Dirbtinė atranka (selekcinis veisimas): reikšmė, metodai ir pavyzdžiai
Dirbtinė atranka (selekcinis veisimas): sužinokite metodus, istoriją ir praktinius pavyzdžius, kaip formuojamos augalų ir gyvūnų savybės.
Dirbtinė atranka - tai sąmoningas augalų ar gyvūnų veisimas. Ji reiškia tą patį, ką ir atrankinis veisimas, ir yra senovinis genų inžinerijos metodas. Dirbtinė atranka reiškia, kad žmonės sąmoningai parenka organizmus su pageidaujamomis savybėmis ir dauginasi tik juos, taip palaipsniui keisdami rūšies genofondą ir fenotipą.
Selekcinis veisimas - tai metodas, taikomas veisiant naminius gyvūnus, pavyzdžiui, šunis, balandžius ar galvijus. Kai kurie iš šių gyvūnų gali pasižymėti savybėmis, kurias veisėjas nori perkelti į kitą kartą. Todėl veisėjas atrenka veisimui tuos gyvūnus, kurie pasižymi šiomis savybėmis, o ne tuos, kurie jų neturi.
Metodai
Selekcinio veisimo metodai skiriasi pagal tikslus, prieinamus išteklius ir organizmų biologiją. Dažniausi metodai:
- Masinė atranka – pasirenkami arba pašalinami individai remiantis fenotipu (pvz., didesnis derlingumas, didesni vaisiai), o likusieji dauginami.
- Pedigre' (linijinė) atranka – sekamos šeimos/giminių eilės ir parenkami palikuonys pagal šeimos rezultatus, svarbu tvarkyti įrašus apie kryžminimus ir kilmę.
- Inbrydingas (įvestinis) veisimas – artimai gimininis kryžminimas, siekiant sukurti genetiškai vienodesnes linijas; Inbrydingo veisimas yra tam tikra selekcinio veisimo rūšis, kuria siekiama sukurti genetiškai beveik identišką populiaciją.
- Kryžminimas – skirtingų linijų ar veislių kryžminimas siekiant sujungti pageidautinus požymius; kryžminimo efektas dažnai sukelia hibridinį gyvybingumą (heterozę).
- Atvirkštinis kryžminimas (backcross) – naudojamas perduoti vieną ar kelis genus į komercinę liniją, kartojant kryžminimą su tėviniu tipu.
- Markeriais pagrįsta atranka – modernus metodas, kai naudojami DNR žymenys ar genomikos duomenys (Molecular Marker‑assisted selection, genomic selection) greitesniam ir tikslesniam pageidaujamų genų atrinkimui.
Pavyzdžiai
Selekcinis veisimas matomas daugelyje sričių:
- Žemės ūkis: veisiami javų, daržovių ir vaisių hibridai (pvz., hibridinis kukurūzų veisimas) dėl didesnio derliaus ir atsparumo ligoms.
- Gyvulininkystė: galvijų veislės dėl pieno ar mėsos produktyvumo, šunų veislės su specifiniu elgesiu ar išvaizda.
- Biomedicinos tyrimai: laboratoriniai organizmai (pvz., žiurkės ar muselės) su stabiliais genotipais, kurie leidžia kontroliuoti eksperimentines sąlygas.
- Domestikacija: ankstyvieji žmonės prijaukino laukinius augalus ir gyvūnus – kartais dirbtinė atranka gali būti netyčinė; manoma, kad ankstyvieji žmonės augalus prijaukino iš esmės netyčia. Taip susiformavo kultūrinės rūšys, pvz., kviečiai, ryžiai, naminiai gyvuliai.
Istorija ir santykis su natūralia atranka
Čarlzas Darvinas, pristatydamas natūralios atrankos idėją, naudojo dirbtinės atrankos pavyzdį. Jis pabrėžė skirtumą: dirbtinėje atrankoje žmogus kontroliuoja, kurie individai dauginasi, o natūralioje – gamta atrenka tuos, kuriems naudinga išgyventi ir daugintis. Natūraliosios atrankos metu vyksta diferencijuotas tam tikrais požymiais pasižyminčių organizmų dauginimasis. Taip yra todėl, kad kai kurios variacijos padeda organizmui geriau išgyventi ir daugintis. Šis procesas palaiko arba didina populiacijos tinkamumą natūralioje aplinkoje.
Privalumai ir trūkumai
- Privalumai: didesnis derlius, geresnis atsparumas ligoms ir kenkėjams, pagerėję komerciniai požymiai (skonis, išvaizda), galimybė kurti tyrimams tinkamas linijas.
- Trūkumai: sumažėjusi genetinė įvairovė, inbrydingas gali sukelti vaisingumo praradimą ir kitus sveikatos sutrikimus; monoculturizmas didina riziką masinių ligų ir kenkėjų protrūkių.
- Etiniai ir ekologiniai klausimai: gyvūnų gerovė (kai kurių veislių selekcija gali skatinti sveikatos problemas), biologinės įvairovės nykimas, genotipų dominavimas natūraliose populiacijose dėl kryžminimosi su selekcinėmis linijomis.
Šiuolaikinės technologijos ir ateitis
Pastaraisiais dešimtmečiais selekcija apjungta su molekulinėmis technologijomis. Genominė atranka, masinės sekoskaitos duomenys ir žymenimis pagrįsta atranka leidžia pasiekti norimus rezultatus greičiau ir tiksliau. Tuo tarpu tiesioginės genų redagavimo technologijos (pvz., CRISPR) skiriasi nuo tradicinės dirbtinės atrankos: jos leidžia keisti genus tiesiogiai, o selekcija vis dar remiasi natūralių variacijų atranka ir kryžminimu.
Konservacija ir atsakomybė
Veisėjams, mokslininkams ir ūkininkams svarbu išlaikyti genetinį tinkamumą ir įvairovę. Konservacinis veisimas (ex-situ ir in-situ) siekia išsaugoti nykstančias veisles ir jų genetinį paveldą, o atsakingas selekcinis darbas – derinti produktyvumą su sveikata ir aplinkos tvarumu.
Šis čihuahua ir vokiečių dogo mišrūnas parodo dirbtinės atrankos būdu sukurtų šunų dydžių įvairovę.
Selekcinis veisimas pavertė teosintetės kelias vaisių dėžutes (kairėje) šiuolaikinių kukurūzų atskleistų branduolių eilėmis (dešinėje).
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra dirbtinė atranka?
A: Dirbtinė atranka - tai tikslingas augalų ar gyvūnų veisimas, kuris dar vadinamas atrankiniu veisimu. Tai senovinis genų inžinerijos metodas.
K: Kaip veikia atrankinis veisimas?
A: Atrankinis veisimas - tai pageidaujamų savybių turinčių gyvūnų atranka veisimui ir šių savybių perdavimas kitai kartai. Inbrydingo veisimas yra tam tikra atrankinio veisimo rūšis, kai susidaro genetiškai beveik identiška populiacija.
K: Kas nutinka, kai inbredinės populiacijos perkeliamos už laboratorijos ribų?
A. Kai inbredinės populiacijos išvežamos už laboratorijos ribų, jos praranda vaisingumą ir, siekiant išlaikyti jų gyvybingumą, turi būti kryžminamos su laukinio tipo individais arba mažiau inbrediniais gyvūnais. Šis pagerėjimas, kai vyksta kryžminimas, vadinamas hibridiniu gyvybingumu.
K: Kaip Čarlzas Darvinas naudojo dirbtinę atranką?
A: Čarlzas Darvinas naudojo dirbtinę atranką kaip pavyzdį, kad pristatytų savo natūralios atrankos idėją. Jis ją naudojo kaip kontrastą tarp dirbtinių ir natūralių procesų, kuriais atrenkami tam tikrais požymiais pasižymintys organizmai, kad geriau išgyventų ir daugintųsi.
K: Ar dirbtinė atranka visada yra tikslinga?
A: Ne, kartais ji gali būti netyčinė; manoma, kad ankstyvieji žmonės prijaukino pasėlius to nedarydami sąmoningai.
K: Kas vyksta natūralios atrankos metu?
Atsakymas: Natūralios atrankos metu kai kurios variacijos padeda organizmams geriau išgyventi ir daugintis, todėl populiacijoje diferencijuotai dauginasi tam tikrais požymiais pasižymintys organizmai, kurie išlaiko arba pagerina savo tinkamumą natūralioje aplinkoje.
Ieškoti