Селекцията или по какво бананите от магазина се различават от тези, които са яли нашите предци

Изкуственият отбор или селекцията променя продуктите, с които сме свикнали. Нека да се спрем малко по-подробно с помощта на няколко показателни примера.

През вековете човекът е подбрал най-полезните качества сред растенията и животните и ги е култивирал. Така например са се появили зърнени култури, които дават по-голям добив, и плодове с по-изтънчен вкус.

Да разгледаме как селекцията се е развила с течение на времето и защо не може да спре.

Човекът е започнал да влияе върху генетиката на живите същества още преди 15-17 хиляди години. Бидейки събирачи и ловци, нашите предци са опитомявали вълци и след това са развъждали най-послушните индивиди.

Процесът на подбор на индивиди с полезни за човека признаци и последващото им размножаване се нарича селективно кръстосване.

Превръщането на вълците в кучета е повлияно не само от хората, но и от естествения подбор. Под грижите на хората бъдещите кучета е трябвало да се сблъскат с непозната растителна храна. Затова в хода на естествения подбор четириногите са станали по-способни да усвояват скорбялата.

Същите древни кучетата, които са се заселили в Тибет заедно с хората, в крайна сметка са се научили да понасят ниската концентрация на кислород в планините. Но не от само себе си, а благодарение на мутации в редица гени, които отговарят за структурата на хемоглобина и еластичността на кръвоносните съдове. А кучетата, които са живели на африканския континент преди около 14 000 години, са станали устойчиви на маларията.

Ако опитомяването на кучетата и говедата е станало по инициатива на човека, то някои други животни са се „опитомили“ сами. Плъховете, мишките и врабчетата били първите, които дошли в човешките селища, за да се хранят със зърно и с остатъците от храна. А след това там се появили дивите котки, за да ловуват гризачи и врабчета.

Колкото и да е странно, човекът започва да опитомява растенията, след като е опитомил например вълка. Преди около 13 000 години хората започват да засаждат пшеница, ечемик и леща в близост до селищата. Ако едно отделно растение се вкоренявало успешно, можело да се присаждат нови издънки, защото тази устойчивост е била генетично обусловена.

След това човекът се научил да подбира най-продуктивните култури и преди около 10 500 години се появили първите, вече по-лесни за отглеждане, опитомени сортове. Въпреки това човекът не е разбрал как работи селекцията чак до XIX век.

Селекцията е навсякъде

Някои учени считат, че преди канутата на пътешествениците да достигнат Шри Ланка, бананите са растели само в Папуа Нова Гвинея. След това пътешествениците са сменили лодките си с пълноценни кораби и бананите са достигнали Южна Азия и Африка.

В продължение на векове хората еднозначно са предпочитали бананите с по-тънки кори и по-малки семена. Така са се получили съвременните, познати сортове. В някои региони бананите не само се консумират, но от тях се произвеждат и лекарства, чинии, тъкани и бижута.

Интересен факт: позната ни е миризмата на изкуствения ароматизатор с вкус на банан – много хора са на мнение, че той няма нищо общо с истинския. За това има обяснение: синтетичният ароматизатор е препратка към сорта Gros Michel, чието производство е преустановено в средата на 20-ти век. През 50-те години на миналия век посевите са засегнати от гъбички, известни като „панамската болест“. За да отговорят на търсенето, производителите разработват нов сорт банани – „Кавендиш“, който е устойчив на болестта „Панама“, но са с напълно различен вкус.

Милионите внуци на зелето

Дивото зеле е растяло в градините на Древна Гърция и Рим, но е придобило съвременния си вид едва през XVII век: хората просто инстинктивно са избирали зелето с големи листа.

Карфиолът и брюкселското зеле, класическото броколи и китайският му сорт кай-лан – във всеки случай селекционерите са култивирали определена черта на растението (дълго стъбло, пъпки, цветове). През 1993 г. японска компания представя броколини – хибрид от броколи и кай-лан, наричан още аспержи заради приликата му с аспержите.

Дебелата овча вълна

Трудно е да си представим, че муфлоните са едни от най-близките роднини на домашните овце, въпреки че изобщо не си приличат. Опитомяването на овцете датира от бронзовата епоха, като хората са селектирали за разплод животни с по-дебела козина и косъм.

Сега една домашна овца може да носи на гърба си над 35 кг вълна и без редовно стригане животното трудно оцелява самостоятелно.

Универсалните гълъби

Историята на развъждането на гълъби се е променяла многократно:

• Гълъби за храна: древните хора са отглеждали най-едрите птици за ядене.
• Пощенски гълъби: древните гърци са отглеждали птици, които са били издръжливи и способни да се ориентират (homing – завръщане у дома), за да уведомяват населението, например за резултатите от Олимпийските игри.
• Гълъби за домашни любимци: Гълъбите са били развъждани като декоративни птици, като се е обръщало внимание на различни характеристики, като например уголемена гуша (патешки гълъб, английски пуяк), пухкава опашка (паунова опашка), миниатюрен клюн (късоклюн).

През XIX век в Европа отглеждането на гълъби за красота е на мода. Дори Чарлз Дарвин е бил запален по това (негови домашни любимци също са били английските пощенски гълъби, както на снимката по-горе). Въз основа на създаването на нови породи от обикновения син гълъб той описва механизма на естествения подбор. В естествени условия самата природа действа като селекционер: тя фиксира в растенията и животните черти, които им помагат да се адаптират по-добре към околната среда.

Първият, който обяснява селекцията по научен път, е Грегор Мендел

Известен ни е като автор на законите на наследствеността, на които се основават биологичните казуси като „Какъв цвят очи ще имат децата, ако бащата и майката имат кафяви очи?„. Но той не е бил изследовател, а монах (учител по физика и биология на непълно работно време), а в свободното си време се е занимавал с животни и градински растения.

Дългогодишните му наблюдения на обикновения градински грах (Pisum sativum) довеждат до революционно откритие, което дава началото на генетиката като наука.

Това откритие е принципът, по който се унаследяват признаците при кръстосване. Мендел определя седем признака на граха (цвят на граха, структура на кожицата, форма на цвета и др.), кръстосва двойки растения с контрастни прояви на тези признаци и след това прави някои наблюдения:

• Ако се кръстосат растения с лилави и бели цветове, цветовете на хибрида винаги ще бъдат лилави. Този цвят доминира над белия.
• Но при хибридите от второ поколение цветовете могат да бъдат и бели: проявява се потиснатият цвят на „бабиното растение“. Тези наблюдения са валидни и за редица други признаци на растението.

По онова време Мендел нищо не е знаел за ДНК или гените. Той нарича единиците наследствена информация за признаците с абстрактната дума Anlagen – „признаци“.

През 1865 г. Грегор Мендел прави доклад за наблюденията си пред Дружеството на естествоизпитателите в Брун, а през следващата година публикува своите открития. Работата му обаче е или неразбрана, или пренебрегната. Неговите трудове са преразгледани едва 35 години по-късно, през 1900 г.

Кога се появяват гените в тази история?

През 1869 г. Йохан Фридрих Мишер изолира от ядрото на човешка левкоцитна клетка – ново за науката по това време съединение – ДНК. Ученият предполага, че то играе някаква роля в предаването на наследствената информация на следващото поколение организми, но по това време науката не е в състояние да разтълкува тези данни.

През 1909 г. датският биолог Вилхелм Йохансен предлага термина „ген“, за да опише загадъчната единица наследствена информация – но по това време учените все още не знаят какво представлява тази единица.

В началото на века науката вече е в състояние да изолира отделни хромозоми – сложни комплекси, съставени от ДНК и протеини. Американският учен Томас Хънт Морган смятал, че в тях се намират гените. Той започва експерименти през 10-те години на ХХ век. Кръстосва плодови мушици (Drosophila melanogaster) с ясно изразени различни признаци и наблюдава как те се проявяват в следващите поколения.

Ето какво открива той. Червеният цвят на очите при мушиците е доминантен признак, а белият – рецесивен. Белите очи се срещали по-често при мъжките с X и по-късите Y полови хромозоми. Много рядко такъв цвят на очите имало при женските с две Х хромозоми. Оказва се, че генът, отговорен за белия цвят на очите на мухите, се съдържа в Х хромозомата и отсъства в Y хромозомата.

Въпреки това едва през 1944 г. изследователите Ейвъри, Маклауд и Маккарти успяват да докажат, че ДНК в една хромозома наистина е носител на наследствената информация.

Размножаване, хромозоми, ДНК – добре. Но какво общо имат тези неща с фермерите?

Последвалите открития на структурата на ДНК и технологиите за секвениране направиха възможно разкодирането на геномите на различни организми – включително на любими плодове, зърнени култури, добитък и домашни любимци.

Въз основа на тези транскрипти се създават генетични бази данни за различните породи животни и култури.

С помощта на новите генетични познания селекционерите могат да анализират последователностите на гените, които ги интересуват – например устойчивост към определени болести.

Днес вече не е необходимо да излагате дървото на инфекция, за да разберете дали е устойчиво на дадена болест; и не е необходимо да чакате новата реколта, за да разберете дали то ще даде едри плодове. А услугата за геномна селекция може да бъде поръчана, например чрез ресурса за селекция на платформата Your Farming. Специалистите ще могат да идентифицират носителите на 26 генетични заболявания или икономически полезните характеристики (например наличието на каппа-казеин в млякото на кравите).

Компетентната селекция спестява време на фермерите, но процесът все още не е толкова бърз. Засега създаването на съвсем нов сорт ябълки отнема 15-20 години.

Генна модификация ли е селекцията?

Това са два различни механизма, които се допълват взаимно.

Генното инженерство е група от методи с една единствена цел: манипулиране на генетичния материал. От предизвикване на точкови мутации до изтриване или вмъкване на цели гени.

Научната общност все още оценява възможните рискове от ГМО за човешкото здраве. Факт е, че някои техники за редактиране на генома предизвикват нежелани реакции – появяват се нежелани мутации. Ето защо в редица страни е забранено отглеждането и развъждането на генетично модифицирани организми. Но в това направление мненията започнаха да се променят.

Какво следва

Населението на света продължава да нараства, а с него и търсенето на храна.

През 2000 г. с помощта на генното инженерство бе създаден „златен ориз“ с по-високо съдържание на бета-каротин (от който организмът синтезира витамин А). Смята се, че по-хранителният „златен ориз“ може да компенсира недостига на витамин А сред бедните хора по света.

Въпреки че отглеждането му в земеделски стопанства във Филипините бе одобрено през 2019 г., сортът все още не е обявен за продажба: той е в процес на тестване.

Но със сигурност тестовете ще се окажат положителни и този ГМО ориз ще започне масово да се използва за храна на хората.