Caratteristiche comparative della selezione artificiale e naturale. Caratteristiche comparative della selezione naturale e artificiale

Abitare condizioni naturali, esiste una variabilità individuale, che può manifestarsi in tre forme: utile, neutra e dannosa. Di solito, gli organismi con variabilità dannosa muoiono in vari stadi dello sviluppo individuale. La variabilità neutra degli organismi non pregiudica la loro vitalità. Gli individui con variabilità benefica sopravvivono in virtù di un vantaggio in intraspecifico, interspecifico o contro condizioni avverse ambiente.

selezione di guida

Quando le condizioni ambientali cambiano, sopravvivono quegli individui della specie in cui si è manifestata la variabilità ereditaria e, in relazione a ciò, si sono sviluppati segni e proprietà che corrispondono a nuove condizioni e muoiono quegli individui che non avevano tale variabilità. Durante il suo viaggio, Darwin scoprì che sulle isole oceaniche dove prevalgono i forti venti, ci sono pochi insetti con ali lunghe e molti insetti con ali rudimentali e insetti senza ali. Come spiega Darwin, gli insetti con ali normali non potevano resistere ai forti venti su queste isole e morirono. E gli insetti con ali rudimentali e senza ali non si alzarono affatto in aria e si nascosero nelle fessure, trovando lì riparo. Questo processo, che è stato accompagnato da variabilità ereditaria e selezione naturale e continuato per molte migliaia di anni, ha portato a una diminuzione del numero di insetti dalle ali lunghe su queste isole e alla comparsa di individui con ali rudimentali e insetti senza ali. Viene chiamata la selezione naturale, che garantisce l'emergere e lo sviluppo di nuove caratteristiche e proprietà degli organismi selezione del motivo.

Selezione dirompente

Selezione dirompente- questa è una forma di selezione naturale, che porta alla formazione di un certo numero di forme polimorfiche diverse tra loro all'interno della stessa popolazione.

Indicatori	Selezione naturale	selezione artificiale
Materiale iniziale per la selezione		Segni individuali del corpo
Fattore di selezione		Condizioni ambientali
La via del cambiamento favorevole	Selezionato, diventa produttivo	Rimanere, accumulare, essere ereditato
La via dei cambiamenti sfavorevoli	Selezionato, scartato, distrutto	Distrutto nella lotta per l'esistenza
Natura dell'azione	Accumulo creativo - diretto di segni a beneficio di una persona	Creativo: selezione di tratti adattativi a beneficio di un individuo, popolazione, specie, che porta all'emergere di nuove forme
Risultato della selezione	Nuovo varietà vegetali, razze di animali, ceppi di microrganismi	Nuove specie
Moduli di selezione	Messa, individuale, inconscio, metodico	Motivo, stabilizzante, destabilizzante, dirompente, sessuale

Lezione 5–6. allevamento di piante

Attrezzatura: tavole di biologia generale, che illustrano la diversità di razze e varietà, i principali metodi e le realizzazioni della selezione vegetale.

DURANTE LE LEZIONI

I. Test di conoscenza

A. Test di conoscenza orale

1. Ch.Darwin sulle ragioni della diversità di razze e varietà.
2. Forme di selezione artificiale e loro caratteristiche.
3. Il ruolo creativo della selezione artificiale.

B. Lavoro con le carte

№1. Perché una razza o una varietà può essere considerata una popolazione artificiale, ad es. una popolazione creata dalla volontà e dagli sforzi delle persone?

№2. Mostra esempi dell'influenza della selezione sulla direzione della razza e sulla formazione della varietà.

№3. Perché viene utilizzata la selezione di massa per le piante a impollinazione incrociata? La selezione di massa produce materiale geneticamente omogeneo? Perché è necessaria la ri-selezione per la selezione di massa?

II. Imparare nuovo materiale

1. Caratteristiche della biologia vegetale prese in considerazione nell'allevamento

La selezione deve tener conto le seguenti caratteristiche biologia vegetale:

– elevata fecondità e prole numerosa;
– la presenza di specie autoimpollinanti;
- la capacità di riprodursi da parte degli organi vegetativi;
– la possibilità di produzione artificiale di forme mutanti.

Queste caratteristiche delle piante determinano la scelta dei metodi di allevamento.

2. L'incrocio come metodo per aumentare la diversità del materiale per la selezione artificiale

I principali metodi di selezione delle piante sono l'ibridazione e la selezione. Di solito questi metodi vengono utilizzati insieme. L'ibridazione aumenta la diversità del materiale con cui lavora l'allevatore. Ma di per sé, molto spesso, non può portare a un cambiamento intenzionale nelle caratteristiche degli organismi, ad es. le croci senza selezione artificiale sono inefficaci. L'incrocio è preceduto da un'attenta selezione di coppie di genitori. Per una ricerca, selezione e utilizzo di successo del materiale di partenza Grande importanza avere gli insegnamenti di N.I. Vavilov sui centri di origine piante coltivate, la sua legge delle serie omologiche nella variabilità ereditaria, i principi ecologici e geografici della tassonomia delle piante, e anche creato da N.I. Vavilov, i suoi seguaci e studenti collezione di piante agricole.

L'ibridazione può essere eseguita schemi diversi. Ci sono incroci semplici (accoppiati) e incroci complessi (passo, ritorno o incroci indietro).

Semplice , o raddoppia , è chiamato incrocio tra due forme parentali, prodotto una volta. Una varietà di loro sono i cosiddetti reciproco(reciproco) incroci. Ricordiamo che la loro essenza sta nel fatto che vengono effettuati due incroci, e la forma paterna del primo incrocio è usata nel secondo incrocio come quella materna, e la forma materna, rispettivamente, come quella paterna. Tali incroci vengono utilizzati in due casi: quando lo sviluppo del tratto più prezioso è dovuto all'eredità citoplasmatica (ad esempio, la resistenza al gelo in alcune varietà di frumento invernale) o quando l'allegagione dei semi negli ibridi dipende dal fatto che l'una o l'altra varietà sia assunta come la forma materna o paterna. Gli incroci reciproci mostrano che a volte l'influenza del citoplasma della varietà materna è molto significativa.
Quindi, nell'Istituto di ricerca sui semi oleosi. V.S. Pustovoita (Krasnodar), a seguito degli incroci reciproci delle varietà di girasole 3519 e 6540, sono stati ottenuti ibridi intervarietali, che differivano in modo significativo (di 2,5 volte) nel grado di danno del succiamele, a seconda della varietà presa come varietà madre, e che - come forma paterna. Naturalmente, nel processo di allevamento sono stati inclusi ibridi con una maggiore resistenza alla succiamele.

complesso chiamati croci in cui vengono utilizzate più di due forme genitoriali o la prole ibrida viene incrociata di nuovo con uno dei genitori. Viene fatta una distinzione tra croci composte a gradini e posteriori.
Ibridazione a fasi complesse- Questo è un sistema di incroci successivi degli ibridi risultanti con nuove forme, nonché ibridi tra loro. In questo modo, puoi raccogliere in una varietà migliori qualità molte forme originali. Questo metodo è stato sviluppato e applicato con successo per la prima volta dal famoso allevatore sovietico A.P. Shekhurdin durante la creazione di varietà di grano tenero primaverile Lutescens 53/12, Albidum 43, Albidum 24, Steklovidnaya, Saratovskaya 210, Saratovskaya 29, ecc., nonché una serie di varietà di grano duro primaverile.
In incroci gli ibridi risultanti vengono incrociati con la forma madre, di cui vogliono esaltare il tratto. Se tali incroci vengono ripetuti molte volte, vengono chiamati saturazione, o assorbimento(incroci). In questo caso, l'ibrido è saturo del materiale genetico di uno dei genitori e il materiale genetico dell'altro genitore viene spostato (assorbito) e uno o più geni responsabili di qualche tratto prezioso rimangono nel genoma ibrido, ad esempio , resistenza alla siccità o resistenza a una delle malattie. Di norma, le forme selvatiche locali, che sono spesso poco produttive, vengono utilizzate come donatori di tali caratteristiche, motivo per cui gli allevatori devono ricorrere ai backcrossing.

I seguenti tipi di croci sono utilizzati nella riproduzione delle piante.

Consanguineità, o consanguineità, sono utilizzati come una delle fasi di aumento della produttività. Per questo viene eseguita l'autoimpollinazione delle piante a impollinazione incrociata, che porta ad un aumento dell'omozigosi. Dopo 3-4 generazioni sorgono le cosiddette linee pure: progenie geneticamente omogenea ottenuta per selezione individuale da un individuo o da una coppia di individui in una serie di generazioni. Molti tratti anormali sono recessivi. Nelle linee pure appaiono fenotipicamente. Ciò porta a un effetto negativo, una diminuzione della vitalità degli organismi, chiamati depressione da consanguineità. Ma, nonostante l'effetto negativo dell'autoimpollinazione nelle piante a impollinazione incrociata, viene spesso e con successo utilizzato nell'allevamento per ottenere linee pure. Sono necessari per la fissazione ereditaria di tratti desiderabili e preziosi, nonché per l'incrocio tra le linee. Nelle piante autoimpollinanti, non c'è accumulo di mutazioni recessive sfavorevoli, poiché diventano rapidamente omozigoti e vengono eliminati per selezione naturale.

Attraversamento interlinea– impollinazione incrociata tra diverse linee autoimpollinanti, per cui, in alcuni casi, compaiono ibridi interline ad alto rendimento. Ad esempio, per ottenere ibridi interlineari di mais, le pannocchie vengono raccolte da piante selezionate e, quando compaiono gli stimmi di pistilli, vengono impollinate con il polline della stessa pianta. Per prevenire l'impollinazione da parte del polline di altre piante, le infiorescenze sono ricoperte con isolanti di carta. È così che si ottengono più linee pure in un certo numero di anni, quindi le linee pure vengono incrociate tra loro e si selezionano quelle la cui progenie dà il massimo aumento della resa.

Incroci- incrocio di piante diverse varietà tra di loro ai fini della manifestazione in ibridi di variabilità combinativa. Questo tipo di incrocio è il più comune in allevamento ed è alla base della produzione di molti varietà ad alto rendimento. Viene anche utilizzato per specie autoimpollinate, come il grano. Le antere vengono rimosse dai fiori di una pianta di una varietà di grano, una pianta di un'altra varietà viene posta accanto ad essa in un barattolo d'acqua ed entrambe le piante sono ricoperte da un isolante comune. Di conseguenza, prendi semi ibridi, combinando i tratti di diverse varietà necessarie all'allevatore.

ibridazione a distanza- incrocio di piante tipi diversi, e talvolta il parto, contribuendo alla ricezione di nuove forme. Di solito, l'incrocio si verifica all'interno di una specie. Ma a volte è possibile ottenere ibridi incrociando piante di specie diverse dello stesso genere e persino diversi tipi. Quindi, ci sono ibridi di segale e frumento, frumento e cereali selvatici Aegilops. Tuttavia, gli ibridi distanti sono generalmente sterili. Le principali cause di infertilità:

- negli ibridi distanti, il normale decorso della maturazione delle cellule germinali è generalmente impossibile;
- i cromosomi di entrambe le specie vegetali parentali sono così dissimili da non essere in grado di coniugarsi, per cui non vi è una normale riduzione del loro numero, il processo di meiosi viene interrotto.

Questi disturbi sono ancora più significativi quando le specie incrociate differiscono per il numero di cromosomi (ad esempio, il numero diploide di cromosomi nella segale è 14, nel grano tenero - 42). Ci sono molte piante coltivate create a seguito di ibridazione a distanza. Ad esempio, a seguito di molti anni di lavoro dell'Academician N.V. Tsitsina ei suoi collaboratori hanno ottenuto pregiate varietà di cereali basate sull'ibridazione del frumento con l'erba perenne wheatgrass. A seguito dell'ibridazione del frumento con la segale (questi ibridi sono generalmente sterili) si è ottenuta una nuova pianta coltivata, chiamata triticale (lat. tritico- Grano, secale- segale). Questa pianta è molto promettente come coltura foraggera e cerealicola, che dà rese elevate ed è resistente alle influenze ambientali avverse.

3. Il fenomeno della potenza ibrida e le sue basi genetiche

Anche a metà del XVIII sec. L'accademico russo I.Kelreuter ha attirato l'attenzione sul fatto che in alcuni casi, quando si incrociano le piante, gli ibridi della prima generazione sono molto più potenti delle forme parentali. Quindi Charles Darwin concluse che l'ibridazione in molti casi è accompagnata da uno sviluppo più potente di organismi ibridi. Viene chiamata una maggiore vitalità, produttività degli ibridi della prima generazione rispetto alle forme parentali incrociate eterosi. L'eterosi può verificarsi quando si incrociano razze negli animali, varietà e linee pure nelle piante. Pertanto, un ibrido intervarietale di mais Grushevskaya e Dnepropetrovsk fornisce un aumento della resa dell'8–9% e un ibrido interlineare di due linee autoimpollinate delle stesse varietà fornisce un aumento della resa del 25–30%. Sono noti anche casi di eterosi con incroci a distanza di specie e generi di piante e animali.

Pertanto, il fenomeno dell'eterosi come espressione ereditaria degli effetti dell'ibridazione è noto da molto tempo. Tuttavia, il suo utilizzo nel processo di allevamento è iniziato relativamente di recente, negli anni '30. La scoperta e la comprensione del fenomeno dell'eterosi ha permesso di determinare una nuova direzione nel processo di selezione: la creazione di ibridi altamente produttivi di piante e animali.

Negli anni '20 inizia un nuovo periodo nello studio del fenomeno dell'eterosi. 20 ° secolo dalle opere dei genetisti americani J. Shell, E. East, R. Hell, D. Jones. Come risultato del loro lavoro, le linee di consanguineità sono state ottenute nel mais per autoimpollinazione, che si differenziano dalle piante originarie per ridotta produttività e vitalità, cioè grave depressione da consanguineità. Ma quando Shell incrociò le linee pure, ottenne inaspettatamente ibridi molto potenti della prima generazione, superando notevolmente in tutti i parametri di produttività sia le linee originarie che le varietà da cui queste linee furono ottenute per autoimpollinazione. Con questi lavori iniziò l'uso diffuso dell'eterosi nel processo di selezione.

Cosa spiega il fenomeno dell'eterosi, cioè potenza degli ibridi, da un punto di vista genetico? I genetisti hanno proposto diverse ipotesi per spiegarlo. I due seguenti sono i più comuni.

Ipotesi di dominanza sviluppato dal genetista americano D. Jones. Si basa sull'idea di geni dominanti che agiscono favorevolmente in uno stato omozigote o eterozigote. Se le forme incrociate hanno solo due geni dominanti che agiscono favorevolmente ( AAbbCCdd x aaBBccDD), quindi l'ibrido ne ha quattro ( AaBbCcDD), indipendentemente dal fatto che si trovino nello stato omozigote o eterozigote. Questo, secondo i sostenitori di questa ipotesi, determina l'eterosi dell'ibrido, cioè i suoi vantaggi rispetto alle forme originali.

Ipotesi di sovradominanza proposto dai genetisti americani J. Shell ed E. East. Si basa sul riconoscimento che uno stato eterozigote per uno o più geni offre un vantaggio rispetto agli stati omozigoti per uno o più geni. Lo schema che illustra l'ipotesi di sovradominanza di un gene è abbastanza semplice. Indica che lo stato eterozigote per il gene Ah presenta vantaggi nella sintesi di un prodotto geneticamente controllato rispetto agli omozigoti per gli alleli di questo gene. A partire dalla seconda generazione di ibridi, l'effetto dell'eterosi svanisce, perché. alcuni dei geni entrano nello stato omozigote:

P- Ah X Ah;
F2- aa; 2Ah; aa.

Ci sono una serie di altre ipotesi di eterosi. Il più interessante di loro l'ipotesi del complesso di compensazione dei geni, proposto dal genetista domestico V.A. Strunnikov. La sua essenza è la seguente. Che ci siano mutazioni che riducono notevolmente la vitalità e la produttività. Come risultato della selezione, negli omozigoti si forma un complesso compensatorio di geni, che neutralizza in gran parte gli effetti dannosi delle mutazioni. Se poi una tale forma mutante viene incrociata con una normale (senza mutazioni) e quindi le mutazioni vengono trasferite in uno stato eterozigote, cioè neutralizzare la loro azione con un allele normale, quindi il complesso di compensazione che si è sviluppato in relazione alle mutazioni fornirà l'eterosi.

Pertanto, nonostante il fatto che le basi genetiche dell'eterosi non siano state ancora del tutto chiarite, una cosa è certa: un ruolo positivo negli ibridi è svolto dall'elevata eterozigosi, che porta alla manifestazione di una maggiore attività fisiologica.

4. Superare l'infertilità degli ibridi vegetali interspecifici

L'ibridazione remota non è ampiamente utilizzata nell'allevamento a causa della sterilità degli ibridi risultanti. Uno dei risultati eccezionali della genetica e dell'allevamento moderni è stato lo sviluppo di un metodo per superare l'infertilità degli ibridi interspecifici, portando in alcuni casi all'ottenimento di ibridi da riproduzione normalmente. Ciò fu ottenuto per la prima volta nel 1922-1924. genetista russo, studente N.I. Vavilov, Georgy Dmitrievich Karpechenko (1899–1942) incrociando ravanelli e cavoli. Entrambe queste specie hanno (nell'insieme diploide) 18 cromosomi ciascuna. Di conseguenza, i loro gameti portano 9 cromosomi ciascuno (set aploide). L'ibrido ha 18 cromosomi, ma è completamente sterile, perché. I cromosomi "rari" e "cavolo" nella meiosi non si coniugano tra loro.

Ibrido cavolo-raro (rafanobrassika)

GD Karpechenko dall'azione della colchicina ha raddoppiato il numero di cromosomi dell'ibrido. Di conseguenza, nell'organismo ibrido c'erano 36 cromosomi, costituiti da due serie diploidi complete di ravanello e cavolo. Ciò ha creato normali opportunità per la meiosi come ogni cromosoma aveva una coppia. I cromosomi "cavolo" erano coniugati con "cavolo" e "raro" - con "raro". Ogni gamete trasportava un insieme aploide di ravanello e cavolo (9 + 9 = 18). Vengono chiamate specie che hanno combinato genomi diversi in un organismo e quindi il loro aumento multiplo allopoliploidi. Lo zigote aveva di nuovo 36 cromosomi.

Così, il risultante ibrido cavolo-raro, chiamato rafanobrassica, divenne prolifico. L'ibrido non si è diviso in forme parentali, perché i cromosomi di ravanello e cavolo finivano sempre insieme. Questa pianta artificiale non sembrava né un ravanello né un cavolo. I baccelli erano costituiti da due metà, una delle quali somigliava a un baccello di cavolo, l'altra a un ravanello. L'ibridazione a distanza combinata con un raddoppio del numero di cromosomi (poliploidia) ha portato al ripristino della fertilità.

GD Karpechenko è stato il primo a dimostrare chiaramente la relazione tra l'ibridazione a distanza e la poliploidia nell'ottenere forme fertili. Questo è di grande importanza sia per l'evoluzione che per la selezione.

5. Uso di mutazioni somatiche nel miglioramento genetico delle piante

L'uso di mutazioni somatiche è applicabile alla selezione di piante a propagazione vegetativa. attraverso propagazione vegetativaè possibile preservare una mutazione somatica benefica, oppure preservare e propagare qualsiasi forma eterozigote che possieda tratti economicamente utili. Ad esempio, solo con l'aiuto della propagazione vegetativa, vengono preservate le proprietà di molte varietà di colture di frutta e bacche. Durante la riproduzione sessuale, le proprietà delle varietà costituite da individui eterozigoti non vengono preservate e si verifica la loro scissione.

6. Selezione artificiale nella riproduzione vegetale

Come abbiamo già detto, l'ibridazione è efficace nella selezione solo in combinazione con la selezione. Nella selezione delle piante vengono utilizzate sia la selezione di massa che quella individuale.

Durante la selezione di massa un largo numero gli individui scelgono un gruppo di piante con i migliori fenotipi, i cui genotipi sono sconosciuti. La selezione di massa viene effettuata tra piante a impollinazione incrociata. La coltivazione congiunta di piante selezionate favorisce il loro libero incrocio, che porta all'eterozigosi degli individui. La selezione di massa viene effettuata ripetutamente in un certo numero di generazioni successive. Si ricorre nel caso in cui sia necessario migliorare l'una o l'altra varietà in tempi relativamente brevi. Ma la presenza di variabilità di modifica riduce il valore delle varietà allevate mediante selezione di massa.

La selezione individuale nella selezione delle piante viene utilizzata come metodo di conservazione per la riproduzione. migliori piante. Sono cresciuti in isolamento l'uno dall'altro al fine di identificare tratti preziosi nella prole attraverso il confronto con le forme originarie e tra di loro. Come già sappiamo, il più delle volte le piante autoimpollinanti sono oggetto di selezione individuale e il suo risultato sono linee pure.

7. Il ruolo della selezione naturale nella riproduzione vegetale

La selezione naturale gioca un ruolo decisivo nell'allevamento. Tutta una serie di fattori ambientali agisce su qualsiasi pianta per tutta la sua vita e deve essere resistente a parassiti e malattie, adattata a una determinata temperatura e regime idrico. Pertanto, a causa della selezione naturale, gli individui si adattano all'ambiente. Non ci possono essere piante coltivate ugualmente produttive in nessuna località. Le varietà sono classificate sotto l'influenza della selezione naturale.

8. Mutagenesi indotta, poliploidia e loro utilizzo nel miglioramento genetico delle piante

La mutagenesi indotta si basa sull'impatto di varie radiazioni e mutageni chimici sul corpo per ottenere mutazioni. I mutageni ti consentono di ottenere un'ampia gamma di mutazioni diverse. Su 1.000 mutazioni ottenute artificialmente, 1-2.000 risultano utili. Ma in questo caso è necessaria una rigorosa selezione individuale delle forme mutanti e ulteriori lavori con loro.

I metodi di mutagenesi sono utilizzati con successo nel miglioramento genetico delle piante. Ora sono state create più di 1.000 varietà nel mondo, guidando un pedigree da singole piante mutanti ottenute a seguito di mutagenesi artificiale. Varietà conosciuta il grano primaverile Novosibirskaya 67 è stato ottenuto presso l'Istituto di citologia e genetica della filiale siberiana dell'Accademia delle scienze russa dopo il trattamento delle sementi del materiale iniziale della varietà Novosibirskaya 7 raggi X. Questa varietà ha una paglia corta e robusta, che impedisce alle piante di depositarsi durante il periodo della raccolta.

Nell'allevamento delle piante è ampiamente utilizzato anche il metodo per ottenere forme poliploidi. La poliploidia è un tipo di mutazione genomica e consiste in un aumento multiplo del numero di cromosomi rispetto ad un aploide. Le forme poliploidi si ottengono trattando i semi con colchicina durante la loro germinazione.

Un aumento multiplo del numero di cromosomi è accompagnato da un aumento della massa di semi e frutti, che porta ad un aumento della resa delle piante agricole. Accademico P.M. Zhukovsky: "L'umanità si nutre e si veste principalmente dei prodotti della poliploidia". In Russia, poliploide ottenuto sperimentalmente varietà di patate, grano, barbabietola da zucchero, grano saraceno e altre piante coltivate.

III. Consolidamento delle conoscenze

Conversazione generalizzata nel corso dell'apprendimento di nuovo materiale.

IV. Compiti a casa

Studia il paragrafo del libro di testo (caratteristiche della biologia vegetale prese in considerazione nell'allevamento, i principali metodi di selezione delle piante e le loro caratteristiche).

Continua

selezione artificiale. Per sostanziare il principio storico dello sviluppo della fauna selvatica, Darwin studiò a fondo la pratica secolare dell'agricoltura e della zootecnia giungendo alla conclusione che la diversità delle razze di animali domestici e delle varietà vegetali coltivate è il risultato di variabilità, ereditarietà e selezione.

La selezione artificiale è effettuata dall'uomo e può essere duplice: consapevole (metodica) - in conformità con l'obiettivo che l'allevatore si pone e inconscio, quando una persona non si pone l'obiettivo di allevare una razza o una varietà con proprietà predeterminate , ma elimina semplicemente gli individui meno preziosi e lascia il meglio per la tribù. La selezione inconscia è stata effettuata dall'uomo per molti millenni: anche i selvaggi, durante una carestia, hanno lasciato animali più utili per la tribù e hanno ucciso quelli meno preziosi. In periodi sfavorevoli, l'uomo primitivo utilizzava prima di tutto frutti acerbi o semi più piccoli, e in questo caso effettuava anche la selezione, ma inconsciamente. In tutti i casi di tale selezione, le forme di animali più produttive e altro ancora varietà produttive piante, anche se l'uomo qui ha agito come un cieco fattore di selezione, che può essere qualsiasi altro fattore ambientale. .uno

Molte forme preziose sono state allevate dalla pratica secolare della selezione artificiale. In particolare, entro la metà del XIX secolo. più di 300 varietà di grano sono registrate nella pratica agricola, nei deserti Nord Africa Sono state coltivate 38 varietà di palma da datteri, in Polinesia - 24 forme di albero del pane e altrettante varietà di banana, in Cina - 63 varietà di bambù. C'erano circa 1000 varietà di uva, più di 300 uva spina, circa 400 razze di bovini, 250 razze di pecore, 350 razze di cani, 150 razze di piccioni, molti razze pregiate conigli, polli, anatre, ecc. I sostenitori della costanza delle specie credevano che ciascuna di queste varietà o razze provenisse dal suo diretto antenato. Tuttavia, Darwin ha dimostrato che la fonte della diversità delle razze animali e delle varietà di piante coltivate è uno o un piccolo numero di antenati selvaggi, i cui discendenti furono trasformati dall'uomo in direzioni diverse secondo i suoi obiettivi economici, gusti e interessi. In questo caso, l'allevatore ha utilizzato la variabilità ereditaria inerente alle forme selezionate.

Darwin distingueva tra variabilità definita (ora chiamata modificativa) e indefinita. Con una certa, o gruppo, variabilità, tutta o quasi tutta la progenie di individui esposti alle stesse condizioni cambia in una direzione; per esempio, quando c'è carenza di cibo, gli animali perdono peso, nei climi freddi i mammiferi hanno il pelo più spesso 1 tonnellata un'orta, una razza, una specie. Attualmente, questa forma di variabilità è chiamata genotipica. La variabilità viene trasmessa alla prole non solo durante la riproduzione sessuale, ma anche durante la riproduzione vegetativa: spesso una pianta coltiva germogli con nuove proprietà o sviluppa gemme, da cui si formano frutti con nuove qualità (uva, uva spina) - risultato di una mutazione nel cellula somatica del rene.

Nei fenomeni di variabilità, Darwin scoprì una serie di importanti regolarità, vale a dire: quando un organo o una caratteristica cambia, altri possono cambiare. Ad esempio, una cresta si sviluppa nel sito di attacco del muscolo esercitato all'osso, nei trampolieri il collo si allunga contemporaneamente all'allungamento degli arti, lo spessore del pelo nelle pecore cambia di conseguenza con un aumento dello spessore del pelle. Tale variabilità è chiamata correlativa o correlativa. Sulla base della variabilità correlativa, l'allevatore può prevedere alcune deviazioni dalla forma originale e selezionare nella direzione desiderata.

Selezione naturale a differenza dell'artificiale, si realizza in natura stessa e consiste nella selezione all'interno delle specie degli individui più adatti alle condizioni di un determinato ambiente. Darwin ha scoperto una certa comunanza nel meccanismo della selezione artificiale e naturale: nella prima forma di selezione, la volontà conscia o inconscia di una persona è incarnata nei risultati, nella seconda dominano le leggi della natura. In entrambi i casi si creano nuove forme, tuttavia, con la selezione artificiale, nonostante la variabilità influisca su tutti gli organi e le proprietà di animali e piante, le razze animali e le varietà vegetali risultanti conservano caratteristiche utili per l'uomo, ma non per gli organismi loro stessi. Al contrario, la selezione naturale preserva gli individui in cui i cambiamenti sono benefici per la propria esistenza in determinate condizioni.

In natura si osserva costantemente variabilità definita e indefinita. La sua intensità è qui meno pronunciata che nelle forme domestiche, dal momento che il cambiamento ambiente naturale avviene in modo insidioso ed estremamente lento. L'eterogeneità qualitativa emergente degli individui all'interno delle specie, per così dire, porta molti "candidati" nell'arena evolutiva, lasciando che la selezione naturale rifiuti quelli meno adattati alla sopravvivenza. Il processo di "abbattimento" naturale, secondo Darwin, si svolge sulla base della variabilità, della lotta per l'esistenza e della selezione naturale. Il materiale per la selezione naturale è fornito dalla variabilità indeterminata (genotipica) degli organismi. È per questo motivo che la progenie di qualsiasi coppia di organismi selvatici (oltre che domestici) risulta essere eterogenea. Se i cambiamenti sono utili, aumenta le possibilità di sopravvivenza e procreazione. Qualsiasi cambiamento dannoso per l'organismo porterà inevitabilmente alla sua distruzione o all'impossibilità di lasciare la prole. La sopravvivenza o la morte di un individuo è il risultato finale della "lotta per l'esistenza", che Darwin intendeva non in senso diretto, ma in senso figurato. Ha distinto tre forme di lotta per l'esistenza:

A) intraspecifico - il più feroce, poiché gli individui della stessa specie hanno bisogno di fonti di cibo simili, che sono anche limitate, in condizioni simili per la riproduzione, agli stessi rifugi;

C) la lotta degli organismi viventi con fattori di natura inanimata: condizioni ambientali durante siccità, inondazioni, gelate precoci, caduta di grandine, molti piccoli animali, uccelli, vermi, insetti, erbe muoiono.

Come risultato di tutte queste complesse relazioni, molti organismi muoiono o, essendo indeboliti, non lasciano la prole. Gli individui con cambiamenti benefici almeno minimi sopravvivono. I tratti e le proprietà adattive non compaiono immediatamente, sono accumulati dalla selezione naturale di generazione in generazione, il che porta al fatto che i discendenti differiscono dai loro antenati a livello di specie e sistematico superiore.

La lotta per l'esistenza è inevitabile in connessione con la riproduzione intensiva che esiste in natura. Questo modello non conosce eccezioni. Ci sono sempre più organismi nati di quelli in grado di sopravvivere fino all'età adulta e lasciare discendenti. I calcoli mostrano: se tutti i topi nati sopravvivessero, entro sette anni la progenie di una coppia occuperebbe l'intera terra il globo. Una femmina di merluzzo depone fino a 10 milioni di uova alla volta, una pianta da pastore produce 73mila semi, giusquiamo - 446.500, ecc. Tuttavia, " progressione geometrica riproduzione" non viene mai effettuata, poiché tra gli organismi c'è una lotta per lo spazio, il cibo, il riparo dai nemici, la competizione nella scelta del partner sessuale, una lotta per la sopravvivenza con fluttuazioni di temperatura, umidità, illuminazione, ecc. In questa "lotta" la maggior parte dei nati muore, senza lasciare prole, e quindi in natura il numero degli individui di ogni specie, in media, rimane costante.

Tabella Moduli di selezione (TL Bogdanova. Biologia. Compiti ed esercizi. Una guida per i candidati alle università. M., 1991)

Indicatori	selezione artificiale	Selezione naturale
Materiale iniziale per la selezione		Segni individuali del corpo
Fattore di selezione		Condizioni ambientali (natura viva e inanimata)
Cambia percorso:
favorevole	Selezionato, diventa produttivo	Rimanere, accumulare, essere ereditato
sfavorevole	Selezionato, scartato, distrutto	Distrutto nella lotta per l'esistenza
Natura dell'azione	Accumulo creativo - diretto di segni a beneficio di una persona	Creativo: selezione di tratti adattativi a beneficio di un individuo, popolazione, specie, che porta all'emergere di nuove forme
Risultato della selezione	Nuove varietà vegetali, razze animali, ceppi di microrganismi	Nuove specie
Moduli di selezione	Massa; individuale; inconscio (spontaneo); metodico (cosciente)	Guida, supporto delle deviazioni in condizioni ambientali mutevoli; stabilizzante, mantenendo la costanza della velocità media di reazione in condizioni ambientali costanti

Viene considerata la dottrina della selezione artificiale. Analizzeremo le principali caratteristiche, tipi e caratteristiche di questo concetto nel nostro articolo.

Forze motrici dell'evoluzione

Secondo teoria evoluzionistica, viste moderneè nata come risultato di una serie di cambiamenti adattativi negli animali selvatici. Sotto l'influenza di quali processi è successo? Questi includono la variabilità ereditaria e la lotta per l'esistenza, la cui conseguenza è la selezione naturale. L'essenza di quest'ultimo sta nella sopravvivenza prevalente delle specie più adatte. Succede in natura anche adesso.

Caratteristiche della selezione artificiale

L'uomo ha imparato da tempo a usare la selezione per ottenere specie con proprietà utili. Per fare questo, salva i discendenti degli individui più produttivi. Questo tipo di selezione è chiamato artificiale. Il suo scopo è portare valore relazioni economiche piante e ceppi di microrganismi.

La loro formazione iniziò con l'addomesticamento e la coltivazione di specie selvatiche. Ad esempio, tutte le razze canine moderne hanno un unico antenato, che è un lupo. Inizialmente, la caratteristica principale della selezione artificiale era la sua natura inconscia. Ciò significa che una persona lo ha eseguito senza un obiettivo specifico. Ha lasciato i più grandi individui di animali per la riproduzione e i migliori semi per la semina l'anno prossimo. Gli esemplari meno pregiati sono stati utilizzati per il cibo. I risultati di tale processo saranno visibili solo dopo molto tempo.

Come ottenere l'emergere di nuovi tratti nelle piante e negli animali autoimpollinanti che sono in grado di autofecondarsi? In questo caso, gli allevatori usano le mutazioni: improvvisi cambiamenti bruschi nel genotipo che si verificano a seguito dell'azione di determinati fattori. Sono chiamati mutageni. Questo è stato dimostrato sperimentalmente. Se viene eseguita l'autoimpollinazione delle piante con i semi più grandi, i segni utili non compaiono nemmeno dopo sei generazioni.

La selezione consapevole è più efficace. Si chiama anche metodico. Allo stesso tempo, una persona deduce consapevolmente aspetto artificiale con proprietà specifiche. Tale selezione viene effettuata in un certo numero di generazioni fino al raggiungimento del risultato desiderato.

Caratteristiche comparative della selezione artificiale e naturale

Entrambi i tipi di selezione hanno una serie di caratteristiche simili. La loro base è la variabilità ereditaria - la proprietà degli organismi di trasmettere certi segni e caratteristiche di sviluppo della prole. In entrambi i casi, le proprietà che aumentano la redditività degli individui sono preziose. Nella selezione naturale, le specie che non hanno cambiamenti favorevoli muoiono a causa della lotta per l'esistenza. E con artificiale vengono rifiutati o distrutti.

La caratteristica principale della selezione artificiale è la partecipazione diretta dell'uomo e l'alto tasso di ottenimento dei risultati. Le modifiche necessarie possono essere ottenute in un periodo da 10 a 20 anni. In natura, questi processi richiedono centinaia e persino milioni di anni.

Selezione di massa

Esistono due forme di selezione artificiale. Uno di questi è enorme. In questo caso caratteristiche benefiche materiale di partenza sono determinati solo sulla base dei tratti fenotipici. Pertanto, una persona determina visivamente quali specie utilizzare per un'ulteriore riproduzione e coltivazione.

Tale selezione artificiale è un esempio di utilizzo metodi semplici nella selezione. È usato abbastanza spesso, ma presenta una serie di svantaggi. Nonostante la somiglianza esterna, gli individui possono essere geneticamente eterogenei: eterozigoti o omozigoti per l'allele dominante. In questo caso, l'efficienza di selezione è notevolmente ridotta. Il risultato atteso apparirà solo nel caso di incrocio di eterozigoti. Ma nelle prossime generazioni, la manifestazione di tratti benefici diminuirà, poiché aumenterà il numero di organismi omozigoti.

Selezione individuale

Questo modulo ha una serie di vantaggi. La selezione artificiale individuale, esempi di cui stiamo considerando, viene effettuata tenendo conto del genotipo del materiale di partenza. Per questo viene utilizzato il metodo di analisi delle croci e lo studio dei pedigree.

Dopo aver scelto le coppie genitoriali, viene utilizzato un sistema di incrocio: l'ibridazione. Può essere eseguito all'interno dello stesso o di tipi diversi. In ogni caso, gli allevatori incontrano una serie di difficoltà. Quindi, dopo una serie di incroci correlati, l'omozigosi della prole aumenta. La conseguenza di ciò è la degenerazione, l'indebolimento e la morte della linea. Ma questo metodo è l'ideale per ottenere linee pulite.

Con l'incrocio non correlato, inizialmente l'eterozigosi aumenta. Ciò porta alla comparsa di vigore ibrido nei discendenti della prima generazione. Questo fenomeno è chiamato eterosi. Gli ibridi allo stesso tempo hanno una maggiore vitalità rispetto ai loro genitori. Ma nelle generazioni successive, questo effetto si indebolisce.

Pertanto, le caratteristiche principali della selezione artificiale includono l'attività umana diretta, il rapido ritmo di ottenimento dei risultati e la presa in considerazione delle caratteristiche del genotipo del materiale di selezione.

LAVORO PRATICO № 4

Soggetto:Confronto tra selezione naturale e artificiale.

Bersaglio:Fornisci una descrizione comparativa della selezione naturale e artificiale, trova somiglianze e differenze, scopri il ruolo della selezione naturale e artificiale.

Attrezzatura:scheda. selezione naturale, selezione artificiale.

Processo lavorativo

1. La selezione naturale è la sopravvivenza e la riproduzione degli organismi di una determinata specie che sono più adattati alle condizioni ambientali. La selezione artificiale è l'allevamento di nuove varietà di organismi di una certa specie da parte dell'uomo.

№ p/n	Proprietà	Tipo di selezione
		Naturale	Artificiale
	Fonte di cambiamento evolutivo	Variabilità ereditaria, lotta per l'esistenza	variabilità ereditaria
	Causa	Effetto dei fattori ambientali e dimensione della popolazione	Fattore umano
	Forza motrice	Evoluzione	Selezioni
	Quali moduli vengono salvati	Forme con segni vitali adattate all'ambiente	Moduli con funzioni utili per l'uomo. Questi segni possono essere dannosi per il corpo
	Quali forme vengono eliminate	Forme non praticabili o non adattate alle condizioni ambientali	Moduli con le caratteristiche necessarie per una persona
	Conseguenze della selezione	Formazione di nuove specie: a) stabilizzante b) guida c) scoppio	Allevamento di nuove razze e varietà: a) cosciente b) inconscio
	Tipi di selezione

Conclusione:Somiglianze: la base o la fonte dei cambiamenti evolutivi nella selezione artificiale e naturale è la variabilità ereditaria. Come risultato della selezione naturale e artificiale, si formano nuove forme organiche.

Caratteristiche della differenza: la base della selezione naturale è la variabilità ereditaria e la lotta per l'esistenza. Questa è la principale forza trainante dell'evoluzione. Agisce sempre a beneficio dell'organismo, della popolazione e della specie nel suo insieme, perché contribuisce alla sopravvivenza degli organismi più adatti.

Dei vari cambiamenti ereditari, rimangono solo quelli che soddisfano le condizioni di esistenza. Questi cambiamenti alla fine portano all'emergere di nuovi tipi di organismi.

Questo è il ruolo creativo della selezione naturale.

Esistono tipi di selezione naturale: stabilizzante, guida e rozryvayuchy (dirompente): a) Selezione stabilizzante - è ridotta all'eliminazione di individui con una grande deviazione del tratto da stabile (media). Mantiene la costanza del fenotipo in condizioni stabili; b) Guida - agisce in caso di mutamento delle condizioni di esistenza e si riduce all'eliminazione di individui con tratti stabili. C'è un cambiamento nella norma della reazione in una certa direzione; c) Dirompente - opera in condizioni instabili e si riduce all'eliminazione di individui con caratteristiche medie, intermedie e alla conservazione di tipi estremi. Porta al polimorfismo nella popolazione.

La selezione artificiale viene effettuata da una persona che seleziona e immagazzina negli organismi viventi solo i tratti utili a se stesso. Il ruolo creativo della selezione artificiale è l'allevamento di nuovi. varietà vegetali, razze animali e ceppi di microrganismi. La selezione artificiale può essere conscia e inconscia: a). Inconscio - quando una persona sceglie inconsciamente di farlo