Очерки адаптации и биологии и технике - Лабутин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
Возможности использования механизма мутации в технике пока что ограничены областью производства, связанного со сферой биологии (сельское хозяйство, пищевая промышленность, фармацевтическая и т. п.). В настоящее время здесь достигнуты уже большие успехи. Резко увеличить вероятность мутации удается, подвергая растения, микроорганизмы искусственному радиоактивному облучению, воздействию некоторых химических веществ и даже простому повышению температуры. При этом за короткое время получают много разнообразных мутантов и, про-
веряя их свойства, отбирают полезные для человека новые генотипы. Зачастую большие трудности возникают при решении проблемы получения устойчивого потомства у отобранных мутантов. Тем не менее, в ряде случаев этн трудности успешно преодолены; советским ученым удалось, например, получить высокопродуктивные мутанты томатов, фасоли, хлопчатника, пшеницы. Некоторые из них уже внедрены в сельскохозяйственное производство. Аналогичными методами во много раз повышена биологическая активность и резко снижена стоимость пенициллина, выведены устойчивые к радиации микроорганизмы.
В экспериментальных работах, направленных на выведение новых сортов сельскохозяйственных культур и новых пород животных, большую роль играет скрещивание (гибридизация) в сочетании с искусственным отбором (селекцией). Закономерности наследования родительских признаков, изучение которых впервые предпринял великий чешский ученый Грегор Мендель в середине прошлого века, проводя опыты по скрещиванию сортов гороха с желтыми и зелеными бобами, обусловлены особыми механизмами образования полного набора хромосом при слиянии материнской и отцовской половых клеток (гамет) в зиготу, дающую начало новому организму. Среди таких механизмов большую роль в наследственной изменчивости играет процесс, открытый американским биологом Томасом Морганом и названный крос-синговером, илн перекрестом хромосом. Он состоит в рекомбинации генов, носителями которых являются различные участки хромосом, и приводит к появлению в потомстве новых комбинаций родительских признаков. Выяснено, что частота рекомбинации генов может возрастать в несколько раз при отклонении условий существования организма от нормальных. Таким образом, жнвые организмы отвечают на нарушение привычных условий существования повышением наследственной изменчивости. Как и при мутациях, новые генотипы, появляющиеся в результате кроссннговера, оказываются «сырым» материалом для филогенетической адаптации, происходящей, в конечном счете, благодаря естественному отбору, который направляет распространение генотипов, придающих фенотипу биологически целесообразные приспособления.
В отличие от многих других биологических дисциплин современная генетика располагает достаточно стройным математическим аппаратом, позволяющим производить количественные оценки при изучении разнообразных вопросов, связанных с наследованием родительских признаков и изменчивостью. Поэтому можно говорить о существовании абстрактных математических моделей генетических процессов, что делает возможным физическое моделирование этих механизмов на нной материальной основе. Закономерности некоторых генетических механизмов могут оказаться интересными при разработке стратегических программ обучающихся автоматов. Познакомиться с математической теорией генетики можно по книге [84], шестая глава которой содержит основные положения этой теории, иллюстрированные расчетами применительно к проблемам эволюции.
Хотя мутация и рекомбинация генов признаются сейчас основными механизмами эволюции организмов, сами эти механизмы также являются плодом эволюции более древних биологических
систем, не обладавших ими, и появились они _как_эффективное сррдстш^_^мволяющее сочетат^_^егадчив^стьJE_aaan™ менчивостьюГПоэтому "изучение адаптивных процессов эволюции неизбежно должно привести и к вопросу, за счет каких адаптивных механизмов выработались эти современные механизмы эволюции. Для разрешения этого вопроса надо выйти за рамки генетики и классической теории эволюции и обратиться к самым истокам жизнн — к проблеме ее происхождения.
Разработка научной теории происхождения жизни является самой сложной задачей, которую когда-либо ставили перед собой ученые. Наиболее полное развитие эта теория получила в трудах академика А. И. Опарина и блистательно изложена в его монографии, переведенной на многие языки [52]. Характеризуя любую живую систему как открытую, поточную, существование и устойчивость которой обусловлены не долговечностью конструктивных элементов, а непрерывной обновляемостыо „всех слагающих ее частиц за счет оомёна _ДШ,еств.О№ “иТнёргией с внешней средой, академик Опарин усматривает происхождение жнзни гГЯОявленни отграниченных от окружающей среды образований (так называемых коацерватных капель), которые, находясь в «первичном бульоне», были способны извлекать из него вещества, родственные уже содержащимся в них самих. Эволюция таких капель сначала могла быть связана с их механическим дроблением по мере роста под влиянием внешних сил и с естественным отбором структур, которые наиболее активно поглощали определенные органические соединения из первичного бульона и отличались наибольшей устойчивостью.
