Тема 13. Генетика поведения и её селекционное значение

Генетика поведения изучает наследственную обусловленность поведения животных, которое как и многие другие признаки и свойства, обусловлено наследственностью и условиями среды. Генотип животного служит наследственной информацией, реализующейся в виде того или иного поведения.

Проблемы генетики поведения стали актуальными, и эта область привлекает внимание зоологов, психологов, экологов, генетиков, нейрофизиологов, биохимиков, объединяющих свои усилия в комплексном её изучении. Достижения генетики в познании материального носителя наследственности позволили ученым решать сложную задачу: как функционируют гены в многоклеточном организме животных, как они влияют на работу нервной системы и поведение.

О возможности передачи особенностей поведения от родителей к потомкам было известно давно, поскольку при разведении сельскохозяйственных животных человек не только видел своеобразие их поведения, но и научился получать желаемые комбинации признаков поведения у новых пород.

Время существования науки по поведению принято считать от появлении первого исследования в этой области в 1913 г. американской исследовательницей Адой Иеркс о наследовании комплекса злобности, пугливости и дикости у крыс. Началом самоопределения генетики поведения обычно считают год публикации первой обобщающей монографии американских ученых Дж. Фуллера и У. Томпсона «Генетика поведения» (I960), в которой убедительно показана необходимость оценки роли генотипа в формировании поведения.

Основоположниками изучения высшей нервной деятельности (ВНД) принято считать русских ученых Сеченова и Павлова, которые сформулировали учение об условных рефлексах животных, как ответной реакции организма на условия среды.

Поведение  это сложная биологическая функция организма, обеспечивающая его связь с окружающей средой и взаимоотношения с особями своего или чужого вида. В современных условиях очевидна целесообразность использования разных форм поведения животных для удовлетворения нужд человека, поэтому изучение закономерностей поведения организмов, находящихся на разных эволюционных уровнях, приобретает не только теоретическое, но и практическое значение. Биологической наукой широко представлены научные данные о характере и закономерностях поведения организмов, от простейших их форм до высших классов млекопитающих и человека.

Основная задача генетики поведения — выяснение роли генетических факторов в определении особенностей поведения. При этом решаются следующие проблемы. Первая ― определение относительной роли и взаимодействия генетических и средовых влияний при формировании поведения в онтогенезе. Вторая — это исследование механизмов действия генов, определяющих формирование нервной системы. Третья ― связана с изучением механизмов реализации действия мутантных генов, затрагивающих функцию ЦНС, которые могут служить моделями заболеваний нервной системы человека. Четвертая — изучение генетико-популяционных механизмов формирования поведения и его изменений в процессе микроэволюции.

И.П. Павлов доказал, что поведение животных отражает реакцию организма на воздействие внешних условий и внутренних процессов, происходящих в организме. При этом создаются временные связи животного с внешними раздражителями, которые способствуют приспособлению поведения животных и функции их внутренних органов к этим условиям. Эти временные связи выражаются в виде условных рефлексов, которые формируют определенное поведение, как ответ на конкретные условия жизни. Определенный тип высшей нервной деятельности у высших организмов формируется на фоне реакции поведения и функции различных внутренних органов, среди которых особое место принадлежит эндокринной системе.

В задачу современной генетики высшей нервной деятельности (ВНД) и поведения входит установление закономерностей звеньев нервной системы, которые определяют: а) прием информации от раздражителя; б) ее переработку, хранение, программирование; в) реализацию условно рефлекторного проявления поведения и жизнедеятельности организма.

В основе рефлекторной деятельности лежит динамика нервных процессов  возбуждение и торможение. Соответственно характеристике свойств этих процессов (силе, уравновешенности и подвижности) И.П. Павлов выделял, например у собак четыре типа высшей нервной деятельности  холерики, сангвиники, флегматики, меланхолики, которые включают сильный и слабый типы. Сильный тип делится на неуравновешенный, или безудержный (холерик) и уравновешенный, который подразделяется на подвижный и инертный. Слабый тип составляет особую группу животных. Вся эта классификация основана на тестах условно-рефлекторной деятельности, т. е. на показателях величины условного рефлекса при различных испытаниях.

В условиях промышленной технологии часто возникают стрессовые ситуации, на которые животные, имеющие разные типы ВНД, реагируют по-разному.

У молочного скота реакция на стрессы определяется по изменению рефлекса молокоотдачи, которая может быть использована для оценки животных на стрессустойчивость.

Были выделены следующие типы коров: 1) сильный уравновешенный подвижный тип; 2) сильный уравновешенный инертный тип; 3) сильный неуравновешенный тип и 4) слабый тип.

В свиноводстве для повышения эффекта откорма целесообразно вести селекцию на стрессустойчивость с использованием голотановой пробы. Так, голотанположительные свиньи отличаются высокой активностью фермента креатинфосфокиназы. Это свойство связано с гомозиготным рецессивным генотипом локуса HALⁿHALⁿ. Свиньи, не имеющие этого дефекта, имеют генотип HAL^NHAL^N или гетерозиготный генотип HAL^NHALⁿ. По данным Vogel и др. (1982), в 15-й хромосоме свиньи имеется блок из шести генов трех локусов, тесно сцепленных между собой: локусы HAL, Н, PHI. Учитывая генетическую обусловленность стрессоустойчивости, предлагается путем селекции создавать гомозиготные доминантные линии хряков для размножения, то есть с генотипом HAL^NHAL^N.

Факторы среды способствуют появлению наследственно обусловленного адаптивного поведения, на фоне которого формируются модификационные элементы поведения, когда естественный отбор выбирает и закрепляет в популяции организмы с генотипами, обусловливающими формирование таких свойств в поколениях.

Установлено, что влияние искусственного отбора в процессе одомашнивания, обеспечило закрепление новых элементов в поведении у пушных зверей, усиливающих их контакт с человеком. Ослабляется реакция дикости, селекция идет на распространение доверия и привязанности к человеку, устраняются агрессия и страх. Селекционный эффект на формирование нового поведения проявляется у некоторых видов достаточно быстро.

Известно, что доместикация серебристо-черных лисиц осуществляется человеком около 80 лет. Изучение показало, что в зверосовхозе «Лесной» около 20% зверей проявляли реакцию страха, 30% — агрессию, 40% — были злобно-трусливы, а у 10% — отсутствовало оборонительное поведение.

После того как была проведена селекция на показатели поведения у лисиц, эти соотношения изменились. У отдельных особей оно приближалось к поведению собаки: проявлялось доверие, активное общение с человеком, виляние хвостом. Появились большая пегость, висячие уши, укороченность хвоста, изменились сроки линьки, размножения. Произошли эндокринные сдвиги: снизились функция коры надпочечников, уровень кортикостероидов в периферической крови. Изменилась функциональная активность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, гипертрофирована сетчатая зона коркового слоя надпочечников.

В практической селекционной работе необходимо осуществлять накопление в популяции животных, обладающих сильным уравновешенным подвижным типом ВНД, и устранять животных слабого неуравновешенного и инертного типа. Генетическая обусловленность формы поведения позволяет вести селекцию животных на желательный тип поведения.

Занятие 1. Генетика поведения и её селекционное значение.

Литература. 1,2,3,

Вид занятия: лабораторное.

Место проведения – учебный класс.

Время: 2 часа

Цель занятия: Уяснить особенности генетики поведения, типы поведенческих реакций, характер наследования.

Материальное обеспечение: таблицы, индивидуальные задания

Содержание и методика проведения занятия.

Занятие 1. Изучить типы поведенческих реакций, условные и безусловные рефлексы.

Контрольные вопросы (20 минут).

1. Генетические основы высшей нервной деятельности и поведения.

2. Типы нервной деятельности и их значение в селекции на стресс-устойчивость.

3. Влияние факторов среды на поведение и адаптацию животных.

4. Влияние доместикации, стабилизирующего отбора и селекции на поведение животных.

-

Подведение итогов 10 мин.