Страница 36 из 84
Клонирование животных. Напомним, что клоном называют потомство одной клетки, полученное неполовым путем. Все потомки в клоне генетически идентичны. У одноклеточных микроорганизмов клонирование — основной способ размножения. У растений широко распространено вегетативное размножение, по существу его можно рассматривать как способ клонирования. Растение можно клонировать, вырастив его из одной соматической клетки. У некоторых беспозвоночных также несложно получать клоны. Так, если зародыш морского ежа на ранней стадии дробления искусственно разделить на бластомеры, то из каждого разовьется морской еж. Клонами являются также организмы, размножившиеся партеногенетически, а у людей — однояйцевые близнецы.
В последнее десятилетие активно изучается возможность искусственного массового клонирования уникальных животных,
Клонирование овечки Долли
ценных для сельского хозяйства. Основной подход заключается в переносе ядра из диплоидной соматической клетки в яйцеклетку, из которой предварительно удалено собственное ядро. Яйцеклетку с подмененным ядром стимулируют к дроблению (часто электрошоком) и помещают животным для вынашивания. Таким путем в 1997 г. в Шотландии от ядра диплоидной клетки из молочной железы овцы-донора появилась овечка Долли. Она стала первым клоном, искусственно полученным у млекопитающих. Это достижение принадлежит Яну Вильму-ту и его сотрудникам. Вскоре в других странах были получены клоны телят, мышей и прочих животных.
Овца шотландской черномордой породы
Овца беломордой породы Финн Дорсетт
Яйцеклетка
Микропипетка
Клетка
эпителия
молочной
железы
О.
Ядро
Слияние
® Активация деления электрич. импульсом
Дробление
Имплантация
Суррогатная мать черномордой породы
Овечка Долли
беломордой
породы
Однако говорить о массовом клонировании животных преждевременно. Эффективность клонирования крайне низкая: манипуляции с яйцеклеткой в условиях in vitro (вне организма), особенно замена ядра, нарушают сложную и хрупкую организацию яйцеклетки, поэтому среди клонов высок процент различных врожденных аномалий. При клонировании овец из 236 попыток успех был только в одном случае, да и то относительный: по комплексу физиологических параметров Долли состарилась уже к моменту достижения размеров взрослой овцы. Ненамного лучшими были результаты и у последователей Вильмута. Таким
образом, целесообразность массового клонирования животных вызывает серьезные сомнения.
Рассматривается вопрос и о возможности клонирования человека — выдающейся личности, любимого родственника или себя самого. Набор генов не определяет личность,
Первый клон млекопитающего овечка Долли (слева)
однояйцевые близнецы имеют одинаковый набор генов, но они — разные люди. Согласно христианскому учению, человек только однажды живет на земле; в соответствии с таким пониманием нельзя родиться заново в клоне. Клонирование человека недопустимо, поскольку искусственные клоны обречены на несчастную жизнь с уродствами и серьезными нарушениями здоровья, — а главное, это было бы вмешательством в Богом данный порядок. В большинстве стран после первых сообщений о клонировании животных был введен строгий запрет на эксперименты по клонированию человека.
1. Назовите два основных метода селекции и опишите примерный ход селекционных работ.
2. Какова причина гетерозиса? Приведите примеры.
3. С чем связано положительное влияние полиплоидии?
4. С какой фазой мейоза связана бесплодность отдаленных
гибридов?
5. Перечислите методы искусственного мутагенеза.
6. Опишите основные методы клеточной инженерии.
§ 36. Достижения селекции
Работы И. В. Мичурина (1855—1935). Методы отдаленной гибридизации нашли наибольшее применение в селекции растений. Их широко использовал известный русский селекционер И. В. Мичурин. Для преодоления нескрещиваемости селекционер разработал специальные приемы.
Метод посредника. Нескрещиваемость двух видов Мичурин преодолевал с помощью третьего вида (посредника). Так, для скрещивания монгольского миндаля и культурного персика, Мичурин в качестве посредника использовал полудикий персик Давида. Сначала миндаль скрещивался с персиком Давида, а затем гибрид — с культурными сортами персика. Полученные сорта персика успешно плодоносят в средней полосе России.
Метод ментора. Для управления доминированием тех или иных признаков родителей гибриды прививались на ту родительскую форму, признаки которой желательно было развить. Родительское растение таким образом исполняло роль воспитателя, или ментора. Методом ментора был выведен гибрид американской яблони «бельфлер» и китайской яблони из Сибири — сорт «бельфлер-китайка». Скрещивание с воспитанием позволило вывести сорт груши «бере зимняя Мичурина». Исходными особями послужили уссурийская груша и южный сорт груши «бере рояль».
Мичурин получил гибриды вишни и черемухи, терна и сливы, яблони и груши, ежевики и малины, рябины и боярышника, персика и абрикоса, тыквы и дыни, дыни и арбуза. Большинство сортов Мичурина — сложные гетерозиготы. Для сохранения уникальных качеств их можно размножать только весьма непростым вегетативным путем: отводками и прививками. По этой причине сорта Мичурина не получили широкого распространения. Значение его работ было преувеличено; как пережитки минувшей эпохи звучат сегодня и мичуринские лозунги о том, что мы не можем ждать от природы милостей, а должны сами взять у нее все, что нам нужно.
Достижения селекции. За последнее столетие селекционеры добились поразительных успехов. Урожайность зерновых повысилась в 10 раз. В развитых странах получают до 100 ц/га пшеницы, риса, кукурузы. Новые сорта картофеля дают почти 1 000 ц/га — это в четыре раза выше урожая прежних сортов. Успехи наблюдаются и в селекции других культур.
Путем гибридизации географически отдаленных форм и отбора академик П. П. Лукьяненко получил высокопродуктивные сорта кубанской пшеницы «безостая 1», «аврора», «кавказ». Академик В. Н. Ремесло вывел замечательные морозоустойчивые сорта озимой пшеницы «мироновская 808», «юбилейная 50», «харьковская 63». В разных регионах России (в Сибири, Поволжье) и за рубежом широко используются сорта яровой пшеницы, полученные А. П. Шехурдиным и В. Н. Мамонтовой: «саратовская 29», «саратовская 36», «саратовская 210». Саратовские сорта занимают более половины посевных площадей яровой пшеницы. «Саратовская 29» обладает прекрасными технологическими свойствами и служит стандартом хлебопекарных качеств.
Академик В. С. Пустовойт на Кубани получил сорт подсолнечника, содержащий в семенах до 50—52 % масла.
Серьезная проблема связана с сохранением культурных форм: возделывание лишь отдельных сортов резко сокращает генофонд, снижает приспосабливаемость. При изменении климата или по другим причинам сорт может исчезнуть. При селекции высокомасличных сортов подсолнечника на Кубани оказались отобранными особи с тенденцией к позднему созреванию. Эта тенденция стала развиваться, подсолнечник созревал все позже
и, наконец, перестал вызревать до дождей, начал гнить на полях. Восстановить культурные сорта оказалось делом не легким: к тому времени сорта В. С. Пустовойта сменили по всему миру все другие сорта подсолнечника.
Значительный вклад в селекцию новых пород животных внес отечественный селекционер М. Ф. Иванов. Им была выведена одна из самых продуктивных в мире пород шерстно-мясных тонкорунных овец — «асканийский рамбулье», высокопродуктивная порода свиней «украинская степная белая», мясомолочная «костромская» порода коров. Для получения «асканийского рамбулье» были скрещены лучшие представители украинских мериносов с «американскими рамбулье». В результате девятилетней селекционной работы по скрещиванию привезенного из Англии выдающегося производителя «крупной белой» породы с лучшими местными породами была получена порода «украинская степная белая», которая по весу, скороспелости, плодовитости и качеству продукции не уступает «крупной белой», но прекрасно переносит местные условия.
Гибридизация с дикими видами придает культурным формам устойчивость к условиям среды и невосприимчивость к болезням. Гибрид тонкорунных и грубошерстных овец с диким бараном архаром — архаромеринос — может использовать высокогорные пастбища, недоступные обычным овцам. Проведена гибридизация яка с крупным рогатым скотом. В результате успешного применения гетерозиса выводят бройлерных цыплят. Межродовый гибрид белуги со стерлядью — бестер — неприхотлив и может выращиваться в непроточных водоемах.
Селекция микроорганизмов направлена на создание генетических линий (штаммов), обеспечивающих максимальную производительность полезных веществ. Продукты жизнедеятельности бактерий и одноклеточных эукариот (водорослей, дрожжей и плесневых грибов) находят применение в различных областях промышленности и медицины. На деятельности микроорганизмов основано брожение теста, получение большинства молочных продуктов, квасов, виноделие, пивоварение, квашение капусты, кормовых добавок, а также производство лекарств и биологически активных соединений.