Наследственность и развитие
Основой жизни как простейшей живой материи, так и высших животных является обмен веществ, размножение и наследственность. По К. А. Тимирязеву наследственность это «биологическая инерция» — преемственность в ряду следующих друг за другом поколений.
Ч. Дарвин эволюционное развитие объяснял взаимодействием наследственности, изменчивости и переживаемое™.
Мичуринская биология определяет наследственность как свойство организмов избирательно требовать для своего развития определенных условий. Так, для существования северного оленя требуется холодный климат и тундровые пастбища. Верблюды живут и размножаются в сухих пустынных равнинах Африки и Азии. Буйволы хорошо приспособлены к условиям влажных субтропиков, а яки к условиям горных районов. Различны требования к условиям жизни не только у животных разных видов, но и у различных пород животных в пределах вида. Так, например, каракульские овцы разводятся в жарких районах Средней Азии, а шубные романовские овцы приспособлены к климату центральных районов РСФСР.
Мичуринская биологическая школа в определении наследственности исходит из положения отесной взаимосвязи организма и внешних условий его жизни. Под влиянием этих условий наследственность может изменяться. Вместе с тем сущест-
вует определенная консервативность, устойчивость наследственности.
Известно, что многие виды животных существуют веками. Благодаря консервативности наследственности характерные для них свойства в течение сотен лет передаются из поколения в поколение.
Если бы наследственность не была устойчивой, то не было бы различных видов животных и растений.
В практике сельского хозяйства консерватизм наследственности иногда является помехой в племенной работе. Сломать этот консерватизм можно только резко изменив условия содержания животных. Для направленного изменения наследственности недостаточно изменения условий содержания у одного поколения. Необходимо изменить их для ряда поколений.
Более простым способом расшатывания наследственности является скрещивание животных разных пород и видов.
Зоотехнической практикой подтверждается мичуринское положение о том, что старые породы животных, как и сорта растений, много лет разводимые в одном направлении, как правило, отличаются более устрйчивой наследственностью, чем породы, созданные недавно.
Соответственно и дикие животные имеют более консервативную наследственность по сравнению с домашними.
Мичуринская школа биологов утверждает, что свойством наследственности обладают не только половые клетки, но и весь организм в целом.
В настоящее время благодаря большим успехам физики и химии биологам удалось глубже заглянуть во внутреннюю жизнь клеток. Современный электронный микроскоп дает возможность получить увеличения в 1 миллион 100 тысяч раз. Под таким микроскопом можно видеть крупные молекулы и изучать их внутреннюю структуру.
Усилия многих биологов Советского Союза и зарубежных стран в последнее время направлены на изучение тайн наследственности. Особое внимание уделяется изучению нуклеиновых кислот и их роли в передаче наследственной информации. Нуклеиновые кислоты являются небелковыми образованиями очень сложного полимерного характера. Бесконечное разнообразие биохимической структуры нуклеиновых кислот обусловлено различным соотношением
и пространственным расположением четырех сложных азотистых оснований — нуклеотидов.
Существует две нуклеиновые кислоты: дезоксирибонук-леиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). ДНК содержится только в клеточном ядре и является составной частью хромозом. РНК находится как в ядре, так и в цитоплазме. Установлено, что ДНК и РНК управляют синтезом белка внутри клетки.
Существует гипотеза, что именно ДНК является химическим веществом, благодаря которому осуществляется последующее развитие организма в том или ином направлении. Эта гипотеза разделяется не всеми биологами. Высокий уровень развития биологии, химии и физики дает реальную и близкую возможность раскрытия основного закона жизни — наследственности.
Органы размножения самцов — семенники, самок — яичники. В яичниках самки развиваются яйцеклетки. Периодически, во время охоты животного, яйцеклетка выходит из яичника и может быть оплодотворена.
В семенниках самцов развиваются мужские половые клетки — сперматозоиды. При садке на корову бык, например, выделяет 4—6 млрд. сперматозоидов. Эта масса половых клеток в половых путях самки встречается с яйцеклеткой. Собственно в оплодотворении — в слиянии с яйцеклеткой — участвует лишь один сперматозоид, а остальные погибают и, рассасываясь, создают необходимую для оплодотворения биохимическую среду.
Сперматозоиды очень малы, их можно видеть под микроскопом только при увеличении в 300—400 раз.
Яйцеклетка значительно превосходит сперматозоид по размерам. У некоторых видов животных яйцеклетка больше сперматозоида в миллион раз. Однако и яйцеклетка настолько мала, что в большинстве случаев ее нельзя видеть невооруженным глазом.
Сперматозоид, как и яйцеклетка, неспособен к самостоятельному развитию, хотя и имеет некоторый запас питательных веществ. По израсходовании этого запаса половые клетки погибают. Начало новой жизни возникает лишь после соединения яйцеклетки со сперматозоидом в половых путях самки; когда образуется зигота.
Из зиготы разовьется эмбрион только определенного животного: от спаривания чистопородной черно-пестрой коровы с таким же быком родится черно-пестрая телка
или бычок. Особенности животных: их масть, форма рогов, удой, содержание жира в молоке и другие признаки и свойства в какой-то мере уже предопределены наследственностью.
Однако для реализации наследственных задатков зигота должна пройти большой путь развития.
В развитии высших животных различают две стадии: эмбриональную — с момента оплодотворения до рождения, протекающую в теле матери при постоянном притоке пищи, и постэмбриональную — от рождения до смерти животного.
Для сельскохозяйственных животных характерно замедление роста тела с возрастом.
В эмбриональной стадии рост наиболее интенсивен. Так, вес зиготы лошади 0,6 мг, вес новорожденного жеребенка 50 кг, вес взрослой лошади 500 кг. Таким образом, в эмбриональную стадию вес увеличился во много раз больше, чем в постэмбриональную. Не только общее увеличение массы тела эмбриона, то есть рост его, но и развитие отдельных органов наиболее интенсивно протекают в эмбриональной стадии.
К моменту рождения теленок, ягненок и жеребенок имеют в основном уже сформированные органы и ткани. После рождения наиболее активный рост организма животного происходит в ранний период. На этой особенности молодых животных основаны приемы наиболее эффективного — мясного откорма свиней и выращивания мясных цыплят — бройлеров.
На рисунке 3 показаны пропорции тела взрослых и новорожденных животных. Молодые животные не представляют собой точной копии взрослого. Вследствие усиленного роста костей конечностей зародыша животного в эмбриональной стадии развития к моменту рождения теленок, как и детеныши других травоядных животных, оказывается высоконогим с относительно коротким туловищем. Длинные ноги, большой размер сердца и легких — все это признаки, способствующие скорости передвижения молодых животных.
По-иному идет развитие эмбриона у грызунов или у хищников, которые прячут приплод после рождения в норах или берлогах. В приплоде грызунов и хищных животных детенышей много, но они рождаются слабыми и слепыми и не способными передвигаться.
Рис. 3. Изменение пропорций тела с возрастом (с рождения до 5 лет) у лошадей, крупного рогатого скота и свиней (по Н. А. Кравченко).
Изменение типа животных происходит в связи с неравномерным ростом отдельных частей тела, органов и тканей в разные периоды их жизни. У травоядных животных после рождения быстрее растут кости туловища, и молодое животное в процессе роста приобретает формы взрослого животного .
На развитие различных органов огромное влияние оказывают условия жизни. Особенно велико влияние условий питания. При слабом развитии изменяются не только общие размеры, но и тип телосложения животного. При кормлении молодняка с раннего возраста растительными жирами с уменьшенной дачей молока мы можем усиливать развитие органов пищеварения, увеличивать размеры желудков и кишечника.
Таким образом, особенности развития организма определяются суммарным действием наследственности и условий содержания и кормления, то есть разнообразными внешними условиями.
В результате этого в природе наблюдается постоянная изменчивость. Например, если взять годовой удой коров, тонину шерсти овец, число поросят в помете, живой вес животных и т. д., то по этим признакам животные одного стада или одной породы будут в какой-то степени отличаться друг от друга. Для обработки данных массового измерения признаков организмов биологи, агрономы и животноводы оперируют средними величинами биометрического ряда. В помощь биологии приходит вариационная статистика, на которой основана биометрия.
Изменчивость может вызываться наследственностью, так как в одном организме слагаются наследственность отца и матери. Одновременно с этим в большей или меньшей степени может проявляться наследственность далеких предков (дедов, бабок, прадедов и т. д.). Такое же влияние на изменчивость может оказывать и внешняя среда. Конечный результат оказывается сложным. Вопросы размножения, наследственности, развития и изменчивости еще недостаточно изучены, ив них много спорного.
Еще в конце прошлого столетия получило известность идеалистическое учение в биологии немецкого зоолога Августа Вейсмана, выдвинувшего теорию непрерывности «зародышевой плазмы». По представлению Вейсмана, зародышевая плазма неизменна и передается из поколения в поколение независимо от условий жизни; в процессе эволюции не создается ничего нового, а идет лишь перекомбинация когда-то созданных признаков. Теория Вейсмана — типичный пример метафизики и идеализма.
В основе советской биологической науки — мичуринское учение. Оно исходит из материалистического понимания взаимосвязи организма и окружающей среды. Огромные успехи современной биохимии и биофизики, изобретение электронного микроскопа — все это ставит биологию на порог новых открытий. Достижения современной биологической науки позволяют управлять наследственностью и изменять наследуемые качества животных в нужном для человека направлении.
Практически человек уже давно научился управлять наследственностью животных и растений. Доказательством этому служит наличие многих прекрасных пород сельскохозяйственных животных, устойчиво передающих свои качества потомству.
ЕСТЕСТВЕННЫЙ
И ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР
Великий английский естествоиспытатель Чарлз Дарвин теоретически обосновал материалистическое учение о происхождении видов животных и растений путем естественного отбора. Теорию эволюции Ч. Дарвин сформулировал
в своем труде «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). А девять лет спустя, в 1868 г., была опубликована его книга «Прирученные животные и возделанные растения», где он привел материал по искусственному отбору как доказательство отбора естественного.
Отбор естественный приспосабливает организмы к условиям существования в дикой природе. Сущность естественного отбора состоит в том, что из рождающихся животных выживают и оставляют потомство наиболее приспособленные к условиям жизни. Они интенсивнее размножаются и наследуют более полезные признаки, которые передаются потомству и закрепляются у вида. Учение Дарвина научно, материалистически объясняет происхождение органической целесообразности. Если в борьбе за существование выживают организмы, приспособленные к определенным условиям, то они должны иметь полезные свойства.
Отбор искусственный, осуществляемый человеком, оставляет животных с желательными для него признаками. Животные же с нежелательными признаками не допускаются к размножению. Таким образом, человек накапливает в организме животных мельчайшие отклонения, развивает их в определенном направлении путем целеустремленного отбора.
Так, например, способность свиней к ожирению — свойство, совсем не полезное для самих животных. Для существования крупного рогатого скота как вида не нужна большая молочность, овцам — чрезмерная оброслость шерстью и т. д. Но все эти признаки полезны человеку и выработаны у животных путем искусственного отбора.