Дубынин В.А. - 100 часов школьной биологии - 2.24. Селекция животных и растений

• Курс "Сто часов школьной биологии" раздел "Общая биология", тема 24.  

• Селекция животных и растений ориентирована на практику.  

• Селекция началась с окончанием последнего ледникового периода.  

• Пример растения: капуста, которая за 4000 лет дала множество сортов.  

• Пример животного: собаки, селекция которых началась 15 тысяч лет назад.  

• Селекция направлена на удовлетворение человеческих потребностей.  

• Искусственный отбор: массовый и индивидуальный.  

• Методы скрещивания: инбридинг и аутбридинг.  

• Биотехнологические методы: генная модификация и работа с тканевыми культурами.  

• Массовый отбор: выбор особей с полезными признаками.  

• Индивидуальный отбор: целенаправленное размножение отдельных особей.  

• Примеры: озимая рожь и самоопыляемые растения.  

• Кукуруза была одомашнена 12 тысяч лет назад в Мексике.  

• Современная кукуруза сформировалась из теосинте за 5000 лет.  

• Кукуруза не может размножаться без участия человека.  

• Изучение происхождения культурных растений важно для селекции.  

• Полезные признаки могут быть использованы для улучшения существующих сортов.  

• В XIX веке селекционеры начали понимать важность генетического разнообразия.  

• В XX веке ученые целенаправленно собирали вариации генотипов и фенотипов растений.  

• Николай Иванович Вавилов организовал более 180 экспедиций для сбора образцов растений.  

• Вавилов создал институт генетического разнообразия растений.  

• К 1940 году была собрана коллекция из 300 тысяч образцов растений.  

• Коллекция сохранилась и находится в Санкт-Петербурге.  

• Генетика Вавилова стала фундаментом для развития селекции в России и мире.  

• Современные базы семян, такие как на Шпицбергене, продолжают хранить и размножать растения.  

• Генетическая вариабельность важна для селекционных работ.  

• Вавилов разработал закон гомологических рядов наследственной изменчивости.  

• Этот закон объясняет сходство генетических и фенотипических признаков у родственных растений.  

• Полезные признаки могут быть найдены у родственных видов и включены в селекцию.  

• Вавилов выделил семь центров происхождения культурных растений.  

• В этих центрах наблюдается максимальное разнообразие наследственной изменчивости.  

• Классификация центров помогает понять, где возникло сельское хозяйство.  

• Классификация центров происхождения культурных растений была уточнена.  

• Некоторые культурные растения пришли из отдаленных регионов, таких как Австралия и Северная Америка.  

• Ареалы древесных культур обычно обширнее, чем у травянистых растений.  

• Выделяют около шести основных центров происхождения животных.  

• Собака произошла от волка плейстоцена около 20 тысяч лет назад.  

• Современные собаки не произошли от современного волка, а от плейстоценового волка.  

• Волки плейстоцена содержали огромное генетическое разнообразие.  

• Современные собаки различаются по размеру, темпераменту и задачам.  

• Собаки одомашнивались как сторожа и помощники на охоте.  

• Волки плейстоцена пришли к поселениям людей из-за остатков еды.  

• Менее агрессивные волки стали домашними, выполняя роль сторожей и помощников.  

• Это называется коменциализмом, взаимная польза между человеком и собакой.  

• Одомашнивание копытных началось 11 тысяч лет назад.  

• Скотоводство развивалось 8-10 тысяч лет назад.  

• Домашние животные выполняли разные задачи, включая физическую силу.  

• Птицы одомашнивались 6-8 тысяч лет назад, требуя больших запасов зерна.  

• Кошки одомашнились для ловли мышей, что стало возможным с развитием растениеводства.  

• Домашние птицы кормятся зерном, что делает их зависимыми от запасов зерна.  

• Домашние животные играли огромную роль в цивилизации, часто обожествлялись.  

• Искусственный отбор включает скрещивание для улучшения пород.  

• Основные методы скрещивания: близкородственное инбридинг и неродственное аутбридинг.  

• Инбридинг позволяет перенести полезный признак в группу особей.  

• Проблема в том, что вместе с полезным признаком могут выпасть неблагоприятные рецессивные мутации.  

• Эволюция избегает инбридинга, что закреплено в культурных и религиозных традициях.  

• Инбридинг может привести к выпадению плохих аллелей в гомозиготу.  

• Это может сделать особь нежизнеспособной.  

• У животных есть врожденные механизмы, предотвращающие инбридинг.  

• В большинстве цивилизаций допускалось браки между кузенами.  

• Даже это приводило к ухудшению здоровья потомства.  

• Инбридинг увеличивает риск совпадения плохих мутаций.  

• Инбридинг использовался в коневодстве и выведении голубей.  

• В средневековой Европе короли искали невест за тридевять земель.  

• Пример: вымирание старшей испанской ветви Габсбургов из-за близкородственного скрещивания.  

• Аутбридинг скрещивает неродственных особей.  

• Межвидовая гибридизация возможна, если виды не очень далекие родственники.  

• Примеры: мул, лошак, лигр, зубробизон.  

• Межвидовые гибриды у растений часто бесплодны из-за нарушения мейоза.  

• Примеры: третекали гибрид ржи и пшеницы, ешта гибрид черной смородины и крыжовника.  

• Эти гибриды устойчивы к заболеваниям и имеют полезные качества.  

• Полиплоидные гибриды растений позволяют избежать проблем с конъюгацией хромосом.  

• Использование диплоидных гамет вместо гаплоидных улучшает жизнеспособность и плодовитость гибридов.  

• Полиплоидные растения, такие как тетраплоиды и гексаплоиды, легче скрещиваются и создают межвидовые гибриды.  

• Полиплоиды создаются путем нарушения веретена деления во время мейоза с помощью токсина колхицина.  

• Полиплоидия у растений часто приводит к ценным признакам, таким как крупный размер.  

• Пример: капустно-редичный гибрид, созданный Георгием Карпеченко в 1924 году.  

• Брюква, гибрид капусты и репы, имеет хромосомный набор 38.  

• Брюква возникла спонтанно, объединив хромосомы капусты и репы.  

• Мечта селекционеров объединить томаты и картофель пока не реализована, хотя существуют вегетативные гибриды.  

• Терн и алыча, дикие растения, соединились в природе, создав сливу с 48 хромосомами.  

• Слива стала родоначальником множества культурных видов.  

• Арбуз без косточек имеет тройной набор хромосом, что предотвращает мейоз и образование семян.  

• Арбузы произошли от растений из Эфиопии и Абиссинии.  

• Современные исследования показывают, что арбузы потеряли гены, что сделало их более сочными и сладкими, но уязвимыми к вредителям и мучнистой росе.  

• Полиплоидия у животных менее распространена, но примеры существуют, например, работы Бориса Львовича Астаурова с шелкопрядами.  

• Мичурин активно использовал метод подбора родительских пар и ментора для улучшения растений.  

• Его гибриды, такие как вишня-черемуха, поддерживаются вегетативным размножением.  

• Внутривидовая гибридизация позволяет создавать новые породы и сорта, но требует тщательного отбора.  

• Гетерозис возникает при скрещивании двух сортов, создавая гибриды с доминантными генами.  

• Эффект гетерозиса исчезает при скрещивании гибридов между собой.  

• В сельском хозяйстве важно поддерживать гибриды для получения высоких урожаев.  

• Генетически модифицированные растения появились в 80-х годах для устойчивости к заболеваниям и пестицидам.  

• Табак стал пионером в этой области благодаря агробактериям, которые могут влиять на растительные клетки.  

• Генная модификация позволяет вносить гены устойчивости к гербицидам и антибиотикам.  

• Генная модификация позволяет создавать растения с полезными свойствами, такими как устойчивость к гербицидам и антибиотикам.  

• Светящиеся растения, такие как светящийся табак, появились благодаря внедрению генов, связанных с синтезом люциферина.  

• Эти растения продаются как сувениры и доступны на выставках, таких как ВДНХ.  

• Биотехнология идет дальше, появились светящиеся животные.  

• Золотой рис: генная модификация для синтеза бета-каротина.  

• Новые гены включаются только в эндосперме риса, что важно для питания населения.  

• Опасения по поводу генной модификации часто беспочвенны.  

• Бт-кукуруза содержит гены, ядовитые для насекомых, что снижает потребность в инсектицидах.  

• Бт-токсин активируется только в щелочной среде кишечника насекомых.  

• Бт-токсины защищают от плесневых грибов и снижают количество грибных токсинов.  

• Генетически модифицированные организмы могут иметь непредвиденные последствия.  

• Исследования продолжаются, но идеологические бои продолжаются.  

• Утечка генов устойчивости к пестицидам и патогенам.  

• Исследования подтверждают слабую форму переноса генов.  

• Контроль над трансгенными растениями и животными остается строгим.  

• Клонирование началось в 1980-х годах.  

• Овечка Долли была первым клоном в 1997 году.  

• Клонирование используется для создания копий ценных животных и сохранения вымирающих видов.  

• Планы по клонированию мамонтов с использованием слонихи как суррогатной матери.  

• Мамонты были основой экосистемы северной саванны.  

• Воссоздание мамонтов может быть интересным и практичным для сохранения экосистемы.  

• Использование тканевых культур у животных.  

• Создание фрагментов тканей, кожи, сосудов и желез.  

• Тканевые культуры активно используются в биотехнологии животных.  

• Тканевые культуры могут заменить мясо и рыбу, выращивая стволовые клетки в реакторах.  

• Исследования продолжаются, но традиционное животноводство остается более выгодным.  

• Генная терапия человека включает соматическую и фетальную терапию.  

• Соматическая терапия помогает уже родившимся людям с редкими генетическими заболеваниями.  

• Фетальная терапия исправляет гены на ранней стадии развития эмбриона.  

• Современные технологии позволяют блокировать, редактировать и заменять гены.  

• Пример: спинальная мышечная атрофия СМА, вызванная мутацией в гене SMN.  

• Созданы препараты для лечения СМА, такие как Spinraza и Zolgensma.  

• Эти препараты эффективны, но не всегда, и требуют интертекального введения.  

• В 2018 году китайский ученый Хедзкуй отредактировал эмбрионы двух девочек, чтобы сделать их нечувствительными к ВИЧ.  

• Манипуляция была успешной, но ученый подвергся критике и уголовному наказанию.  

• Он продолжает исследования, следуя строгим законам.  

• Селекция направлена на изменение животных и растений для улучшения их свойств.  

• Искусственный отбор противопоставляется естественному отбору.  

• Массовый и индивидуальный отбор являются основными методами селекции.  

• Массовый отбор происходит неосознанно, например, выбор лучших растений для размножения.  

• Индивидуальный отбор включает выделение уникальных особей и их скрещивание.  

• Скрещивание может быть внутри сорта, между сортами или межвидовым.  

• Инбридинг скрещивает близких родственников, что может привести к выпадению вредных признаков.  

• Аутбридинг скрещивает разные виды, что может улучшить генетические характеристики.  

• Биотехнологии также играют важную роль в селекции.  

• Биотехнологии позволяют вносить дополнительные гены, исправлять сломанные и улучшать существующие.  

• В XXI веке невозможно представить развитие животноводства и растениеводства без биотехнологий.  

• Биотехнологии будут активно развиваться в ближайшие 10-30 лет.  

• Биотехнологии станут важными инструментами для будущих биологов.  

• Пример генетического инбридинга: котенок с курчавой шерстью как основа для новой породы.  

• Курчавость шерсти может быть результатом уникальной доминантной мутации или рецессивной гомозиготы.  

• Скрещивание с другими кошками помогает определить генетический вариант.  

• Рецессивная гомозигота требует инбридинга для сохранения признака.  

• Инбридинг увеличивает вероятность выпадения плохих признаков.  

• Скрещивание с обычной особью снижает вероятность проявления плохих мутаций.  

• В случае доминантной мутации процесс упрощается.  

• Селекция является примером искусственного отбора, который приводит к изменениям и повышению адаптивности.  

• Переход от селекции к теории эволюции и дарвинизму.