Umělá selekce je proces selekce rostlin a zvířat prováděný člověkem za účelem vytvoření nových plemen nebo odrůd, které uspokojí jeho potřeby. Jestliže u přírodního výběru jsou hlavními hybnými silami přirozené mechanismy (především boj o existenci), pak se u umělého výběru stal takovou silou sám člověk, využívající dědičné variability selekčního materiálu pro své účely.
Základy teorie umělého výběru vytvořil Charles Darwin (1859).
Identifikoval dva hlavní typy umělého výběru:
1. Nevědomá selekce, která začala fungovat ve starověku od okamžiku domestikace rostlin a domestikace zvířat. Prováděla se uchováním a rozmnožováním pro člověka nejcennějších vlastností u rostlin a zvířat, vybraných podle fenotypu. Například, největší a nejodolnější zvířata byla vybrána jako první, což dávalo více masa, mléka, vlny atd. K potravě byla využívána zvířata nižší v těchto kvalitách. Vybrány byly také nejrychleji rostoucí a nejlépe plodící rostliny. Ale zároveň nebyl vůbec stanoven cíl získat nějaká konkrétní plemena nebo variety. Selekce probíhala na úrovni hromadného utracení méně produktivních jedinců a pomalým tempem.
2. Vědomý neboli metodický výběr se zformoval v polovině XNUMX. století. Spočívá v tom, že chovatel si již smysluplně dal za úkol vyšlechtit právě ty formy rostlin a živočichů, které potřebuje. Sám přitom konstruuje parametry plemene zvířat nebo odrůdy rostlin. Například vysoká produkce vajec, velké a jemné maso, množství a kvalita chmýří nebo vlny, barva vlny nebo peří atd. Vysoce hodnocena byla chuť plodů, vzhled (exteriér) zvířat a další vlastnosti potřebné pro člověka. . Začínají proto chovat například různá plemena psů – schopná hlídání, hlídání stád, lov některých zvířat, dekorativní a další; různá plemena koní – závodní koně, tažní koně; snáška vajec, maso a prachová plemena kuřat a jiné drůbeže; vinné a dezertní odrůdy vinné révy atd. V tomto případě selekce vychází z dané charakteristiky a je provedena v kratším čase (vzpomeňte si, kolik nových plemen psů a koček vzniklo jen ve XNUMX. století).
Vědomý výběr vyžaduje dobrou znalost chovného materiálu. Tak vzniká certifikace a sestavování rodokmenů pro plemena zvířat a nejcennější odrůdy rostlin. Byly vytvořeny standardy pro plemena a variety.
Vyvíjejí se speciální selekční metody včetně pečlivé genetické kontroly materiálu. Jedná se především o hromadnou selekci, doprovázenou utracením všech jedinců, kteří fenotypově neodpovídají standardu plemene, a o individuální selekci, spojenou se zařazením jednotlivých jedinců do selekce s přihlédnutím k jejich původu a souladu. se standardem.
Vzhledem k tomu, že tento materiál je dobře prezentován ve školní učebnici, nebudeme se jím podrobně zabývat a uvedeme pouze ty moderní metody výběru, které potřebujete znát.
V moderní šlechtitelské praxi jsou široce využívány mutace výchozího materiálu, polyploidie a kombinační variabilita spojená s křížením a hybridizací různých genetických linií rostlin a živočichů. Vzhledem k tomu, že vlastnosti prospěšné pro člověka jsou nejčastěji recesivní, používá se k jejich upevnění příbuzenská plemenitba – úzce související křížení, která umožňují přenést požadované alely do homozygotního stavu a předat je potomkům. Aby se zabránilo degeneraci odrůd a plemen získaných prostřednictvím blízce příbuzných křížení, používají se metody outbreedingu – křížení s nepříbuznými liniemi, čímž vzniká heterozygotní stav cenných alel. Vzhledem k tomu, že outbreeding často vede k produkci stabilnějších a produktivnějších forem (fenomén heterózy), je široce používán k získávání heterotických forem na základě meziodrůdových a křížení křížení a dokonce i se vzdálenou hybridizací (mezidruhové a mezirodové hybridy).
Ve šlechtitelské praxi se často využívá umělé opylování rostlin a umělá inseminace u zvířat, metody vegetativního množení cenných odrůd, využití cytoplazmatické dědičnosti, genetické a buněčné inženýrství, syntéza genů a mnoho dalších metod.
Hovoříme-li o umělém výběru a selekčních procesech s ním spojených, je nutné poznamenat jeho tvůrčí roli, neboť nám umožňuje smysluplně získávat zcela nové formy rostlin, živočichů a mikroorganismů v přírodě neznámé.
Výsledkem přirozeného výběru je obrovská rozmanitost odrůd, plemen a hybridů vytvořených člověkem.
Plemena zvířat a odrůdy rostlin většinou nejsou nové druhy a je třeba je považovat za umělé formy a poddruhy předků žijících v přírodě. Například všichni psi jsou potomky vlka a mohou se s ním i mezi sebou snadno křížit, i když jejich reakce v chování se již značně změnily. Téměř všechna plemena domácích zvířat mají nebo měla divoké předky: koně – divoký kůň Převalského, krávy – divocí zubři (nyní vyhubeni), kuřata – bankéřská kuřata, prasata – divočák atd.
Jsou však známy případy vzdálené hybridizace, která dala vzniknout novým druhům – především švestce domácí (kříženec švestky třešňové a trnky), raphanobrassica, plodného křížence zelí a ředkviček, který získal G. D. Karpechenko a která je novinkou polyploidní druhy a některé další.
U mikroorganismů jsou výsledkem selekce kmeny – umělé kultury těchto organismů, které mají nějakou schopnost (syntéza antibiotik, tvorba organických kyselin, aminokyselin, enzymů atd.).
Při porovnávání dvou typů selekce – přirozené a umělé, je třeba si mezi nimi všimnout řady zásadních rozdílů, jak upozornil C. Darwin:
1. Rozdíly v načasování vzniku nových forem: v přírodě jde nejčastěji o dlouhodobé procesy trvající mnoho staletí a tisíciletí, u umělého výběru jde o krátké časové úseky, počítané do několika let.
2. Přírodní výběr probíhá na pozadí mnoha různých nepříbuzných nebo příbuzných genotypů, které vznikají v přírodě; umělý – zabývá se malým počtem genotypů, často navzájem souvisejících.
3. Přírodní výběr zachovává vlastnosti, které jsou důležité pro přežití samotného organismu, zatímco přirozeným výběrem se vybírají vlastnosti důležité pro člověka, často zbytečné nebo dokonce škodlivé pro samotný organismus (např. velká velikost a velká biomasa zvířat, což ztěžuje vyhýbání se predátorům a získávání potravy v přirozených podmínkách, vysoká produktivita rostlin na úkor odolnosti vůči chorobám atd.).
4. Přírodní výběr působí tvrději než umělý výběr, což způsobuje vymírání méně přizpůsobených druhů. Člověk obvykle nevyhubí všechna zvířata a rostliny, používá je pro určité potřeby.
Pod umělý výběr porozumět systému opatření prováděných člověkem ke zlepšení stávajících a vytvoření nových plemen zvířat a odrůd rostlin s ekonomicky užitečnými dědičnými znaky.
Darwin identifikoval dvě formy umělého výběru – metodický a nevědomý.
Metodický výběr – cílevědomé šlechtění plemene nebo odrůdy. Chovatel si stanoví cíl, určí směr práce a zaměří se na ty žádoucí vlastnosti, které by měly být charakteristické pro dané plemeno nebo varietu. V mysli chovatele se vytváří nové plemeno nebo odrůda. Využívá přirozenou variabilitu organismů nebo ji dosahuje různými způsoby, vybírá páry pro páření, zajišťuje maximální rozvoj a upevnění požadovaných vlastností v každé další generaci, postupně se přibližuje k cíli a dosahuje jej. Působení metodického výběru je tedy řízeno osobou, která se snaží vštípit určité vlastnosti novému plemeni nebo odrůdě. Tato forma výběru se začala používat relativně nedávno, od druhé poloviny XNUMX. století.
Metodický výběr se v naší době výrazně zdokonalil a stal se základem moderní teorie a praxe výběru zvířat a rostlin.
Nejstarší formou umělého výběru byl nevědomý výběr, jehož základy používali již primitivní lidé. Nevědomou selekcí si člověk neklade za cíl vytvořit nové plemeno, varietu, ale pouze to nechává na kmeni a hlavně rozmnožuje ty nejlepší jedince. Díky tomuto diferencovanému přístupu se v průběhu řady generací postupně posilují určité vlastnosti množených jedinců, což v konečném důsledku, i když pomalu, vede k formování nových plemen a odrůd. V důsledku toho se v tomto případě člověk nesnaží vyvinout nové plemeno nebo varietu, ale pomocí přirozené variability a dědičnosti pomalu mění organismy reprodukcí některých jedinců a utracením jiných.
Darwin zdůrazňuje zvláštní význam nevědomé selekce z teoretického hlediska, protože tato forma výběru také vrhá světlo na proces speciace. Lze na něj pohlížet jako na most mezi umělým a přirozeným výběrem. Umělý výběr byl dobrým modelem, na kterém Darwin celkem úspěšně rozluštil proces morfogeneze. Darwinova analýza umělého výběru hrála důležitou roli v odůvodnění evolučního procesu: za prvé, nakonec schválil stanovisko k variabilitě; za druhéstanovil základní mechanismy morfogeneze (variabilita, dědičnost, přednostní rozmnožování jedinců s užitečnými vlastnostmi) a, konečně, ukázal způsoby, jak vyvinout vhodné adaptace charakteristické pro nové odrůdy a plemena. Tyto tři důležité předpoklady vydláždily cestu k úspěšnému řešení problému přirozeného výběru.
Boj o existenci.
Darwin upozorňoval na mimořádně složité vztahy mezi organismem a prostředím, na různé formy závislosti rostlin a živočichů na životních podmínkách a na jejich přizpůsobení se nepříznivým podmínkám. Takové složité a rozmanité, mnohostranné formy závislosti organismů na podmínkách prostředí a na jiných živých bytostech nazval bojem o existenci nebo bojem o život. Darwin rozpoznal, že tento termín je nešťastný, a varoval, že jej používá v širokém metaforickém smyslu, a ne doslova.
Všechny různé složité vztahy v přírodě lze seskupit do následujících tři hlavní formy:
– vztah organismů a druhů k fyzikálním podmínkám života, abiotickému prostředí (klima, teplota, vlhkost, půdní podmínky atd.);
– vztahy organismu s jedinci jiných druhů (mezidruhové vztahy);
– vztahy mezi jedinci a skupinami jedinců téhož druhu (vnitrodruhové vztahy).
První forma vztahu vzniká v závislosti na klimatických a půdních podmínkách, teplotě, vlhkosti, světle a dalších faktorech, které ovlivňují život organismů. V procesu evoluce se u živočišných a rostlinných druhů vyvíjí řada adaptací na nepříznivé podmínky. Ale relativita těchto adaptací, stejně jako postupné změny prostředí, vyžadují neustálé zlepšování adaptace na abiotické životní podmínky. Na druhé straně živé bytosti ovlivňují i neživou přírodu a mění ji.
Mezidruhové vztahy jsou nesmírně rozmanité a značně složité. Velký význam mají vztahy, které se utvářejí na základě potravních (trofických) vazeb (rostliny a býložravci; kořist a predátor; hostitel a parazit), a také vztahy, které vznikají mezi různými druhy v boji o stanoviště. V některých případech lze pozorovat násilnější vztahy mezi různými druhy, v jiných – méně akutní a v jiných – relativně mírové. Extrémním vyjádřením mezidruhových vztahů je mezidruhový boj, kdy jedna forma vytlačuje druhou nebo omezuje její počty na určitém území (např. větší a agresivnější šedá krysa vytlačila z lidských sídel krysu černou).
Poměrně složité jsou i vnitrodruhové vztahy (vztahy mezi jedinci různého pohlaví, mezi rodičovskou a dceřinou formou, mezi jedinci stejné generace v procesu individuálního vývoje, vztahy ve stádě, hejnu apod.). Většina forem vnitrodruhových vztahů je důležitější pro reprodukci druhu a udržení jeho početnosti, zajišťující výměnu generací. Při výrazném nárůstu počtu jedinců druhu a omezených podmínkách pro jejich existenci (například při hustých výsadbách) vzniká mezi jednotlivými jedinci akutní interakce, která vede k úhynu některých nebo všech jedinců nebo k jejich vyřazení z rozmnožování. Mezi extrémní formu takových vztahů patří vnitrodruhový boj a kanibalismus – požírání jedinců vlastního druhu.
Je třeba poznamenat, že tři jmenované hlavní formy boje o existenci v přírodě se neprovádějí izolovaně – jsou navzájem úzce provázány, díky čemuž jsou vztahy jednotlivců, skupin jednotlivců a druhů mnohostranné a poměrně složité.
Darwin jako první odhalil obsah a význam tak důležitých pojmů v biologii, jako je „životní prostředí“, „vnější podmínky“, „vzájemné vztahy organismů“ v procesu jejich života a vývoje. Darwin poznamenává, že v přírodě existuje neustálý boj o existenci, soutěž života. Tedy jen ty, které mají díky variabilitě výhody oproti ostatním, přežívají v těžkých podmínkách a rodí potomky.
Přírodní výběr.
S přírodním výběrem souvisí i boj o existenci, soutěživost v životě a závislost organismů na prostředí a podmínkách existence. Doktrína přirozeného výběru jako hnacího a řídícího faktoru v historickém vývoji organického světa je ústřední částí Darwinovy evoluční teorie.
Darwin definuje přirozený výběr takto: “Zachování prospěšných individuálních rozdílů nebo změn a odstranění škodlivých jsem nazval přirozeným výběrem nebo přežitím nejschopnějších.”. Varuje, že výběr druhů by měl být chápán jako metafora, jako fakt přežití, a ne jako vědomá volba.
Takže pod přírodní výběr porozumět procesu ochrany a preferenčního rozmnožování v přírodě v řadě generací organismů a skupin organismů, které mají adaptivní vlastnosti užitečnější pro jejich život a vývoj, který vznikl v důsledku vícesměrné individuální variability. Opačný proces – zánik nepřizpůsobených – se nazývá odstranění.
Na základě skutečnosti, že selekce funguje pouze za přítomnosti diverzity, nerovnosti jedinců a že jejich individuální změny budou dědičné, je třeba přirozený výběr považovat za kombinovanou interakci dědičné variability, preferenčního přežívání a reprodukce jedinců a skupin jedinců. lépe přizpůsobený daným podmínkám existence.
Neustálé změny podmínek prostředí po dlouhou dobu způsobují různé individuální dědičné změny, které mohou být neutrální, škodlivé nebo prospěšné. V důsledku životní konkurence v přírodě dochází k neustálé selektivní eliminaci některých jedinců a přednostnímu přežívání a rozmnožování jedinců a skupin jedinců, kteří změnou získali užitné vlastnosti. V důsledku křížení se vlastnosti jedné formy kombinují s charakteristikami jiné. Z generace na generaci se tak hromadí drobné prospěšné dědičné změny a jejich kombinace, které se postupem času stávají charakteristickými znaky populace, odrůdy nebo druhu. Navíc vlivem zákona korelace dochází současně s intenzifikací adaptačních změn v těle i k restrukturalizaci dalších charakteristik. Selekce neustále ovlivňuje celý organismus, všechny jeho vnější i vnitřní orgány, jejich stavbu a funkci. Tento poměrně jemný a přesný mechanismus postupně hromadí nové věci, přestavuje, přizpůsobuje a leští organismy.
Darwin napsal: „Metaforicky vyjádřeno, můžeme říci, že přírodní výběr denně, každou hodinu zkoumá ty nejmenší změny na celém světě, odhazuje špatné, zachovává a přidává dobré, pracuje tiše, neviditelně, kdekoli a kdykoli se naskytne příležitost, aby zlepšil každou organickou bytost. ve vztahu k podmínkám jeho života, organického i anorganického“.
Přírodní výběr je historický proces. Jeho účinek se projevuje po několika generacích, kdy se jemné jednotlivé změny sčítají, kombinují a stávají se charakteristickými adaptivními vlastnostmi skupin organismů (populací, druhů atd.).
Darwin identifikován jako zvláštní typ přírodního výběru sexuální selekce, pod jejichž vlivem se tvoří sekundární pohlavní znaky (jasné barvy a různé dekorace samců mnoha ptáků, sexuální rozdíly ve vývoji, vzhledu, chování jiných zvířat). Utváření těchto vlastností se provádí selekcí v procesu aktivních vztahů mezi pohlavími zvířat, zejména během období rozmnožování (boj samců o samici nebo aktivní vyhledávání, výběr samců samicemi). Efekt pohlavní selekce se zřetelně projevuje u zvířat s vyvinutým nervovým systémem a bohatou reflexní aktivitou (savci, ptáci, hmyz) a povaha této selekce je pro každý druh specifická.
Názory na evoluční teorii se samozřejmě od Darwina nezměnily.
V té době se věřilo (to si myslel i Darwin), že vlastnosti rodičů mohou v potomstvu splývat (řekněme bílé a černé myši přivedou na svět šedé potomky). Tuto běžnou mylnou představu vyvrátily až objevy Gregora Mendela, které Darwin ještě neznal. Darwin se ve své argumentaci opíral o mnoho příkladů umělého, člověkem řízeného výběru (s jehož pomocí vzniklo mnoho plemen domácích zvířat a kulturních rostlin). Darwin však nedokázal poskytnout jediný přesvědčivý příklad přirozeného výběru vyskytujícího se v přírodě. Takové příklady popsali vědci až ve XNUMX. století.
