Федор Полканов - Мы и её величество ДНК
В получении пород шелкопряда, меченых по полу, велики заслуги японских исследователей. Много здесь сделал работающий в Ташкентском университете генетик А. В. Струнников.
Капризный каракуль
Серый каракуль ширази — старая, можно сказать, даже древняя порода овец. Она дает смушек высокого качества и высокой цоны. Поэтому в колхозах и совхозах Средней Азии и Казахстана имеются стада, состоящие из многих тысяч голов. Взглянешь на такое стадо — душа радуется: овцы веселы и здоровы, все, кажется, замечательно. Но замечательно только для непосвященных. На деле же при чистопородном разведении, то есть при скрещивании серых с серыми, получается лишь 50% здоровых серых ягнят, а еще 25% черных, что не такая уж большая беда, потому что черный каракуль тоже дорог; но остальные двадцать пять процентов приходятся на долю серых мертворожденных или погибающих сразу после рождения — это уже неприятность большая. Четверть потомства, ежегодно гибнущая, — можно ли придумать большую печаль для специалиста-овцевода!
Скрещивание у ширази.
Разобрался в этом вопросе наш известный генетик, ныне доктор наук Я. Л. Глембоцкий. И на помощь ему пришла... дрозофила. Мы уже говорили о летальных рецессивных генах, приводящих к гибели часть потомства этого излюбленного модельного объекта генетиков. Оказалось, что ген, вызывающий у овец серую окраску ширази, именно таков. Как и рецессивные летали у дрозофил, в гетерозиготном состоянии он не сказывается на жизнеспособности; мало того: он оказывается доминантой по отношению к гену черной окраски. Однако стоит ему «огомозиготиться», и он приводит ягненка к гибели на ранней стадии.
Глембоцкий предлагает овцеводам такой выход: скрещивать черных с серыми! В этом случае сохранятся все те же 50% нормальных серых потомков, но зато остальные 50% будут хоть и черными, но живехонькими, вполне здоровыми. Понятно, что выгоднее иметь черного живого ягненка, чем серого мертвого.
Способ, предложенный Я. Л. Глембоцким, позволяет каракулеводу всегда быть на уровне моды. На каракуль,
как и на норок, мода изменчива. И вот представьте себе колхоз, где маточное стадо состоит из черных овец, а прогнозы всех знатоков моды сходятся на том, что предстоит год, когда спрос на черных смушек окажется невелик. Беда поправимая! Достаточно приобрести десяток-другой серых баранов. Искусственное осеменение, широко распространенное теперь в животноводстве, обеспечит получение половины серых ягнят от любого многотысячного стада черных маток.
Выход из «сахарного» тупика
До известного времени селекция у сахарной свеклы шла хорошо: увеличивая вес корней или сахаристость, селекционеры добивались увеличения выхода сахара с гектара посевов. Но потом селекция зашла в тупик — увеличение корня вело к уменьшению сахаристости, а возрастание сахаристости неуклонно приводило к уменьшению веса корня. Такое явление носит название обратной корреляции. На первых этапах селекции ее удавалось одолеть, так как урожай зависел от большого числа генов, и, несмотря на обратную корреляцию между весом корня и содержанием в нем сахара, удавалось найти генные комбинации, ведущие к увеличению продуктивности сорта. Но возможности комбинаторики были исчерпаны. Как вести селекцию дальше?
Ученые обратились к полиплоидам. Киевляне В. П. Зосимович и В. А. Панин скрестили тетраплоидные сорта с диплоидными. В результате получили триплоиды: свеклу, имеющую в клетках три хромосомных набора. Оказалось, что у триплоидов особенно велика сахаристость. Но из-за нарушений в ходе редукционных делений у них образуется мало семян. Однако это не имеет значения: семеноводство можно вести, вновь и вновь скрещивая диплоидов и тетраплоидов. Зато сахаристость, выход сахара с гектара посевов, у триплоидов возрастает в среднем на 15%.
Сейчас уже есть триплоидные сорта, районированные для Кубани.
Получение триплоидов у свеклы.
Скрещивание диплоида и тетраплоида.
По тому же пути получения триплоидов пошли лесоводы. Обычная осина, как известно, дает плохую древесину, страдающую к тому же от сердцевинной гнили. Иная осина — триплоид. Здесь и древесина хороша, и гниль не приносит большого вреда, и темп роста ускорен. А вот несколько цифр, касающихся триплоидных арбузов, нашедших применение в Японии. Диплоидный сорт Син-Ямато давал с единицы площади урожай 352 кг. Тетраплоидный вариант того же сорта — 155 кг. А в результате скрещивания этого малоурожайного тетраплоида со сравнительно малоурожайным (254 кг) диплоидным сортом Отоме возник триплоид, дающий 596 кг с той же единицы площади. Триплоидные арбузы практически бесплодны. Но это и хорошо: арбуз без косточек! А семена каждый раз можно получать от нового межсортового скрещивания.
Чудесное удвоение
Сорта табака Дюбек-7, Дюбек-287 настолько хороши, что даже в лучшие из сигарет их добавляют, как правило, не более 5%. Между тем еще недавно замечательные дюбеки сильно страдали, поражаемые заболеваниями. «Оздоровил» их селекционер М. Ф. Терновский. Однако, чтобы понять, как он работал, нужно вернуться назад, к 1927 году, к трудам генетика Г. Д. Карпетченко, по стопам которого шел Терновский. Карпетченко получил отдаленный гибрид между капустой и редькой. По всем законам, он должен быть бесплодным, потому что у родительских видов хромосомы разные, с разными генами. Но Карпетченко заставил свой гибрид плодоносить. Он удвоил число хромосом. В этом случае каждая из хромосом имела в генотипе своего гомолога, и препятствия для плодовитости устранялись.
То, что было трудно во времена, когда работал Карпетченко, в наши дни упростилось. Если у Карпетченко удвоение числа хромосом было в значительной мере счастливой случайностью, то сейчас генетик добивается этого у растений уже довольно легко: действует на семена колхицином. Все это и имел в виду Терновский, когда приступал к скрещиванию культурных сортов табака с дикими, обладающими иммунитетом. Удвоение числа хромосом привело к образованию плодовитых табаков, а дальнейшая работа по отбору и скрещиванию дала сорта, обладающие качествами лучших табаков мира и в то же время иммунитетом к двум важнейшим болезням: мучнистой росе и табачной мозаике.
Что такое наша культурная слива?
Получение амфидиплоидов. Исходные формы отличаются по числу хромосом. Поэтому у гибрида некоторые из хромосом не имеют партнера. После удвоения хромосом под действием колхицина каждая из них оказывается парной.
В диком виде она не встречается. Ученые предположили, что культурная слива возникла от скрещивания терна и алычи.
В. А. Рыбин проверил это теоретическое предположение. Оно подтвердилось: полученный им гибрид оказался культурной сливой. Это интересно не только с теоретической точки зрения: ведь в селекцию сливы можно включить, например, многие формы алычи, зимостойкие растения.
«Урожайность», увеличенная стократно
1948 год. Маленькая группка генетиков берется за пенициллин, который в то время был дефицитен, потому что на заводах использовались на редкость неурожайные штаммы[2] грибков. На ходу осваивают люди микробиологические методики и создают новые; без этого не обойтись: то, за что они взялись, новая отрасль науки — микробиологическая генетика. И вот тут-то сказывается одна из особенностей дарования руководителя этой группы С. И. Алнханяна: умение находить, поддерживать способных людей, выращивать из них высококвалифицированных специалистов. Небольшая группа довольно быстро превращается в крупнейшую в СССР лабораторию, и не просто в лабораторию — в кузницу кадров генетиков-микробиологов. В условиях, когда ни один из вузов не готовил генетиков, Алиханян сумел вырастить четырнадцать кандидатов наук!
А вместе с кадрами росли и успехи. Под действием лучей пенициллиум давал мутации, а скрупулезный и хитроумный отбор подхватывал их. Новый штамм — подлинный богатырь: он накапливает в своем теле в сто раз больше пенициллина, чем штамм исходный! А это значит, что в сто раз можно сократить потребную для него производственную площадь, во множество раз — расходы на получение лекарства. И еще это означает сотни тысяч, быть может миллионы, спасенных жизней. Этот штамм в течение многих лет применялся на всех наших заводах, да и не только на наших: он приобрел всемирную известность и сейчас «трудится» на заводах многих стран.
Но не один пенициллин был «властителем дум» лаборатории Алиханяна. Благодаря комплексному действию этиленимина, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей здесь выведены штаммы биомицина, производительность которых увеличена на 600%, террамицина — на 800%, эритромицина и олеандомицина — на 800—1000%.
Радиация и химия в сельском хозяйстве
