Mākslīgā selekcija (selektīvā audzēšana): definīcija, metodes, piemēri
Mākslīgā selekcija ir apzināta augu vai dzīvnieku īpašību izvēle un atlase, lai nākamajās paaudzēs pastiprinātu vēlamās īpašības. Tā bieži tiek dēvēta arī par selektīvo audzēšanu (selektīvo selekciju), taču nav tas pats, kas gēnu inženierijas metodes — mākslīgā selekcija ir tradicionāla, ilgtspējīga prakse, kas balstās uz organisma dabisko ģenētisko variāciju, savukārt gēnu inženierija tieši maina DNS.
Kas ir selektīvā audzēšana un kā tā darbojas
Selektīvā audzēšana ir metode, ko izmanto, audzējot mājdzīvniekus, piemēram, suņus, baložus vai liellopus. Audzētāji atlasīs vaislai tos īpatņus, kuriem piemīt vēlamās īpašības, piemēram, temperaments, piena ražība, ātrums vai krāsojums. Atlases pamatā var būt fenotips (novērojamas īpašības) vai — mūsdienās arvien biežāk — ģenētiskā informācija.
Galvenās metodes
Selektīvā audzēšana var ietvert dažādas stratēģijas: selektīvu krustošanu starp indivīdiem ar vēlamām īpašībām, inbrīdingu (radniecīgu indivīdu savstarpēja vaislas izmantošana), vai savstarpēju šķērsošanu ar mērķi apvienot vairākas vēlamās īpašības. Mūsdienās izmanto arī ģenētiskās markeres un genoma selekciju, kas paātrina vēlamo pazīmju fiksāciju populācijā.
Inbrīdings un hibrīddzīvīgums
Inbrīdings ir īpašs selektīvās audzēšanas veids, kura mērķis ir radīt ģenētiski ļoti līdzīgus indivīdus vai stabilizēt šķirnei raksturīgas īpašības. Tomēr ilgstošs inbrīdings var samazināt veselību un dzīvotspēju — populācijas var zaudēt auglību, palielināties iedzimtu slimību biežums un mazināt imunitāti pret slimībām.
Lai mazinātu inbrīdingam raksturīgos negatīvos efektus, audzētāji bieži krusto ar savvaļas tipa īpatņiem vai ar mazāk radniecīgām līnijām. Šādas krustošanas rezultātā var parādīties uzlabojums, ko sauc par hibrīddzīvīgumu — pastiprinātu veselību, auglību un augšanu.
Vēsturiskais konteksts un Čārlzs Darvins
Čārlzs Darvins izmantoja mākslīgās atlases piemērus, lai skaidrotu ideju par dabiskās atlases. Viņš norādīja, ka, ja cilvēks spēj apzināti atlases ceļā izveidot jaunas šķirnes un formas, tad dabā līdzīgs process — tomēr bez apzinātas mērķrādības — var aprakstīt sugu adaptāciju. Dabiskajā atlasē tieši vide nosaka, kuri varianti palielinās savu īpatsvaru; tas uzlabo populācijas piemērotību tās dabiskajā vidē.
Piemēri un pielietojumi
Praktiski piemēri aptver gan lauksaimniecību (ražīgāku kultūraugu šķirņu izveide, slimībām izturīgāki augi), gan lopkopību (piem., liellopu šķirņu uzlabošana piena vai gaļas ražībai) un mājdzīvniekus (piemēram, selekcionēti suņi ar noteiktu temperamentu vai darba spējām). Tāpat selektīvā audzēšana ir izmantota sporta putnu un lauksaimniecības augu selekcijā.
Mūsdienu uzlabojumi — no markeriem līdz genomam
Tradicionālo selekcijas metožu papildina molekulārā ģenētika: marker-assisted selection (atlase pēc ģenētiskiem markeriem) un genoma selekcija ļauj ātrāk un precīzāk izvēlēties indivīdus ar vēlamajām ģenētiskajām pazīmēm. Līdz ar to iespējams samazināt nevēlamu blakusīpašību risku un paātrināt šķirņu uzlabošanu. Paralēli attīstās arī gēnu rediģēšanas metodes (piem., CRISPR), kas tieši maina gēnu funkcijas — tās gan nav tas pats, kas tradicionālā selekcija, bet var papildināt selekcijas iespējas.
Priekšrocības un riski
- Priekšrocības: augstāka ražība, konkrētu īpašību pastiprināšana, slimību izturības uzlabošana, kultūraugu un dzīvnieku pielāgošana specifiskām vajadzībām.
- Riski un trūkumi: ģenētiskās daudzveidības zudums, inbrīdingam raksturīgas veselības problēmas, nejaušu nevēlamu īpašību fiksēšana, iespējama atkarība no šauras ģenētiskās bāzes, ētiskas dilemas (piem., dzīvnieku labsajūta, bioloģiskā daudzveidība).
Neapzināta atlase un cilvēces vēsture
Mākslīgā selekcija dažkārt var būt neapzināta; tiek uzskatīts, ka agrīno cilvēku veiktā kultūraugu pieradināšana lielā mērā bija neapzināta — cilvēki atlasei piešķīra priekšroku sēkliņām vai augļiem ar vēlamām īpašībām, un pakāpeniski mainījās kultūraugu ģenētiskās īpašības.
Secinājums
Mākslīgā selekcija ir jaudīgs rīks, kas ir ļāvis cilvēcei uzlabot kultūraugus un dzīvniekus gadsimtiem ilgi. Tomēr efektīvai un ilgtspējīgai izmantošanai nepieciešama izpratne par ģenētikas pamatprincipiem, piesardzība pret ģenētiskās daudzveidības samazināšanos un ētiska atbildība audzētāju un sabiedrības pusē.
Šī čivavas un vācu doga šķirnes jauktā šķirne parāda mākslīgās selekcijas rezultātā iegūto suņu izmēru diapazonu.
Selektīvā selekcija pārveidoja teozintes nedaudzos augļu apvalkus (pa kreisi) par mūsdienu kukurūzas atklātu graudu rindām (pa labi).
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir mākslīgā atlase?
A: Mākslīgā selekcija ir apzināta augu vai dzīvnieku audzēšana, ko dēvē arī par selektīvu selekciju. Tā ir sena gēnu inženierijas metode.
J: Kā darbojas selektīvā selekcija?
A: Selektīvā selekcija ietver dzīvnieku ar vēlamām īpašībām atlasi un šo īpašību nodošanu nākamajai paaudzei. Inbrīdings ir īpašs selektīvās audzēšanas veids, kas rada ģenētiski gandrīz identisku populāciju.
J: Kas notiek, ja inbredētās populācijas tiek izvestas ārpus laboratorijas?
A: Ja inbredētās populācijas tiek izvestas ārpus laboratorijas, tās zaudē auglību, un, lai saglabātu to dzīvotspēju, tās jākrustina ar savvaļas tipa indivīdiem vai mazāk inbredētiem dzīvniekiem. Šo uzlabojumu, kad notiek krustošana, sauc par hibrīdu vitalitāti.
J: Kā Čārlzs Darvins izmantoja mākslīgo selekciju?
A: Čārlzs Darvins izmantoja mākslīgo selekciju kā piemēru, lai iepazīstinātu ar savu ideju par dabisko selekciju. Viņš to izmantoja kā kontrastu starp mākslīgajiem un dabiskajiem procesiem, lai atlasītu organismus ar noteiktām īpašībām labākai izdzīvošanai un vairošanai.
J: Vai mākslīgā atlase vienmēr ir apzināta?
A: Nē, dažkārt tā var būt neapzināta; tiek uzskatīts, ka agrīnie cilvēki pieradināja kultūraugus, to nedarīdami apzināti.
J: Kas notiek dabiskās atlases laikā?
A: Dabiskās atlases laikā dažas variācijas palīdz organismiem labāk izdzīvot un vairoties, kā rezultātā populācijā atšķirīgi vairojas organismi ar noteiktām pazīmēm, kas saglabā vai uzlabo to piemērotību dabiskajā vidē.
