Мы и её величество ДНК - Полканов Федор Михайлович - Страница 23

В наши дни не перечислишь случаев, когда гибриды оказываются мощнее, урожайней родителей, — так много их обнаружено.

А не хочется ли вам самим получить гибриды, которые будут по весу в несколько раз превосходить родителей? Сделать ото можно в аквариуме. Нужно запустить туда десяток мальков пецилий и столько же мальков меченосцев. Когда рыбешки подрастут, всех самцов пецилий нужно высадить (у самцов, в отличие от самок, анальный плавник свернут в трубочку). Также нужно высадить почти всех меченосцев, оставив лишь одного узкого, стройного самца с длинным мечом на хвостовом плавнике. После этого хотя бы от одной из самок (а может быть, и от многих) удастся получить гибриды. Сперва они будут похожи на мальков пецилий, однако вскоре наступит время, когда станут они похожи на самих себя — на гибридов.

Это широкие, мощные рыбы, они крупнее по размерам обоих родительских видов, а по весу превосходят их в несколько раз, порою в десять и больше.

На практике гетерозис начал широко применяться с 30-х годов нашего века. А пришли люди к его использованию, изучая явление, противоположное гибридной мощности, — угнетение, которое наступает у растений-перекрестноопылителей в результате длительного самоопыления. Однажды две хилые линии[1] кукурузы, угнетенные длительным близкородственным спариванием (инцухтом), скрестили между собой. Тут-то и произошло чудо: потомство оказалось на редкость мощным — сильно превосходило по урожайности даже лучшие из сортов.

Открытие это было сделано одновременно в СССР и США. А в 1950 году в Соединенных Штатах уже 80% посевных площадей кукурузы засевались гибридными семенами. Но гибридные семена использовали и раньше. Во время войны, в 1943 году, президент Рузвельт говорил: США не испытывает в эти трудные годы недостатка в продовольствии благодаря тому, что генетики открыли гетерозис у кукурузы. И это понятно: кукуруза в условиях США не только заменитель хлеба, не только источник для получения пищевых круп, но и превосходный корм, на котором развивается животноводство и птицеводство.

Развернуты работы по получению гетерозисной кукурузы и в СССР. Как они ведутся на практике? Первоначально линии кукурузы разводят с применением принудительного самоопыления. При этом устраняют гетерозиготность, материал становится генетически чистым. До чего же чахлые получаются таким путем инцухт-линии! Однако это селекционеров отнюдь не пугает. Важно получить таких линий побольше, чтобы потом, скрещивая их между собой, отобрать наилучшие пары, дающие наибольший взлет урожайности. В 1963 году М. И. Хаджинов, Г. С. Галеев и другие получили за эту работу Ленинскую премию. Гетерозисные семена дают прибавку к урожаю в 25-30%!

Селекционная работа весьма трудоемка: приходится изолировать растения, початки помещать в полиэтиленовые пакеты. Но на первых этапах масштабы посевов невелики — маленькие деляночки,— и селекционер с помощниками справляется. Но вот линии размножены. Теперь надо получать семена с промышленными целями. Тут уже применение ручного труда для обрезания метелок, скрещивания просто недопустимо: его стоимость съест стоимость прибавки к урожаю. И вот здесь-то и пригодилось открытие М. И. Хаджинова, сделанное им в тридцатых годах под руководством Вавилова: открытие так называемой цитоплазматической мужской стерильности. Суть его в том, что у линии специально сконструированного генотипа самоопыление становится невозможным. А это значит, что не нужно обрывать метелки. Скрещиваемые линии достаточно посадить в соседних рядах, и между ними произойдет переопыление. Природа, таким образом, берет на себя наиболее трудоемкую часть работы.

Однако то, что полезно для получения гетерозисных семян, может оказаться вредным в дальнейшем. При посевах на тысячах гектаров кукуруза должна быть плодовитой при любом осеменении. Но генетики и тут нашли выход. На последнем этапе семеноводства в гибридное семя вводят гены — восстановители плодовитости.

Открытие цитоплазматической мужской стерильности и генов восстановителей плодовитости позволило использовать гетерозис у многих растений, где раньше о нем не имело смысла даже мечтать. Так, межлинейные гибриды сорго дают прибавку к урожаю в 40—80%, у лука — 30—45%. Сейчас в Японии все сорта репчатого лука, идущие в посев, — гетерозисные гибриды, а из 33 сортов капусты гибридны 26. А кто не знает знаменитых болгарских томатов? С середины лета до поздней осени, ровнехонькие, плод к плоду, идут они на экспорт во все страны Европы. И эти томаты получены из гетерозисных гибридных семян.

Гетерозисные формы имеют большое значение не только в сельском хозяйстве, но и в лесоводстве. Известны гетерознсные гибриды у лиственниц, елей, берез, ведутся работы по получению таких гибридов и у сосны. При отборе среди гибридов нередко находят удивительно стойкие и быстророслые формы, так называемые «плюс-деревья», и если речь идет о породе, которую можно размножать вегетативно, каждое такое «плюс-дерево» — сокровище для лесного хозяйства. Но и для семеноводства «плюс-деревья» играют немалую роль.

Очень перспективно применение гетерозиса при семеноводстве пшениц. Эта главная хлебная культура человечества, наш основной кормилец, еще на глазах нынешнего поколения начнет давать гетерозисные сверхурожаи по 70—100 центнеров с гектара!

Гетерозис находит применение не только в растениеводстве, но и в птицеводстве, в свиноводстве, в прудовом рыбоводстве и во многих других отраслях животноводства.

От чистой теории до чистой практики

В мальчишеском возрасте жил я в Сибири и приохотился там к рыбной ловле. Рядом было озеро, битком набитое серебряными карасями. Клевали они замечательно, за вечер случалось порой выловить сотню. Одна только беда: караси были малы и бабушка наотрез отказывалась их чистить. Приходилось возиться с рыбешками самому, и вот тут-то я сделал любопытное наблюдение. Сколько бы я рыб ни поймал, все они оказывались не карасями, а... карасихами! Сплошь самки, ни одного самца! «До чего же самцы у них хитрые!» —подумал я. А в том же озере мои приятели ловили карасей не на удочку, а вентирями — прутяными корзинами с узкими входами. Я ловлю такого рода не любил, да и сейчас не люблю, это уже не спорт, а промысел, однако... Не попадаются ли хитрюги-самцы хотя в вентирп: из них вытряхивали карасей сотнями! Я не мог этого не проверить и искренне удивил приятеля, когда вызвался чистить карасей вместе с ним... И что же? Ни одного самца не попалось и в вентирь!

В ту пору я не мог разгадать эту тайну, лишь много позже узнал: так и должно быть. Во многих водоемах, заселенных серебряными карасями, нет ни единого самца, однако караси превосходно в них множатся. Это явление носит название гиногенеза. Здесь происходит мнимое оплодотворение спермой самцов других видов. Чужое ядро, проникая в икринку, лишь толкает ее к развитию, само же рассасывается. Легко понять, что наследственность тут чисто материнская, иначе и быть не может.

Интересный случай гиногенеза описан для американской рыбки моллиенизия формоза. Там вовсе не существует самцов, однако размножение происходит. Самки «оплодотворяются» самцами одного из двух близких видов: моллиенизия велифера или моллиенизия латиппина. Но спермий, проникая в яйцо, лишь дает толчок для начала развития. Так что гибридизации нет: все мальки оказываются самками моллиенизия формоза.

Гиногенез многократно получали искусственно. Так у многих лягушек и жаб достаточно укола иглой или температурного воздействия, чтобы неоплодотворенная икринка начала развиваться.

Зная все эти факты, академик Б. Л. Астауров еще в молодости задумал и провел ставшие ныне классическими эксперименты. Астауров рассуждал так: природа показала нам, что материнского ядра в ряде случаев достаточно для развития. Но из данных генетики мы знаем, что отцовское ядро равноправно с материнским в передаче признаков по наследству. А нельзя ли получить организмы, в которых сказалась бы только отцовская наследственность?

1

Линией называют группу растений или животных со сходной или одинаковой наследственностью. Сходство генотипов достигается близкородственными скрещиваниями в течение нескольких поколений.