Н. И. Вавилов о селекции
Не было в нашей биологии фигуры крупнее, чем академик Николай Иванович Вавилов. «Мы только потому не говорим про Вавилова «гений», что он наш современник» — так сказал о Николае Ивановиче в конце тридцатых годов один крупный биолог.
В XX веке науки усложнились, специализировались. Теперь даже две смежные области нельзя уже знать в совершенстве.
Однако сказанное относится к людям, способным, даже талантливым, для гениев же законы не писаны. Вавилов был не только крупнейшим генетиком, но и крупнейшим ботаником-систематиком, географом и организатором биологической науки. Человек высочайшей культуры, Вавилов владел многими языками и во время бесчисленных своих экспедиций разговаривал с жителями на их родных наречиях.
Ни в царской России, ни в Советской республике первых лет не существовало научно организованной системы селекции. И если теперь эта система существует, то во многом тут заслуга Вавилова. Он создал ВИР — Всесоюзный институт растениеводства. Поставить на службу советскому народу флористическое богатство всего мира — грандиозная задача, истинно вавиловская по масштабу! Под его руководством и во многом его руками создан был при ВИРе фонд сортов культурных растений, собранных со всего света. Эта «копилка» и по сей день верно служит селекционерам. Лучшая из наших пшениц, Безостая-1, создана академиком Лукьяненко в результате гибридизации, одним из компонентов которой был сорт, вывезенный Вавиловым из Аргентины. Сотни селекционеров и по сей день пользуются накопленными Вавиловым богатствами.
Вавилов был первым президентом Всесоюзной сельскохозяйственной академии. Под его руководством в академии велась большая плодотворная работа. По инициативе Вавилова была создана разветвленная по всему СССР сеть селекционных и опытных станций. И наконец, именно Вавилов создал при Академии наук СССР Институт генетики и был первым его директором.
Н. И. Вавилов.
Энергичный, наделенный колоссальнейшим обаянием, Вавилов умел группировать вокруг себя лучшие силы. Это был деятель не только нашей, но и мировой науки. И не случайно съехались в ту пору к нам генетики со всего света, чтобы работать в вавиловском институте, в том числе такие крупнейшие, как Меллер и Бриджес: в СССР перемещался в ту пору центр мировой генетической науки.
Противники генетики еще недавно противопоставляли Вавилова Ивану Владимировичу Мичурину, изображали этих двух ученых, как непримиримых врагов. На самом деле именно Вавилов поддержал Мичурина, обратил внимание на его работы. И Мичурин помнил об этой поддержке, ценил Вавилова.
Жизнь Вавилова отдана науке и людям. Добрые дела не забываются, не гибнут, не умирают. Ему еще но поставлен памятник, но есть памятники другие: сотни статей и книг, целая литература о Вавилове. И не только литература. Академик П. М. Жуковский подсчитал: за счет селекции, в результате работы созданной Вавиловым селекционной системы, мы получаем ежегодно приблизительно 25% урожая. Четверть каравая страны — памятник, достойный Вавилова!
В переводе на русский слово «селекция» означает «отбор». Но селекция в современном значении этого слова — понятие очень широкое. Вавилов насчитывал в ней семь разделов: это учение об исходном материале, о наследственной изменчивости, о роли среды, теория гибридизации, теория селекционного процесса, учение о направлениях селекционной работы, частная селекция (учение о селекции отдельных видов). Мы не можем даже вкратце остановиться на этих разделах. Лишь на отдельных примерах покажем, как генетика осуществляет свою роль теоретической базы для селекции.
Мода и пушистое золото
Рояль-пастель, паламино, алеутская, пастель «дыхание весны»... Не правда ли, пышные названия? А относятся они все к норкам — пушным зверькам, разводимым во многих совхозах. Мех норок моден на западе, идет на экспорт, вот и приходится генетикам-звероводам, в частности члену-корреспонденту АН СССР Д. К. Беляеву, называть своих норок звонкими, часто иностранными словами.
Замечательные породы норок выведены с учетом законов Менделя. Окраска шкурки! Этот признак наследуется обычно просто. Так, порода рояль-пастель отличается от норок дикого типа лишь тем, что один из генов, обуславливающий окраску, заменен у нее на рецессив. Нетрудно себе представить, что достаточно появиться хотя бы одной норке такого типа, чтобы во втором поколении их оказалось уже несколько, если исходная норка самка, или же много — если самец.
Норки совхозные. Вверху — белая и серебристо-голубая; внизу — стюарт-пастель, паламино.
Первое поколение от скрещивания рояль-пастеля с диким типом окажется по шкурке дикого типа. Но при скрещивании гибридов между собой выщепится рецессив в количестве около 25% потомков, при возвратном же скрещивании норок типа рояль-пастель будет 50%.
Часто скрещивания бывают сложные. Так, при скрещивании платиновой и алеутской все потомство первого поколения окажется дикого типа, однако при спаривании гибридов между собой произойдет расщепление по формуле 9:3:3:1, или 56% «диких», 19% платиновых, 19% алеутских пастель и 6% новой, сапфировой окраски.
Менделевские моно- и дигибридные скрещивания в звероводстве применяются не только для выведения зверьков новых окрасок. Мода изменчива. Часто случается, что, например, ныне модные платиновые норки через год-другой цену теряют: модницы хотят паламино! В этом случае селекционер, работающий в совхозе, пользуясь законами Менделя, может и даже обязан молниеносно перестроить маточное стадо на производство паламино.
Считая, что роскошный хвост, воротник и штанишки — рецессивные признаки, составьте схему, позволяющую все эти признаки объединить.
Менделевская комбинаторика применяется в селекции очень широко. Безусловно, большинство скрещиваний, особенно при межсортовых и межпородных гибридизациях, оказываются сложными, вовсе не легко поддающимися учету. Зачастую в формировании признака принимает участие много генов. В этих случаях расщепления не обнаруживаются столь ясно, как, например, у норки или при скрещивании рыжих и черно-бурых лис. Однако и здесь они происходят, и селекционеры пользуются их результатами.
Когда дети урожайней родителей
Это было в XVIII веке. Молодая в ту пору Российская академия привлекала к работе иностранных ученых. Среди них был немец Кёльрейтер — ботаник-гибридизатор, о котором помнит наука и по сей день. В какой-то мере он был предшественником Менделя, хотя не об этом пойдет сейчас речь.
Кёльрейтер работал в Ботаническом саду в Петербурге. Он получал много различных гибридов, в том числе между видами табака. Вот эти-то гибриды и оказались удивительными: превосходили по размерам, по мощи родителей.
Это явление было названо гибридной мощностью или гетерозисом.
С гетерозисом люди встречались задолго до опытов Кёльрейтера, только не обращали на него того внимания, которое это явление заслуживает. Издавна люди скрещивали осла и лошадь для получения мулов и лошаков. Тут тоже был гетерозис, однако не по размерам, а по выносливости, по неприхотливости.
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.