Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

В настоящее время человечество использует для сельскохозяйственного производства около 10 % всей поверхности суши. Увеличивать эту долю уже невозможно, потому что практически все резервы исчерпаны. Тем большее значение приобретает селекционная работа учёных, которая, опираясь на основные закономерности наследственности и изменчивости, создаёт новые высокопродуктивные породы и сорта. В последние годы селекция активно вводит в практику приёмы и методы генной и клеточной инженерии.

Проверьте свои знания

1. Какие животные являются предками собаки; кошки; крупного рогатого скота; лошади?

2. Объясните, почему близкородственное скрещивание приводит к вырождению генетической линии.

3. Почему для каждого региона нужны свои сорта растений и породы животных? Объясните свою точку зрения.

4. Из большого разнообразия видов животных, обитающих на Земле, человек отобрал для одомашнивания сравнительно немного видов. Как вы считаете, чем это объясняется?

5. Какие из методов селекции, представленные в данном параграфе, являются относительно новыми? Почему эти методы не могли использоваться ранее?

Задания

1. Объясните происхождение терминов «инбридинг» и «аутбридинг».

2. Межвидовые гибриды практически всегда стерильны, т. е. не способны к половому размножению. Это связано с тем, что у них нарушается гаметогенез – процесс формирования половых клеток. Вспомните особенности мейоза – деления, в ходе которого образуются гаметы, и объясните, почему у межвидовых гибридов он не может протекать нормально. Обратите внимание, что, как правило, нарушения мейоза происходят в профазу первого деления.

3. Подготовьте информацию о развитии животноводства в вашем регионе. Выясните, коров каких пород содержат на ближайших животноводческих фермах, какова их молочная продуктивность. Если есть возможность, организуйте вместе с учителем поход на ферму, конезавод, звероферму. Сделайте красочный отчёт по результатам экскурсии в виде стенда или стенгазеты (групповой проект).

4. Межвидовые гибриды бесплодны. При этом скрещивание домашних животных с их дикими предками приводит к появлению плодовитого потомства. В настоящее время по европейским лесам бродят собачье-волчьи гибриды. В сельском хозяйстве успешно скрещивают овцу с диким бараном или домашнюю корову с зебу. Объясните, почему потомство этих скрещиваний плодовито.

5. Подготовьте доклад о жизни и научной деятельности Н. И. Вавилова. В чём трагичность судьбы этого учёного?

6. Организуйте выставку достижений селекции, посвящённую деятельности местных селекционных центров и станций (групповой проект).

§ 67 Биотехнологии

Если в геном арбуза поместить геном мухи, то семечки будут сами разлетаться.

Мечта биотехнолога

Биотехнология – это использование организмов, биологических систем или биологических процессов в промышленном производстве. Термин «биотехнология» получил широкое распространение с середины 70-х гг. XX в., хотя ещё с древних времён человечество использовало микроорганизмы в хлебопечении и виноделии, при производстве пива и в сыроварении. Любое производство, в основе которого лежит биологический процесс, можно рассматривать как биотехнологию. Генная, хромосомная и клеточная инженерия, клонирование сельскохозяйственных растений и животных – это различные аспекты современной биотехнологии.

Биотехнология позволяет не только получать важные для человека продукты, например антибиотики и гормон роста, этиловый спирт и кефир, но и создавать организмы с заранее заданными свойствами гораздо быстрее, чем традиционные методы селекции. Существуют технологические процессы по очистке сточных вод, переработке отходов, удалению нефтяных разливов в водоёмах, получению топлива, основанные на особенностях жизнедеятельности некоторых микроорганизмов.

Появляющиеся современные биотехнологии изменяют наше общество, открывают новые возможности, но одновременно создают определённые социальные и этические проблемы.

Генная инженерия

Удобными объектами биотехнологии являются микроорганизмы, имеющие сравнительно просто организованный геном, короткий жизненный цикл и обладающие большим разнообразием физиологических и биохимических свойств.

Одной из причин сахарного диабета является недостаток в организме инсулина – гормона поджелудочной железы. Инъекции инсулина, выделенного из поджелудочных желёз свиней и крупного рогатого скота, спасают миллионы жизней, однако у некоторых пациентов приводят к развитию аллергических реакций. Оптимальным решением было бы использование человеческого инсулина. Методами генной инженерии ген инсулина человека был встроен в ДНК кишечной палочки. Бактерия начала активно синтезировать инсулин. В 1982 г. инсулин человека стал первым фармацевтическим препаратом, полученным с помощью методов генной инженерии.