Шрифт:
В активе генетики, кроме уже ставших классическими и основными методами простой и сложной гибридизации, широкое распространение получили методы полиплоидии, радиационных мутаций и мутаций, возникающих под действием особых, мутагенных веществ. В активе же «новой генетики»— метод «перевоспитания» сортов. В его основе лежит, как уже отмечалось, гипотеза наследования благоприобретенных признаков. Если, например, растения яровой пшеницы высеивают осенью, то они, согласно гипотезе, под влиянием холодной погоды (ассимилируя осенние условия) могут превращаться за несколько лет в озимые растения, способные зимовать. Эта концепция считает, таким образом, что новые виды можно создавать прямым воздействием условий, к которым следует приспособить растение. Некоторые факты такого рода «перевоспитания» можно объяснить и на основе классической теории мутаций. Поскольку мутации — неопределенные, ненаправленные изменения генов — являются реальностью, доказанной на многих объектах, то сторонники этой точки зрения объясняют явления направленной изменчивости действием направленного отбора. Сторонники классической генетики считают, что среди миллионов растений в поле яровой пшеницы встречаются мутанты, у которых уже произошли наследственные изменения в сторону большей зимостойкости. Но холодная погода губит все неустойчивое и служит сортировщиком, который отбирает более приспособленные к данным условиям особи. В течение нескольких поколений действия какого-либо фактора возникает и отбирается новая популяция растений с измененной в сторону морозостойкости наследственностью. Такая теория объясняет возникновение новых свойств на основе принципов дарвиновской концепции о причинах целесообразности в природе, и она является материалистической. Она лучше объясняет и самый характер процесса «переделки» яровых в озимые, ибо и на самом деле при посеве яровых осенью перезимовывают в большом поле только отдельные особи (иногда это может быть просто примесь озимого сорта). Ассимилировали осенне-зимние условия все растения, а изменился только ничтожно малый процент. Эго не логично. Ведь если адекватная изменчивость под влиянием условий — свойство живого тела, то изменяться должны все живые растения, а не отдельные особи. Для устранения явного противоречия было введено понятие расшатанности наследственности. У большинства растений, дескать, наследственность консервативна, и они новых условий не ассимилируют и гибнут, а у некоторых (особенно гибридных растений) наследственность «расшатанная», и они могут ассимилировать новые условия и измениться. Но ведь, это почти то же, что и в классической теории популяции, только в более обывательских выражениях. Объяснения разные, но метод работы один и тот же. Обе группы ученых ведут фактически отбор в «провокационных» условиях (холод, засуха, болезни), отметающих все неприспособленное, но одни считают, что отобранные типы направленно возникли прямо под влиянием среды, а другие полагают, что отбор позволил выявить разные направления естественной или усиленной средой неопределенной изменчивости и последовательно найти среди этих направлений именно ту группу изменений, которые интересуют практику.
Нельзя не учитывать и того, что «перевоспитание» озимого сорта в яровой может быть и не связано с мутациями, а представлять собой адаптацию. Существует множество видов, у которых та или иная реакция к изменениям среды наследственно предопределена и возникает по типу индукции под влиянием среды. В микробиологии раньше такие случаи объясняли с позиций «воспитания», однако в последующем была раскрыта генная природа адаптации, которая обратима и характерна только для некоторых условий.
Казалось бы, что дело, таким образом, лишь в объяснениях механизма возникновения изменений. Методы работы и ее результаты общи в каждом из направлений, и главным в обоих случаях являются отбор и провокационные внешние условия — без этих факторов выведение нового сорта невозможно.
Однако при внимательном анализе ситуации ясно видно, что классическая теория селекции шире и перспективнее. Для получения нужной формы, согласно идее наследования благоприобретенных признаков, нужно действовать на живые объекты именно теми условиями, к которым ведется приспособление. Эти условия и только эти условия являются одновременно и фактором изменчивости, и фактором отбора в нужном направлении.
Согласно классической теории, изменчивость под влиянием условий среды неопределенна и факторов усиления изменчивости много. Следовательно, для выведения нужной формы можно найти не один, а десятки способов усиления мутаций внешними и внутренними условиями среды, условия же выращивания являются лишь фоном для ускорения отбора. Это расширяет и сферу изменчивости и отбора, ибо имеется масса признаков, для которых нельзя подобрать таких условий, при которых все несоответствующее гибнет. Сортирующее действие среды приходится заменять искусственной сортировкой в лаборатории на основе массовых, индивидуальных анализов и других показателей (содержание жира, сахара, белка, хлебопекарные качества, размеры, формы и т. д.). Благодаря этому пути отбора мутаций можно создавать искусственные формы, менее приспособленные к среде, но выгодные человеку в силу тех или иных качеств. Изменчивость при прямой ассимиляции природных условий (благоприобретенная, адекватная изменчивость), если бы она была наследственной, теоретически не может вести к созданию менее приспособленных форм.
Большинство форм культурных растений и животных намного менее приспособлены к внешней среде, нем дикие сородичи, и для того, чтобы пользоваться ими, человеку приходится изолировать их от борьбы за существование.
Правда, Т. Д. Лысенко чисто абстрактно считает, что и в случае искусственного отбора изменчивость идет в сторону отбора даже без воздействия условий среды (см. статью Т. Д. Лысенко «Естественный отбор и внутривидовая конкуренция»), Иными словами, если, скажем, селекционер путем индивидуального анализа семян ведет отбор на высокое содержание жира или сахара, то отобранные растения начинают усиленно изменяться именно в направлении увеличения содержания жира или сахара, как бы идя навстречу положениям практики. В действительности же, конечно, никакого усиления изменчивости в сторону отбора нет, а просто в размноженной новой, например более сахаристой, популяции тот же разброс изменчивости в сторону + и —, но на фоне большей концентрации сахара создает лучшие условия для отбора еще более сахаристых форм.
Искусственное усиление мутагенными факторами процессов изменчивости
Классическая генетика и селекция, таким образом, занимаются поисками и разработкой факторов наследственной изменчивости, или мутагенных факторов, не только среди обычных условий среды (а они могут тоже в ряде случаев усиливать мутации и путем гибридизации, но и выискивая возможности усиления изменчивости среди сотен и тысяч других искусственных воздействий (многочисленные особые мутагенные химические вещества, ионизирующая и ультрафиолетовая радиация, действие свободных радикалов и т. д.).
В этом отношении имеются большие успехи. Найдены способы усиления мутантов в сотни и тысячи раз, а это означает, что разнообразие форм для отбора также увеличивается в сотни раз. Сейчас в нашей стране и во всем мире имеются десятки практически ценных сортов и форм растений, полученных на основе искусственных мутаций путем включенения новых мутантных свойств в сорта посредством гибридизации. Сотни таких искусственных мутантных ферм бактерий используются в медицине для усиления в десятки и сотни раз продукции антибиотиков и ферментных препаратов. Искусственный мутагенез произвел подлинный переворот в промышленности антибиотиков.
Иногда некоторые авторы пытаются представить получение искусственных мутантов как продукцию каких-то уродов. Между тем соотношение между отрицательными и положительными мутациями при искусственном мутагенезе близко к таковому и при естественном мутагенезе. Задача состоит в том, чтобы использовать новые признаки при скрещивании, и новый путь, открытый генетикой для селекции растений, животных и бактерий, — это путь усиления, ускорения действия тех эволюционных факторов, которые с очень медленными скоростями двигают эволюцию живого мира.
Практическое использование полиплоидии
Большие возможности создания новых форм растений открыты генетикой и благодаря использованию уже упоминавшегося ранее метода полиплоидии, особенно развившегося в последнее десятилетие. Некоторые вещества, например колхицин, способны задерживать деление клеток, несмотря на наличие процессов репродукции хромосом. Под действием этих веществ возникают клетки с удвоенным набором хромосом (т. Н. полиплоиды). Если из таких полиплоидных клеток формируются репродуктивные клетки и в последующем новый организм, то этот организм оказывается полиплоидным. Все его клетки содержат удвоенный набор хромосом и имеют в связи с этим более крупные размеры. Возникает фактически новый вид растений, часто крупнее исходного и с более крупными плодами. Советские ученые А. Р. Жебрак и В. В. Сахаров создали этим методом весьма перспективный новый вид гречихи, который сейчас внедряется в производство. Лауреат Ленинской премии проф. В. П. Зосимович создал методом полиплоидии новую, получившую очень высокую оценку форму сахарной свеклы. Много новых полиплоидных форм растений создано в последние годы и за рубежом.