Страница 9 из 12
В результате нарушения мейоза в зиготе будущего мальчика может появиться лишняя Х-хромосома (у одного из 400-600 новорожденных). В зиготе будущей девочки может не оказаться второй Х-хромосомы (у каждой из 5000 девочек). Оба эти нарушения характеризуются многочисленными аномалиями в развитии. Известно более 100 различных нарушений в структуре хромосомного набора человека, сопровождающихся тяжелыми заболеваниями. Биохимические методы.
Как мы уже знаем, гены не сами по себе формируют признаки, а посредством белков, синтезируемых в соответствии с генетическим кодом. Функционирующие в организме белки формируют взаимосвязанную систему биохимических превращений. Исследование закономерностей превращений позволяет выявлять многие заболевания. Известно несколько десятков наследственных нарушений обмена веществ.
Так, сахарный диабет развивается при недостаточно активном синтезе поджелудочной железой инсулина, отвечающего за усвоение глюкозы клетками организма. Больному регулярно вводят недостающий инсулин, и обмен веществ нормализуется. Биохимические исследования позволяют излечивать или успешно компенсировать последствия заболевания путем дополнительного введения ферментов, не синтезирующихся в организмах больных.
Параллельно из их рациона по возможности исключаются продукты, которые не могут быть усвоены из-за отсутствия перерабатывающих ферментов (например, углеводы из рациона больных сахарным диабетом). Группа крови человека определяется сочетанием трех аллельных генов, дающих 4 фенотипа – 4 группы крови, различающиеся белками на поверхности эритроцитов (их гликокаликсом) и белками в плазме крови.
Другой важной системой групп крови является резус-система (Rh ), отвечающая за наличие на поверхности эритроцитов резус-фактора (открытого при введении эритроцитов макак-резусов кроликам). Синтез резус-фактора контролируется тремя сцепленными генами, два типа этого фактора условно называют «резус +» и «резус -». Если мать будущего ребенка имеет кровь с отрицательным резусом, а отец – с положительным, то в силу доминантности резус-положительного аллеля кровь эмбриона будет (если у отца нет «резус-» аллеля) резус-положительной.
Несовместимость крови матери и ребенка вызывает в их организмах противодействие. При первой беременности эритроциты плода проникают в кровь матери только в конце эмбриогенеза, поэтому значительных повреждений у ребенка не обнаруживается. При второй беременности накопившиеся антитела с самого начала проникают в кровь плода и вызывают разрушение его эритроцитов, имеющих резус-фактор.
У ребенка развивается гемолитическая анемия. При последующих беременностях количество антител еще более увеличивается, и это приводит к гибели плода. Если женщине было сделано переливание резус-положительной крови еще до первой беременности, то она оказывается бездетной (в сочетании с резус-положительным мужем). После того, как выяснилась биохимическая природа этого явления, были разработаны медицинские методы, позволяющие матери благополучно вынашивать и рожать детей при любом сочетании резус-факторов.
В Европе около 15% населения имеет резус-отрицательную кровь, а остальные 85% – резус-положительную. 1. Перечислите четыре основных метода изучения наследственности человека, назовите преимущества каждого из них. 2. Приведите примеры нарушений, обнаруженных онтогенетическим методом. 3. Как биохимические методы позволяют преодолевать наследственные заболевания? 4.
Почему будущим родителям необходимо знать свои резус-факторы? Глава 8. ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ В широком смысле селекция (<лат. selectio отбор) представляет собой процесс изменения культурных растений и домашних животных, направляемый человеком. Понять суть явлений, происходящих при селекции, можно лишь на основе генетических знаний.
Поэтому селекция как наука возникла Относительно недавно. Селекцией называют комплексную биологическую дисциплину, направленную в основном на выведение высокопродуктивных сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Все современные сорта растений и породы домашних животных, на использовании которых основана жизнь цивилизации, созданы посредством селекции.
Появление этих культурных форм оказалось возможным благодаря свойственной природным организмам комбинативной наследственной изменчивости, состоящей в перекомбинации генов при скрещивании. § 34. Создание сортов растений и пород животных Выдающийся русский генетик и селекционер Н. И. Вавилов указывал, что для успешной селекционной работы необходимо изучать и анализировать: · исходное сортовое (для культурных растений) и видовое (для диких)
разнообразие растений, являющихся объектами селекции; · закономерности наследственной изменчивости при гибридизации и мутациях; · роль среды в развитии изучаемых признаков; · формы искусственного отбора, направленные на усиление и закрепление желательных признаков. Что же такое сорт или порода?
Под сортом, породой штаммом понимают группу организмов с определенным генотипом, искусственно выведенных человеком и обладающих заданными наследственными свойствами: продуктивностью морфологическими и физиологическими признаками. Причем свойства сорта или породы проявляются наиболее полно лишь при успешном культивировании (удобрении, поливке и пр.) и содержании (кормлении, уходе), в благоприятных внешних условиях.
Породы и сорта, пригодные для одной почвенно-климатической зоны, в другой зоне далеко не всегда оказываются полезными. Поэтому во всех странах существуют обширные системы селекционных станций и племенных хозяйств. Ценность породы животных определяется количеством и качеством получаемого продукта. Для крупного рогатого скота важны: живой вес, величина удоя, жирность молока и содержание в нем белка.
Ценность сорта культурного растения определяется урожайностью, пищевыми свойствами, качеством получаемого сырья для промышленности (хлопок, лен) и пр. Продуктивность культурных растений намного выше продуктивности родственных диких видов, но вместе с тем культурные растения лишены защитных горьких и ядовитых веществ, колючек и шипов. Процесс превращения растений и диких животных в культурные формы носит название одомашнивания.
Из многих тысяч видов позвоночных животных человеку удалось одомашнить только 20. Издавна одомашнены овца, коза, лошадь, собака, индейка, свинья, а в XX в. с развитием пушных хозяйств одомашнены и пушные звери. У культурных форм организмов искусственно развиты полезные для человека признаки, которые в природных условиях бесполезны или даже вредны.
Способность кур давать по 300-400 яиц в год в дикой природе лишена смысла, поскольку такое количество яиц они не смогут насиживать. Коровам для кормления телят хватает десятков-сотен килограммов молока, а удой современных пород между отелами составляет до 15 000 кг. Из сотен тысяч видов высших растений человек окультурил только 150, причем некоторые совсем недавно.
Так, подсолнечник и сахарную свеклу стали выращивать лишь в XIX веке, а мяту – в XX . Центры происхождения культурных растений. Прежде чем начать выведение нового сорта, селекционер подбирает из известных диких видов и культурных сортов экземпляры, наделенные интересующими его свойствами. Успех селекционной работы во многом зависит от степени разнообразий исходных растений.
Центры происхождения культурных растений (по Н. И. Вавилову)
Название центра Географическое положение Культурные растения (% от общего количества) Южноазиатский тропический Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, о-ва Юго-Восточной Азии Рис, сахарный тростник, огурец, баклажан, черный перец, цитрусовые и др. (50% сортов)
Восточно-азиатский Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань Соя, просо, гречиха, редька, слива, вишня и др. (20% сортов) Юго-западно-азиатский Малая и Средняя Азия, Афганистан, Северо-Западная Индия Пшеница, рожь, овес, лен, чеснок репа, конопля, бобовые, морковь виноград, абрикос, груша и др. (14% сортов)
Средиземноморский Побережье Средиземного моря Капуста, брюква, сахарная свекла, маслины, клевер, чечевица, кормовые травы и др. (11% сортов) Абиссинский Абиссинское нагорье Африки Твердая пшеница, ячмень, кофе бананы, арбузы, хлопчатник Центрально-Американский Южная Мексика Кукуруза, какао, тыква, фасоль, длинноволокнистый хлопчатник, красный перец Южно-Американский Западное побережье Южной Америки Картофель, ананас, томаты, хинное дерево Решая проблему генетического материала для селекции Н. И.
Вавилов с большим коллективом сотрудников в многочисленных экспедициях обследовал земной шар и собрал около 250 тыс. образцов культурных растений. В результате выявились районы с наибольшим их разнообразием. Географически они совпали с очагами древних цивилизаций. Если ранее предполагалось, что возделывание окультуренных сортов началось в плодородных долинах Нила, Тигра, Евфрата и других крупных рек, то после исследований Вавилова стало понятно, что все культурные растения появились в горных районах тропиков, субтропиков и умеренной зоны.