Биология в лицее
Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ 
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Возникновение новых пород домашних животных и сортов культурных растений стало возможно вследствие существования у диких видов
комбинативной наследственной изменчивости как результата полового размножения и отбора, применяемого человеком. Животные и растения, выведенные человеком, имеют общие черты, резко отличающие их от диких видов. У культурных форм сильно развиты отдельные признаки, бесполезные или вредные для существования в естественных условиях, но полезные для человека. Например, способность некоторых пород кур давать 300 и более яиц в год лишена биологического смысла, поскольку такое количество яиц курица не может насиживать. Можно привести множество подобных примеров, относящихся не только к хозяйственно полезным признакам, но и к декоративным — у голубей, бойцовых петухов, некоторых пород собак.
Все современные домашние животные и возделываемые человеком растительные культуры произошли от диких предков. Процесс превращения диких животных и растений в культурные формы называют одомашни ванием . Оно началось, по-видимому, со случайного выращивания молодня ка диких животных. Некоторые оказались способными существовать в контакте с человеком и начали размножаться в созданных для них условиях. Этот процесс широко известен уже 5—15 тыс. лет. Именно в это время человек вовлёк в культуру большинство животных и растений, используемых и поныне.
Размеры и продуктивность культурных растений выше, чем у родственных диких видов, но вместе с тем они лишены таких средств защиты от поедания, как горький вкус или ядовитость, шипы, колючки. Для более полного удовлетворения пищевых и технических потребностей человека создаются всё новые сорта растений и породы животных с заранее заданными свойствами. Разработка теории и методов создания и совершенствования пород животных и сортов растений представляет предмет селекции. Селекционеры исследуют специфические закономерности эволюции домашних животных и возделываемых растений, происходящей под направляющим влиянием человека.
Успех селекционной работы зависит главным образом от генетического разнообразия исходной группы растений или животных. Между тем генофонд существующих пород животных или сортов растений, естественно, менее разнообразен по сравнению с генофондом исходного дикого вида. Поэтому при выведении новых сортов растений и пород животных очень важны поиски и выявление полезных признаков у диких предков.
С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений отечественный учёный, академик Н. И. Вавилов организовал многочисленные экспедиции как в пределах территории нашей страны, так и во многие зарубежные страны. В результате этих экспедиций был собран огромный семенной материал, который был использован для селекционной работы. Н. И. Вавилов выделил 7 центров происхождения культурных растений.
Начатая Н. И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. После ряда уточнений в настоящее время насчитывается 12 первичных центров происхождения культурных растений.
Первичные центры происхождения культурных видов растений: I — Китайско-Японский; II — Индонезийско-Индокитайский; III — Австралийский; IV — Индостанский; V — Среднеазиатский; VI — Переднеазиатский; VII — Средиземноморский; VIII — Африканский; IX — Европейско-Сибирский; X — Центральноамериканский; XI — Южно-Американский; XII — Северо-Американский
Центры происхождения культурных растений, как показывают археологические исследования, тесно связаны с районами одомашнивания животных. Такие регионы получили название центров доместикации (от лат. do mesticus — домашний). Многочисленные зоологические исследования под твердили, что для каждого вида домашних животных, несмотря на обилие пород, существует, как правило, один дикий предок.
На основе изучения богатейшего коллекционного материала Н. И. Вавиловым были сделаны важные обобщения, послужившие крупным вкладом в теорию селекции.
Изучение наследственной изменчивости у культурных растений и их предков позволило учёному сформулировать закон гомологических рядов в наследственной изменчивости: «Виды и роды, генетически близкие, ха рактеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. Целые семейства растений в общем характеризуются определённым циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство» .
На примере семейства злаковых Н. И. Вавилов показал, что сходные мутации обнаруживаются у целого ряда видов этого семейства. Так, чёрная окраска семян встречается у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и ряда других, за исключением овса, проса и пырея, удлинённая форма зерна — у всех изученных видов. У животных также наблюдаются сходные мутации: альбинизм и отсутствие шерсти у млекопитающих, альбинизм и отсутствие перьев у птиц, короткопалость у крупного рогатого скота, овец, собак, птиц. Некоторые наследственные заболевания и уродства, встречающиеся у человека, отмечены и у некоторых животных. Животных с такими болезнями используют в качестве модели для изучения дефектов у человека. Например, катаракта глаза бывает у мышей, крыс, собак, лошадей; гемофилия — у мыши и кошки; диабет у крысы; врождённая глухота — у морской свинки, мыши, собаки и т. д. То, что сходные, наследственно обусловленные нарушения жизнедеятельности встречаются у представителей разных видов одного и того же класса — класса млекопитающих, убедительно подтверждает закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Появление сходных мутаций объясняется общностью происхождения генотипов. В процессе возникновения новых видов от одного предка различия между ними устанавливаются только по части генов, обусловливающих успешное существование в конкретных условиях. Многие гены у видов, имеющих общее происхождение, остаются неизменными и при мутации дают сходные признаки.
Таким образом, обнаружение спонтанных или индуцированных мутаций у одного вида даёт основание для поисков сходных мутаций у родственных ему видов.
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости успешно используется в селекционной практике. Работа по созданию семенных коллекций сортов культурных растений и их дикорастущих предков, начало которой положил Н. И. Вавилов, продолжается и сейчас. В настоящее время коллекция в нашей стране включает более 320 тыс. образцов, относящихся к 1041 виду растений. Сюда входят дикие виды, сородичи культурных растений, старые местные сорта, всё лучшее и новое, что создано за последнее время усилиями селекционеров всех стран мира. Из мирового генофонда учёные выделяют генетические источники хозяйственно ценных признаков — урожайности, скороспелости, устойчивости к болезням и вредителям, засухоустойчивости, устойчивости к полеганию и др. Современные генетические методы дают возможность добиваться в селекции растений очень крупных успехов. Так, использование ценных генов дикого эфиопского ячменя позволило создать выдающийся по продуктивности сорт ярового ячменя Одесский 100.
- Богатейший коллекционный материал собран Н. И. Вавиловым в различных районах мира. Его изучение позволило выявить родину и диких предков многих культурных растений.
- Развитие идей Н. И. Вавилова позволило выделить 12 центров происхождения культурных растений.
Источник
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н. И. Вавилова
Николай Иванович Вавилов имел научные интересы в широких сферах, но более всего он известен как ботаник-селекционер и генетик. Исследуя параллелизм в наследственной изменчивости, в 1920 году он открыл и обосновал закон гомологических рядов, который звучит так:
«Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.
Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейства».
Для наглядной иллюстрации действия закона удобно взять растения семейства мятликовых. Например, зерновка черной окраски имеется у пшеницы, ячменя, ржи, кукурузы и ряда других представителей семейства. А вот удлиненная форма зерновки наблюдается у всех видов семейства, изученных на сегодняшний день.
С помощью этого закона Н. И. Вавилов обнаружил ряд форм ржи, еще не известных в то время: с остистыми и безостными колосьями, с черной, белой, фиолетовой и красной зерновкой, с зерном мучнистым и стекловидным и проч. Исследователь опирался на наличие данных признаков у пшеницы.
Знак «+» указывает на наличие наследственных форм, которые обладают названным признаком.
Николай Вавилов не зря был назван «Менделеевым от биологии». Он выявил базовые закономерности в биологии, сходные с теми строгими закономерностями, которые Менделеев обнаружил для химических элементов. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости можно применять как для растений, так и для животных.
1. Например, короткопалость встречается и у человека, и у птиц, собак, крупного рогатого скота.
2. Альбинизм бывает у представителей разных групп млекопитающих, а также у птиц и прочих животных.
3. Перья могут отсутствовать у птиц, чешуя у рыб, волосистый покров у млекопитающих, и всё это производные кератина.
Закон, открытый Вавиловым, очень важен в селекции. Он дает возможность предугадать появление форм, доселе не обнаруженных у конкретного вида, однако имеющихся у близкородственных видов. Данную форму можно «вдруг» обнаружить в дикой природе, но можно и получить с помощью искусственного мутагенеза.
Источник