Подробное решение параграф § 4 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Рассмотрите рис. 11. В каком направлении проводился искусственный отбор при выведении пород животных и сортов растений? Что явилось материалом для искусственного отбора?
Ответ. Ещё до Ч. Дарвина было широко известно, что все культурные растения и домашние животные произошли от диких предков. Например, предками домашних кур считались дикие банкивские куры, а различных пород голубей – дикий скалистый голубь.
Дарвин различает две формы искусственного отбора.
Бессознательный искусственный отбор. Наиболее ранняя форма селекционного процесса. Его сущность заключается в том, что человек не ставил перед собой цели улучшения своих одомашненных животных и выведенных культурных растений, но стремился сохранить для размножения лучших животных и лучшие семена. Тем самым уничтожались менее ценные животные и растения. Таким образом возникли тонкорунные овцы, ароматные розы, высокомасличные сорта подсолнечника и т.д.
Методический искусственный отбор проводится с конца XVIII века и заключается в том, что селекционер сознательно ставит перед собой определенную задачу и тщательно подбирает производителей, наиболее соответствующих целям, выбраковывая остальных. Методический отбор всегда творческий процесс, который приводит к образованию новых пород и сортов по заранее продуманному проекту.
Вопрос 1. Как Ч. Дарвин объяснил происхождение различных сортов культурных растений и пород домашних животных?
Ответ. Ч. Дарвин подробно описал многообразие пород домашних животных и проанализировал их происхождение. Он отмечает, что человек сам создал многообразие пород и сортов культурных растений путем искусственного отбора, т. е. изменения в разных направлениях одного или нескольких родоначальных диких видов.
Ч. Дарвин пытался выяснить происхождение пород домашних животных и сортов растений, вскрыть причины многообразия пород и сортови выявить методы, с помощью которых они были получены. Дарвин исходил из того, что культурные растения и домашние животные по ряду признаков сходны с определенными дикими видами, а это невозможно объяснить с позиции теории творения. Отсюда вытекала гипотеза, согласно которой культурные формы произошли от диких видов. С другой стороны, введенные в культуру растения и прирученные животные не остались неизменными: человек не только выбрал из дикой флоры и фауны интересующие его виды, но и существенно изменил их в нужном направлении, создав при этом из немногих диких видов большое количество сортов растений и пород животных. Дарвин показал, что основой многообразия сортов и пород является изменчивость – процесс возникновения отличий у потомков по сравнению с предками, которые обусловливают многообразие особей в пределах сорта, породы. Дарвин считает, что причинами изменчивости являются воздействие на организмы факторов внешней среды (прямое и косвенное, через «воспроизводительную систему»), а также природа самих организмов (так как каждый из них специфически реагирует на воздействие внешней среды). Определив для себя отношение к вопросу о причинах изменчивости, Дарвин анализирует формы изменчивости и выделяет среди них три: определенную, неопределенную и коррелятивную.
Вопрос 2. Какие формы изменчивости выделил Ч. Дарвин? Сравните их с современной классификацией форм изменчивости организмов.
Ответ. Ч. Дарвин установил, между особями одного вида всегда существуют как хорошо заметные различия, так и малозаметные. Ч. Дарвин считал, что именно мелкие различия между особями являются материалом для отбора.
Эти различия Ч. Дарвин назвал изменчивостью и выделил несколько форм изменчивости: определенную, неопределенную, комбинативную и коррелятивную.
Ненаследственная изменчивость является определенной, поскольку, изменяя условия развития организмов, можно предвидеть направление изменчивости. В то же время, она является и групповой, поскольку вся группа особей, подвергаемая одинаковому изменению условия развития, изменяется в одном направлении. В XX веке такую изменчивость долгое время называли модификационной.
Наследственная изменчивость прямо противоположна ненаследственной. Эта изменчивость неопределенная. Например, мы не можем заранее предсказать: когда и в каком стаде появится овца с резко укороченными конечностями. Наследственная изменчивость является индивидуальной: изменение признака наблюдается лишь у одной особи из многих. В XX веке эту форму изменчивости долгое время называли мутационной.
Ч. Дарвин противопоставлял наследственную изменчивость ненаследственной и считал, что к отбору приводит только наследственная изменчивость: «Ненаследственное изменение для нас несущественно».
Коррелятивная изменчивость. Пример с изменением целого комплекса признаков у поросят показывает, что при изменении условий развития изменяется не один признак, а целый комплекс признаков. Одновременное изменение нескольких признаков Ч. Дарвин назвал соотносительной, или коррелятивной изменчивостью.
Наследственная изменчивость также может быть коррелятивной: изменение одного признака влечет за собой изменение других признаков. Например, все белые голубоглазые коты – глухие, у бесшерстных собак определенной породы – недоразвиты зубы. В настоящее время установлено, что наследственная коррелятивная изменчивость может быть обусловлена множественным действием генов, а также сцеплением генов – истинным сцеплением или квазисцеплением.
Комбинативная изменчивость. Во времена Дарвина (еще до опытов Менделя) было известно, что разные наследственные признаки могут образовывать различные комбинации (например, разнообразные сочетания окраски и длины шерсти у животных). Независимую изменчивость признаков Ч. Дарвин назвал комбинативной изменчивостью.
В настоящее время установлено, что коррелятивная изменчивость часто сочетается с комбинативной, т.е. совместная изменчивость двух и более признаков часто носит комбинативно-коррелятивный характер.
Отсутствие генетической теории в XIX веке привело Ч. Дарвина к некоторым ошибочным представлениям о наследственности. Например, Ч. Дарвин считал, что степень проявления признаков у потомков равна среднему арифметическому значению этого признака у родителей. Эта посылка («кошмар Дженкинса») была серьезным препятствием для дальнейшего развития дарвинизма.
Кроме того, Ч. Дарвин допускал возможность наследования благоприобретенных признаков, поддерживая теорию пангенезиса. Согласно этой теории, в крови существуют особые частицы – геммулы (буквально – «зачатки», «почки»), которые переносят информацию от всех частей тела к половым железам. В результате информация об онтогенезе особи может передаваться через кровь к половым клеткам. Заметим, что геммулы Дарвина сходны по своим свойствам с флюидами Ламарка. Ламаркизм Ч. Дарвина проявлялся и в частичном признании закона упражнения и неупражнения. Например, редукцию органов зрения у троглобионтов Ч. Дарвин объяснял ненужностью этого признака в темноте.
В 1900 г. происходит переоткрытие законов И.Г. Менделя, формирование представлений о дискретном характере наследственности и изменчивости. Тем самым был устранен «кошмар Дженкинса».
Вопрос 3. Почему искусственный отбор Ч. Дарвин назвал движущей силой селекции?
Ответ. Ч. Дарвин обратил внимание на многообразие пород и сортов. Отметив особые изменения, свойства, признаки у животных и растений, человек отбирает для себя только особей, обладающих нужными ему особенностями. Например, отбирая дыню и арбуз, человек планирует получение качественных плодов. У моркови и свеклы ценятся только сладкие корнеплоды, у картофеля – крупные клубни, у мака – нераскрывающиеся коробочки. Отбор по полезным для человека признакам растений и животных Ч. Дарвин назвал искусственным отбором. Впервые Ч. Дарвин заметил, что нельзя только изменчивостью объяснить все различия между породами и сортами. Если изменчивость в природе подвергает изменениям все органы растений и животных, то при искусственном отборе человек отбирает организмы с необходимыми для него признаками, поэтому Ч. Дарвин поставил перед собой цель – выяснить механизм эволюционного процесса. Для этого он начал изучать сельскохозяйственную практику Англии.
Ч. Дарвин исследовал получение новых форм организмов (пород животных и сортов растений) в практике сельского хозяйства. Затем он приступил к изучению причин появления новых видов в природе и заметил, что основным принципом процесса образования новых форм в природе и практике сельского хозяйства является отбор. Он сумел показать огромные различия между искусственным и естественным отбором.
Несмотря на множество отличий, он пришел к выводу, что предком всех полученных путем искусственного отбора пород и сортов является один дикий вид. Множество примеров, приведенных Ч. Дарвиным, полностью опровергло господствовавшее в то время убеждение, что у каждой породы или сорта есть свой дикий предок. Опровергая такое мнение, Ч. Дарвин приводил много примеров.
Таким образом, в результате искусственного отбора человек создает только необходимые для себя породы животных и сорта растений. При этом развивается именно тот признак, который особенно интересует человека.
Искусственный отбор протекает успешно среди большего количества особей, при этом возможности отбора расширяются.
Вопрос 4. Среди сортов таких культурных растений, как крыжовник, смородина, тыква, огурец, наблюдается большое разнообразие плодов, в то время как разнообразия листьев не встречается. У различных сортов капусты огородной, наоборот, чрезвычайно изменчивы листья. Объясните почему.
Ответ. Вид капуста огородная (Brássica olerácea) имеет много разновидностей или экотипов. Экотип – совокупность экологически близких популяций вида, приуроченных к определённому типу местообитаний и обладающих генетически закреплёнными анатомо-морфологическими и физиологическими особенностями, выработавшимися в результате продолжительного воздействия сходных режимов экологических факторов.
Поэтому, мы видим, не только разнообразие листьев, но и форм растений.
Рассмотрим другие растения, например, чёрную смородину (Rí́bes ní́grum). Все сорта друг на друга похожи, отличаются только по форме плодов. Стало быть, у чёрной смородины нет экотипов или разновидностей. Сорта формировались на базе одного вида. То же самое, можно сказать о тыкве (листья крупные, одинаковые, стебли длинные), огурцах, красной смородине, крыжовнике. Только сорта, экотипов не наблюдается.