Методы искусственного отбора: методологический и бессознательный. Отбор. Учение Ч. Дарвина об искусственном отборе Что образуется в результате искусственного отбора

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.

Искусственный отбор — основа любого селекцион-ного процесса. Допущение к скрещиваниям только особей, наделённых какими-либо свойствами и при-знаками, нужными человеку, и есть искусственным отбором. Ещё в античные времена, когда человек начал одомашнивать животных и культивировать растения, он использовал бессознательный отбор , оставляя для размножения самых подходящих на его взгляд, особей. При этом он не имел чёткой цели, какую именно породу или сорт должен вывести, а тем более не намечал конкретных путей решения задачи. Однако нашим предкам, жившим 5—10 тыс. лет назад, удалось достичь блестящих результатов — одомашнить почти все виды современных домашних живот-ных (коня, осла, барана, козла, кошку, собаку, крупный рогатый скот) и окультурить основные зерновые виды (пшеницу, овёс, ячмень, рожь).

Отбор, проводимый в соответствии с поставленными задачами и осно-ванный на знании генетических особенностей объекта, принято называть методическим отбором . Именно его ныне используют в селекции.

Различают два метода отбора — массовый и индивидуальный . Массо-вый отбор применяют для многочисленных организмов, обычно растений зерновых культур, а индивидуальный — для выведения пород домашних животных с низ-кой плодовитостью и количеством потомков от скрещивания, как у крупного рогатого скота, не более одного. Материал с сайта

Процесс массового отбора выглядит следую-щим образом. Сначала исследователь ставит задачу, например, вывести сорт мягкой пшеницы (этот вид пшеницы содержит шесть наборов хромосом, в отличие от твёрдой пшеницы, которая является тетраплоидом), который был бы не только высокопродук-тивным, но и стойким к грибковым заболе-ваниям. Сначала для селекции подбирают исходный материал. Им могут послужить, например, различные высокопродуктивные сорта, которые, однако, не являются устойчивыми к патогенным грибкам (рис. 74). Каждый из этих сортов высаживают на отдельном участке и подвергают действию патогенов (от греч. патос — страдание и генезис). В результате на каждом участке остаются одиночные не поражённые растения. Зерно этих растений собирают и на следующий год высевают снова. Из него вырас-тают гораздо более стойкие растения; грибки поражают не более половины всех особей. Зерно, полученное от второго поколения, высевают на третий год. Это поколение оказывается уже вполне устойчивым: около 90 % расте-ний резистентны (от англ. resistance — сопротивление, противодействие) к грибковым заболеваниям. Остаётся выяснить, какой из отобранных сортов в процессе селекции на стойкость к патогенным грибкам сохранил высокую производительность, и продолжить с ним работу с целью получе-ния нового сорта растений. Очевидно, что эта задача решается не за три — пять лет. Обычно на это уходят десятилетия.

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.

При создании эволюционной теории Дарвин опирался на селекционный материал своего времени. В то время было известно большое количество сортов культурных растений и пород домашних животных. Их предками являлся один или несколько диких видов. Например, все известные породы домашних собак происходят от волка или шакала. Известные породы овец — это потомки архара или муфлона, а удивительное разнообразие голубей произошло от сизого скалистого голубя. Современные сорта капусты произошли от нескольких форм дикой капусты, встречающейся в Европе и сегодня.

В условиях доминирования представлений о постоянстве и неизменности видов Ч. Дарвину важно было показать, за счет чего образуется их многообразие. Поэтому он подробно обосновал положение об изменчивости живых организмов.

Дарвин выделил три формы изменчивости: определенную (групповую), неопределенную (индивидуальную) и соотносительную (коррелятивную).

Определенная (групповая) изменчивость — появление одинаковых признаков у всех особей и их потомства под действием изменившегося фактора среды .

Определенная изменчивость носит массовый характер. При недостатке корма животные теряют массу, в холодном климате шерсть у млекопитающих более густая. Листья растений, находящиеся в условиях разной освещенности, отличаются по форме и т. д. Определенная изменчивость повышает приспособленность организма к конкретным условиям среды обитания, однако не передается по наследству. То есть при изменении условий среды обитания у потомков не сохраняются признаки, приобретенные их родителями.

Неопределенная (индивидуальная) изменчивость — появление у отдельно взятой особи в пределах одного сорта, породы, вида нового признака, который не встречался у родителей . Так, в пределах одной породы кроликов может наблюдаться различная окраска шерсти. В пределах одного сорта узамбарских фиалок — различная окраска цветков. Дарвин отмечал, что даже в сходных условиях среды потомки от пары родителей различаются между собой. Данная форма изменчивости является результатом специфического влияния условий существования на каждый отдельный организм. Истинные причины неопределенной изменчивости Дарвину были неизвестны. Однако ее наследственный характер и, как результат, значительное разнообразие особей ученый считал ведущим материалом для эволюционного процесса. Постепенно Дарвин пришел к выводу, что для эволюции важны лишь наследуемые индивидуальные изменения организмов , потому что только они могут накапливаться и передаваться из поколения в поколение.

Соотносительная (коррелятивная) изменчивость — изменение какого-то одного органа или части тела вслед за изменением других частей организма .

Например, при постоянном упражнении нижних конечностей у пород домашних уток на бедренной кости развивается гребень для прикрепления мышц. У болотных птиц удлинение шеи сопровождается одновременным удлинением конечностей. Такая форма изменчивости очень важна в селекционной практике. В данном случае селекционер может предвидеть отклонения от исходной формы и проводить отбор признаков в желаемом направлении.

Помимо изменчивости важным фактором эволюции Дарвин считал наследственность.

Наследственность — свойство организмов передавать потомкам свои признаки и свойства .

Впоследствии Г. Мендель в своих законах (о единообразии гибридов первого поколения и расщеплении признаков во втором поколении) объяснил механизмы наследования признаков. Таким образом, по Дарвину, наследственность и изменчивость — общие свойства всех живых организмов. Именно они являются главными предпосылками эволюционного процесса.

Искусственный отбор

Изучив причину разнообразия пород животных и сортов растений, Дарвин приступил к выяснению механизмов их возникновения. Ученый отмечал, что в древности люди стремились сохранить наиболее ценные экземпляры животных и растений и получить от них потомство. В ряду поколений такие ценные признаки накапливались и закреплялись. Это обеспечивало лучшее воспроизводство стада у животных и повышало урожай у растений. Такую силу, которая постепенно приводит к возникновению новых пород животных и сортов растений, Дарвин назвал искусственным отбором.

Искусственный отбор — процесс выбора человеком наиболее ценных в хозяйственном отношении животных и растений и использование их для дальнейшего разведения.

Дарвин выделял две формы искусственного отбора — бессознательный и методический. При бессознательном отборе человек не ставит перед собой цель создать новую породу или сорт. Он путем размножения одних особей и удаления других медленно изменяет полезные для себя признаки организмов. Это наиболее древняя форма искусственного отбора.

Например, человек отбирал для последующего посева растения пшеницы с наиболее крупными, здоровыми и долго хранящимися семенами. Коров отбирали по величине надоя и мясистости, а выбор овец производился по густоте шерсти.

Благодаря такому дифференцированному подходу из поколения в поколение усиливались определенные признаки размножаемых особей. В итоге бессознательная форма искусственного отбора медленно, но верно приводила к образованию новых пород и сортов.

Методический отбор — целенаправленное выведение человеком пород животных или сортов растений. В данном случае селекционер обращает внимание на признаки, которые максимально желательны для него в конкретных условиях. Далее он уже конструирует породу или сорт. На основе наследственной изменчивости организмов человек целенаправленно подбирает пары для скрещивания. Он также обеспечивает максимальное развитие и закрепление желаемых признаков из поколения в поколение.

Например, породы коров выводят по мясистости или по надоям молока. Породы кур — по яйценоскости, количеству мяса и даже по бойцовым качествам, собак — по способности к различным видам охоты, служебному использованию, декоративности и др.

Теория искусственного отбора показала, что это основной механизм, обусловивший возникновение разнообразия культурных растений и домашних животных. В то же время Дарвин подчеркивал особую важность бессознательного отбора. Безусловно, его протекание во многом сходно с теми явлениями, которые происходят в природе. Поэтому именно бессознательный отбор является связующим звеном между искусственным и естественным отбором.

Созданная Дарвином теория искусственного отбора сегодня не только не утратила значимости, но и расширила сферу применения. Во времена Дарвина исходный материал для выведения новых пород животных и сортов растений отбирался из природы. Сегодня благодаря методам биотехнологии и генетической инженерии получают исходный материал для дальнейшего отбора с заданными признаками. Благодаря успехам генетической инженерии получены новые генетически модифицированные сорта зерновых, томатов, картофеля и других сельскохозяйственных культур, более урожайные и устойчивые к заболеваниям.

На сегодняшний день налажено производство человеческого инсулина путем использования генномодифицированных бактерий, выведены новые породы мышей для научных исследований и т. д.

Генетически модифицированный организм (ГМО) — это живой организм, генотип которого целенаправленно изменен человеком в научных или хозяйственных целях при помощи методов генетической инженерии. Например, белорусские и российские ученые ввели в геном коз человеческий ген, отвечающий за синтез белка лактоферрина. Данный белок теперь будет содержаться в молоке коз в большом количестве. Обладая, по мнению ученых, уникальным антибактериальным действием, лактоферрин будет незаменим в формировании иммунитета у детей на искусственном вскармливании.

В настоящее время достижения белорусских селекционеров позволили обеспечить сельское хозяйство собственными породами животных и сортами растений. Породы черно-пестрых и крупных белых свиней соответствуют всем показателям мировых стандартов. Данный факт находит подтверждение на международных животноводческих выставках. Выведенные в Беларуси собственные сорта большинства культурных растений полностью соответствуют природно-климатическим условиям республики.

В изменчивых природно-климатических условиях нашей страны очень важна устойчивость культурных растений к весенним заморозкам. Еще одним негативным климатическим фактом может быть низкая температура воздуха в период цветения растений. В этой связи отечественными селекционерами были выведены устойчивые к весеннему подмерзанию сорта яблонь: Вербное, Заславское, Белорусское сладкое и др.

Таким образом, современные успехи селекции, основанные на использовании достижений генетики, разных методов скрещивания и мутагенеза подтверждают творческую роль искусственного отбора, отмеченную Дарвином в его эволюционной теории.

Дарвин выделял три формы изменчивости: определенную (групповую), неопределенную (индивидуальную) и соотносительную (коррелятивную). Искусственный отбор является главным механизмом, обусловившим возникновение и разнообразие сортов культурных растений и пород домашних животных. Дарвин описал две формы искусственного отбора: бессознательный и методический.

Понятие «искусственный отбор» подразумевает под собой процесс, который осуществляет человек ради усовершенствования уже существующих организмов, а также формирования новых, более полезных видов.

В пределах своего вида животные и растения могут очень сильно разниться. Откуда берется это разнообразие смог объяснить Ч. Дарвин в своих научных трудах. Он долгое время изучал отчеты выставок домашних животных, проводил исследования истории пород и сортов, анализировал изменчивость видов и их происхождение.

В 1868 году он издал готовую научную работу под названием «Изменение животных и растений в одомашненном состоянии. Именно Чарльз Дарвин первым разделил понятие «изменчивость» на несколько типов отбора.

Учение Дарвина об искусственном отборе

Искусственный отбор в биологии — это важный шаг к селекции более сильных и выносливых видов.

Ч. Дарвин отметил что, несмотря на огромные отличия между видами, они обладают большим количеством одинаковых особенностей. Благодаря этой схожести различные породы и сорта могут скрещиваться и давать здоровое потомство.

Например, исследования Дарвина истории возникновения разных пород куриц, привели к пониманию того, что все существующие в настоящее время курицы произошли от одного прародителя, которой является дикая банкивская курица. Этот вид до сих пор встречается в Индии. Таким же образом исследуемый анализ исторического материала указал ученому, что все одомашненные собаки произошли от волков, а разнообразные сорта капусты имеют начальные гены дикой европейской капусты. Особенно заинтересовало Дарвина изучение голубей, у которых со временем сильно изменился скелет черепа.

Во время изучения изменчивости, Дарвин отметил зависимость развития у отдельных видов именно тех признаков, которые больше всего нужны человеку. Эта зависимость состояла в том, что селекционеры всегда отбирали для продолжения рода только лучшие экземпляры и ей было дано определение «искусственный отбор». К примеру, во время селекции пород домашней птицы были выведены мясные породы, у которых был замечен хороший прирост веса.

Причины возникновения изменчивости:

• Влияние внешних условий (температура, влажность, наличие еды);
• скрещивание различных видов;
• упражнение органов (их наличие или отсутствие);
• коррелятивная зависимость частей организма.

Основой для теории Дарвина стало утверждение, что все виды и формы живых организмом, одомашненные человеком, подверглись серьезным изменениям. Даже малейшая перемена в жизненных условиях может спровоцировать видоизменение, причем на всех представителей царства животных и растений эти перемены действуют по-разному. Такая способность меняться существует у всех организмов.

Особенности искусственного отбора

Естественный и искусственный отбор имеют существенные различия. Искусственный отбор в отличие от естественного имеет большую ценность в сельском хозяйстве, так как с его помощью получаемые виды более соответствуют поставленным запросам. Он осуществляется расщеплением генотипа, что ведет к появлению нового фенотипа с новыми свойствами организма.

Искусственный и естественный отбор, таблица сравнения:

Искусственный отбор: методологический и бессознательный
Признак	Искусственный отбор	Естественный отбор
Отбирающий фактор	Человек	Природа
Материал	Наследственный признак	Наследственный признак
Время, необходимое для отбора	5-15	Тысячелетия
Объект отбора	Отдельные представители или их группы	Популяция вида
Место отбора	Учреждения для научных исследований	Экостистема
Результат	Улучшение качества сортов и пород	Виды, приспособленные к выживанию в условиях экосистемы

Формы искусственного отбора и их взаимоотношение

Дарвин выделил методическую и бессознательную формы искусственного отбора.

Бессознательный отбор – это одна из самых ранних форм селекции. Люди не стремились улучшить животный и растительный мир, но старались сохранить хорошие типы домашних животных и выращиваемых растений путем отбора лучших экземпляров с целью размножения. Виды, которые не подошли для этой цели, использовали в пищу.

Бессознательный отбор происходит без определенно поставленной задачи. Например, при наличии двух коров, хозяин зарежет на мясо ту, которая не даёт молока, или даёт его в меньшем количестве. В этом примере хозяин не целенаправленно делает отбор более продуктивной коровы, не имея желания вывести новую породу.

Точно так же поступали и с растениями, которые менее плодоносят или плохо выдерживают засуху – семена таких растений отбраковывали, избегая плохого урожая. Такая форма отбора достаточно примитивная и её положительное влияние проявляется через продолжительный период времени.

Методический отбор отличается от бессознательного конкретно поставленной задачей – вывести новую породу или сорт растения. Методический отбор – это сознательная селекция новой формы организма с определенными признаками и параметрами.

К примеру, большой вес, высокая плодоносность или устойчивость к вредителям. Зная поставленную цель, селекционер выбирает наиболее подходящий исходный материал, в котором присущи нужные ему признаки, создаёт хорошие условия жизни и поддерживает надлежащий уход. Из каждого выведенного поколения выбираются только те виды, в которых были присущи необходимые признаки, продолжая строгий отбор до возникновения вида, удовлетворяющего заданные параметры.

При осознанном отборе следует полное исследование начального материала отобранного с целью селекции. Для удобства было создано паспортизацию домашних животных, а также записаны стандарты пород и сортов.

Селекция, искусственный отбор

Основные методы селекции растений и животных – это гибридизация и искусственный отбор. Скрещивание различных сортов и видов – основной метод усовершенствования генетического многообразия.

Виды искусственного отбора делятся на массовый и индивидуальный . Селекция во время массового отбора нацелена на сохранение небольшой группы особей, у которых были выявлены ценные параметры. Чистые линии нельзя получить с помощью массового отбора, так как в нем получают генетически разные формы – гетерозиготные. Чистые линии – это результат отбора индивидуального, который проводят многократно для получения гомозиготных особей.