Повышение интенсивности биосинтеза, управление развитием органических форм

 

Органический мир явился источником первоначальных исходных форм для всего огромного числа разнообразных сортов культурных растений и пород домашних животных, которые возделываются и разводятся в современном сельском хозяйстве. По подсчетам ботаника П. М. Жуковского, количество возделываемых видов растений, если не принимать во внимание декоративные формы, составляет менее 2% общей численности всех видов покрытосеменных растений.1 Часть культурных растений является результатом видоизменений, которые претерпели первоначальные формы под воздействием хозяйственных условий. Сахарная свекла, кукуруза и многие другие культурные растения имеют гибридогенное происхождение. Ряд растений, как, например, томат, клевер, люцерна, произошел от ныне существующих диких видов. Человечество продолжает вводить в культуру новые растения, многие дикие виды с успехом используются при отдаленной гибридизации. Имеются все основания полагать, что введение в культуру новых органических форм будет возрастать по мере освоения человеком природных ресурсов.

В процессе одомашнивания растения и животные сильно изменяются в соответствии с требованиями сель­ского хозяйства. Эти изменения, как показал Ч. Дарвин, обычно настолько существенны и вместе с тем односторонни, что большинство культурных растений и домашних животных оказываются неприспособленными к самостоятельному существованию в естественных условиях. Человек, таким образом, превратил их в орудия своего труда, как бы поставив их между собой и природой в целях добывания необходимых ему органических веществ.

Хозяйственная ценность сорта растения или породы животного определяется, следовательно, способностью данного организма синтезировать больше органических веществ определенного качества. Отсюда и вытекает самая кардинальная проблема биологии и сельскохозяй­ственной практики — проблема овладения тайнами биосинтеза, в результате которого создается масса урожая и продуктов животноводства.

Выведение новых сортов растений и пород животных, применение всевозможных стимуляторов, активизирующих те или иные функции, улучшение питания полезных организмов, создание наиболее благоприятных почвенных и климатических условий, борьба с вредителями, болезнями, сорняками — все это в конечном итоге направлено на достижение максимальной интенсификации ассимиляционных процессов с целью заста­вить органическую форму реализовать все потенциальные возможности. А возможности эти у растительных и животных организмов, в том числе у тех, которые имеются в сельском хозяйстве, достаточно велики.

Зеленые растения, составляющие основную массу органического вещества нашей планеты, способны поглощать энергию солнечных лучей и с помощью нее синтезировать сложные органические вещества — углеводы, жиры, аминокислоты и, наконец, белки. Наука уже давно поставила перед собой задачу овладеть закономерностями фотосинтеза. Ныне установлена сложная цепь фотохимических реакций, выяснены многие регулирующие ферменты, зависимость фотосинтеза от интенсивности солнечного света, содержания углекислоты в воздухе, от вида и состояния растений и т. д. В итоге определено, что фотосинтез осуществляется в результате сложного взаимодействия непрерывно действующей системы белков, ферментов, катализаторов, минеральных веществ и физических факторов, находя­щихся в состоянии постоянного обновления и воссоздания.1

Продуктивность культурных растений, продолжительность их вегетационного периода, характер происходящих в организме биохимических превращений находятся в непосредственной зависимости от количества и качества света: его интенсивности, продолжительности, спектрального состава и прочих свойств, причем каждый вид или сорт растения имеет свои потребности в количестве и качестве света. Изучая влияние освещения на рост и развитие культурных растений, индийские ученые установили, в частности, «что растения, вырабатывающие менее сложные конечные продукты, нуждаются в меньшем количестве света, чем вырабатывающие более сложные продукты».1 Не менее интересен и такой вывод: общее количество необходимого света обратно пропорционально общему количеству тепла, получаемого растениями за период вегетации. Иначе говоря, чем выше температура, тем короче период освещения, нужный для того, чтобы растения зацвели. Изменяя условия освещения, продолжительность светового дня, соотношение света и тепла, селекционеры добиваются изменения наследственных свойств растительных организмов.

Образование органического вещества в растении, а значит, и его фотосинтетическая деятельность неразрывно связаны с процессами дыхания и корневым питанием, которые в полевых условиях не поддаются строгому регулированию. Между тем, как показывают опыты с так называемыми беспочвенными культурами, где почва заменена питательными растворами, регулирование корневого питания позволяет значительно повысить урожайность. А. Л. Курсанов установил,2 что при регулировании этого процесса в условиях хорошего доступа кислорода к корням и обеспечения растения питательными веществами в соответствии с его потребностями в теплицах в любое время года можно получать за один посев 25—35 кг огурцов или томатов с каждого квадратного метра закрытого грунта против 10—12 кг, получаемых в теплицах без специального регулирования физиологической деятельности растений, или 4—5 кг, получаемых в поле. Учитывая, что наиболее скороспелые сорта томатов имеют вегетационный период в 65—70 дней, в год можно собрать в условиях теплицы пять урожаев, то есть получить по 125— 175 кг плодов с каждого квадратного метра.

Несмотря на сложность проблемы фотосинтеза, все же наступит такое время, когда, по словам К. Л. Тимирязева, «физиологи выяснят в малейших подробностях явления, совершающиеся в хлорофилловом зерне; химики разъяснят и воспроизведут вне организма его процессы синтеза, имеющие результатом образование сложнейших органических тел, углеводов и белков, исходя из углекислоты; физики дадут теорию фотохимических явлений и выгоднейшей утилизации солнечной энергии в химических процессах; а когда все будет сделано, то есть разъяснено, тогда явится находчивый изобретатель и предложит изумленному миру аппарат, подражающий хлорофилловому зерну,- с одного конца получающий даровой воздух и солнечный свет, а с другого — подающий печеные хлебы».

Конечно, было бы наивно думать, что искусственные системы могут целиком заменить грандиозную лабораторию природного фотосинтеза. И не в этом суть стоящей перед наукой задачи. Но уже тот факт, что многие химические процессы, протекающие в промышленности при условии высоких температур и огромных давлений, могут быть осуществлены как фотохимические, под воздействием энергии Солнца, заставляет задуматься над возможностью управлять аналогичными природными явлениями. Речь идет, таким образом, о веществах, способных поглощать солнечную энергию и передавать ее на осуществление тех или иных химических реакций,— о так называемых сенсибилизаторах. Однако это не единственный путь, который открывается в связи с изучением процесса фотосинтеза. Известно, что боль­шинство культурных растений весьма слабо использует могучий энергетический источник — Солнце. Коэффициент полезного действия в данном случае не превышает обычно трех — пяти процентов. Между тем при определенных технических конструкциях фотосинтез может протекать с использованием 25% поглощенной световой энергии, о чем свидетельствуют опыты с хлореллой — широко распространенной и легко размножающейся водорослью.

В настоящее время в некоторых странах проектируются целые промышленные предприятия на основе использования выдающихся синтетических способностей хлореллы. Эта одноклеточная водоросль, которую можно выращивать в резервуарах с минеральными солями и светильным газом, содержит до 50% белка. Американский биохимик Браун подсчитал, что такая фабрика хлореллы с водной площадью в одну тысячу акров потребует 20 человек обслуживающего персонала и будет производить ежегодно 20 тыс. т сухой растительной массы. Если на это отвести 50 млн. акров тропической земли, пишет Браун, то пищевые запасы Земли более чем удвоятся.

Широкое хозяйственное использование водорослей — это дело не столько настоящего, сколько будущего. Современный человек располагает большими резервами получения продуктов питания, таящимися в организ­мах высших растений и животных. И здесь ставится та же задача — повысить биосинтетическую способность сельскохозяйственных организмов. Все это полностью относится и к области животноводства. В связи с этим важное значение имеют научные исследования по физиологии и биохимии питания домашних животных.

Кормление животных связано с комплексным использованием разнообразных биологических закономерностей. И это вполне понятно, ибо от характера кормов и способов кормления зависят рост, развитие, продук­тивность и воспроизводительные способности сельскохозяйственных животных. Зоотехническая наука располагает большим фактическим материалом, подтверждающим тесную зависимость внешней и внутренней организации животных от качества кормов.

Вот почему одной из важных задач биологической науки является «разработка рационов кормления сельскохозяйственных животных для различных зон страны и эффективных способов их улучшения при помощи минеральных подкормок, витаминов, стимуляторов роста, применения синтетической мочевины, а также изучение других химических препаратов, способствующих повышению использования содержащихся в кормах белков и других важных питательных веществ в целях повышения продуктивности животноводства».

Уже на протяжении многих лет проводится биологический анализ кормов, ставший основным методом определения качества корма и разработки кормовых рационов. Применяя этот метод, исследователь скарм­ливает животным различные корма, в разных сочетаниях, в разные периоды развития организма одновременно изучает изменение функций, морфологические особенности, продуктивность. С помощью биологического анализа было выяснено, что ценность корма определяется не столько валовым химическим составом, сколько его переваримостью и усвояемостью. Таким образом, корма имеют свою биологическую характери­стику, без учета которой нельзя организовать научно обоснованное кормление.

Одной из актуальных проблем кормления животных является белковое питание. Белковые вещества не могут быть заменены ни углеводами, ни жирами, а содержание протеина в кормах сильно варьирует в зависимости от вида возделываемых растений. Но дело даже не столько в количестве белка, сколько в его качественном составе. Белки весьма специфичны по составу аминокислот, а животные для нормального осуществления своих функций требуют полного набора этих веществ. Качественная оценка кормовых белков, их превращаемости в организме, возможность компенсации недостающих аминокислот, формирование белковых комплексов в за­висимости от основного вида продукции (молоко, мясо, шерсть и т. д.) — такова одна из главных научных проблем, решение которой позволит вскрыть важные для животноводства закономерности.

Весьма важна для зоотехнии проблема физиологии пищеварения, связи этой функции с деятельностью нервной, гуморальной и других систем организма. Пользуясь методами, разработанными И. П. Павловым и его учениками, физиологи в настоящее время составили довольно ясную картину движения пищи в организме, ее превращения под воздействием содержащих ферменты пищеварительных соков, о влиянии на них состояния нервной системы животного. Все это помогает практически создать такие системы содержания, кормления, ухода за животными, которые способствуют повышению коэффициента усвояемости потребляемого корма.

Борьба за максимальную эффективность биосинтеза составляет в конечном итоге и главную цель селекции, методы которой основываются на закономерностях, открываемых экологией, генетикой, биохимией, физио­логией и другими биологическими науками.

При совершенствовании старых и создании новых органических форм используются биологические законы единства живого тела и условий его жизни, наследова­ния приобретенных признаков, взаимосвязи онто- и фи­логенеза и др. Познание этих законов позволило разработать такие селекционные методы, как направленное воспитание, гибридизация, планомерный отбор и т. д. Вся история развития генетики и селекции ярко свидетельствует о том, какое огромное значение для управления развитием растительных и животных организмов имеют познанные законы живой природы. В системе сельскохозяйственных наук селекция занимает особое место, и прежде всего по своему значению для практики. Современная селекция — это своего рода зеркало, в котором отражается уровень развития био­логической науки. Число выведенных с заранее поставленными целями сортов растений и пород животных является ярким показателем способности человека управлять морфофизиологическими процессами, а, следовательно, и показателем степени познания законов живой природы. Не случайно первостепенной проблемой биологической науки является управление про­цессами видообразования, наследственностью и жизненностью растений, животных и микроорганизмов с целью разработки новых, эффективных способов селекции сельскохозяйственных растений и животных.

За годы Советской власти в России стране выведено более 40 пород животных и около 2400 сортов растений. Широко известны имена селекционеров Л. П. Шехурдина, Ф. Г. Кириченко, П. П. Лукьяненко, В. Н. Ремесло, Н. В. Цицина, создавших ряд высокоурожайных сортов пшеницы; В. П. Соколова - автора цепных гибридов кукурузы; В. С. Пустовойта, давшего сельскому хозяйству рекордные по содержанию масла сорта под­солнечника; А. Л. Мазлумова, получившего сорта сахарной свеклы с более высоким содержанием сахара. Чтобы составить себе более ясное представление о практическом значении этой работы, достаточно сказать, что повышение сахаристости свеклы только на один процент дает возможность получить дополнительно свыше 22 млн. пудов сахара в год.

Вместе с тем непрерывно развивающееся сельское хозяйство остро нуждается в новых сортах культурных растений, приспособленных к различным почвенно-климатическим условиям. Нужны более зимостойкие и устойчивые к засухе сорта пшеницы, более скороспелые сорта кукурузы в связи с быстрым продвижением этой культуры на север и восток страны, хорошие сорта гороха, кормовых бобов, сахарной свеклы, хлопчатника, льна, конопли, люпина, фасоли, картофеля, цитрусовых и других культур.

Наши селекционеры вывели новые породы крупного рогатого скота, свиней, овец, лошадей и других животных, многие из которых по своим хозяйственным качествам не только не уступают лучшим мировым породам, но и значительно превосходят их.1 Среди костромской породы скота встречаются коровы, дающие за год до 16,5 тыс. кг молока. Живой вес баранов асканийской породы достигает 176 кг при высоком настриге шерсти.

Вся селекционная практика зиждется, прежде всего, на способности живых организмов изменяться под влиянием тех или иных условий. Явление изменчивости подчинено ряду закономерностей, открытие которых сыграло первостепенную роль в разработке способов создания новых органических форм.

Теоретическую базу современной селекции составляет учение Дарвина — Мичурина. На основе эволюционной теории Дарвина были выяснены общие черты соотношения индивидуального и исторического в развитии организмов. Из биогенетического закона вытекает важный для практики вывод: воздействуя теми или иными средствами на индивидуальное развитие, важно учитывать историю организма, его филогению; чем глубже и разностороннее знает селекционер соотношение индивидуального и исторического в развитии данного организма или вида, тем успешнее преобразует он органическую форму в нужном направлении. Применение этого закона особенно наглядно проявляется при подборе родительских пар для скрещивания, а также при выборе прививочных компонентов.

Дальнейшее свое развитие дарвинизм получил в трудах И. В. Мичурина, создавшего стройную систему методов сознательного и целенаправленного изменения органических форм. Именно поэтому мичуринское учение явилось качественно новым этапом в развитии био­логии. Но что представляют собой знаменитые мичуринские методы? Это не что иное, как применение в селекционной практике познанных законов развития органического мира. Перед человеком, владеющим этими законами, открывается возможность направленно воздействовать на организмы с расчетом получить не случайные, а вполне определенные, закономерные результаты, общий смысл которых, как писал сам Мичурин, состоит в том, чтобы улучшить сортимент растений, продвинуть границы их распространения на север и восток.

Проводя опыты по акклиматизации растений, Мичурин вскоре убедился, что применявшиеся в то время методы не обеспечивают решения основных производственных задач. Предложенный им новый метод аккли­матизации растений: состоял в том, чтобы переносить в иные климатические условия не черенки сформировавшихся деревьев, а гибридные семена, полученные от скрещивания южных сортов с местными холодостойкими сортами. Мичурин исходил из того проверенного на практике теоретического положения, согласно которому гибридный молодой сеянец отличается большей пластичностью. Благодаря новому методу впервые была научно решена проблема акклиматизации растений.

Хотя и велика еще зависимость сельскохозяйственного производства от природных условий, но совершенно очевидно, что современное общество стоит на пороге направленного и крупномасштабного преобразования природы. Девизом этой новой эпохи в отношениях между человеком и природой, очевидно, будут мичуринские слова: «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее — наша задача». Такая постановка проблемы вовсе не означает, что человечество задастся целью коренным образом изменить объективные законы природы. Нет, диалектический материализм выступает решительно против этой ненужной затеи. Важно полнее познать объективные законы природы и правильно использовать их в практической деятельности; тогда изменятся и наши представления о многих климатических, почвенных и прочих условиях. Пока мы подразделяем их на благоприятные и неблагоприятные. Задача науки заключается в том, чтобы неблагоприятные ныне условия превратить в благоприятные для сельского хозяйства.

Одна из величайших заслуг П. В. Мичурина как великого преобразователя природы и состоит в разрушении веками сложившихся представлений о неблаго­приятных условиях для развития культурных растений. Ведь не кто иной, как Мичурин, доказал, что из некоторых гибридных семян, возделанных на бедных органическим веществом почвах, произрастают растения, более устойчивые против неблагоприятных метеорологических условий. В настоящее время селекционеры широко пользуются этим мичуринским принципом для создания новых, более зимостойких и засухоустойчивых сортов растений. При таком подходе к селекции каждое неблагоприятное условие может быть превращено в бла­гоприятное.

Каждый организм способен в той или иной степени приспосабливаться к условиям окружающей среды. Это — один из объективных законов живой природы. Согласно мичуринскому учению, все организмы, их органы и функции закономерно формируются под воздействием факторов внешней среды, в соответствии с присущей им наследственной природой. Экологиче­ские исследования, ставящие целью выяснить закономерности отношения организма и среды,— чаще всего влияние тех или иных внешних факторов на организм — имеют особенно крупное практическое значе­ние. Вместе с тем они характеризуются большой сложностью, ибо в природных условиях на организмы действует весьма динамичная система взаимосвязанных факторов.

Для осуществления такого рода исследований в ряде стран созданы специальные лабораторные устройства, получившие названия «фитотронов», или станций искусственного климата. Обеспечивая создание и поддержание на нужном уровне и в необходимом сочетании условий температуры, влажности, интенсивности и качества света, со­держания углекислоты, почвенного питания и т. д., фитотроны позволяют проводить самые разнообразные исследования по физиологии растений.

На базе фитотрона разработан лабораторный метод закаливания растений в условиях низких температур. В результате у северных древесных пород удалось получить устойчивость, которая позволяет им выживать не только при самых низких температурах, зафиксированных на Земле, но и значительно более низких, создаваемых искусственно. 1

Выяснение путей приспособления растений к различным неблагоприятным факторам позволяет разра­батывать методы предпосевной закалки семян. Опыт показывает, например, что из намоченных до прора­стания и вновь высушенных семян вырастают более засухоустойчивые растения. Обработка семян слабыми растворами различных солей делает растения более приспособленными к засоленным почвам. При этом снижается обмен веществ, уменьшается проницаемость протоплазмы для солей. Важно отметить, что эти приобретенные свойства способны передаваться по наследству. Мичуринская идея целенаправленного преобра­зования организмов на основе познанных биологических закономерностей стала руководящим началом в деятельности многих селекционеров. Ярким примером могут служить выдающиеся достижения Ф. Г. Кириченко, создавшего впервые в истории земледелия высокоурожайные сорта озимой твердой пшеницы для степных районов Украины и Северного Кавказа.

До недавнего времени на юге Украины из озимых сортов возделывались только мягкие пшеницы. Между тем твердые пшеницы отличаются от мягких многими достоинствами — они обладают более плотным колосом, ясно выраженным стекловидным зерном, более высоким содержанием белка. Что касается яровых твердых пшениц, то они в условиях засушливых степей дают, как правило, низкие урожаи. Объясняется это глав­ным образом климатическими особенностями степной зоны, где весной выпадает мало осадков, а сухие ветры быстро иссушают верхние слои почвы. Если озимая пшеница к этому времени успевает пустить вглубь свою корневую систему, то яровая пшеница, посеянная весной, в самом начале развития попадает в засушливый период. Вот почему жизнь настоятельно требовала создания для степных районов Украины озимых сортов твердой пшеницы.

На основе, каких же закономерностей проводилась селекционная работа? Рассматривая свои селекционные методы, Кириченко пишет: «Мы руководствовались следующими теоретическими соображениями: если от однократного скрещивания озимых мягких с яровыми твердыми и соот­ветствующего воспитания гибридных растений были получены все же озимые твердые (хотя еще и недостаточно зимостойкие), то при повторных скрещиваниях уже озимых твердых с высокозимостойкими сортами озимых мягких пшениц и воспитания гибридов в условиях оптимальных сроков осеннего посева, формирующих наследственность наиболее высокой озимости и зимостойкости, очевидно, можно будет создать на базе такого материала еще более зимостойкие озимые твердые пшеницы. Ход дальнейших исследований подтвердил правильность этих предположений».

Селекционер применил, прежде всего, межвидовую гибридизацию как средство получения высокопластичных растений. В результате скрещивания озимых мягких пшениц с яровыми твердыми были созданы различные комбинации гибридных растений, давшие многообразные формы озимой твердой пшеницы. Неоднократное повторение скрещиваний, тщательный отбор форм по необходимым признакам, применение соответствующей агротехники — все это в конечном итоге и привело сначала к созданию зимостойкого и высокоурожайного сорта «мичуринка», а впоследствии еще более совершенных сортов — «новомичуринки» и др.

Большой практический и теоретический интерес представляют зимостойкие и урожайные сорта пшеницы «мироновская-264» и «мироновская-808», созданные П. Ремесло путем ранних осенних посевов, обеспечивающих наилучшие условия осеннего освещения и высокого агрофона.1 В ходе создания этих сортов подтвердилось высказанное ранее предположение, что свойство озимости и зимостойкости определяется не условиями низких температур поздней осени и зимы, а главным образом осенним светом, который ассимилируется растением при пониженной осенней температуре.

Мы видим, таким образом, что направленное изменение наследственности растений связано, прежде всего, с открытием и применением в селекции ряда конкретных закономерностей, вытекающих из общебиологического закона единства живого тела и условий его су­ществования. Это обстоятельство особенно важно подчеркнуть, ибо преобразование природы, создание новых органических форм может осуществляться только на основе познания закономерностей ее развития.

В селекционной практике широко используются также закономерности вегетативной гибридизации. И. В. Мичурин впервые в биологической науке доказал, что путем вегетативной гибридизации, так же как и при половом скрещивании, можно получить наследственно закрепленные формы растений, и тем самым опроверг представления некоторых генетиков о том, что вегетативные гибриды якобы представляют собой не более, как растительные химеры (растения, состоящие из генетически разнородных тканей). Самым выдающимся достижением Мичурина в области вегетативной гибридизации является разработанный им метод ментора.

Прививка растений, как одна из форм вегетативной гибридизации, применялась практиками-садоводами на протяжении многих веков. Но лишь после того как наука подошла к этому явлению с полиции изучения обмена веществ, была установлена его закономерная связь с изменениями наследственности. В дальнейшем уже на опытах с животными было доказано общебиологическое значение этой закономерности. В настоящее время наука располагает огромным фактическим материалом, подтверждающим влияние на обмен веществ пересадки тканей, органов, переливания крови.

Крупным достижением биологической науки, оказавшим существенное влияние на решение всех основных вопросов селекции, является открытие закономерностей отдаленной и половой гибридизации. Познание их раскрывает широчайшие, быть может, еще недостаточно оцененные, перспективы получения таких организмов, которых в природе не было и не может быть.

Закономерности отдаленной гибридизации и соответствующие им селекционные методы привлекают особое внимание потому, что в природе известно множество растений и животных, обладающих хозяйственно полезными свойствами. Мы встречаем растения, отличающиеся большой продолжительностью жизни, устойчивостью к солям, высоким и низким температурам, почвенной засухе, болезням и т. д. Далеко не всегда необходимо и возможно переносить целиком такие растения в культуру. Нередко бывает достаточно взять у них те или иные полезные для человека свойства и передать их уже имеющимся культурным растениям. Именно эта идея лежит в основе создания И. В. Цициным пшенично-пырейных гибридов,1 в которых сочетаются полезные для хозяйства свойства филоге­нетически отдаленных видов растений. На этом же принципе основано выведение новых пород животных типа архаромериноса, сочетающего высокую мясошерстную продуктивность с приспособленностью к суровым условиям горных пастбищ.

Мичуринские методы, основывающиеся на общебиологических законах, оказали плодотворное влияние и на селекционную работу в животноводстве. Наиболее ярким представителем этого направления в зоотехнической науке является академик М. Ф. Иванов. Он вывел широко известные породы тонкорунных асканийских овец и украинских степных белых свиней, отличающихся высокой продуктивностью в условиях засушливой зоны юга страны. Как и Мичурин, Иванов считал, что каждая зона должна иметь свои породы животных, отвечающие местным климатическим и прочим условиям. Опираясь на биологические законы единства живого тела и условий жизни, наследования приобретенных свойств, Иванов рассматривал корма и кормление как доминирующий фактор, который оказывает решающее влияние на организм животного.

Это, разумеется, не исключало необходимости подбора животных для скрещивания по соответствующим признакам, оценки их индивидуального развития. Поэтому важным принципом в селекционной работе Иванова была творческая роль отбора и подбора животных.

В сельскохозяйственном производстве все шире применяется давно подмеченная практиками следующая зависимость: межсортовые и межпородные скрещивания часто приводят к повышению продуктивности, плодовитости и жизнеспособности организмов (явление гетерозиса). Научное объяснение этому явлению дал Ч. Дарвин, сформулировав закон биологической полезности скрещивания, в частности перекрестного опыле­ния в растительном мире. Вместе с тем было выяснено, что скрещивание организмов одной и той же породы (сорта), предварительно содержавшихся в неодинаковых условиях, дает более жизнеспособные потомства в отличие от организмов, происшедших от особей, содержавшихся в одинаковых условиях.2 Жизненность организма определяется внутренними противоречиями, материальной основой которых является разнокачественность живого тела, его органов, тканей, клеток, белков и других структур. Слияние при скрещивании половых клеток различ­ных организмов, из которых каждый как бы аккумулирует в себе сложный путь исторического и индивидуального развития, и является одной из причин разнокачественности живого тела. В определенных границах разнокачественность создает жизненный импульс, который служит источником индивидуального развития организма. Из этих научных обобщений вытекают важные выводы для сельскохозяйственной практики. Они необходимы для ведения племенной работы в животноводстве, а также для лучшей организации семеноводства. В практике широко известны гибридные семена кукурузы и других растений, что способствует расши­рению границ их распространения и повышению урожайности.

Одной из кардинальных проблем современной биологии является объяснение путей перехода внешнего во внутреннее, т. е. условий жизни в функционирующие структуры живого тела. Здесь особенно ярко проявляется взаимодействие биологической формы движения материи с химической и физической формами. Вот почему так остро стоит в современной науке вопрос об изучении химии и физики живого, о разработке соответствующих методов исследования, позволяющих детально изучать структуры и функции на том органическом (главным образом субклеточном, в частности мо­лекулярном) уровне, где происходит уподобление неживого живому.

В связи с новыми возможностями науки глубже проникать в биохимические процессы возникла необходимость более дифференцированного подхода к организму с точки зрения генетических функций. Генетиков особенно интересуют половые (генеративные) клетки, выполняющие такую роль, на которую далеко не все другие клетки способны. Известно, что высшие животные и многие растения могут размножаться исключи­тельно половым путем. В данном случае наследственность непосредственно реализуется только через половые клетки, хотя, разумеется, сами они формируются под воздействием всего живого тела, тесно связанного в своем развитии с условиями существования. Уже одно это обстоятельство заставляет обратить особое внимание на изучение генеративных клеток, а также особенностей протекающих в них биохимических процессов.

С изучением клеточных микроструктур связана и селекция полиплоидных организмов.1 Известно, что каждый биологический вид характеризуется определенным числом хромосом в клеточном ядре. Виды, входящие в один род, помимо других признаков нередко отличаются друг от друга кратным числом хромосом. Например, в роде пшениц (Trilikum вид однозернянки имеет 14 хромосом, полба — 48, мягкая пшеница — 42 хромо­сомы). При этом по мере роста числа хромосом часто наблюдается увеличение мощности развития растений.

Сейчас многие селекционеры ведут работу в данном направлении, и небезуспешно; разработан ряд способов искусственного получения полиплоидов путем применения физических и химических средств. Ставится задача выяснить биологическую сущность этого явления, после чего выявленные закономерности можно будет с большей уверенностью применять в практике сель­ского хозяйства.

С точки зрения общебиологической явление полиплоидии интересно, прежде всего, в том отношении, что оно указывает на огромную роль структурных образований клеточного ядра в жизнедеятельности организма. Однако здесь еще очень много нелепого. Полиплоидные формы некоторых растений, увеличивая свою массу, вместе с тем становятся менее жизнеспособными, у них падает интенсивность плодоношения, они хуже переносят колебания погоды и т. д. Как и в других направлениях селекционной работы, здесь нужен точный, конкретный анализ каждого преобразованного таким путем организма.

В природе имеется много факторов — и биологических, и химических, и физических, которые не являются необходимыми для жизни организма, но могут использоваться человеком для искусственного изменения живых тел. Найдены химические вещества, вызывающие заметные изменения в обменных процессах, повышающие или тормозящие жизнедеятельность организмов. Учение о физиологически активных препаратах возникло сравнительно недавно, но уже сейчас можно говорить о его широких практических перспективах.1 С помощью этих препаратов можно ускорять или замедлять созревание плодов, добиваться высокой приживаемости черенков тех древесных растений, которые в обычных условиях не размножаются вегетативным путем, удалять с растения листья, облегчая механизацию уборки (например, хлопчатника), осуществлять гибридизацию так называемых физиологиче­ски несовместимых организмов и т. д.

За последние годы появилось множество экспериментальных исследований, выясняющих действие на организм физических факторов: электричества, ультразвуков, магнетизма и, особенно, ионизирующих излучений. При воздействии на организмы рентгеновскими лучами, g- и b- излучениями, быстрыми и медленными нейтронами и т. д. возникают самые разнообразные изменения.2

Методы радиоактивного облучения получили распространение и в тех случаях, когда необходимо затормозить жизненные процессы. Давно уже известны химические вещества (ингибиторы), способные подавлять биологические процессы: понижать активность ферментов, сокращать, а то и полностью выключать те или иные физиологические функции.

Воздействуя на организм различными веществами и лучами, экспериментатор пока еще, как правило, не может сказать с полной определенностью, какие наследственные изменения вызовет примененный им химический или физический фактор. Эффективность воздействия зависит от вида организма, условий среды, стадии его развития, дозы облучения. Выявлено, например, что при облучении семян большое значение имеет влажность, температура, наличие кислорода и другие условия. Только после тщательного обобщения всех фактов, касающихся этих зависимостей, можно будет наметить пути целенаправленного воздействия на наследственность организмов с помощью радиации.

Имеется у этого научного направления и еще одна большая трудность: организм, изменившийся под влиянием того или иного мутагенного фактора в лучшую сторону (по какому-либо хозяйственному признаку), должен быть соответственно приспособлен к условиям существования. Когда нужные наследственные отклонения достигаются путем изменения «привычных» для организма условий, эта проблема решается относительно легко. Сложнее обстоит дело при использовании факторов, с которыми живые тела (во всяком случае, по силе и интенсивности) в своей обычной жизни не встре­чаются. В этих случаях живое тело как бы насильно выталкивается из тех закономерных связей, которые объединяют его с условиями сущ

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: