Генетика и эволюционная теория кратко

Обновлено: 02.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Разработанная Дарвином эволюционная теория основывается

на следующих факторах: изменчивости, наследственности,

борьбе за существование и естественном отборе. Главное значение

как материал для отбора имеет, по Дарвину, наследственная

изменчивость. В настоящее время эти положения глубоко

В свете современных научных данных можно утверждать,

что основу дарвиновской наследственной изменчивости составляют

мутации. Их и следует рассматривать как основной первичный

материал для эволюционного процесса. Особи, несущие одни

мутации, скрещиваются с особями, имеющими другие мутации.

Получаются новые сочетания генов, новые генотипы. Эта изменчивость

и дает первичный материал для естественного отбора,

ведущего к образованию новых видов.

Генетика популяций. Основной формой существования вида

являются популяции (с. 18). Для того чтобы конкретно представить

начальные этапы эволюции, важно изучить те генетические

процессы, которые протекают в популяциях. Действие генетических

законов в популяциях представляет предмет исследования

особого раздела генетики, называемого генетикой популяций

и имеющего большое значение для эволюционной теории.

Познакомимся с некоторыми положениями этой области генетики.

Допустим, что в популяции происходит свободное скрещивание

доминантной и рецессивной форм, отличающихся по одной паре

аллелей: АА и аа (с. 207). В первом поколении все гибриды будут

гетерозиготны, а далее в F% и последующих поколениях пойдет

расщепление. В F2 будет следующее соотношение генотипов:

1Л+2Ла+1аа. Каковы же будут в последующих поколениях

соотношения гомо- и гетерозигот при свободном скрещивании?

Это легко рассчитать, если определить, сколько гамет и каких

получим от различных генотипов:

Простой подсчет показывает, что гамет, несущих ген А и несущих

гена (аллельные гены), будет поровну. Следовательно, при

образовании зигот возникнут следующие комбинации:

То же соотношение повторится и в поколениях.

Из поколения в поколение при свободном скрещивании относительные

частоты генов (и соответственно гомо- и гетерозигот)

не меняются. Эта закономерность по имени установивших ее в

1908 г. ученых носит название закона Харди — Вайнберга. Закон

справедлив, однако лишь при соблюдении следующих условий:

популяция должна быть достаточно велика, чтобы обеспечить

возможность случайного сочетания генов; должен отсут-

ствовать отбор, благоприятствующий или неблагоприятствующий

определенным генам; не должно возникать новых мутаций;

не должна происходить миграция особен с иными генотипами

из соседних популяций данного вида. В существующих в природе

популяциях эти условия не соблюдаются, так как действует

естественный отбор, происходят мутации и миграции особей.

Это приводит к нарушению равновесия генов в популяциях.

Постоянно протекающий мутационный процесс и свободное

скрещивание приводят к тому, что в пределах популяции

накапливается большое количество внешне непроявляющихся наследственных

изменений (подавляющее большинство возникающих

мутаций рецессивно). Эти важные для понимания хода

начальных стадий эволюции факты были установлены советским

ученым С. С. Четвериковым. Генетические исследования

природных популяций растений и животных показали, что при

относительной фенотипической однородности они насыщены

разнообразными рецессивными мутациями. Хромосомы, в которых

возникли мутации, в результате, удвоения при делении клетки

постепенно распространяются среди популяций. Мутации не проявляются

фенотипически до тех пор, пока остаются гетерозиготными.

По достижении достаточно высокой концентрации мутаций

становится вероятным скрещивание особей, несущих аллельные

рецессивные гены. В этих случаях мутации проявятся фенотипически

и подпадут под прямой контроль естественного отбора.

Таким образом, каждый вид и каждая его популяция представляют

сложную гетерозиготную систему, таящую в себе, по

выражению академика И. И. Шмальгаузена, «резерв наслед

через естественный отбор при изменении условий существования

популяций. Для каждой популяции характерен свой

генофонд. Генофонд — это совокупность генов популяции, вида

или иной систематической группы.

Каждая популяция как бы таит в своих недрах возможности

для быстрого изменения в соответствии с направлением

Формы естественного отбора. Знакомство с генетикой позволя-

ет нам углубить и конкретизировать вопрос о разных формах

естественного отбора (с. 30), протекающего в природе.

В разных условиях среды действие естественного отбора носит

различный характер. Предположим, что создались условия,

при которых отдельные возникающие наследственные

уклонения полезны. В этом случае действие отбора будет направлено

в одну определенную сторону. Это приведет к постепенному

изменению фенотипа, к смене нормы реакции в одном определенном

направлении 119 Такая форма отбора носит

название движущего отбора. Приведем пример. Близ индустриальных

центров в воздухе много копоти, дыма. Стволы берез

приобретают грязно-коричневый оттенок. У живущей на березе

бабочки березовой пяденицы иногда появляются темноокрашен-

ные мутанты. В обычных условиях сельской местности они отметаются

отбором, так как темная окраска делает бабочек

заметными на фоне белой коры березы, и их поедают птицы.

Иное дело — на загрязненной дымом березе. В этих условиях

темные пяденицы становятся менее заметными и естественный

отбор их сохраняет. Фактором, осуществляющим этот отбор,

преимущественно служат птицы, поедающие бабочек. При большой

интенсивности отбора через короткий промежуток времени

возникает популяция, характеризующаяся темной окраской.

Например, в окрестностях города Манчестера темная форма березовой

пяденицы вытеснила светлую форму примерно за 20 лет.

Движущий отбор играет основную роль в эволюции, в развитии

приспособлений. Так, например, протекала эволюция лошади

— от пятипалой конечности к однопалой; и так же шло

образование бескрылых островных форм насекомых, и т. п.

Наряду с движущим естественным отбором в природе широко

осуществляется и другая его форма — стабилизирующий отбор

У видов, живущих в относительно постоянных условиях, возникающие

изменения могут быть неблагоприятными. В таких случаях

сохраняются мутации, ведущие к меньшей изменчивости

данного признака, и отсекаются мутации, определяющие более

широкую изменчивость 119. Вот пример действия стабилизирующего

отбора. У опыляемых насекомыми растений малой

изменчивостью характеризуются части цветка. Это связано с тем,

что пропорции цветка приспособлены к размерам опыляющих

их насекомых и широкая изменчивость здесь отразилась бы неблагоприятно

на ходе опыления. Под действием стабилизирующего

отбора устойчиво закрепились пропорции и размеры частей цветка.

Другой пример действия стабилизирующего отбора приведен

выше (с. 30). После снегопада и бури, прошедшей в Англии,

выжили преимущественно воробьи со средней длиною крыла.

Длиннокрылые и короткокрылые погибали в большем количестве.

жизни вида долгое время не меняются, то стабилизирующий

отбор способствует не изменению, а сохранению признаков вида,

приспособленных к данным условиям. Если же условия существования

вида изменятся, то ведущую роль приобретают движущие

формы отбора, приводящие к изменению вида, к видообразованию.

Движущая и стабилизирующая формы отбора в природе тесно

связаны друг с другом. Движущий отбор преобразует виды в

меняющихся условиях окружающей среды. Стабилизирующий

отбор закрепляет полезные формы в относительно постоянных

Генетический анализ популяций позволяет значительно углубить

и уточнить наши знания о характере изменчивости организмов

в природе и конкретно уяснить механизм действия естественного

отбора как основного фактора микроэволюции и видообразования.

подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
по всем предметам 1-11 классов

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Сейчас обучается 922 человека из 80 регионов

Курс повышения квалификации

Инструменты онлайн-обучения на примере программ Zoom, Skype, Microsoft Teams, Bandicam

Курс добавлен 31.01.2022
Сейчас обучается 28 человек из 18 регионов

Курс повышения квалификации

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Дистанционные курсы для педагогов

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 612 529 материалов в базе

Материал подходит для УМК

Глава 7. Учение об эволюции

ЗП до 91 000 руб.
Гибкий график
Удаленная работа

Самые массовые международные дистанционные

Школьные Инфоконкурсы 2022

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

30.10.2021 98
DOCX 70.5 кбайт
1 скачивание
Оцените материал:

Настоящий материал опубликован пользователем Балыбердин Юрий Георгиевич. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

40%

Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
Для учеников 1-11 классов

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Время чтения: 2 минуты

Рособрнадзор предложил дать возможность детям из ДНР и ЛНР поступать в вузы без сдачи ЕГЭ

Время чтения: 1 минута

В Госдуме предложили ввести сертификаты на отдых детей от 8 до 17 лет

Время чтения: 1 минута

Академическая стипендия для вузов в 2023 году вырастет до 1 825 рублей

Время чтения: 1 минута

Время чтения: 2 минуты

Россияне ценят в учителях образованность, любовь и доброжелательность к детям

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Генетика является научной дисциплиной, изучающей закономерности передачи наследственных признаков в ряде поколений.

Если говорить об онтогенетическом уровне развития, то генетика реализует собственные методы. Она занимается изучением закономерностей наследственности и изменчивости организма, а также методов, с помощью которых можно этими процессами управлять.

Г. Мендель — основоположник изучения генетических закономерностей. Благодаря ему стало понятно, что признаки организмов носят дискретный характер и определяются при помощи различных наследственных факторов. В своих работах ученый опирался на факты, глубоко анализировал проблемы и придерживался математической точности.

Также к заслугам ученого можно отнести описание существования доминантных признаков, проявляющихся у гибридов первого поколения, и рецессивных, подавляемых признаков. А еще ученый ввел в употребление понятия гомо- и гетерозиготности.

Под гомозиготными особями понимают особей, не дающих расщепление в первом поколении. Это так называемые чистые линии.

Определение 3Под гетерозиготными особями понимают особей, дающих расщепление в первом поколении.

Для упрощения процесса понимания специфики понятий гомозиготности и гетерозиготности в генетике появилось такое понятие как аллели или аллельные гены.

Аллели — гены, которые определяют развитие одного и того же признака и находятся на одинаковых участках гомологичных хромосом.

Расположение хромосом — ядра эукариотических клеток. Внутри хромосом есть молекулы ДНК, которые передают информацию вновь образованным клеткам. Участок молекулы ДНК — геном: он определяет возможность развития отдельного признака и синтеза отдельной молекулы.

Для любого диплоидного организма характерно содержание по две аллели любого гена в каждой клетке. Исключение — половые клетки или гаметы.

Помимо понятий гомо- и гетерозиготности Г. Мендель ввел понятия генотипа и фенотипа. В первом случае речь идет о совокупности всех генов организма, а во втором — всех внешних признаков организма. Формирование фенотипа организма происходит под воздействием окружающей среды и обусловлено генотипом.

В основе законов Г. Менделя — гибридологический метод, а также опыты по скрещиванию разных сортов гороха, исследованные строго математически. Скрещивание двух организмов получило название гибридизации. Соответственно, полученное в результате такого скрещивания потомство называется гибридным, а отдельная особь — гибридом.

Законы наследственности Г. Менделя

Собственные исследования позволили Г. Менделю вывести и сформулировать несколько законов наследственности:

Первый закон или правило единообразия. Согласно этому закону, в случае моногрибридного скрещивания чистых линий гибриды первого поколения проявят доминантный признак фенотипа, который характерен одному из родителей.
Второй закон или правило расщепления. В случае самоопыления гибридов первого поколения в потомстве будет присутствовать расщепление с образованием двух фенотипических групп в соотношении 3:1.
Третий закон. Закон независимого наследования. Когда скрещиваются две отличающихся друг от друга особи (по 2 или более парам альтернативных признаков), происходит наследование генов и соответствующих им признаков независимо друг от друга. Также эти гены и признаки объединяются в самые разные комбинации — так же, как и в случае моногибридного скрещивания.

В развитии генетических представлений эти законы сыграли большую роль. Благодаря им сформировались прочные представления о принципах наследования в случае других живых организмов.

Эти законы пополнили знания о закономерностях изменчивости признаков, подняв генетику на новый уровень развития.

Влияние генетики на представления об эволюции

Очевидно влияние генетики как науки на процесс развития эволюционных представлений, а также на ряд вопросов, касающихся происхождения видов в природе. Данные генетики послужили основой для формулирования главных эволюционных аксиом, таких как:

у всех живых организмов есть программы, используемые для построения комплекса внутренних признаков (генотипа) и комплекса внешних признаков (фенотипа). В основе эволюционного процесса — наследование инструкции по производству генов и программы развития генетического аппарата, а также ненаправленных изменений, которые происходит внутри этого аппарата;
в процессе эволюции генетические программы не появляются заново. Происходит их редуцирование при помощи специализированного матричного способа. Жизнь в ходе эволюции формируется в виде процесса матричного копирования — позже происходит самосборка копий генов и белков;
генетические программы развития на протяжении эволюционного развития видов меняются не направленно. Случайно они становятся также полезными и приспособительными. Отбор случайных изменений — это не только фундамент эволюции жизни, но и одна из главных причин ее становления: без мутаций невозможно себе представить сам процесс отбора. В основе этой аксиомы лежат 2 принципа: статистической физики и неопределенности;
эволюцию предполагает процесс многократного увеличения силы случайных генетических изменений. Таким образом усиливается процесс влияния на организм внешней среды. По этой причине эволюционный процесс нередко бывает предсказуемым и легким для просчета.

Глядя на эти аксиомы можно сделать вывод о том, что эволюционный процесс является достаточно сложным, и что вполне допустимы различные теории касательно происхождения жизни на планете Земля.

На основе полученных генетических сведений формируется философская, естественнонаучная картина мира, которая носит комплексный и обоснованный характер.

Все это дает право говорить о взаимосвязи генетики и теории эволюции. При этом каждая область знания обладает уникальным значением для решения вопросов, которые относятся к базовым видам представления о бытие.

Связь генетики с эволюцией впервые в 1926 г. установил советский генетик Сергей Сергеевич Четвериков (1880—1959). Он показал, что первые элементарные эволюционные процессы начинаются в популяциях. Природные популяции при относительной фенотипической однородности по генетической структуре разнородны и насыщены множеством скрытых мутаций, образующих резерв наследственной изменчивости.

Генетической структурой популяции называется соотношение в ней различных генотипов и аллельных генов. Ее изучали английский математик Гарди и немецкий врач Вайнберг. Они установили, что при идеальных условиях — крупной популяции, отсутствии мутаций, миграций и отбора — соотношение генотипов и аллельных генов во всех поколениях постоянно. Например, в популяции дрозофилы число особей с серым телом (АА) в 4 раза больше, чем с черным ( аа). Следовательно, в этой популяции 0,8 женских и мужских гамет несет ген А и 0,2 — ген а. Соотношение генотипов в F₁, будет следующим:

или 0,64АА : 0,32Аа : 0,04аа. В F₁ гаметы с геном А будут возникать с частотой 0,80 (0,64 от АА +0,16 от Аа), а с геном а — 0,20 (0,04 аа + 0,16 от Аа), т. е. в тех же частотах, что и у исходных форм. Следовательно, соотношение генотипов в F₂ (и последующих поколениях) будет таким же — 0,64 АА : 0,32 Аа: 0,04аа.

Гарди и Вайнберг предложили формулу, позволяющую по фенотипам определять соотношение генотипов и аллельных генов в идеальной популяции: р 2 АА+ +2pqAa+qaa=1, где р — частота встречаемости гена A; q — гена а.

Пользуясь этой формулой, можно прогнозировать эпидемии и распространение аномалий в популяциях человека, определять частоты полезных и вредных мутаций в популяциях растений и животных, которые необходимо учитывать при восстановлении исчезающих видов и создании новых сортов и пород. Эта формула служит стандартом при количественной оценке эволюционных изменений в популяциях.

Резерв наследственной изменчивости в популяции образуется за счет мутаций. Доминантные мутации возникают редко, сразу проявляются и подвергаются отбору. Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии фенотипически не проявляются, но, участвуя в скрещиваниях, насыщают генофонд популяции и образуют новые генотипы. Генофонд популяций пополняется также за счет генного потока — миграции особей из других популяций, приносящих новые гены. Они, так же как мутации, участвуя в скрещиваниях, первое время существуют в скрытом гетерозиготном состоянии. Резерв наследственной изменчивости образуется еще и за счет комбинаций, которые объединяют в одном генотипе и обезвреживают разнонаправленные мутации.

Накапливаясь в популяции, скрытые мутации частично переходят в гомозиготное состояние (аа) и тогда проявляются фенотипически. В постоянных условиях стабилизирующий отбор устраняет их как несоответствующих условиям среды. В меняющихся условиях, при действии движущего отбора, резерв наследственной изменчивости позволяет популяции приспосабливаться к новым условиям среды. Чем больше генотипов в популяции, тем шире ее норма реакции, тем вероятнее ее выживание в меняющихся условиях и возможность полнее использовать новые места обитания.

Сорт, порода и штамм — это популяции, искусственно созданные человеком, имеющие определенные наследственные особенности: комплекс морфологических и физиологических признаков, продуктивность и норму реакции. Их ценность определяется количеством ч качеством продукции, приспособленностью к условиям среды, механизированному возделыванию и др. Эти качества наиболее полно проявляются при определенной агротехнике, содержании, кормлении, культивировании и почвенно-климатических условиях. Поэтому сорта и породы, созданные в одном районе, далеко не всегда пригодны для других. Создатель современной генетической основы селекции Н. И. Варазнообразный исходный материал объекта селекции, его наследственную изменчивость, закономерности наследования интересующих признаков, роль среды в их формировании и формы отбора для их выявления и закрепления. Теоретической основой селекции является генетика, разрабатывающая проблемы наследственной изменчивости, системы скрещивания и отбора. Основные методы селекции — гибридизация и отбор.

Этапы селекционной работы. В качестве исходного материала в селекции используют естественные мутации, возникающие в природных популяциях, особенно в центрах происхождения культурных растений и животных (см. табл.), а также среди сортов и пород, искусственные мутаций, созданные при воздействии физических и химических мутагенов, комбинативную изменчивость, образующуюся при скрещиваниях.

В качестве исходных могут быть использованы также культурные сорта, созданные в других районах:

Центры

Растения

Географические области приручения животных совпадают с центрами происхождения культурных растений.

Скрещивание (гибридизация) — следующий этап селекции. Оно бывает двух видов: близкородственное скрещивание — инбридинг, позволяющее перевести рецессивные гены в гомозиготное состояние; неродственное скрещивание, помогающее объединить в одном организме ценные признаки разных форм. Неродственное скрещивание может быть внутривидовым — скрещивание особей разных сортов или пород одного вида, и отдаленным — скрещивание особей разных видов и родов.

Отбор является завершающим этапом селекции. Различают две формы отбора:

Массовый отбор — выделение группы особей, сходных по фенотипу, но дающих расщепление при размножении. Поэтому отбор повторяют в ряде поколений.
Индивидуальный отбор — выделение ценных единичных форм и раздельное выращивание потомства каждой особи. Такой отбор приводит к созданию сорта или породы, представляющих одну или несколько чистых линий. Чистой линией называют потомство одной самоопыляемой особи, сохраняющее постоянный генотип при семенном размножении.

Результаты отбора более эффективны, если они осуществляются на фоне среды, максимально способствующей проявлению нормы реакции генотипа отбираемых особей. Так, при создании морозоустойчивых форм сеянцы необходимо выращивать в открытом грунте района, для которого предназначается сорт. Это обеспечивает формирование у них свойства зимостойкости.

Выведение новых и улучшение существующих сортов, пород и штаммов — важное государственное дело. В нашей стране в разных почвенно-климатических зонах создана рациональная сеть селекционных научно-исследовательских институтов, станций, племенных хозяйств, сортоиспытательных участков, занимающихся выполнением этой задачи. За годы Советской власти в СССР созданы сотни высокопродуктивных сортов зерновых, масличных, плодовых, овощных и других сельскохозяйственных растений. В настоящее время в стране ведется активная селекционная работа призванная внести весомый вклад в решение Продовольственной программы страны.

Селекция растений. Биологические особенности растений позволяют в селекционной работе с ними использовать инбридинг, полиплоидию, искусственный мутагенез, отдаленную гибридизацию и др.

Принудительное самоопыление (инбридинг), как специфический прием, используют в работе с перекрестно-опыляемыми растениями. Его ведут в течение 6—7 лет. При этом рецессивные гены переходят в гомозиготное состояние. Гомозиготность по нежелательным генам ведет к депрессии, а по ценным — позволяет выделить чистые линии, дающие при скрещивании мощные, высокопродуктивные межлинейные гибриды (69). Явление гибридной мощи называется гетерозисом . Причины его окончательно не выяснены. Полагают, что он связан с высокой гетерозиготностью и случайным удачным сочетанием у гибридов генов, определяющих хозяйственно-ценные признаки. При семенном размножении в последующих поколениях гетерозис исчезает, при вегетативном — сохраняется. Наибольший эффект дает скрещивание межлинейных гибридов для получения двойных межлинейных гибридов, повышающих урожай на 25—30%. Гетерозис широко используют для получения высоких урожаев кукурузы, огурцов, томатов, лука и других культур.

Полиплоидию издавна использовали при создании сортов пшеницы, овса, картофеля, хлопчатника, плодовых, декоративных культур и др. В последние годы разработаны методы искусственного получения полиплоидов при воздействии на растущие ткани растений разными мутагенами (в основном колхицином), разрушающими веретено деления клетки. Так, из диплоидных (2n) образуются тетраплоидные (4n) формы. Большинство их неперспективны, но отдельные формы сложат ценным материалом для гибридизации и отбора. Таким методом получены ценные полиплоиды сахарной свеклы, ржи, гречихи и других культур.

При воздействии радиационных и других химических мутагенов на пыльцу, почки, прорастающие семена и другие делящиеся ткани растений получены искусственные мутанты пшеницы, томатов, хлопчатника, кукурузы.

На основе отдаленной гибридизации при скрещивании пырея с пшеницей советский генетик Н. В. Цицин создал ценные сорта пшеницы. Аналогично были получены новые сорта картофеля, табака и других культур.

В разработку теории и практики селекции в СССР большой вклад внес выдающийся русский ученый-селекционер И. В. Мичурин. Наибольший эффект в его работах получило скрещивание географически отдаленных форм. Так, скрещивая французский сорт груши Вере рояль с дикой уссурийской и выращивая сеянцы в условиях Мичуринска, он создал сорт Бере зимняя (70), сочетающий высокие качества плодов с зимостойкостью. Для улучшения вкусовых качеств плодов в первые годы плодоношения сеянцев он прививал в их крону черенки родителя с высококачественными плодами. Этот прием он назвал ментором (воспитателем). Используя его, Мичурин получил сорта яблок: Бельфлер китайка, Ранет бергамотный и др. И. В. Мичурин скрещивал и систематически отдаленные формы, например яблоню с грушей, вишню с черемухой и др. Он вывел около 300 новых сортов плодовых растений и разработал методы, которые успешно используют в селекции других культур.

В различных районах СССР созданы ценные сорта по всем ведущим сельскохозяйственным культурам. Например, П. П. Лyкьяненко, скрещивая далекие эколого-географические популяции, создал высокоурожайный сорт пшеницы — Безостая -1. С его участием созданы еще более ценные сорта Аврора и Кавказ. При направленном изменении яровой пшеницы в озимую В. Н. Ремесло вывел высокоурожайные, зимостойкие сорта озимой пшеницы Мироновская-808 и др.

Ценные сорта подсолнечника Передовик, Маяк с масличностью выше 50% получил В. С. Пустовойт. Их возделывание дает ежегодно стране дополнительно тысячи тонн продовольственного масла. Получено много ценных сортов овощных, плодовых, прядильных и других культур.

В селекции животных при подборе исходных пар учитывают их родословную, продуктивность в ряде поколений; экстерьер — телосложение и соотношение частей тела, связанных с ценными хозяйственными признаками. По потомству предварительно определяют наследственность самцов по тем признакам, которые у них не проявляются (молочность, яйценоскость и др.). Близкородственное скрещивание используют для закрепления рецессивных хозяйственно-ценных признаков с учетом возможности появления депрессии. Неродственное скрещивание используют для получения интенсивных привесов на основе гетерозиса, а также для объединения в одном организме ценных признаков разных пород, видов и родов.

За годы Советской власти в СССР создано 10 пород крупного рогатого скота, 15—свиней, 11 — лошадей, 20 — овец, 20 — кур и др.

Специфику селекционной работы с животными можно проследить на примере создания М. Ф. Ивановым высокопродуктивной породы свиней — белой украинской. Исходными он взял географически отдаленные породы: мать — устойчивую к местным условиям — украинскую, а отца — высокопродуктивную белую английскую. Первое поколение унаследовало признаки матери.

Для насыщения гибридов ценными генами отцовской породы Иванов провел близкородственное скрещивание наиболее ценных маток из F₁ с хряком английской породы. Проводя отбор, он скрестил маток и хряка из этого поколения и получил несколько линий. Скрещивая их между собой и ведя целенаправленный отбор, он создал новую породу свиней, устойчивую к местным условиям, отличающуюся большой массой, быстрым ростом, высоким качеством мяса.

Для получения особо выносливых форм в селекции животных используют дикие и полудикие виды. Например, в Казахстане Н. С. Бутурин, скрещивая местных тонкорунных овец с диким бараном-архаром, получил выносливую породу овец, дающую ценное руно,— архаромеринос. В Средней Азии получены гибриды яка с крупным рогатым скотом, отличающиеся высокой выносливостью и, по сравнению с яком, более ценными молочными и мясными свойствами.

В звероводстве ведется селекция по созданию новых форм норок, песцов, черно-бурых лисиц и других животных с ценным качеством меха, пригодных для клеточного содержания.

Большая селекционная работа осуществляется в заповедниках в целях сохранения и восстановления исчезающих видов: зубров, соболей, бобров и других животных.

Селекция микроорганизмов — молодая, развивающаяся отрасль.

Основное ее направление — получение высокопродуктивных микроорганизмов при воздействии лучами Рентгена, ультрафиолетовыми лучами и химическими мутагенами. Чередование обработки мутагенами с отбором через несколько этапов дает новый штамм, по количеству продукции в десятки раз превосходящий исходный. Например, советский генетик С. И. Алиханян, используя данный метод, через 10 лет получил штамм пенициллина, активность которого в 50 раз превышала исходные формы. В результате чего стоимость пенициллина снизилась в 150 раз. Сейчас все антибиотики, применяемые в медицине и животноводстве, вырабатывают из мутантных штаммов.

Аналогичным методом получают штаммы продуцентов аминокислот, витаминов и других органических веществ.

Селекция используется для получения новых штаммов микроорганизмов, используемых в хлебопечении, виноделии, сыроварении и других отраслях пищевой промышленности.

Теория эволюции является одновременно и философией, и методологией современной биологии. Такое особое ее положение предопределило сложность и остроту проблем, связанных с эволюционным учением.

Специальным разделом эволюционной биологии стали различные подходы к молекулярной эволюции, такие как теория нейтральности, концепция молекулярных часов, эволюция путем дупликаций и другие. Рассмотрим несколько общетеоретических дискуссионных вопросов теории эволюции.

Одним из самых неразработанных в эволюционной генетике остается механизм взаимодействия генотипа и среды в формировании фенотипа. Известно, что отбор идет по признакам фенотипа, но отбираются целостные генотипы, определяющие онтогенез следующего поколения. Почему в конкретных экологических условиях некоторые фенотипы способствуют передаче генов лучше, чем другие?

С этим вопросом связана другая проблема эволюционной биологии – проблема адаптации. На природу адаптации у эволюционистов существуют разные взгляды, которые Р. Докинз сгруппировал в два направления:

Другим примером группового отбора является способность популяции к саморегуляции. Концепция саморегуляции, т. е. способность группы регулировать свою численность на оптимальном для группы уровне, была предложена В. Винн-Эдвардсом и имела шумный успех. В качестве примера экстраполяции концепции на человеческое общество можно провести аналогию нашей цивилизации и перенаселенной колонии бактерий, в которой включаются механизмы программированной гибели отдельных особей в интересах выживания остальных.

Однако многие эволюционисты не разделяют концепции группового отбора и саморегуляции популяций.

Генотип реализуется в фенотипе только в том случае, если он обеспечивает достаточно адаптивный онтогенез. Взаимосвязь эволюции и онтогенеза – другой сложнейший вопрос теории эволюции. Современные исследования в области генетики показали, что фенотип не строго детерминирован генетической программой развития. Почти в любом онтогенезе можно наблюдать возможность выбора из альтернативных фенотипов, но число возможных направлений онтогенеза ограничено.

Сами морфогенетические пути представляют собой каскады индукционных взаимодействий. Хотя они исключительно устойчивы, изменения возможны на любой стадии развития. Чем на более ранней стадии онтогенеза возникают какие-либо изменения, тем больший фенотипический эффект мы наблюдаем. Конечно, при этом велика вероятность того, что такие изменения вызовут нарушения онтогенеза и образование нежизнеспособных зародышей. Зато в тех случаях, когда потомство оказывается жизнеспособным, возможны эволюционные события.

В эволюционной биологии принято различать два уровня эволюционного процесса:

микроэволюция – процесс адаптивного изменения популяций до возникновения новых видов;
макроэволюция – эволюция надвидовых таксонов.

Поскольку приспособительные изменения популяций (макроэволюция) разительно отличаются от картины разнообразия органического мира (макроэволюция), постоянно идет спор о механизмах этих процессов. Большинство сторонников СТЭ придерживаются взглядов о едином механизме микро– и макроэволюции.

Многообразие альтернативных концепций эволюции можно сгруппировать в три главных направления: ламаркизм, ортогенез (направленная эволюция) и сальтационизм (прерывистая эволюция). Многие концепции в настоящее время представляют только исторический интерес, но все они послужили делу творческого развития эволюционизма. Подробнее эти течения рассмотрены в первом издании книги.

В результате мутаций возможно восстановление старого типа развития. Так, несмотря на то что последние зубатые птицы вымерли более 60 млн лет назад, геномы птиц до сих пор содержат генетическую информацию, необходимую для морфогенеза зубов. Экспериментальным путем можно вызвать образование зубов у курицы.

Однако не все эволюционисты согласны с этим. Закономерный характер эволюционных преобразований можно наблюдать в параллелизме многих ароморфозов. Классическими примерами служат проявления параллельных рядов форм разных групп млекопитающих на изолированных континентах, закон гомологичных рядов наследственной изменчивости растений Н. И. Вавилова.

Направленный характер эволюционных изменений может быть обусловлен сложностью взаимосвязи огромного числа составляющих, формирующих организм, который представляет собой целостную систему. Любые изменения системы обычно затрагивают все составляющие.

Поэтому подавляющее большинство изменений для организма неприемлемо и сразу отсекается отбором, причем чем более специализирован вид, тем меньше у него возможностей для эволюционных изменений. Такая ограниченность и придает эволюции определенную направленность.

Читайте также: