Генетика*
* Статья написана для 3-го издания Сельскохозяйственной энциклопедии (том I, слово «Генетика»).—Ред.
Генетика — раздел биологической науки о развитии организмов. Её можно также назвать разделом науки, изучающей наследственность и её изменчивость. В настоящее время существуют две генетики: старая и новая. Они резко противоположны в своих исходных положениях. Первая из них, именуемая менделевско-моргановской, признаёт в организме особую, принципиально отличную от тела организма, зародышевую плазму, которая, в отличие от обычного тела, только и обладает наследственностью. По Т. Моргану, «... наследственность является термином, выражающим... связь непрерывности вещества зародышевой плазмы и результатов её действия в последовательных поколениях, возникающих из зародышевой плазмы». Изменения зародышевой плазмы (мутации) якобы совершенно независимы от тела (сомы) организма. Отсюда само собой разумеется, что изменения (мутации) зародышевой плазмы, или наследственного вещества, независимы от условий жизни, воздействующих на тело организма. Поэтому никогда и никакие новые свойства и признаки, приобретённые организмом в результате воздействия условий жизни, не наследуются.
Воспроизведение признаков в последовательных поколениях определяется не телом родителей, а зародышевой плазмой, изменения которой якобы независимы от тела организма. Отсюда теория менделизма-морганизма категорически отвергает возможность направленного изменения природы растительных и животных организмов, путём управления условиями их жизни и развития. Изменения наследственности (мутации) организмов, на взгляд этой науки, не зависят от условий жизни. От условий Жизни зависит развитие только тела организма, но не его наследственности. Наследственность может изменяться (мутации), но качество этих изменений но зависит от специфики воздействия условий жизни, в которых находились организмы, давшие изменения. Согласно этой науке, человек может пользоваться только случайно появляющимися, не управляемыми им мутациями—наследственными изменениями. Этим самым закрывается путь нахождения средств и способов направленного изменения природы (наследственности) организмов. Поэтому теория менделизма-морганизма, по сути, всегда находилась в явном противоречии с запросами и требованиями как селекционно-семеноводческой практики, так и племенного дела в животноводстве..
В противовес менделизму-морганизму, девиз И. В. Мичурина гласит: «Мы не можем ждать милостей от природы; взять их у неё—наша задача».
Новая генетика, мичуринского направления, отвергает основное положение старой менделевско-моргановской генетики—полную независимость свойств наследственности от условий жизни растений и животных. Мичуринская генетика не признаёт существования в организме какого бы то ни было особого от тела организма наследственного вещества. Эта наука под наследственностью понимает основное характерное свойство живого тела, которое выражается в способности этого тела жить, питаться, расти и размножаться соответственно своей природе. Изменение наследственности данного организма или наследственности отдельного участка его тела всегда является результатом изменения самого живого тела. Изменение же живого тела происходит от изменённого (от нормы) типа ассимиляции и диссимиляции, изменённого (от нормы) обмена веществ. Изменение организмов или их отдельных органов и свойств, хотя не всегда, или не в полной степени передаётся потомству, но изменённые зачатки новых организмов всегда получаются только в результате изменения тела родительского организма, в результате прямого или косвенного воздействия условий жизни на развитие организма или отдельных его частей. Изменение наследственности, приобретение новых свойств и их усиление в ряде последовательных поколений, всегда определяется условиями жизни организмов. Наследственность изменяется и усложняется путём приобретаемых организмами в ряде поколений признаков и свойств.
Только управляя условиями жизни и развития растений и животных, можно всё больше и больше постигать их природу и этим самым находить способы изменения её в нужную сельскохозяйственной практике сторону.
Таким образом, основные исходные положения старой и новой генетики противоположны.
...
Мичуринская генетика
И. В. Мичурин на основе своих в высшей степени плодотворных работ по выведению сортов плодоягодных растений создал новую агробиологическую теорию. Эта теория в Советском Союзе широко и творчески воспринята.
На июльской 1948 года сессии Всесоюзной Академии сельскохозяйственных наук им. В. И. Ленина обсуждался вопрос «О положении в биологической науке». На этой сессии материалистическое мичуринское учение в нашей стране полностью восторжествовало над идеалистическим учением вейсманизма-морганизма.
Дискуссия по вопросам биологии проходила под направляющим влиянием нашей партии. Руководящие идеи товарища Сталина сыграли здесь решающую роль, открыв новые, широкие перспективы в научной и практической работе.
Исходя из принципов учения Мичурина, организм и необходимые для его жизни условия нужно представлять как единство. Разные живые тела для своего развития требуют разных условий внешней среды. Поэтому мы и знаем, что у них разная природа, разная наследственность. Наследственность есть свойство живого тела требовать определённых условий для своей жизни, своего развития и определённо реагировать на воздействие тех или иных условий.
[517]
Знание природных требований и отношения организма к условиям внешней среды даёт возможность управлять жизнью и развитием этого организма. На основе такого знания можно направленно изменять наследственность организмов.
Отличие указанного подхода к изучению наследственности от подхода генетиков менделистов-морганистов можно иллюстрировать следующим примером. Генетики-менделисты неоднократно изучали наследственность озимости и яровости хлебных злаков. Для этого растения озимых сортов скрещивали с растениями яровых сортов. В потомстве определяли, сколько получается растений озимых, то-есть похожих по этому признаку на одного из родителей, и сколько яровых, то-есть похожих на другого родителя. В результате приходили к выводу, что наследственные свойства озимости отличаются от наследственных свойств яровости одним или большим количеством генов, то-есть крупинками какого-то неведомого вещества, находящегося якобы в хромосомах клеток озимого и ярового растения. В чём же сущность озимости и яровости растений, как управлять развитием этих свойств,—из такого изучения не вытекает.
Совершенно иного подхода в изучении наследственности требует мичуринская генетика.
Так, при изучении причин невыколашивания озимых хлебов при весеннем посеве было выявлено, что один из процессов развития озимых растений, именуемый теперь стадией яровизации, для своего прохождения требует, наряду с имеющимися весной в полевых условиях пищей, влагой и воздухом, ещё и относительно длительного периода пониженной температуры (0—10° тепла). Отсутствие длительного периода пониженной температуры в полевых весенних условиях и является причиной непрохождения процесса яровизации, а отсюда и задержки всего дальнейшего развития, отсутствия колошения, плодоношения.
С раскрытием природы стадии яровизации стало возможным любые озимые хлебные злаки при весеннем посеве заставлять выколашиваться, плодоносить. Для этого ещё до посева в поле соответственно увлажнённые семена выдерживают (яровизируют) определённое время при относительно пониженных температурных условиях. Этим самым удовлетворяются наследственные требования для развития указанного процесса. После же его завершения все дальнейшие наследственные потребности озимых растений и при весеннем посеве могут удовлетворяться наличными полевыми условиями, поэтому развитие нормально продолжается вплоть до его завершения, то-есть до созревания семян. Такого рода изучением раскрыта сущность наследственности озимости и яровости.
Каждое живое тело строит себя из условий внешней среды на свой лад, согласно своей наследственности. Поэтому в одной и той же среде живут и развиваются различные организмы. Как правило, каждое данное поколение растений или животных развивается во многом так же, как и его предшественники, в особенности ближайшие. Воспроизведение себе подобных есть общая характерная черта любого живого тела.
Во всех тех случаях, когда организм находит в окружающей среде условия, соответствующие его наследственности, развитие организма идёт так же, как оно проходило в предыдущих поколениях. В тех же случаях, когда организмы не находят нужных им условий и бывают вынуждены ассимилировать условия внешней среды, в той или иной степени не соответствующие их природе, получаются организмы или отдельные участки их тела, более или менее отличные от предшествующего поколения. Если
[518]
изменённый участок тела является исходным для нового поколения, то последнее будет уже по своим потребностям, по своей природе отличаться от предшествующих поколений.
Причиной изменения природы живого тела является изменение типа ассимиляции, типа обмена веществ. Например, процесс яровизации яровых хлебных злаков не требует для своего прохождения пониженных температурных условий. Яровизация яровых хлебов нормально проходит при обычных весенних и летних полевых температурах. Если же длительный период проводить яровизацию яровых хлебных злаков при пониженных температурных условиях, то нередко можно наблюдать, что яровые растения через два-три поколения превратятся в озимые. Известно, что озимые хлеба без наличия пониженных температур не могут проходить процесса яровизации. Этот пример показывает, каким путём создалась у потомства данных растений новая потребность—потребность в пониженных температурных условиях для яровизации, причём изменения потребностей, то-есть наследственности живого тела, всегда адэкватны воздействию условий внешней среды.
Половые клетки и любые другие клетки, которыми размножаются организмы, получаются в результате развития всего организма путём превращения, путём обмена веществ. В итоге пройденный организмом путь развития как бы аккумулирован в исходных для нового поколения клетках.
Поэтому можно сказать: в какой степени в новом поколении (допустим, растения) строится сызнова тело этого организма, в такой же степени сызнова получаются и все его свойства, в том числе и наследственность.
В одном и том же организме развитие различных клеток, различных отдельностей клеток, развитие отдельных процессов требует различных условий внешней среды. Кроме того, эти условия ассимилируются по-разному. Необходимо подчеркнуть, что в данном случае под внешним понимается то, что ассимилируется, а под внутренним—то, что ассимилирует.
Жизнь организма идёт через бесчисленное количество закономерных процессов, превращений. Пища, взятая или поступившая в организм из внешней среды, через цепь различных превращений ассимилируется живым телом, из внешнего переходит во внутреннее. Это внутреннее, являясь живым, вступая в обмен с веществами других клеток и частиц тела, кормит их, становясь, таким образом, по отношению к ним внешним.
Любой организм никогда целиком не реализует всех своих наследственных возможностей. Многие свойства и признаки развиваются не полностью, остаются в той или иной степени неразвитыми, в рецессиве, без существенного затрагивания развития организма как целого. Эти признаки или свойства в следующих поколениях могут развиваться, если во внешней среде будут нужные условия.
Прохождение разных процессов, развитие разных признаков и органов имеет разную значимость в жизни организма. От развития одних свойств или признаков развитие организма как целого зависит в меньшей степени, от развития же других свойств или признаков — в большей степени, и, наконец, от развития третьих признаков организм зависит в такой степени, что без них не может развиваться, а нередко и существовать.
В развитии растительных организмов наблюдаются два рода качественных изменений.
[519]
1. Изменения, связанные с реализацией индивидуального развития, когда природные потребности, то-есть наследственность, нормально удовлетворяются соответствующими условиями внешней среды, В результате получается тело такой же породы, наследственности, как и предшествующие поколения.
2. Изменения породные, то-есть изменения наследственности. Эти изменения также являются результатом реализации индивидуального развития, но уклонённого от нормального, обычного хода. Изменение наследственности обычно является результатом развития организма в условиях внешней среды, в той или иной мере не соответствующих природным потребностям, то-есть его наследственности.
Изменённые условия жизни вынуждают изменяться развитие растительных организмов. Они являются первопричиной изменения наследственности. Все те организмы, которые не могут измениться соответственно изменившимся условиям жизни, не выживают, не оставляют потомства.
Организмы, а отсюда и их природа, создаются только в процессе развития. Вне развития живое тело также может изменяться, но эти изменения не будут характерными для живых тел.
Многочисленные факты показывают, что изменение различных участков тела растительного или животного организма не одинаково часто фиксируется, ассимилируется в половых клетках, то-есть в продуктах размножения.
Объясняется это тем, что процесс развития каждого органа, каждой крупинки живого тела требует относительно определённых условий внешней среды. Эти условия в процессе развития каждого органа и свойства избираются из окружающей их среды. Поэтому, если тот или иной участок тела растительного, организма вынужденно ассимилирует относительно необычные для него условия, благодаря чему этот участок тела получится изменённым, отличающимся от аналогичных участков тела предшествующего поколения, то вещества, идущие от этого участка тела к соседним клеткам, могут ими не избираться, не включаться в дальнейшую цепь соответствующих процессов. Связь изменённого участка тела растительного организма с другими участками тела, конечно, будет, иначе он не мог бы существовать, но эта связь может быть не в полной мере обоюдной. Изменённый участок тела будет получать ту или иную пищу из соседних участков; своих же специфических веществ он не будет отдавать, так как соседние участки не будут их избирать.
Отсюда понятно часто наблюдаемое явление, когда те или иные изменённые органы, признаки или свойства организма не обнаруживаются в потомстве. Но эти изменённые части тела родительского организма всегда обладали изменённой наследственностью. Практика садоводства и цветоводства издавна эти факты знает. Изменённая ветка или почка у плодового дерева или глазок (почка) клубня картофеля, как правило, не могут повлиять на изменение наследственности потомства данного дерева или клубня, которое берёт непосредственное начало не с изменённых участков родительского организма. Если же эту изменённую часть отчеренковать и вырастить отдельным, самостоятельным растением, то последнее, как правило, целиком будет обладать уже изменённой наследственностью, той, которая была в изменённой части родительского тела.
Степень передачи изменений будет зависеть от степени включения вещества изменённого участка тела в общую цепь процесса, ведущего к образованию воспроизводящих половых или вегетативных клеток.
[520]
Изменчивость процессов развития органов и признаков всегда приспособительна к тем условиям внешней среды, под воздействием которых она происходит, но нужно помнить, что приспособительная изменчивость далеко не всегда бывает целесообразной для организма как целого. Относительная целесообразность, гармоничность растений и животных в естественной природе создаётся только естественным отбором, в который включаются наследственность, изменчивость и выживаемость.
Зная пути построения наследственности организма, можно направленно изменять её путём создания определённых условий, в определённый момент развития организма.
Хорошие сорта растений, а также хорошие породы животных в практике всегда создавались и создаются только при условии хорошей агротехники, хорошей зоотехнии. При плохой агротехнике не только из плохих сортов никогда нельзя получить хорошие, но во многих случаях даже хорошие, культурные сорта через несколько поколений делаются плохими. Основное правило практики семеноводства гласит, что растения на семенном участке нужно выращивать как можно лучше. Для этого нужно создавать путём агротехники хорошие условия, соответственно наследственным потребностям данных растений. Среди хорошо выращенных растений на семена отбираются наилучшие. Этим путём в практике и совершенствуются сорта растений. При плохом же выращивании (то-есть при применении плохой агротехники) никакой отбор на семена лучших растений не даст нужных результатов. При таком выращивании все семена получаются плохими, и самые лучшие среди плохих всё же будут плохими.
Хромосомная теория наследственности признаёт возможность получения гибридов только половым путём, хотя Дарвин и ряд других лучших биологов признавали возможным получение и вегетативных гибридов. Они признавали возможность смешения двух пород в одну не только путём полового скрещивания, но и посредством вегетативного сращивания. И. В. Мичурин не только признавал возможность существования вегетативных гибридов, но и разработал способ ментора. Этот способ заключается в том, что путём прививки черенков (веток) тех или иных сортов плодовых деревьев в крону молодого сорта, свойства, недостающие у последнего, приобретались, передавались из привитых веток. Поэтому и способ был назван И. В. Мичуриным ментором-воспитателем. Этим путём Мичуриным было выведено или улучшено много новых хороших сортов.
Мичуринцы, вслед за И. В. Мичуриным, нашли способы массового получения вегетативных гибридов.
Вегетативные гибриды являются убедительным доказательством правильности мичуринского понимания наследственности. В то же время они представляют собой непреодолимое препятствие для теории менделистов-морганистов.
Стадийно несформировавшиеся организмы, не прошедшие ещё полного цикла развития, при прививке всегда будут изменять своё развитие в сравнении с корнесобственными, то-есть не привитыми растениями. При сращивании растений путём прививки получается один организм с разной породой, а именно породой привоя и подвоя. Собирая семена с привоя или подвоя и высевая их, можно получать потомство растений, отдельные представители которых будут обладать свойствами не только той породы, из плодов которой взяты семена, но и другой, с которой первая была объединена путём прививки.
[521]
Подвой и привой не могли обмениваться хромосомами ядер клеток, и всё же наследственные свойства могут передаваться из подвоя в привой и обратно. Следовательно, пластические вещества, вырабатываемые привоем и подвоем, также обладают свойствами породы, то-есть наследственности.
Большой фактический материал по вегетативной передаче различных признаков картофеля, помидоров и ряда других растений приводит к выводу, что вегетативные гибриды принципиально не отличаются от гибридов, получаемых половым путём. Любой признак можно передавать из одной породы в другую посредством прививки так же, как и половым путём. Поведение вегетативных гибридов в последующих поколениях также аналогично поведению половых гибридов. При посеве семян вегетативных гибридов без дальнейшей прививки, например помидоров, гибридные свойства растений предыдущего поколения получаются и у растений последующих поколений. Явление так называемого расщепления, часто встречающееся в потомствах половых скрещиваний, имеет место также и в семенных поколениях вегетативных гибридов. Но у последних гораздо чаще и в значительно большей степени наблюдается так называемое вегетативное расщепление, когда получается мозаичное по тем или другим признакам тело организма.
Представители менделевско-моргановской генетики не только не могут получать направленных изменений наследственности, но категорически отрицают возможность изменения наследственности адэкватно (соответственно) воздействию условий среды. Исходя же из принципов мичуринского учения, можно изменять наследственность соответственно воздействию условий жизни. Например, А. А. Авакяном и другими научными работниками получено путём соответствующего выращивания много наследственно яровых форм из озимых. Из всех взятых в опыты стандартных сортов озимых пшениц были получены наследственно яровые формы. Наоборот, целый ряд яровых форм пшеницы и ячменя был превращен в наследственно озимые.
Эксперименты по превращению яровых форм хлебов в озимые и озимых в ещё более озимые, например, в районах Сибири с суровыми зимами, представляют большой практический интерес для получения зимостойких сортов. Уже имеется ряд озимых форм пшеницы, полученных из яровых, которые по свойству морозостойкости не уступают, a некоторые даже превосходят наиболее морозостойкие сорта, известные в практике.
Многие опыты показывают, что при ликвидации старого, установившегося свойства наследственности, например свойства озимости, сразу не получается установившаяся новая наследственность. В громадном большинстве этих случаев получаются растения с так называемой расшатанной наследственностью.
Растительными организмами с расшатанной наследственностью называются такие, у которых ликвидирован их консерватизм, ослаблена их избирательность к условиям внешней среды. У таких растений вместо консервативной наследственности сохраняется или вновь появляется лишь склонность отдавать предпочтение одним условиям перед другими.
Расшатывание наследственности можно получать:
1) путём прививки, путём сращивания тканей растений разных пород;
2) посредством воздействия в определённые моменты прохождения тех или иных процессов развития условиями внешней среды;
[522]
3) путём скрещивания, в особенности форм, резко различающихся по месту своего обитания или происхождения.
На практическую значимость растительных организмов с расшатанной наследственностью большое внимание обращал ряд лучших биологов: Бербанк, Вильморен и особенно Мичурин. Пластичные растительные формы с неустановившейся наследственностью, полученные тем или иным путём, нужно из поколения в поколение высевать в тех условиях, потребность или устойчивость к которым требуется вырабатывать у данных организмов.
У громадного большинства растений и животных новые организмы развиваются только после оплодотворения—слияния мужских и женских половых клеток. Биологическая значимость процессов оплодотворения заключается в том, что получаются организмы с двойственной наследственностью: материнской и отцовской. Двойственная наследственность обусловливает большую жизненность организмов и большую их приспособленность к варьирующим условиям жизни.
Все обычные (не половые) клетки по окончании своего развития делятся на две: этим путём идёт размножение клеток, рост тела. Половые же клетки по окончании своего развития не только не делятся на две, а, наоборот, нормально из двух половых клеток—женской и мужской—получается одна, обычно более жизненная, в сравнении с каждой в отдельности.
И женская и мужская половые клетки в полной мере обладают свойствами своих пород. Породы в той или иной мере различны. После получения зиготы, то-есть оплодотворения женской половой клетки, образуется из двух клеток одна клетка—начало организма, где представлены породные свойства одной и другой формы. На основе противоречия, получающегося между объединившимися двумя относительно разными половыми клетками, возникает или усиливается жизнеспособность, свойство видоизменяться, превращаться. Этим и определяется биологическая необходимость скрещивания форм, хотя бы слегка различающихся между собой. Дарвин неоднократно в своих работах подчёркивал, как закон природы, полезность скрещивания и биологическую вредность самооплодотворения.
Обновление, усиление жизненности растительных форм может итти и вегетативным, неполовым путём. Оно достигается путём ассимиляции живым телом новых, необычных для него условий внешней среды. В экспериментальной обстановке при вегетативной гибридизации, либо в опытах по получению яровых форм из озимых или озимых из яровых и в ряде других случаев расшатывания наследственности можно наблюдать обновление, усиление жизненности организмов.
Правильную классификацию фактов разного поведения половых гибридов дал К. А. Тимирязев. Явления наследственности он разделил на две группы: на наследственность простую и сложную.
Известно, что растения-самоопылители, например пшеница, или растения, размножаемые клубнями, черенками, отводками и т. д., как правило, в большей степени в своём развитии обладают наследственностью материнской формы, то-есть той формы, с которой взяты семена, черенки и т. п. Данная форма наследования К. А. Тимирязевым и названа простой.
При скрещивании обычно объединяется наследственность двух организмов. Такая наследственность называется сложной. По формам её проявления она, в свою очередь, может быть разделена на несколько групп.
[523]
У некоторых животных одно пятнышко шерсти, например, похоже по окраске на отцовскую форму, другое—на материнскую; или у растений одни клетки кожицы листа похожи на отцовские, другие—на материнские и т. д. Такая наследственность называется смешанной, потому что в одной части организма проявляются признаки одного, а в другой—другого родителя. Эти части, или участки, могут быть различной величины — от большой до микроскопически малой.
Наиболее часты случаи, когда наследственные свойства обоих родителей в потомстве сливаются, а не проявляются в чистом виде, когда в потомстве получаются новые свойства. Такую наследственность Тимирязев назвал слитной и ей придавал наибольшее значение.
Бывают случаи, когда контрастирующие признаки родителей не смешиваются в гибридном потомстве. Например, при скрещивании сорта гороха, имеющего зелёные семена, с желтосемянным эти признаки в потомстве не сливаются. Нового или среднего свойства при этом не получается, а проявляется свойство лишь одного родителя. Свойство же другого как бы исключается. Такая форма наследственности названа взаимоисключающейся.
При взаимоисключающейся наследственности наблюдаются две категории фактов.
К одной категории относятся случаи, когда гибридные организмы бывают однообразными в первом и во всех дальнейших поколениях. Другими словами, гибридное потомство не разнообразится, не расщепляется в поколениях; нередко свойства одного родителя нацело поглощаются другим. Такого рода факты названы мильярдеизмом, по имени французского учёного Мильярде, довольно полно исследовавшего эту категорию гибридов.
К другой категории фактов взаимоисключающейся наследственности относятся случаи так называемого менделизма. В этих случаях, начиная со второго поколения, у гибридов идёт расщепление, разнообразие, причём одни формы имеют признаки отцовские, другие—материнские.
Теперь уже ясно, что всё разнообразие форм наследственности может иметь место и при вегетативной гибридизации.
У вегетативных гибридов можно наблюдать смешанную форму наследственности, когда одна часть организма представлена свойствами одной породы, одного компонента, другая—свойствами другого. Встречаются также и слитная наследственность и взаимоисключающаяся.
У вегетативных гибридов имеет место также и повышение мощности развития или, наоборот, понижение жизнеспособности, то-есть то же, что бывает и при половой гибридизации.
Всё это, конечно, не значит, что между вегетативной и половой гибридизацией нет никакой разницы. Но вместе с тем важно подчеркнуть общность проявления форм наследственности у вегетативных и половых гибридов. Обе эти категории явлений не отделены друг от друга непроходимой стеной, а представляют явления одного порядка.
Управляя условиями внешней среды, условиями жизни растительных организмов, можно направленно изменять, создавать сорта с нужной наследственностью, так как наследование свойств, приобретаемых растениями и животными в процессе их развития, является законом живой природы.
Наследственность есть как бы концентрат условий внешней среды, ассимилированных растительными организмами в ряде предшествующих поколений.
[524]
Посредством умелой гибридизации, объединением пород половым путём можно сразу объединять в одном организме то, что ассимилировалось и закреплялось из неживого в живое многими поколениями взятых для скрещивания пород. Но, согласно учению Мичурина, никакая гибридизация не даст положительных результатов, если не будет создано условий способствующих развитию тех свойств, наследственность которых хотят получить у выводимого или у улучшаемого сорта.
Нужно помнить, что мёртвая природа есть первоисточник живого. Из условий внешней среды живое тело само себя строит и этим самым себя же изменяет.
Впервые опубликовано в 1946 г.
Читать полностью
https://drive.google.com/open?id=1JlgOBDMniQaHghdaUXB3a-ZSB3LClok-rAUfN_wjeHo
|
