддерживали и усовершенствовали отбором тех производителей, которые наиболее соответствовали породному стандарту.

Повышая продуктивность размножаемых организмов, человек обращал внимание лишь на полезные ему признаки. В результате многие породы не могут размножаться без помощи человека: дикая банкивская курица несет не больше 25, а куры лучших пород несут более 300 яиц в год, но они практически утратили насиживания; эту функцию выполняет инкубатор. Зерна кукурузы плотно сидят в початке и закрыты листовыми обвертками, поэтому они не могут осыпаться. Естественно, без помощи человека такая кукуруза размножаться не сможет. Некоторые культурные растения вообще не образуют семян и размножаются лишь вегетативно, например культурный бессемянный банан или махровые цветы, у которых вместо тычинок развиваются лепестки. И наконец, вряд ли любое культурное растение или одомашненное животное устояло бы в со своими дикими родичами или другими конкурентами.

Лучшее доказательство этого — огромные затраты труда, которые вкладывают каждый год в борьбу с растениями, засоряющими посевы. Лишь немногие породы домашних животных могут одичать и занять свое место в дикой природе, как, например, мустанги в Америке, кролики в Австралии, а у нас — одичавшие собаки-дворняги, занявшие кое-где место истребленных волков.

Темпы , управляемой человеком, гораздо быстрее, чем в природе. Это объясняется тем, что искусственный отбор гораздо эффективнее естественного: человек сохраняет только те организмы, которые ему нужны, а в природе большинство полезных лишь несколько увеличивают вероятность выживания и . Часто породы домашних животных, полученные за немногие сотни, а то и десятки лет, отличаются друг от друга значительно более резко, чем виды и даже роды диких животных. Если бы такие формы нашли в диком состоянии, то они были бы описаны как новые виды и роды.

Путем искусственного отбора человек вывел разнообразные породы домашних собак от одного предка — волка: 1 — волк; 2 — ланка; 3 — водолаз; 4 — сенбернар; 5 — восточно-европейская овчарка; 6 — эрдельтерьер; 7 — сеттер; 8 — такса; 9 — деберманпннчер; 10 — чихуа-хуа; 11 — боксер; 12 — русская борзая; 13 — болонка; 14 — пудель.

Отбор основывается на изменчивости и наследственности. Многообразие культурных форм животных и растений происходит от единичных родоначальных форм. Породы и сорта отличаются по признакам, отражающим различные интересы человека. Это результат разнонаправленной естественной изменчивости и искусственного отбора, проводимого человеком. Природа поставляет последовательные изменения, а человек их суммирует в полезном для себя направлении, приспосабливая животных и растения к своим целям. Изменчивость дает только материал для отбора, новые же формы создаются человеком, накапливающим желательные для него изменения в ряду поколений.

Искусственный отбор – процесс создания новых пород животных и сортов культурных растений путем систематического сохранения особей с определенными, ценными для человека признаками и свойствами в ряде поколений при содействии их размножению.

Дарвин различает две формы искусственного отбора.

    Бессознательный искусственный отбор. Наиболее ранняя форма селекционного процесса. Его сущность заключается в том, что человек не ставил перед собой цели улучшения своих одомашненных животных и выведенных культурных растений, но стремился сохранить для размножения лучших животных и лучшие семена. Тем самым уничтожались менее ценные животные и растения. Таким образом возникли тонкорунные овцы, ароматные розы, высокомасличные сорта подсолнечника и т.д.

    Методический искусственный отбор проводится с конца XVIII века и заключается в том, что селекционер сознательно ставит перед собой определенную задачу и тщательно подбирает производителей, наиболее соответствующих целям, выбраковывая остальных. Методический отбор всегда творческий процесс, который приводит к образованию новых пород и сортов по заранее продуманному проекту.

В современном понимании искусственный отбор – способ создания человеком методом гибридизации (скрещивания) высокопродуктивных пород животных и сортов растений. Искусственный отбор основан на изоляции природных популяций и избирательном скрещивании организмов, обладающих признаками, желательными для человека.

Формами искусственного отбора являются:

    Инбридинг – близкородственное скрещивание особей с целью сохранения и распространения желательных признаков. Однако длительный инбридинг приводит к снижению плодовитости, повышая число гомозиготных генотипов.

    Аутбридинг – неродственное разведение – скрещивание особей из генетически различных популяций (обычно между различными сортами и линиями). Увеличение мощности гибридов обусловлено повышением гетерозиготности в результате смешения генов.

Принципы искусственного отбора.

    Изменчивость и наследственность. Без изменчивости возникновение новых форм было бы невозможно, так как только изменчивость организмов дает новый материал для отбора.

    Отбор и размножение небольшого числа «лучших», наиболее совершенных особей и устранение (элиминация) из процесса воспроизведения всех менее совершенных форм.

    Накопление положительных изменений в результате повторяющихся в ряде поколений избирательного размножения только наиболее совершенных форм.

Искусственным отбором называется процесс отбора растений и животных, проводимый человеком с целью создания новых пород или сортов, удовлетворяющих его потребностям. Если при естественном отборе главными движущими силами являются природные механизмы (в первую очередь - борьба за существование), то при искусственном отборе такой силой стал сам человек, используя для своих целей наследственную изменчивость селекционного материала.

Основы теории искусственного отбора создал Ч. Дарвин (1859).

Он выделял два основных типа искусственного отбора:

1. Бессознательный отбор, который начал функционировать еще в глубокой древности с момента окультуривания растений и приручения животных. Он проводился путем сохранения и размножения наиболее ценных для человека признаков растений и животных, отбираемых по фенотипу. Например, в первую очередь отбирались наиболее крупные и выносливые животные, дающие больше мяса, молока, шерсти и т.п. Уступающие по этим качествам животные шли на пищу. Также отбирались наиболее быстро растущие и хорошо плодоносящие растения. Но при этом совершенно не ставились задачи получения каких-то определенных пород или сортов. Отбор шел на уровне массовой выбраковки менее продуктивных особей и медленными темпами.

2. Сознательный, или методический, отбор сложился к середине XVIII столетия. Он состоит в том, что селекционер уже осмысленно ставит перед собой задачу по выведению именно тех форм растений и животных, которые ему нужны. При этом он сам конструирует параметры породы животного или сорта растения. Например, высокая яйценоскость, крупные размеры и нежное мясо, количество и качество пуха или шерсти, окраска шерсти или перьев и т. п. Высоко оценивались вкусовые качества плодов, внешний вид (экстерьер) животных и другие качества, нужные человеку. Поэтому начинают выводить, например, разные породы собак - способных к караульной службе, охране стад, охоте на определенных животных, декоративных и других; разные породы лошадей - скаковые, тяжеловозы; яйценоские, мясные и пуховые породы кур и других домашних птиц; винные и десертные сорта винограда и т. д. В этом случае отбор идет по заданному признаку и осуществляется в более короткие сроки (вспомним, сколько создано новых пород собак и кошек только в XX столетии).

Сознательный отбор требует хорошего знания селекционного материала. Так возникает паспортизация и составление родословных на породы животных и наиболее ценные сорта растений. Созданы стандарты пород и сортов.

Разрабатываются специальные методы селекции, включая тщательный генетический контроль материала. Это в первую очередь массовый отбор, сопровождающийся выбраковкой всех особей, не соответствующих по фенотипу стандарту породы, и индивидуальный отбор, связанный с включением в селекцию отдельных особей с учетом их родословной и соответствия стандарту.

Поскольку этот материал хорошо изложен в школьном учебнике, то мы не будем подробно на нем останавливаться и только перечислим те современные методы селекции, которые необходимо знать.

В современной практике селекционных работ широко используют мутации исходного материала, полиплоидию и комбинативную изменчивость, связанную со скрещиванием и гибридизацией различных генетических линий растений и животных. Поскольку полезные для человека признаки чаще всего являются рецессивными, то для закрепления их используют инбридинг - близкородственные скрещивания, позволяющие перевести нужные аллели в гомозиготное состояние и передать их потомству. Чтобы избежать вырождения сортов и пород, полученных при близкородственных скрещиваниях, используют методы аутбридинга - скрещивание с неродственными линиями, создающее гетерозиготное состояние ценных аллелей. Поскольку аутбридинг нередко приводит к получению более устойчивых и продуктивных форм (явления гетерозиса), то его широко используют для получения гетерозисных форм на основе межсортовых и межпородных скрещиваний и даже при отдаленной гибридизации (межвидовые и межродовые гибриды).

В селекционной практике часто используются искусственное опыление растений и искусственное осеменение у животных, методы вегетативного размножения ценных сортов, использование цитоплазматической наследственности, генетическая и клеточная инженерия, синтез генов и многие другие методы.

Когда мы говорим об искусственном отборе и связанных с ним процессах селекции, то необходимо отметить его творческую роль, так как он позволяет осмысленно получать совершенно новые формы растений, животных и микроорганизмов, неизвестные в природе.

Результатом естественного отбора является огромное разнообразие сортов, пород и гибридов, созданных человеком.

Породы животных и сорта растений чаще всего не являются новыми видами, и их надо рассматривать как искусственные формы и подвиды предков, обитающих в природе. Например, все собаки являются потомками волка и могут легко скрещиваться с ним и друг с другом, хотя поведенческие реакции у них уже сильно изменились. Почти все породы домашних животных имеют или имели диких предков: лошади - дикую лошадь Пржевальского, коровы - дикого тура (ныне истребленного), куры - банкивских кур, свиньи - дикого кабана и т. п.

Однако известны случаи отдаленной гибридизации, давшие новые виды, - в первую очередь это домашняя слива (гибрид алычи и терновника), рафанобрассика, плодовитый гибрид капусты и редиски, полученный Г. Д. Карпеченко и являющийся новым полиплоидным видом, и некоторые другие.

У микроорганизмов результатом селекции являются штаммы - искусственные культуры этих организмов, обладающие какой-то способностью (синтез антибиотиков, образование органических кислот, аминокислот, ферментов и т. п.).

Сравнивая два типа отбора - естественный и искусственный, необходимо отметить ряд принципиальных различий между ними, на что указывал еще Ч. Дарвин:

1. Различие в сроках появления новых форм: в природе это чаще всего длительные процессы, занимающие многие столетия и тысячелетия, при искусственном отборе - это короткие промежутки времени, исчисляемые несколькими годами.

2. Естественный отбор происходит на фоне множества различных неродственных или родственных генотипов, возникающих в природе; искусственный - имеет дело с небольшим числом генотипов, часто родственных друг другу.

3. Естественный отбор сохраняет признаки, важные для выживания самого организма, тогда как при естественном отбираются признаки, важные для человека, часто не нужные или даже вредящие самому организму (например, крупные размеры и большая биомасса животных, затрудняющие уход от хищников и получение пропитания в природных условиях; высокая продуктивность растений в ущерб устойчивости к болезням и т. п.).

4. Естественный отбор действует более жестко, чем искусственный, вызывая вымирание менее приспособленных видов. Человек обычно не истребляет всех животных и растений, используя их для определенных нужд.

При искусственном отборе человек постоянно отбирает лучших производителей и лучшее потомство и разводит их. Признаки, по которым производится отбор, могут быть самыми разными: и хозяйственными, и эстетическими.

Формы искусственного отбора (по Дарвину):

  • Бессознательный отбор - это отбор, при котором не ставится цель создания нового сорта или породы. Люди сохраняют лучших, на их взгляд, особей и уничтожают (выбраковывают) худших. В сельских районах и в наше время хозяева осуществляют бессознательный отбор с курами, собаками, голубями. Бессознательный отбор возник давно, с момента приручения собаки. Бессознательный отбор ведет к изменению растений и животных, к улучшению пород и сортов, к созданию новых местных пород и сортов. Нужный результат при этом отборе формируется медленно, но он может быть впечатляющим. Так, во время археологических раскопок в Перу были обнаружены зерна кукурузы в 34 раза большего размера, чем современные. Предки таджиков (согды) выращивали абрикос, плоды которого содержали до 70 % сахара. Высыхая на деревьях, эти плоды не опадали.
  • Методический отбор - это отбор, осуществляемый человеком по определенному плану, с определенной целью - создания породы или сорта. Для методического искусственного отбора характерны следующие особенности :
  • ставится цель: селекционер решает, какие признаки надо изменить и в какую сторону, т. е. определяется направление отбора (яйценоскость, мясистость, красивый гребень, красивый хвост, красивое оперение);
  • составляется план создания породы (сорта): какие породы (сорта) ив каком порядке нужно скрещивать, какие виды скрещивания нужно применять;
  • создаются специальные условия жизни;
  • методический отбор - это творчество.

Механизм методического искусственного отбора

  • В стаде, в стае, в поле, в саду человек среди многих особей выделяет отдельную особь с теми признаками, которые ему нужны. Для получения организмов с нужными качествами человек использует не только естественные мутации, но и полученные искусственно - при применении мутагенов.
  • Необычные особи - особи с необычными признаками - отбираются.
  • Производится подбор.
  • Подобранные особи скрещиваются.
  • В потомстве производится выбраковка.
  • Снова производится подбор, скрещивание и выбраковка до получения желаемого результата.
  • Из поколения в поколение человек методически отбирает на племя (для размножения) тех производителей, у которых избранный признак выражен в наибольшей степени.
  • Вследствие соотносительной изменчивости происходит перестройка и других признаков у организмов, что ведет к появлению сорта с новыми признаками.

Примитивный методический отбор был в Древнем Египте: за 3000 лет до н. э. там возделывали 3 вида пшеницы, 3 формы ячменя. В Китае за 2 тыс. лет до н. э. проводилась селекция крупного скота, лошадей, декоративных растений. В Древнем Риме, по сообщению Плиния Старшего (23-79 гг.), возделывали такие сорта пшеницы: италийскую, беотийскую, сицилийскую, понтийскую, херсонскую, африканскую, египетскую. Вторично методический отбор возник в Европе во второй половине XVIII века в Голландии и Англии.

Методический отбор есть основа селекции . Применяя методический отбор, человек создал большое многообразие сортов (томатов - 50, крыжовника - 300, пшеницы - 400, винограда - 1000, груш и роз - по 5 тыс., яблонь - 10 тыс.) и пород (лошадей - 150, кур - 250, овец - 250, собак - 350, крупного рогатого скота - 400, голубей - 500).

Не все виды организмов поддаются одинаково искусственному отбору . Так, пород лошадей меньше, чем собак. Не все виды значительно изменяются под действием искусственного отбора. Под действием искусственного отбора очень слабо изменились верблюды, северный олень, яки. Это связано с тем, что условия существования после одомашнения не очень отличаются от тех, в каких жили их предки.

Ч. Дарвин выделил два вида искусственного отбора: методический и бессознательный.

1. При методическом отборе человек ставит перед собой определенную цель. Древние греки и римляне придавали огромное значение отбору чистокровных пород лошадей и собак. Этот метод был широко распространен в XIX в. в Англии. В середине XIX в. Ч. Дарвин доказал, что методический отбор можно использовать для домашних животных и культурных растений. При методическом отборе селекционер ставит конкретную цель развития ценных, нужных в хозяйственном отношении признаков нового вида. Итак, методический отбор - это творческий процесс, создающий новые породы и сорта. Используя этот метод, селекционер, подобно скульптору, по заранее намеченному замыслу создает новые органические формы. Результативности искусственного отбора способствуют изменчивость, многообразие организма.

Методический отбор нельзя производить с несколькими особями (10-15 овец или 1-2-3 лошади). Современные породы животных, сорта растений - это результат методического отбора.

2. При бессознательном (бесцельном) отборе человек не ставит перед собой конкретной цели. Отбор проводится стихийно, бессознательно. Люди еще в древности собирали с дикорастущих злаков наиболее крупные семена для посева. При этом выращивали их на плодородной почве, которые затем сохранялись, оставлялись для посева на следующий год. Так стихийно и непреднамеренно производился искусственный отбор, создавший новые сорта и породы. Бессознательный отбор протекает успешно и до настоящего времени.

Во время кругосветного путешествия по Южной Америке и Австралии Ч. Дарвин обратил внимание на использование бессознательного отбора местными жителями. В приручении диких животных также использовался бессознательный отбор. Таким образом, в результате искусственного отбора создаются новые породы животных и сорта растений с качественно новыми признаками. Искусственный отбор отрицает ошибочное мнение о том, что виды растений и животных остаются без изменений. Доказательством того является многочисленность сортов сахарной свеклы.
Если сахаристость у дикого вида свеклы составляла 6%, то у культурного сорта в 1838 г. - 9%, в 1858 г. -10%, 1878 г. -12%, 1898 г. -15%, 1908 г. -18%. В настоящее время сахаристость свеклы составляет 25%. Если дикие коровы давали до 600-700 л молока в год, то культурные породы дают до 10 тыс. л.

Особенности искусственного отбора:

А) искусственный отбор проводится человеком. Селекционер ставит перед собой конкретную цель: повысить мясистость, молочность крупного рогатого скота, яйценоскость, мясистость домашней птицы, вывести сорта крупных, сладких, морозоустойчивых и устойчивых к заболеваниям растений. Человек, подметив интересующие его изменения и признаки у растений и животных, проводит отбор, усиливает и совершенствует эти признаки;
б) искусственный отбор в человеческой практике появился только с возникновением земледелия и животноводства;
в) в результате искусственного отбора получают новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов;
г) при искусственном отборе многие полученные признаки вредны для организма, так как новые породы не могут существовать без поддержки человека в результате пониженной жизнеспособности в природных условиях.
Методический отбор. Бессознательный (бесцельный) отбор. . Ч. Дарвин объяснил на примерах, что искусственный отбор необходим
для человека, но вреден для самого организма. . Выделяются два типа искусственного отбора методический и бессознательный.
Дайте определение бессознательного отбора, приведите примеры. Что способствовало развитию искусственного отбора?
Каковы результаты искусственного отбора? Покажите на примере вредное влияние искусственного отбора на организм. Объясните определение "искусственный отбор". Что такое методический отбор? Приведите примеры.
Сделайте анализ бессознательного и методического отбора в виде таблицы.

Лабораторная работа № 1
Анализ результатов искусственного отбора
Материалы и оборудование: гербарии шиповника и искусственно выведенной розы (если нет, то рисунки), рисунки сортов капусты, рисунки фруктов и ягод (яблоко, груша, слива, вишня, виноград, смородина и т. д.); рисунки домашних пород кур, голубей, овец, коров (можно использовать учебник).
Выполняемые задания.

  1. Сравнить цветы, листья дикого шиповника и культурной розы, найти сходства и различия, разобраться, в каких органах и почему произошли изменения, какое это имеет значение.
  2. Рассматривая рисунки сортов капусты, проследить, какие изменения претерпели органы диких и искусственно выведенных сортов, обратить внимание на единство их происхождения.
  3. Выяснить, какие изменения можно заметить при рассмотрении фруктов, ягод, отметить, какие цели ставил перед собой селекционер.
  4. Сравнивая выведенные породы кур, голубей с дикими породами, выявить внешние особенности, понять результат и задачи искусственного отбора. В таком же порядке, сравнивая породы с дикими формами, написать обобщенное сообщение.

Примечание. Нет необходимости в наличии всего оборудования, можно ограничиться тем, что есть.
Ответьте на следующие вопросы и сделайте выводы на основе выполненной лабораторной работы.

  1. Какие различия вы заметили при сравнении цветов и листьев дикого шиповника и культурной розы?
  2. По каким признакам можно определить происхождение розы от дикого шиповника?
  3. Существует ли сходство между дикой капустой и сортами культурной капусты?
  4. Для каких целей были выведены 6 сортов капусты? (Назовите сорта капусты.)
  5. Где обнаруживается различие при сравнении культурных сортов фруктов яблок, груш, винограда, смородины с дикими сортами?
  6. По каким признакам можно определить результаты искусственного отбора различных сортов фруктов?
  7. Можно ли по внешнему виду определить, в каких целях выведены породы кур и голубей? Сделайте анализ названий, целей выведения таких пород.
  8. Как можно определить изменения, произошедшие с породами овец и свиней?
  9. Как меняются породы крупного рогатого скота, лошадей в результате искусственного отбора? По каким признакам можно отличить их от диких сородичей?
Рекомендуем почитать