Непонятно? Многие признаки кодируются рецессивными генами и не проявляются в паре с доминантным геном. Но если скрестить двух животных с рецессивными генами, то в их потомстве будет высокой частота рецессивных пар. Если повторить инбридинг в течение нескольких поколений, то нужная рецессивная характеристика закрепится, став гомозиготной. В растениеводстве инбридингу соответствует самоопыление растений.
Инбридинг позволяет с высокой вероятностью получать особей с конкретными признаками и характеристиками.
Главным недостатком инбридинга является пониженная жизнеспособность потомства. Скрещивание близкородственное, следовательно, велика частота проявления схожих мутаций. Кроме того, при инбридинге возрастает частота наследственных заболеваний, обусловленных рецессивными генами. Поэтому в большинстве случаев инбридинг является только начальным этапом селекции. Добившись определенного результата с помощью инбридинга, селекционеры приступают к скрещиванию разных межлинейных гибридов для того, чтобы снизить вредные последствия близкородственного скрещивания путем перевода нежелательных рецессивных аллелей в гетерозиготное состояние. Чистота породы при этом немного снижается, но зато вырастает ее жизнеспособность. Такое неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных в пределах одного вида называется аутбридингом.
«В пределах одного вида», обратите внимание. Скрещивание волка с собакой – это аутбридинг, а скрещивание осла с лошадью – это отдаленная гибридизация, поскольку скрещиваются животные, относящиеся к разным биологическим видам.
Аутбридинг обычно представляет собой более масштабный процесс, нежели инбридинг, то есть – в скрещивании участвует бо`льшее количество особей. Аутбридинг применяется для поддержания полезных качеств и усиления их выраженности у следующих поколений. Различают также получение межвидовых и межродовых гибридов, которая гораздо чаще применяется в селекции растений, нежели в селекции животных.
В практическом животноводстве аутбридинг называют разведением по племенной книге.
Доводилось ли вам слышать о племенных книгах? Герои некоторых литературных произведений сильно переживали из-за того, что их лошади не были занесены в племенные книги, а другие герои пускались на всякие ухищрения, от подкупа до мошенничества, ради того, чтобы их лошадь попала в такую книгу.
Если вы занимаетесь «неродственным» скрещиванием, то вам нужно быть уверенным в том, что избранные вами для скрещивания особи соответствуют стандарту породы и имеют «чистое» происхождение. Для упорядочения и облегчения селекционной работы существуют реестры породы, называемые «племенными книгами». В эти книги вносят животных, которые считаются годными для разведения.
Племенные книги бывают закрытыми и открытыми. В закрытые племенные книги записывают только чистопородных животных, предки которых значатся в племенных книгах. Закрытая племенная книга позволяет сохранять чистоту породы, но ограничивает ее способность к улучшению, а также ограничивает генофонд породы. В открытые племенные книги записывают как чистопородных животных, так и высококровных помесей (гибридов, имеющих более половины кровности по чистокровной породе).
Племенные книги существуют с конца XVIII века. Изначально в племенные книги записывалось только происхождение животных. Позднее, кроме происхождения, стали записывать основные показатели развития, экстерьера42, продуктивности и племенной деятельности животных.
Межвидовые и межродовые гибриды животных и растений чаще всего бывают бесплодными по причине нарушения образования половых клеток вследствие несовпадения количества отцовских и материнских хромосом. Но если половые клетки у гибридов образуются нормально, то они могут давать начало новым биологическим видам, объединяющим в себе качества (полезные качества) обоих предков.
Так, например, гибрид белуги и стерляди бестер сочетает быстрый рост белуги и раннее созревание стерляди, сравнительно легко привыкает к искусственным кормам и нетребователен к теплу (диапазон температур роста варьирует от 1 до 3 °C°). Взрослые особи достигают в длину до 1,8 метра, а масса их может превышать 30 килограмм. Самки бестера откладывают по 2–3 килограмма черной икры.
Бестер
Белуга и стерлядь принадлежат к разным родам осетровых рыб, но число хромосом у них одинаковое, и потому бестер хорошо размножается.
Гибрид хорька и европейской норки, называемый хонориком, произошел от скрещивания гибридного хорька-самца, родителями которого были черный и светлый хорьки, и самки европейской норки. Хонорик – «трехвидовой» гибрид. Мех у хонорика такой же, что и у норки, но размеры тела больше, чем у хорька или норки. В этом и заключается его преимущество как пушного зверя – шкурка больше, чем у норки, при практически том же качестве меха. Впрочем, некоторые знатоки утверждают, что хонорик по качеству и красоте меха значительно превосходит норку. Хонорики примечательны тем, что встречаются и в дикой природе, в местах совместного обитания норок и хорьков. Также в природе встречаются и другие гибриды, например, зебры и лошади (зеброид), бизона и зубра (зубробизон), соболя и лесной куницы (кидус).
Хонорик
Гибрид горных баранов архаров и овец-мериносов, называемый архаромериносом, способен пастись высоко в горах, куда обычные овцы добраться не могут, но при этом дает такую же высококачественную шерсть, что и мериносы. Но главным преимуществом архаромериносов являются их размеры, которые значительно превосходят размеры архара и барана. Вес самцов может доходить до 150 килограмм, а вес у самок – до 90!
Архаромеринос
Гибриды, а в особенности гибриды первого поколения, отличаются повышенной жизнеспособностью (а также повышенной плодовитостью и бо`льшими размерами), нежели их родители. Увеличение жизнеспособности гибридов называется гетерозисом. С гетерозисом пока еще не все ясно, но принято объяснять его гетерозиготностью гибридов – у потомков родителей, принадлежащих к разным биологическим видам, а то и родам, большинство аллельных пар переходит в гетерозиготное состояние. При этом рецессивные «вредные» гены, снижающие жизнеспособность, не проявляются. Проще говоря, при сильно различающихся генотипах отца и матери меньше вероятность проявления у потомства нежелательных вредных признаков.
Со второго поколения гетерозисный эффект начинает угасать. Это можно объяснить повышением доли гомозиготных организмов, ведь второе поколение получается в результате близкородственного скрещивания. Потому для выращивания гетерозисных гибридов необходимо постоянное производство чистых линий. Скрестили чистые линии – получили гибрид – засеяли им поля – получили урожай – засеяли поля новым гибридом…
Феномен гетерозиса широко используют в растениеводстве и животноводстве. Бройлерные цыплята, отличающиеся очень быстрым ростом, – это гибриды первого поколения (или же первых поколений). Широко используются суперплодовитые гибридные сорта сельскохозяйственных культур, в первую очередь кукурузы и пшеницы. В целом урожайность гетерозисных гибридов на 10–30 % выше, чем у обычных сортов, а гибриды кукурузы стандартно «держат планку» на уровне 30 %. Повышенная жизнеспособность гибридов первого поколения проявляется не только в бо`льшей урожайности, но и в устойчивости к температурным колебаниям, засухе и болезням.
Интересная деталь – в скотоводстве гибриды первого поколения отличаются более крупными размерами, говоря официальным языком – имеют повышенную мясную продуктивность, а вот повышенной молочной продуктивности у них не наблюдается. Молочную продуктивность можно повышать только при помощи отбора.
Селекция микроорганизмов имеет не менее важное значение, чем селекция растений и селекция животных. Микроорганизмы создают вещества, используемые в различных отраслях промышленности – фармацевтической, химической, пищевой, металлургической… Да, представьте, и в металлургической тоже – в частности микроорганизмы применяются для выщелачивания металлов из бедных медных и урановых руд. Такие отрасли пищевой промышленности, как хлебопечение, производство спирта и некоторых органических кислот, а также виноделие основаны на деятельности микроорганизмов. Микроорганизмы производят антибиотики, гормоны, витамины и ряд других лекарственных средств.
Традиционная, «исконная» селекция микроорганизмов использовала два метода – отбор и искусственный мутагенез. Вызывать мутации у микроорганизмов, размножающихся бесполым путем, очень удобно. Во-первых, любые мутации проявляются уже в первом поколении, потому что у однополых существ, размножающихся делением, нет генных пар. Парам просто неоткуда взяться, ведь в размножении участвует только один родитель. Во-вторых, микроорганизмы очень интенсивно размножаются, что дает возможность быстро находить полезные мутации по нужному гену.
Оценить эффективность «микробной» селекции можно хотя бы на примере грибов, вырабатывающих антибиотик пенициллин. Селекционерам удалось повысить продуктивность грибов более чем в 1000 раз! Животноводам и растениеводам такие увеличения продуктивности-урожайности неведомы.
Наш век – это век генной инженерии.
Как по-вашему – чем генная инженерия отличается от селекции?
Дело в разных способах воздействия на генотип. Селекция воздействует на генотип косвенно и опосредованно, через многочисленные скрещивания. А генная инженерия непосредственно изменяет генетические коды, «переписывая» их так, как нужно.
Возможности генной инженерии несравненно шире возможностей селекции. Можно сказать, что генная инженерия всемогуща. Если ее могущество чем-то и ограничивается, так это уровнем развития науки. А теоретически, комбинируя гены, можно творить с живыми организмами буквально все, что вздумается. Звучит пугающе, но практически любое знание можно обратить как во благо, так и во зло.
Начало генной инженерии было положено в семидесятые годы прошлого века, когда ученые открыли рестриктазы (ферменты, «разрезающие» нуклеиновые кислоты) и поняли, что с их помощью можно нарезать молекулы ДНК на фрагменты и собирать из этих фрагментов новые молекулы. Главное для любого мастера – это хороший, надежный инструмент. Был бы инструмент, а все остальное пр