Урок биологии по теме Селекция животных. Достижения современной селекции. (11 класс)
Открытый урок по биологии
в 11 классе по теме «Селекция животных. Достижения современной селекции»
в рамках проведения
единого методического дня
по теме «Пути повышения успеваемости обучающихся в образовательном процессе»
ТЕМА УРОКА: «СЕЛЕКЦИЯ ЖИВОТНЫХ.
ДОСТИЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ СЕЛЕКЦИИ.»
ЦЕЛИ УРОКА:
1.Продолжить формирование у учащихся понятие о селекции как науке, ее методах.
2.Изучить методы селекции животных.
3.Познакомиться с достижениями современной селекции.
ЗАДАЧИ:
Образовательные.
Сформировать у учащихся понятия: селекция, сорт, штамм, порода, генофонд, чистые линии, гибридизация, индивидуальный и массовый отбор, естественный отбор, искусственный отбор, гетерозис, полиплоидия, клеточная и генная инженерия, клонирование.
Развивающие.
Развивать абстрактное, логическое мышление, интерес к предмету, стремление к самообразованию; умение адекватно оценивать окружающие явления, умения обосновать своё утверждение; содействовать развитию психологической и содержательной рефлексии, развитию эмоциональной сферы обучающихся, монологической речи, коммуникативной культуры; способствовать сплачиванию детского коллектива
Воспитательные.
Воспитывать толерантность, уважение к учителю, оппонентам, дисциплинированность. Содействовать воспитанию положительного отношения к знаниям, формированию взглядов, убеждений, развивать у обучающихся уверенность в своих силах..
ТИП УРОКА: комбинированный урок.
МЕТОДЫ РАБОТЫ:
1. Словесные: объяснение, разъяснение, рассказ, беседа
2. Наглядный (иллюстративный)
3. Репродуктивный (воспроизводящий)
4. Проблемно - поисковый (работа с книгой, с тетрадью)
5. Метод стимулирования и мотивации учебной деятельности: поощрения
6. Мультимедийный
ОБОРУДОВАНИЕ: мультимедийная презентация по теме «Селекция», учебник, рабочая тетрадь, карточки-задания, тесты.
ХОД УРОКА
1. Организационный момент
(слайд 1)
Вступительное слово учителя
-- Доброе утро, дорогие ребята и уважаемые гости! Добро пожаловать в этот замечательный кабинет на наш сегодняшний урок. Возможно, у кого-то из вас возник вопрос – почему урок биологии в кабинете информатики? А потому, что этот урок мы проведем с использование интерактивной доски. Но обо всем по порядку. Я надеюсь на ваше понимание, работоспособность, и уверена, что вы сможете показать все свои знания, умения и навыки в полной мере. И наш урок мне хотелось бы начать словами Цицерона:
ИЗУЧЕНИЕ И НАБЛЮДЕНИЕ ПРИРОДЫ ПОРОДИЛО НАУКУ
(ЦИЦЕРОН)(слайд 2)
2. Активизация знаний учащихся. (слайд 3)
-- Итак, мы с вами на сегодняшнем уроке продолжаем изучать тему «Селекция» и давайте вспомним, что такое селекция?
-- Селекция наука о выведении новых и совершенствовании сущест вующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганиз мов с необходимыми человеку свойствами.
-- В ответе прозвучали слова «сорт, порода, штамм». Дайте определение этим терминам.
-- Сортом, породой и штаммом называют популяцию организмов (растений, животных и микроорганизмов), искусственно созданную че ловеком, которая характеризуется определенным генофондом, наслед ственно закрепленным морфологическими и физиологическими при знаками, определенным уровнем и характером продуктивности.
-- Как любая наука селекция ставит перед собой определенные задачи. Назовите их, пожалуйста.
-- В задачи селекции входит:
повышение продуктивности сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов;
изучение разнообразия растений, животных и микроорганиз мов, являющихся объектами селекционной работы;
анализ закономерностей наследственной изменчивости при гиб ридизации и мутационном процессе;
исследование роли среды в развитии признаков и свойств орга низмов;
разработка систем искусственного отбора, способствующих уси лению и закреплению полезных для человека признаков у организмов с различными типами размножения;
создание устойчивых к заболеваниям и климатическим услови ям сортов и пород; получение сортов, пород и штаммов, пригодных для механизи рованного промышленного выращивания, разведения и уборки.
(слайд 4)
-- Возникнув много лет назад селекция должна была на чем-то основываться, что-то должно было быть теоретической основой селекции?
-- Теоретической базой селекции является генетика. Она также ис пользует достижения теории эволюции, молекулярной биологии, био химии и других биологических наук. Селекция, опираясь на комп лекс наук, использует научные открытия для преобразования наслед ственности растений, животных и микроорганизмов.
-- И, естественно, у селекции существуют свои методы. Какие это методы и как их можно классифицировать?
-- К методам селекции традиционно от носят отбор, гибридизацию, мутагенез. Во второй половине XX в. стали применять принципиально новые методы экспериментальной биологии клеточную и генную инженерию. Это направление легло в основу новой области биологии биотехнологии.
(слайд 5) -- Использование интерактивной доски для дополнения схемы «Основные методы селекционной работы»
-- Почему методы клеточной и генной инженерии считаются перспективными в селекции и биотехнологии?
-- Клеточная инженерия основана на культивировании отдель ных клеток или тканей на искусственных питательных средах. Такие клеточные культуры используются для синтеза ценных веществ, про изводства незаряженного посадочного материала, получения клеточ ных гибридов. Метод гибридизации клеток приобретает все большее значение в селекции. Оказалось, что если взять клетки разных орга нов и тканей или клетки разных организмов, объединить их с по мощью специальных приемов, разработанных учеными, в одну, то об разуется новая, гибридная клетка. Свойства этой гибридной клетки существенно отличаются от свойств родительских клеток. Таким пу тем можно получать клетки, выделяющие необходимые человеку ле карства.
Генная инженерия это целенаправленный перенос нужных генов от одного вида живых организмов в другой, часто очень далеких по своему происхождению. Это, как считают ученые, перспективное направление, которое в недалеком будущем позволит человеку целе направленно улучшать наследственные качества организмов, полу чать в неограниченном количестве ценные биологически активные вещества. В то же время многие ученые высказывают опасения, что не контролируемые работы в области генной инженерии могут привести к созданию организмов, опасных для человека.
-- Говоря о методах селекции, одним из них был назван отбор. Скажите, пожалуйста, чем методический отбор отличается от бессознательного?
В чем отличие массового отбора от индивидуального?
-- В основе селекции как науки лежит разработанная Ч. Дарвином концепция искусственного отбора. На ранних этапах социальной эво люции человека искусственный отбор проводился бессознательно. Люди сохраняли потомство от лучших представителей и употребляли в пищу худших без сознательного намерения вывести более совершен ную породу или сорт.
При методическом отборе человек сознательно систематически отбирает представителей с определенными качествами и стремится к выведению нового сорта или породы.
При массовом отборе выделяют группу особей с желаемы ми признаками. Потомство при таком отборе генетически неоднород но и поэтому дает расщепление признаков при размножении. В связи с этим отбор проводят в ряде поколений.
При индивидуальном отборе выделяют единичные особи с цен ными качествами и отдельно выращивают их потомство. При после дующем самоопылении у растений или близкородственных скрещива ниях у животных выводят чистые линии. Чистая линия группа генетически однородных (гомозиготных) организмов, представляю щих ценный исходный материал для селекции.
А сейчас я предлагаю вам вспомнить, что вы знаете о селекции растений
(слайд 6)
И начнем мы с вами с особенности селекции растений. Назовите их.
-- В селекции растений необходимо учитывать следующие особенности биологии растений:
– высокая плодовитость и многочисленность потомства;
– наличие самоопыляемых видов;
– способность размножаться вегетативными органами;
– возможность искусственного получения мутантных форм.
(Слайд 7)
А сейчас я предлагаю посмотреть на слайд и ответить на вопросы: «Какое явление здесь изображено? В каком случае оно проявляется? К какому методу относится и с какой целью используется?»
(Слайд 8)
На данном слайде мы видим угасание гетерозиса. Одним из путей увеличения разнообразия материала для селекции является гибридизация. Она бывает двух видов: близкородственная, позволяющая перевести рецессивныегены в гомозиготное состояние; неродственная, помогающая объ единить в одном организме гены, ответственные за ценные признаки разных особей.
При гибридизации особей разных линий аутбридинге (англ. out вне и breeding разведение) удается получить гетерозигот ные гибриды, превосходящие по своим качествам родительские фор мы. В этом случае проявляется эффект гетерозиса (греч. heteroiosis изменение, превращение) гибридной силы, основной причиной ко торого является отсутствие проявления вредных рецессивных алле лей в гетерозиготном состоянии. Эффект гетерозиса широко применя ют для получения высокоурожайных гибридов кукурузы, огурцов, сахарной свеклы и других культурных растений. Уже со второго поколения эффект гетерозиса угасает, начинают проебладать мелкие растения, несущие признаки исходных форм.
При близкородственной гибридизации инбридинге (англ. inbreeding, от in в, внутри и breeding разведение) повышается степень гомозиготности организмов. Многократный инбридинг может привести к резкому ослаблению или вырождению потомков.
Неродственная гибридизация может быть внутривидовой скрещивание особей разных сортов или пород одного вида и отдален ной скрещивание особей разных видов и родов.
-- Основой успеха се лекционной работы в значительной степени является генетическое разнообразие исходного материала. В своей работе селекционеры ста раются использовать все многообразие диких и культурных растений. На необходимость использовать в селекции растений все видовое мно гообразие флоры нашей планеты указывал еще великий русский ученый, академик, выдающийся генетик и селекционер. Назовите его и расскажите о нем.
(слайд 9)
-- Это выдающийся генетик и селекционер Николай Иванович Вавилов. Под его руководством были организованы научные экспедиции в разные реги оны Земли для сбора образцов культурных растений, их диких пред ков и сородичей. В ходе экспедиций было собрано более 160 тыс. образцов разных видов и сортов растений. В настоящее время эта уни кальная и самая крупная в мире коллекция хранится во Всесоюзном институте растениевод ства (ВИР, г. Ленинград, ныне СанктПетербург), в настоящее время носящем имя Н.И. Вавилова и используется селекционерами в их практической работе. Так, известный сорт озимой пшеницы Безостая-1 был получен в результате гибридизации ар гентинских пшениц из коллекции Н. И. Ва вилова с отечественными сортами.
Эта коллекция в виде семенных образцов постоянно пополняется, воспроизводится на полях опытных станций института. Она является тем кладезем исходного материала, которым пользуются все генетики и селекционеры страны, работающие с растениями.
Мировая коллекция растений – ныне крупнейшее национальное достояние, сохраненное сотрудниками ВИРа во время блокады Ленинграда в годы Великой Отечественной войны. Она требует к себе бережного отношения и постоянного пополнения. В коллекции ВИРа насчитывается более 180 тыс. образцов, представляющих 1740 видов растений со всех континентов нашей планеты. В их числе более 39 тыс. образцов зерновых, более 19 тыс. – зернобобовых, почти 30 тыс. – кукурузы и крупяных культур, около 4 тыс. – клубнеплодов, почти 17 тыс. – овощных и бахчевых культур, более 11 тыс. – плодовых и ягодных культур, около 2 тыс. образцов винограда, свыше 9 тыс. образцов субтропических и декоративных растений.
-- Анализ образцов культурных растений и их диких предков, собранных в предприня тых экспедициях, позволил в свое время Вавилову установить закономерности геогра фического распределения разновидностей и форм культурных растений, а также открыть центры древнего земледелия, где были окультурены дикие виды растений.
Н. И. Ва вилов выделил 8 центров происхождения культурных растений. Назовите их:
(слайд 10)(Приложение 1)
-- Центры происхождения культурных растений учащиеся называют по очереди.
1. Южноазиатский тропический (Индийский, или Индонезийско-Индокитайский).
Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии
Рис, сахарный тростник, огурец, баклажан, черный перец, банан, сахарная пальма, саговая пальма, хлебное дерево, чай, лимон, апельсин, манго, джут и др. (50% культурных растений)
2. Восточноазиатский (Китайский, или Китайско-Японский). Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань
Соя, просо, гречиха, слива, вишня, редька, шелковица, гаолян, конопля, хурма, китайские яблоки, опийный мак, ревень, корица, олива и др. (20% культурных растений)
3. Юго-Западноазиатский (Переднеазиатский и Среднеазиатский). Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия
Мягкая пшеница, рожь, лен, конопля, репа, морковь, чеснок, виноград, абрикос, груша, горох, бобы, дыня, ячмень, овес, черешня, шпинат, базилик, грецкий орех и др. (14% культурных растений)
4. Переднеазиатский – мягкая пшеница, ячмень, овес.
5. Средиземноморский. Страны по берегам Средиземного моря
Капуста, сахарная свекла, маслина (олива), клевер, одноцветковая чечевица, люпин, лук, горчица, брюква, спаржа, сельдерей, укроп, щавель, тмин и др. (11% культурных растений)
6. Абиссинский (Эфиопский). Эфиопское нагорье Африки
Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, зерновое сорго, бананы, нут, арбуз, клещевина и др.
7. Центральноамериканский (Южномексиканский, или Среднеамериканский). Южная Мексика
Кукуруза, длинноволокнистый хлопчатник, какао, тыква, табак, фасоль, красный перец, подсолнечник, батат и др.
8. Южноамериканский (Андийский). Южная Америка вдоль западного побережья
Картофель, ананас, хинное дерево, маниок, томаты, арахис, кокаиновый куст, садовая земляника и др.
Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В 1970 г. П.М. Жуковский установил еще 4 центра: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. Таким образом, в настоящее время насчитывается 11 первичных центров культурных растений.
-- Тестирование на соотношение
Учащиеся получают список с названиями культурных растений, которые они должны распределить по центрам происхождения в соответствии с заданным вариантом.
(слайд 11) (Приложение 2)
-- Какое значение для селекции имеет открытие закона гомоло гических рядов наследственной изменчивости? Ответь на вопрос, дав перед этим формулировку закона гомологи ческих рядов наследственной изменчивости.
-- В ре зультате многолетнего изучения многообразия растений Н. И. Вави лов сделал фундаментальные обобщения, имеющие важное значение как для практической селекции, так и для теории эволюции. Эти обобщения Н. И. Вавилов сформулировал в виде закона гомологи ческих рядов наследственной изменчивости: «Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами на следственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть на хождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и ви ды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. Целые се мейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, со ставляющие семейство».
На примере злаков Н. И. Вавилов показал, что сходные признаки наблюдаются у разных видов данного семейства. Так, у пшеницы, яч меня, овса и кукурузы бывает белая, красная и черная окраска зерно вок, существуют голые и пленчатые зерновки, встречаются колосья с длинными и короткими остями, безостые и с вздутиями вместо ос тей. В ходе последующих наблюдений было выяснено, что данный за кон применим не только для растений, но распространяется на живот ных и микроорганизмы. Так, альбинизм встречается у всех классов позвоночных животных, короткопалость наблюдается у всех пород крупного рогатого скота, овец и собак.
-- Какой вклад в разработку теории и практики селекции растений внес ученый-селекционер Иван Владимирович Мичурин (1855 1935).
-- Он вывел около 300 новых сортов плодовых растений. В своих работах он широко применял скрещивание географически отдален ных форм. Так, скрещивая французский сорт груши Вере рояль с ди кой уссурийской и выращивая сеянцы в условиях средней полосы России, он создал сорт Вере зимняя, сочетающий высокие вкусовые качества плодов с зимостойкостью (рис. 95). Методы, разработанные И. В. Мичуриным, успешно используются селекционерами и в на стоящее время.
(Слайды 12, 13)
-- В селекции растений широкое распространение получил метод полиплоидии. Поясните, что это за метод и почему селекционеры стремятся получить растения-полипло иды?
-- Полиплоидию (кратное увеличение числа хромосом) издавна ис пользовали при создании сортов пшеницы, овса, картофеля, хлопчат ника, плодовых, декоративных и других культур. Полиплоидные рас тения появлялись в популяциях случайно в результате естественных мутаций. В настоящее время применяют методы искусственного по лучения полиплоидов, воздействуя на растения разными мутагенами (в основном колхицином), разрушающими веретено деления клетки. Таким образом, из диплоидных (2п) можно получить тетраплоидные (4п) формы. Большинство их неперспективны, но отдельные формы служат ценным материалом для гибридизации и отбора. Полиплоид ные растения могут отличаться более крупными размерами, высокой урожайностью и более активным синтезом органических веществ. Ис пользование метода полиплоидии позволило селекционерам получить ценные сорта сахарной свеклы, ржи, гречихи, фасоли и других куль тур.
-- Отдаленная гибридизация позволяет в одном организме сов местить признаки, характерные для растений разных видов и даже родов. Легко ли получать такие формы и какова их особенность?
-- Получать такие формы из-за нескрещиваемости родителей и бесплодия гибридов очень сложно. Стерильность гибридов связана с содержанием в геноме различных хромосом, которые в мейозе не конъюгируют. Для восстановления плодовитости у отдаленных гиб ридов известный генетик Георгий Дмитриевич Карпеченко еще в 1924 г. предложил использовать метод полиплоидии, работая с гибридами редьки и капусты.
Сочетание отдаленной гибридизации с последующим получением полиплоидных форм позволило преодолеть бесплодие отдаленных гибридов.
Пауза для релаксации. (Приложение 3)
1. Закройте глаза и кончиками пальцем совершайте вращательные движения вокруг глаз. От висков к носу снизу и от носа к вискам сверху над бровями. Повторите процедуру около 10 раз. Во время упражнения дышите равномерно ровно. Особое внимание стоит уделить позе, в которой вы совершаете массажные упражнения. Если вы зажаты, или вам неудобно сидеть, стоять, то и глаза вы не сможете расслабить до должной степени. Поэтому прежде, чем приступать к массажным упражнениям, примите удобное положение, например, сядьте в мягкое кресло, а еще лучше прилягте – горизонтальное положение способствует приливу крови, а, следовательно, и кислорода к голове и глазам.
2. Особое место среди релаксационных упражнений для глаз занимает релаксация с помощью темноты. Закройте и расслабьте глаза, накройте сверху глаза ладошками. Такой полезный способ предложил известный американский окулист доктор Бэйтс, автор специальной программы для профилактики глазных заболеваний.
Вы никогда не задавались вопросом, почему человек спит с закрытыми глазами? Ответ прост – потому что в темноте, которая образуется при опущенных веках, глаза наиболее полно расслабляются.
3. Изучение нового материала
Вспомнив основную терминологию по нашей теме и освятив основные вопросы селекции в целом и селекции растений, мы переходим к изучению селекции животных.
(Слайды 14 – 16)
ТАМ, ГДЕ ПРЕЖДЕ БЫЛИ ГРАНИЦЫ НАУКИ, ТАМ ТЕПЕРЬ ЕЕ ЦЕНТР.
(ГЕОРГ ЛИХТЕНБЕРГ)(слайд 15)
И рассмотрим следующие вопросы:
1.Одомашнивание животных
2.Вклад Ч.Дарвина в развитие селекционной науки
3.Особенности селекции животных
4.Основные методы селекции животных
5. Современные направления селекции животных
(Слайд 17)
1.Одомашнивание животных
Целенаправленной селекционной работе предшествовал период одомашнивания животных и окультуривания растений.
В стаде, стае, в поле, на грядке и т.д. человек замечал отдельное животное или растение с каким-то представляющим для него интерес, хотя бы и мелким, наследственным отличием, отбирал эти особи на племя и скрещивал их. Все другие особи не допускались до размножения. Из поколения в поколение оставлялись в качестве производителей особи, у которых данный наследственный признак был выражен наиболее заметно. Таким образом, признак усиливался и накапливался в этой искусственной популяции.
Как свидетельствуют современные данные, центры происхождения животных и районы их одомашнивания, или доместикации (от лат. domesticus – домашний), – это территории древних цивилизаций. В Индонезийско-Индокитайском центре впервые, по-видимому, были одомашнены животные, не образующие крупные стада: собака, свинья, куры, гуси, утки. Причем собака, большинство пород которой происходит от волка, – одно из наиболее древних домашних животных.
-- Приведите известные вам примеры диких предков современных домашних животных.
-- В Передней Азии, как полагают, были одомашнены овцы, их предки – дикие бараны муфлоны. В Малой Азии одомашнены козы.
Одомашнивание тура, ныне исчезнувшего вида, произошло, вероятно, в нескольких областях Евразии. В результате возникли многочисленные породы крупного рогатого скота.
Предки домашней лошади – тарпаны, окончательно истребленные в конце XIX–начале XX вв., были одомашнены в степях Причерноморья.
В американских центрах происхождения растений были одомашнены такие животные, как лама, альпака, индейка.
-- Многочисленные зоологические исследования подтвердили, что для каждого вида домашних животных, несмотря на обилие пород, существует, как правило, один дикий предок.
Таким образом, для большинства видов домашних животных и культурных растений, несмотря на их огромное разнообразие, обычно удается указать исходного дикого предка.
Одомашнивание животных (сообщение учащегося)
Первые попытки одомашнивания были предприняты людьми еще 10–12 тыс. лет назад, а возможно, и ранее, когда древними охотниками были уничтожены крупные млекопитающие (основные объекты промысла), и охота перестала обеспечивать людей продуктами питания в достаточной степени. Его центры в основном совпадают с центрами многообразия и проис хождения культурных растений. Одомашнивание способствовало резкому повышению уровня изменчивости у животных, так как осла било действие стабилизирующего отбора. Человек сначала бессоз нательно, а затем целенаправленно стал отбирать животных с опреде ленными качествами, важными для человека в конкретных природ ных и экономических условиях. Анализ и обобщение опыта многих поколений по выведению новых пород животных позволил разра ботать методы и правила селекции животных, сформировав ее как науку.
Домашний кролик, был одомашнен лишь в Средневековье, сахарная свекла в XIX в., мята – в XX в. Как наука селекция окончательно оформилась благодаря трудам Ч.Дарвина. Он проанализировал огромный материал по одомашниванию животных и введению в культуру растений и на этой основе создал учение об искусственном отборе.
2.Вклад Ч.Дарвина в развитие селекционной науки
Раскрытие Ч.Дарвином причин многообразия сортов и пород (слайд 18) Людьми давно владела мечта об управлении наследственностью. Они стремились найти средства, изменяющие наследственность. Чаще всего люди изменяли наследственность, даже не подозревая об этом. Чарльз Дарвин показал, что началось это с бессознательного отбора, когда хозяева сохраняли в первую очередь самые ценные экземпляры домашних животных и введенных в культуру растений. О направленном изменении пород и сортов люди не думали, тем не менее, животные и растения изменялись из поколения в поколение. Таким образом, главная причина многообразия пород и сортов – искусственный отбор.
-- Напомните, пожалуйста, какой отбор называется искусственным.
-- Отбор, производимый человеком на основе наследственной изменчивости с целью создания пород и сортов, называется искусственным.
Сообщение учащегося (Приложение 4)
Посещая сельскохозяйственные выставки, Ч.Дарвин обратил внимание на большое разнообразие пород и сортов и задался целью выяснить причины этого многообразия. К 40-м гг. XIX в. было известно большое число пород крупного рогатого скота (молочных, мясных, мясомолочных), лошадей (тяжеловозов, скаковых), свиней, собак, а также кур. Число сортов пшеницы превышало 300, винограда – 1 тыс. Породы и сорта, принадлежащие к одним и тем же видам, часто настолько сильно отличались друг от друга, что их можно было принять за разные виды.
Многие сторонники учения о постоянстве и неизменяемости видов считали, что каждая порода, каждый сорт произошли от отдельного дикого предка. Дарвин обстоятельно изучил происхождение разных пород домашних животных и пришел к заключению, что человек сам создал все их многообразие, как и многообразие сортов культурных растений, изменяя в разных направлениях один или несколько родоначальных диких видов. Особенно подробно Дарвин исследовал происхождение пород домашнего голубя.
(слайд 19)
Несмотря на большие различия, породы домашних голубей имеют очень важные общие признаки. Все домашние голуби – общественные птицы, гнездятся на зданиях, а не на деревьях, как дикие. Голуби разных пород легко скрещиваются и дают плодовитое потомство. При скрещивании особей, принадлежащих к разным породам, Дарвин получил потомство, по окраске удивительно сходное с диким сизым (скалистым) голубем. Ученый сделал вывод, что все породы домашних голубей произошли от одного вида – дикого сизого (скалистого) голубя, обитающего на крутых утесах Средиземноморского побережья и севернее, до Англии и Норвегии. Обыкновенный сизый голубь похож на него окраской оперения.
(слайд 20)
Точным исследованием анатомических и физиологических признаков Ч.Дарвин установил, что все породы домашних кур произошли от банкивской курицы – дикого вида, обитающего в Индии, на Мадагаскаре и Зондских островах; породы крупного рогатого скота – от дикого тура, истребленного в XVII в.; породы свиней – от дикого кабана. Сорта огородной капусты произошли от дикой капусты, еще и теперь встречающейся по западным берегам Европы.
Достаточно ли только наследственной изменчивости для объяснения поразительного многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений и их соответствия той цели, с которой их разводят? Ч.Дарвин в работе «Изменения животных и растений под влиянием одомашнивания» дал научное обоснование процессам формообразования в сельском хозяйстве.
Дарвин обратился к сельскохозяйственной литературе, к отчетам выставок, старым каталогам и прейскурантам, изучил практику коннозаводчиков, голубеводов, садоводов и установил, что постоянно появлялись новые породы и сорта, которые были более совершенными и разнообразными по своим признакам по сравнению с ранее существовавшими. В отдельных случаях новые признаки у домашних животных и культурных растений возникали случайно, внезапно; человек не накапливал их путем направленного отбора. Так появились коротконогая овца, цельнолистная земляника. Они заинтересовали человека своей необычностью, и он закрепил эти признаки в породе, сорте. Но, как правило, человек активно участвовал в длительном процессе создания нужных ему признаков и свойств пород и сортов.
В настоящее время селекция является важнейшим родом практической деятельности человека, итогом которой стали все имеющиеся сегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы полезных микроорганизмов.
3.Особенности селекции животных
(слайд 21)
Беседа, в ходе которой определяются особенности животных.
При селекции животных необходимо учитывать следующие их особенности:
– малочисленность потомства у пары родителей;
– большая продолжительность жизни;
– невозможность вегетативного размножения высокоорганизованных животных и наличие у них только полового способа размножения;
– раздельнополость;
– часто поздняя половая зрелость;
– более сложные, чем у растений, взаимоотношения с внешней средой благодаря наличию нервной системы;
– трудность изучения генотипа, т.к. он содержит большое количество гетерозигот, а гены находятся в сложном взаимодействии (продуктивность по мясу, молоку, шерсти, плодовитость, густота меха у пушных зверей и другие хозяйственно- ценные признаки наследуются очень сложно).
4.Основные методы селекции животных
Методы селекции животных те же, что и методы селекции растений, но при их применении се лекционерам приходится учитывать ряд особенностей, характерных для животных. Животные размножаются только половым путем, а количество особей в потомстве невелико. В связи с этим при подборе селекционеру важно определить наследственные признаки, которые непосредственно у производителей могут не проявляться, например наследственные признаки самцов по жирномолочности или яйценос кости. Поэтому значительную роль приобретает оценка животных по их родословной и по качеству их потомства. Часто большое значение имеет учет экстерьера, т. е. совокупности внешних признаков живот ного.
Гибридизация и индивидуальный отбор являются основными методами также и в селекции животных.
-- Как вы думаете, какой отбор применяется в селекции животных и почему?
-- Массовый отбор практически не при меняется из-за небольшого количества особей в потомстве, следовательно, применяется индивидуальный.
-- В селекции животных применяют два вида гибридизации: родст венную (инбридинг) и неродственную (аутбридинг).
Родственное скрещивание между братьями и сестрами или между родителями и потомством ведет к гомозиготности и часто сопровожда ется ослаблением животных, уменьшению их устойчивости к небла гоприятным факторам среды, снижению плодовитости и т. д. Тем не менее инбридинг применяют в селекции животных с целью закрепле ния в породе характерных хозяйственно ценных признаков. Как пра вило, близкородственное скрещивание ведется в нескольких линиях внутри породы. Для устранения неблагоприятных последствий ин бридинга используют неродственное скрещивание разных линий или даже разных пород. Это скрещивание сопровождается строгим отбо ром, что позволяет усиливать и поддерживать ценные качества по роды. Сочетание близкородственного скрещивания с неродственным ши роко применяется селекционерами для выведения новых пород жи вотных. Так, известный селекционер М. Ф. Иванов, используя эту ме тодику, создал высокопродуктивную породу свиней Белая степная ук раинская, породу овец Асканийская рамбулье и др.
-- Как вы думаете, какие основные направления селекции можно выделить?
-- К основным направлениям селекции животных относят:
сочетание высокой продуктивности с приспособленностью пород к условиям среды конкретных природных зон;
повышение роли качественных показателей продуктивности животных (жирномолочность, соотношение мяса, жира и костей у мяс ных животных, качество меха и шерсти и т. д.);
выведение пород интенсивного типа, снижающих экономиче ские затраты;
повышение устойчивости к заболеваниям и др.
-- Самостоятельное изучение учащимися сведений в учебнике (с. 254) о работах отечественных селекционеров М.Ф. Иванова и Б.Л. Астаурова по созданию продуктивных
пород и гибридов, об отдаленной гибридизации животных, ее результатах и об искусственном осеменении, позво ляющем в несколько раз увеличить скорость получения по томства от ценных продуктивных животных
-- Какой метод используется для получения бройлерных цып лят? На каком явлении он основан? О каких методах вы еще узнаете?
-- Важным направлением в селекции животных является использование явления гетерозиса. Особенно широко это направление применяется в птицеводстве, например для получения бройлерных цыплят. Метод полиплоидии в селекции животных практически не приме няется. Исключение составляет выведение генетиком Б. Л. Астауровым полиплоидных гибридов тутового шелкопряда, размножавшихся партеногенезом.
Вы уже знаете, что межвидовые гибриды лошади с ослом (мул), од ногорбого и двугорбого верблюдов (нар), яка с крупным рогатым ско том и других с древних времен используются человеком. Эти гибриды обладают повышенной выносливостью по сравнению с родителями.
В некоторых случаях отдаленная гибридизация домашних жи вотных с дикими предками дает плодовитое потомство и может быть использована в селекции. Так, в результате скрещивания тонкорун ных овец мериносов с диким бараном архаром были получены тонко рунные архаромериносы, которые могут круглогодично пастись на высокогорных пастбищах. В результате скрещивания крупного рога того скота с горбатым зебу получены ценные группы молочного скота .
(слайд 22)
-- Какие еще методы селекции используются в настоящее время и каких результатов они позволяют достичь?
-- В селекции животных, кроме описанных выше методов, применяют искусственное осеменение (введение полученной от высокоценных самцов спермы в половые пути самки с целью ее оплодотворения) и полиэмбрионию (искусственное образование нескольких зародышей из одной зиготы ценных пород с последующим их введением в матку беспородных животных). Эти методы позволяют в несколько раз уве личить скорость получения потомства от ценных производителей.
5. Современные направления селекции животных
Методы клеточной инженерии (клонирование)
(слайд 23)
Беседа о методах клеточной инженерии, открывших но вые возможности в селекции животных; обсуждение резуль татов и перспектив генетического клонирования животных. Комментирование учащимися схемы генетического клониро вания овцы на рисунке 101 (с. 255).
-- Одним из ярких примеров достижений ученых, с проблемностью которых человечеству ещё не раз придется столкнуться является клонирование.
Клонирование – это процесс, в ходе которого живое существо производится от единственной клетки, взятой от другого живого существа.
Клонирование обычно определяется, как производство клеток или организмов с теми же нуклеарными геномами, что и у другой клетки или организма. Соответственно, путём клонирования можно создать любой живой организм или его часть, идентичный уже существующему или существовавшему, если сохранилась информация о его нуклеарных геномах.
Ещё несколько десятилетий назад клонирование являлось скорее предметом обсуждения писателей-фантастов, нежели научных дискуссий или общественно-политических дебатов. Стремительное развитие генной инженерии и просто таки расцвет биотехнологий в 1990-е годы создали все условия к практической возможности клонирования живых существ. Научно-технический прогресс, как часто это бывает, воплотил всё в реальность.
Успехи клеточной инженерии могут открыть новые возможности в селекции животных. В 1997 г. научная общественность была взбудоражена сообщением, что в Анг лии были проведены успешные эксперименты по генетическому клонированию овцы. Для этого использовали ядра соматичес ких клеток, полученных из ткани молочной железы взрослой овцы. Из яйцеклетки удалялось ядро и замещалось ядром соматической клетки. Образовавшуюся диплоидную зиготу стимулировали к дроб лению электрошоком и трансплантировали в овцу-реципиента. Через 148 дней приемная мама родила живую овечку, ее назвали Долли (рис. 101).
Открытие английских ученых показало, что соматические клетки взрослого организма млекопитающих способны передавать полную информацию о всех признаках, характерных для взрослой особи. Следовательно, как считали ученые, открываются возможности вос произведения многочисленных генетических копий выдающихся по продуктивности животных-рекордистов. Но в ходе дальнейших на блюдений за овечкой Долли было установлено, что она стала очень быстро стареть. К тому времени, когда Долли достигла размеров взрослой овцы, ее физиологическое состояние было такое же, как у старой особи. Это поставило под сомнение целесообразность клони рования животных.
-- Вам дано было задание к этому уроку подготовить материал о первых попытках клонирования. Пожалуйста, слово учащемуся..
Полный текст работы в приложении 2
-- Первое клонированное животное – мышь – появилось в 1981 году. Но у нее был очень слабый иммунитет, аномальные гены, и она быстро умерла. Самый знаменитый клон – овца Долли – «родилась» в 1996 году. Но в 2003 году звездная овечка умерла от заболеваний легких, которое обычно бывает у пожилых овец. Однако нет доказательств, что это свидетельство преждевременного старения. Ведь у овец, содержащихся в закрытом помещении, риск этого заболевания сильно возрастает. После смерти из Долли сделали чучело и выставили в Эдинбургском королевском музее. Клон в таком виде точно будет жить вечно.
Примеры клонирования (слайд 24) (Приложение 5)
Когда
Где
Клон
2001 год
США
кошка Ники
2002 год
Китай
кролики
2003 год
Италия
жеребенок
2003 год
США
олень
2005 год
Италия
14 поросят
2005 год
США
собака
2005 год
Южная Корея
афганская борзая Снаппи
2006 год
Южная Корея
волчицы исчезающего вида
Проблемы клонирования
Обсуждение проблемы возможности клонирования животных с био логической, хозяйственной и этической точек зрения.
Начало беседы, которая будет продолжена на следующих уроках.
4. Закрепление изученного материала
Итоговая беседа в форме дискуссии о многообразии и особенностях методов селекции животных, обсуждение сложности и последствий генетического клонирования жи вотных.
Отработка терминов: Полиэмбриония. Генетическое клонирование
-- Народная мудрость гласит: «Хороший уход и захудалого коня сделает скакуном». В каком случае это справедливо, а в каком нет? (Слайд 25)
-- Если речь идет о лошадях одной породы, причем именно скаковых, то хороший уход позволит вырастить скаковую лошадь. Но из лошади тяжеловоза, беспородной, сколько ни корми, скакуна не вырастишь.
Вопросы для закрепления: (слайд 26)
1. С чем связаны особенности селекции животных?
2. Почему массовый отбор в селекции животных практически не применяется?
3. Какой метод используется для получения бройлерных цып лят? На каком явлении он основан?
4. Почему рождение овечки Долли можно рассматривать как важное событие с биологической точки зрения, но не как перс пективное направление в селекции животных?
Тестовая проверка знаний (слайд 27) (Приложение 6)
1. Наука о создании новых и улучшении существующих сортов, пород и штаммов называется:
A. цитологией Б.селекцией
B. экологией Г. микробиологией
2. Искусственно созданная человеком популяция расти тельных организмов с определенными ценными хозяйствен ными признаками называется:
A. видом Б. штаммом
B. популяцией Г. сортом
3. Теоретической основой методов селекции, направлен ных на изменение наследственных свойств сортов и пород, является наука:
A. биотехнология Б. цитология
B. генетика Г. эмбриология
4. Группа генетически однородных (гомозиготных) орга низмов, имеющих ценный исходный материал для селекции, называется:
A. чистой линией Б. филогенетическими рядами
B. культурой тканей Г. полиэмбрионией
5. Гибридизация, помогающая перевести рецессивные ге ны в гомозиготное состояние, называется:
A. аутбридингом Б. близкородственной
B. неродственной Г. полиплоидией
6. Отдаленная гибридизация может обеспечивать возник новение биологических форм, представляющих большую хо зяйственную ценность, благодаря:
A. инбридингу Б.отбору
B. мутагенезу Г. гетерозису
7. Использование для гибридизации протопластов отно сится к:
A. генетическому Б. клеточной инженерии клонированию
B. генной инженерии Г. искусственному мутагенезу
8. Закон гомологических рядов наследственной изменчи вости организмов сформулировал:
A. В.И. Вернадский Б. Б.Л. Астрауров
B. Н.И. Вавилов Г. И.В. Мичурин
Ответы
№ задание
1
2
3
4
5
6
7
8
Ответ
Б
Г
В
А
Б
Г
Б
В
5. Домашнее задание (слайд 28)
1. § 66, термины, вопросы и задания стр.256
2. Составить опорный конспект ответа по параграфу.
3. Написать шпаргалку к уроку
4. подготовить текст с пропусками.
5. Индивидуальное сообщения «Генетически-модифицированные продукты»
6. Сформулировать мысль, заголовок или текст к изображению (слайд 29)
6. Подведение итогов урока. Выставление оценок.
Сегодня мы с вами очень плодотворно поработали на уроке. Но на этом наш разговор о селекции не окончен, его мы продолжим на следующих уроках. А сейчас мне хотелось бы от вас услышать, что вам понравилось на сегодняшнем уроке, что нового вы узнали.
(слайд 30)
Мне с вами было очень приятно работать, спасибо всем за сотрудничество. Урок окончен. До свидания.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1.
Центры происхождения культурных растений
1. Южноазиатский тропический (Индийский, или Индонезийско-Индокитайский).
Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии
Рис, сахарный тростник, огурец, баклажан, черный перец, банан, сахарная пальма, саговая пальма, хлебное дерево, чай, лимон, апельсин, манго, джут и др. (50% культурных растений)
2. Восточноазиатский (Китайский, или Китайско-Японский). Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань
Соя, просо, гречиха, слива, вишня, редька, шелковица, гаолян, конопля, хурма, китайские яблоки, опийный мак, ревень, корица, олива и др. (20% культурных растений)
3. Юго-Западноазиатский (Переднеазиатский и Среднеазиатский). Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия
Мягкая пшеница, рожь, лен, конопля, репа, морковь, чеснок, виноград, абрикос, груша, горох, бобы, дыня, ячмень, овес, черешня, шпинат, базилик, грецкий орех и др. (14% культурных растений)
4. Переднеазиатский – мягкая пшеница, ячмень, овес.
5. Средиземноморский. Страны по берегам Средиземного моря
Капуста, сахарная свекла, маслина (олива), клевер, одноцветковая чечевица, люпин, лук, горчица, брюква, спаржа, сельдерей, укроп, щавель, тмин и др. (11% культурных растений)
6. Абиссинский (Эфиопский). Эфиопское нагорье Африки
Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, зерновое сорго, бананы, нут, арбуз, клещевина и др.
7. Центральноамериканский (Южномексиканский, или Среднеамериканский). Южная Мексика
Кукуруза, длинноволокнистый хлопчатник, какао, тыква, табак, фасоль, красный перец, подсолнечник, батат и др.
8. Южноамериканский (Андийский). Южная Америка вдоль западного побережья
Картофель, ананас, хинное дерево, маниок, томаты, арахис, кокаиновый куст, садовая земляника и др.
Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В 1970 г. П.М. Жуковский установил еще 4 центра: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. Таким образом, в настоящее время насчитывается 11 первичных центров культурных растений.
Приложение 2
Тестирование на соотношение
Учащиеся получают список с названиями культурных растений, которые они должны распределить по центрам происхождения в соответствии с заданным вариантом.
1-й вариант
Южноазиатский тропический;
Абиссинский;
Южноамериканский.
2-й вариант
Восточноазиатский;
Средиземноморский;
Центральноамериканский.
3-й вариант
Юго-Западноазиатский;
Южноамериканский;
Абиссинский.
Названия растений:
1) подсолнечник; 2) капуста; 3) ананас; 4) рожь; 5) просо; 6) чай; 7) твердая пшеница; 8) арахис; 9) арбуз; 10) лимон; 11) сорго; 12) гаолян; 13) какао; 14) дыня; 15) апельсин; 16) баклажан; 17) конопля; 18) батат; 19) клещевина; 20) фасоль; 21) ячмень; 22) манго; 23) овес; 24) хурма;25) черешня; 26) кофе; 27) томат; 28) виноград; 29) соя; 30) маслина; 31) картофель; 32) лук; 33) горох; 34) рис; 35) огурец; 36) редька; 37) хлопчатник; 38) кукуруза; 39) китайские яблоки; 40) сахарный тростник; 41) банан; 42) табак; 43) сахарная свекла; 44) тыква; 45) лен; 46) морковь; 47) джут; 48) мягкая пшеница.
Ответы:
1-й вариант
Южноазиатский тропический: 6; 10; 15; 16; 22; 34; 35; 40; 41; 47.
Средиземноморский: 2; 30; 32; 43.
Южноамериканский: 3; 8; 27; 31.
2-й вариант
Восточноазиатский: 5; 12; 17; 24; 29; 36; 39.
Абиссинский: 7; 9; 11; 19; 26.
Центральноамериканский: 1; 13; 18; 20; 37; 38; 42.
3-й вариант
Юго-Западноазиатский: 4; 14; 21; 23; 25; 28; 33; 45; 46; 48.
Южноамериканский: 3; 8; 27; 31.
Абиссинский: 7; 9; 11; 19; 26.
Приложение 3
РЕЛАКСАЦИЯ
1. Закройте глаза и кончиками пальцем совершайте вращательные движения вокруг глаз. От висков к носу снизу и от носа к вискам сверху над бровями. Повторите процедуру около 10 раз. Во время упражнения дышите равномерно ровно. Особое внимание стоит уделить позе, в которой вы совершаете массажные упражнения. Если вы зажаты, или вам неудобно сидеть, стоять, то и глаза вы не сможете расслабить до должной степени. Поэтому прежде, чем приступать к массажным упражнениям, примите удобное положение, например, сядьте в мягкое кресло, а еще лучше прилягте – горизонтальное положение способствует приливу крови, а, следовательно, и кислорода к голове и глазам.
2. Особое место среди релаксационных упражнений для глаз занимает релаксация с помощью темноты. Закройте и расслабьте глаза, накройте сверху глаза ладошками. Такой полезный способ предложил известный американский окулист доктор Бэйтс, автор специальной программы для профилактики глазных заболеваний.
Вы никогда не задавались вопросом, почему человек спит с закрытыми глазами? Ответ прост – потому что в темноте, которая образуется при
опущенных веках, глаза наиболее полно расслабляются.
Приложение 4
Сообщение учащегося - Вклад Ч.Дарвина в развитие селекционной науки.
Посещая сельскохозяйственные выставки, Ч.Дарвин обратил внимание на большое разнообразие пород и сортов и задался целью выяснить причины этого многообразия. К 40-м гг. XIX в. было известно большое число пород крупного рогатого скота (молочных, мясных, мясо-молочных), лошадей (тяжеловозов, скаковых), свиней, собак, а также кур. Число сортов пшеницы превышало 300, винограда – 1 тыс. Породы и сорта, принадлежащие к одним и тем же видам, часто настолько сильно отличались друг от друга, что их можно было принять за разные виды.
Многие сторонники учения о постоянстве и неизменяемости видов считали, что каждая порода, каждый сорт произошли от отдельного дикого предка. Дарвин обстоятельно изучил происхождение разных пород домашних животных и пришел к заключению, что человек сам создал все их многообразие, как и многообразие сортов культурных растений, изменяя в разных направлениях один или несколько родоначальных диких видов. Особенно подробно Дарвин исследовал происхождение пород домашнего голубя.
Несмотря на большие различия, породы домашних голубей имеют очень важные общие признаки. Все домашние голуби – общественные птицы, гнездятся на зданиях, а не на деревьях, как дикие. Голуби разных пород легко скрещиваются и дают плодовитое потомство. При скрещивании особей, принадлежащих к разным породам, Дарвин получил потомство, по окраске удивительно сходное с диким сизым (скалистым) голубем. Ученый сделал вывод, что все породы домашних голубей произошли от одного вида – дикого сизого (скалистого) голубя, обитающего на крутых утесах Средиземноморского побережья и севернее, до Англии и Норвегии. Обыкновенный сизый голубь похож на него окраской оперения.
Точным исследованием анатомических и физиологических признаков Ч.Дарвин установил, что все породы домашних кур произошли от банкивской курицы – дикого вида, обитающего в Индии, на Мадагаскаре и Зондских островах; породы крупного рогатого скота – от дикого тура, истребленного в XVII в.; породы свиней – от дикого кабана. Сорта огородной капусты произошли от дикой капусты, еще и теперь встречающейся по западным берегам Европы.
Достаточно ли только наследственной изменчивости для объяснения поразительного многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений и их соответствия той цели, с которой их разводят? Ч.Дарвин в работе «Изменения животных и растений под влиянием одомашнивания» дал научное обоснование процессам формообразования в сельском хозяйстве.
Дарвин обратился к сельскохозяйственной литературе, к отчетам выставок, старым каталогам и прейскурантам, изучил практику коннозаводчиков, голубеводов, садоводов и установил, что постоянно появлялись новые породы и сорта, которые были более совершенными и разнообразными по своим признакам по сравнению с ранее существовавшими. В отдельных случаях новые признаки у домашних животных и культурных растений возникали случайно, внезапно; человек не накапливал их путем направленного отбора. Так появились коротконогая овца, цельнолистная земляника. Они заинтересовали человека своей необычностью, и он закрепил эти признаки в породе, сорте. Но, как правило, человек активно участвовал в длительном процессе создания нужных ему признаков и свойств пород и сортов.
Приложение 5
Доклад
Тема: «Современные проблемы клонирования. Их этическая сущность»
Оглавление
Введение
1. Понятие и сущность клонирования
2. Клонирование животных
3. Проблемы клонирования человека
4. Возможные последствия клонирования человека
Заключение
Список литературы
Введение
XX век стал веком величайших открытий во всех областях естествознания, веком научно-технической революции, которая изменила и облик Земли, и облик ее обитателей. Возможно, одной из основных отраслей знания, которые будут определять облик нашего мира в следующем веке, является генетика.
С этой сравнительно молодой наукой всегда было связано немало споров и противоречий, но последние достижения генетики и генной инженерии, которая вполне может считаться самостоятельной дисциплиной, в таких областях, как исследование генома человека и клонирование, хотя и открыли широкие перспективы развития биотехнологий и лечения различных заболеваний, сделали возможным изменение самой сущности человека, породив тем самым множество вопросов этического, даже, скорее, философского, характера.
Имеет ли человек право изменять то, что создано природой? Имеет ли право исправлять ее ошибки и, если да, то где та грань, которую нельзя переступать? Не обернутся ли научные знания катастрофой для всего человечества, как это случилось, когда была открыта энергия атома, уничтожившая Хиросиму, Нагасаки и Чернобыль?
1. Понятие и сущность клонирования
Одним из ярких примеров достижений ученых, с проблемностью которых человечеству ещё не раз придется столкнуться является клонирование.
Клонирование – это процесс, в ходе которого живое существо производится от единственной клетки, взятой от другого живого существа.
Клонирование обычно определяется, как производство клеток или организмов с теми же нуклеарными геномами, что и у другой клетки или организма. Соответственно, путём клонирования можно создать любой живой организм или его часть, идентичный уже существующему или существовавшему, если сохранилась информация о его нуклеарных геномах.
Ещё несколько десятилетий назад клонирование являлось скорее предметом обсуждения писателей-фантастов, нежели научных дискуссий или общественно-политических дебатов. Стремительное развитие генной инженерии и просто таки расцвет биотехнологий в 1990-е годы создали все условия к практической возможности клонирования живых существ. Научно-технический прогресс, как часто это бывает, воплотил всё в реальность.
2. Клонирование животных
Пожалуй, одним из наиболее ярких достижений генетики за последнее время является эксперимент по клонированию овцы, успешно завершенный 23 февраля 1997 года учеными Рослинского университета в Шотландии под руководством Яна Вилмута. Для того, чтобы понять, почему публикация результатов эксперимента вызвала такой сильный общественный резонанс (в печати появились сотни публикаций, посвященных работе шотландских генетиков, а овечка Долли, выращенная в ходе эксперимента в течение нескольких недель не сходила с телевизионных экранов) нужно разобраться в сути проделанных работ.
Итак, эксперимент проходил следующим образом. На первом этапе из вымени овцы была взята клетка молочной железы, причем активность ее генов была временно погашена. После этого клетка была помещена в ооцит - эмбриональное окружение, для того чтобы генетическая ее программа перестроилась на развитие эмбриона. Одновременно с этим из готовой к оплодотворению клетки другой овцы было удалено ядро, после чего клетка несколько часов охлаждалась до температуры 5-10 градусов. На следующем этапе яйцеклетка, точнее оставшаяся от нее цитоплазма была внесена в электрическое поле, где под действием электрического тока разрушились клеточные мембраны, и цитоплазма яйцеклетки слилась с ядром, выделенным из клетки молочной железы. Оплодотворенная таким образом яйцеклетка была помещена в матку третьей овцы, которая и выносила знаменитую Долли, геном которой идентичен геному «матери», из клетки которой было взято ядро. Ян Вилмут и его сотрудники не сразу добились успеха – шесть ягнят-клонов стали жертвой научных изысканий, так как обладали генетическими дефектами почек.
Сходные эксперименты по клонированию животных проводились и раньше: еще в 70-е годы профессору Гердону из Оксфордского университета удалось осуществить пересадку ядра и таким образом клонировать лягушек, в 1995 году были клонированы крысы, проводились эксперименты с другими млекопитающими с тем лишь отличием, что вместо клеток молочной железы использовались клетки эмбриона. Колин Стюарт, известный генетик, работающий в Лаборатории исследования раковых заболеваний в Мэриленде, США, считает, что успех Вилмута во многом обусловлен тем, что ему удалось решить проблему отторжения ядра донорской клеткой, создав для ядра подходящую питательную оболочку.
После публикации работы Вилмута, выяснилось, что еще несколько крупных научных центров были близки к успеху шотландских генетиков. Были рассекречены исследования ученых Орегонского центра изучения приматов: по словам американцев, им удалось создать точные генетические копии человекообразных обезьян, правда, с использованием клеток зародыша. Выяснилось, что с 1993 году китайские генетики проводят работы по клонированию быков, российским ученым удалось клонировать каспийского осетра, а австрийцы заявили о том, что также располагают технологией генетического тиражирования. Успех клонирования млекопитающих не оставляет сомнений в том, что преодоление технических трудностей, связанных с клонированием человека, – лишь дело времени.
Итак, какие клоны создали?
Первое клонированное животное – мышь – появилось в 1981 году. Но у нее был очень слабый иммунитет, аномальные гены, и она быстро умерла. Самый знаменитый клон – овца Долли – «родилась» в 1996 году. Но в 2003 году звездная овечка умерла от заболеваний легких, которое обычно бывает у пожилых овец. Однако нет доказательств, что это свидетельство преждевременного старения. Ведь у овец, содержащихся в закрытом помещении, риск этого заболевания сильно возрастает. После смерти из Долли сделали чучело и выставили в Эдинбургском королевском музее. Клон в таком виде точно будет жить вечно.
В Германии в прошлом и этом годах появилось целое стадо так называемых химизиновых коров и овец. В их клетки был добавлен ген, отвечающий за наличие белка химизина в молоке. Из такого продукта сразу делают сыр, минуя дорогой этап переработки. Кроме того, «ксерокопирование» лучших экземпляров из стада позволит создать своего рода банк самых ценных пород.
Сотни попыток создать клон обезьяны провалились. Судя по всему, у приматов при делении клонированных клеток ДНК не передается новым клеткам должным образом. Некоторые клетки в итоге получают либо слишком много, либо слишком мало ДНК и оказываются нежизнеспособными. Ученые пологают, что попытки клонировать приматов, в том числе и человека, похоже, пока обречены на провал.
Когда
Где
Клон
2001 год
США
кошка Ники
2002 год
Китай
кролики
2003 год
Италия
жеребенок
2003 год
США
олень
2005 год
Италия
14 поросят
2005 год
США
собака
2005 год
Южная Корея
афганская борзая Снаппи
2006 год
Южная Корея
волчицы исчезающего вида
3. Проблемы клонирования человека
Возможность клонирования человека общественным мнением воспринимается неоднозначно, существуют обоснованные мнения «за» и «против». Примечательно, что вновь столкнулись позиции научных кругов и духовенства, выражающих полярные точки зрения в этом вопросе. При этом большинство ученных достаточно сдержанно относятся к возможности клонирования человека, значительно количество и противников этого среди них. Религиозные деятели в подавляющем большинстве категорически против проведения экспериментов такого рода, хотя представители некоторых экстравагантных культов поддерживают идею клонирования людей.
Проблема клонирования человека – проблема этическая в первую очередь. Человек вторгается в сферу бытия, за которую не ответственен в силу своей природы, что влечет непредсказуемость последствий таких шагов. Не случайно, представители основных религиозных течений в современном мире – христиане, иудеи и мусульмане, проявляют редкое единодушие в резко отрицательном отношении к клонированию человека. Божественным образом или естественно происходит человек, но он ни в коем случае не должен стать продукцией производства в прямом значении этого выражения.
В зависимости от целей производства клона различают клонирование, направленное на воспроизводство человеческого существа, как способа размножения (репродуктивное клонирование) и клонирование для медицинских целей (терапевтическое клонирование), например, в целях регенерации органов того же человека или производства медицинских препаратов. Вторая разновидность клонирования не направлена на полноценное воссоздание существа и методологически протекает без использования матки-донора.
Главенствующим направлением в сфере терапевтического клонирования являются исследования в области выращивания т.н. стволовых клеток, которые представляют собой своего рода строительный материал организма, они появляются на 4–5 день его развития.
По мнению многих, исследования в области стволовых клеток и является тем самым экстраординарным случаем, когда клонирование человека может быть разрешено, т.к. они могут помочь сохранить жизнь сотням и тысячам естественнорожденных. Однако, как правило, законодатель игнорирует это мнение и чаще всего использует только один регулятор для упорядочения этих отношений – запрет.
Мнения ученых по вопросу разрешения клонирования человека разделились. Сам Ян Вилмут считает, что клонирование человека абсолютно недопустимо, его французский коллега Жан-Француа Маттеи убежден в необходимости того, «чтобы ООН выработала специальные международные обязательные нормы по биоэтике, учитывающие последние достижения науки, вплоть до внесения дополнений в Декларацию прав человека». Саймон Фишел, научный директор клиники в Ноттингеме, напротив, считает, что «во многих отношениях клонирование может привести к огромным преимуществам». С этой идеей согласен, например, и российский академик Струнников, который изложил свою точку зрения в интервью газете «Известия».
Реакция церкви на новое открытие была однозначной. Так Мартин Робра, секретарь Всемирного церковного Совета, заявил о необходимости введения моратория на генетические исследования. С резким осуждением экспериментов по клонированию выступил глава римско-католической церкви Иоанн Павел II.
Газета «Оссерваторе романо», официальный печатный орган Святого Престола писала: «В научных исследованиях и экспериментах существуют границы, которые нельзя переступать не только по этическим соображениям, но и по причине, вытекающей из самого характера природы. Время от времени церковь уточняет эти границы, осуждая утилитарный подход к ним и отвергая все то, что, даже будучи технически возможным, не может быть оправдано с моральной точки зрения».
Какой бы точки зрения не придерживались власти, ясно одно – вопрос о клонировании человека нуждается в правовом регулировании. Реакция политиков не заставила долго ждать. Билл Клинтон, например, заявил: «Это замечательное открытие (клонирование) поднимает множество важных вопросов. Оно может принести пользу в сферах науки и сельского хозяйства, однако чревато серьезными этическими проблемами».
А уже через короткое время на основании рекомендаций Национальной консультативной комиссии по вопросам биологической этики Клинтон направил в конгресс законопроект, запрещающий клонирование людей, как в государственных, так и в частных институтах. Дело в том, что по американским законам правительство может регулировать деятельность лишь тех учреждений, которые финансируются из государственного бюджета, поэтому в США вопрос о коммерческом использовании достижений науки, который обсуждался в предыдущей главе, стоит довольно остро.
В Европе уже есть законодательная основа для запрещения клонирования человека – недавно Совет Европы одобрил Конвенцию по правам человека и биомедицине, в которую нужно будет внести лишь некоторые дополнения. Этот документ, налагающий строгие ограничения на возможные злоупотребления достижениями медицинской и биологической науки, в апреле 1997 года был открыт к подписанию 40 странами – членами Совета Европы. В Великобритании принятый в 1990 году закон «Об оплодотворении и эмбриологии» запрещает клонирование человека с использованием клеток эмбриона, однако, по мнению Шейлы Маклин, профессора права и медицинской этики университета Глазго, «эта технология не использует эмбрион, она использует взрослых особей».
4. Возможные последствия клонирования человека
Споры по поводу запрещения клонирования чуть было не привели к свертыванию проекта Вилмута, но ученым удалось отстоять результаты своей работы и продолжить исследования.
Действительно ли стоит бояться последствий клонирования человека? Каковы возможности применения новой технологии на практике? Газеты всего мира трубят о тиражировании гениев, которые откроют человечеству новые горизонты, или, наоборот, маньяков и террористов, которые, создав двойника, станут неуловимыми. Эти предположения абсолютно беспочвенны, так как влияние воспитания и социальной среды на формирование личности журналистами не учитывается. Многих пугает возможность выращивания клонов ради получения органов, идентичных органам донора. Такую перспективу исключать нельзя, но уже сейчас проводятся куда более человечные эксперименты по выращиванию млекопитающих, органы которых в дальнейшем можно будет пересаживать человеку.
Так технология трансплантации ядра увеличит шансы на успех при пересадке человеку свиного сердца. Велико значение новых методов для сельского хозяйства. Доктор Рон Джеймс, научный сотрудник фирмы «ПЛ Терапевтикс», которая приобрела права на результаты работы Вилмута, считает вполне реальным клонирование элитных пород крупного рогатого скота и других сельскохозяйственных животных.
Клонирование может быть применено и для спасения животных, занесенных в Красную книгу, и восстановления лесов, так необходимых для сохранения баланса в атмосфере. Новая технология пересадки ядра упростит создание трансгенных растений и животных, то есть организмов, в геном которых внесен какой либо посторонний ген, обуславливающий те или иные свойства, например холодостойкость и большую продуктивность, или выработку определенных веществ, в частности редких лекарств. Опыт создания трансгенных организмов имеется и у иностранных и у наших российских ученых.
Одной из последних успешных работ ученых РАСХН в этой области было выведение трансгенной овцы, которая в процессе жизнедеятельности вырабатывает химозин – сычужный фермент, сбраживающий молоко. Фермент этот необходим для производства сыра, и теперь одна единственная овца обеспечивает редким веществом практически всю сырную промышленность России.
По мнению некоторых авторов, клонирование – идеальное средство для получения доноровских органов. Это одно из самых несуразных из всех заявлений насчет клонирования. Человеческий клон – это человеческое существо. В свободном обществе вы не можете заставить другое человеческое существо дать вам один из своих внутренних органов. Также вы ни коим образом не можете убить другого человека, чтобы получить один из его органов. Уже существующие законы препятствуют таким злоупотреблениям.
Необходимо заметить, что если ваш клон-близнец получил травму в несчастном случае, вас могут попросить отдать одну из ваших почек, чтобы сохранить жизнь клону! Если донор органа – еще ребенок, общество может пожелать вмешаться и объявить, что это запрещено. В действительности удаление какого-либо органа ребенка, будь то клона или нет, для трансплантации другому человеку – очень спорная практика, которая должна строго регулироваться. Многие законные будущие приложения технологии клонирования оказываются в сферах трансплантации органов, пересадки кожи для жертв пожаров и т.п. В этих случаях не требовалось бы клонирование целого человека, а только применение той же технологии переноса ядра клетки для выращивания новых тканей или органов для медицинских целей.
Большинство ученых сходятся на том, что попытки создать клон человека опасны и сомнительны с моральной точки зрения. Многие клоны животных появлялись на свет с теми или иными отклонениями. Здоровыми они рождались редко. Исследователи университета Питтсбургской школы медицины попытались клонировать макаку-резус с помощью технологии, использовавшейся при создании клона знаменитой овцы Долли. После сотен попыток им так ни разу не удалось добиться беременности у носителя клона. Другим группам ученым также не удалось клонировать обезьян. Судя по всему, у приматов при делении клонированных клеток ДНК не передается новым клеткам должным образом. Некоторые клетки в итоге получают либо слишком много, либо слишком мало ДНК, и оказываются нежизнеспособными. Ученые полагают, что попытки клонировать других приматов, в том числе и человека, похоже, обречены на провал. Клонированию успешно подвергаются некоторые животные, например мыши и овцы, однако появляются все более явные признаки того, что не все виды можно воспроизвести искусственным путем.
Стоит рассмотреть и влияние новых открытий генетики на общественное мнение в целом. Весьма интересна точка зрения, которой придерживается Аксель Кан, директор Лаборатории исследований в области генетики и молекулярной патологии при Парижском институте молекулярной генетики. В своей статье, посвященной возможности клонирования человека, он в первую очередь рассматривает социальные последствия экспериментов в этой области. Он считает, что если раньше было возможным лечение наследственных болезней путем замены генов, то новые технологии, применяемые для клонирования, открывают куда более широкие перспективы. Кан отмечает, что в современном обществе все больше людей хочет иметь гарантию того, что все их наследственные признаки в точности будут переданы следующему поколению.
Возможно, что это связано со все большей глобализацией культуры и потерей отдельными странами и культурами своей самобытности. Между тем проблема, связанная с неспособностью иметь детей вследствие заболеваний, определенного стиля жизни или иных причин, в развитых обществах приобретает все большее значение. Именно поэтому технология искусственного оплодотворения ICSI (intracytoplasmic sperm injection), позволяющая парам, не способным к воспроизводству, иметь детей, получила в обществе широкую поддержку.
Что же касается технологий, применяемых при клонировании, то они дают возможность обходиться генофондом только одного из родителей, что делает вполне реальным рождение детей даже в гомосексуальных браках. Из этого следует, что при определенных условиях общественное мнение может склониться в пользу разрешения клонирования человека. На сегодняшний день, в соответствии с опросом общественного мнения, проведенным телекомпанией ABC (ЭйБиСи), 53 процента американцев поддерживают идею продолжения экспериментов по клонированию животных, при этом 90 процентов категорически отвергают возможность клонирования человека.
Как будут развиваться события дальше, какие еще сюрпризы преподнесет нам генетика, сказать сложно, но то, что эта наука может сильно повлиять на ход мировой истории, не вызывает сомнений.
Заключение
Хотя и очень медленно, запрет клонирования человека получает всё большее распространение в различных странах мира и на международном уровне. Сегодня этой проблемой обеспокоены почему-то только развитые страны, хотя проблема клонирования – проблема не только развитого мира. Клон человека – это не атомная бомба, лаборатории, в которых он может быть произведён, мобильны, а информация об этом относительно открыта. Клонирование человека может быть осуществлено при соответствующем техническом обеспечении в любой из развивающихся стран. Но, как правило, правовое регулирование этой сферы в развивающихся странах отсутствует.
Конечно же, оптимально было бы ввести запрет клонирования на основе универсального международного договора, и с предложением об этом в Объединённые Нации уже обратились правительства Германии и Франции, но пока никакого универсального акта в этой сфере не существует.
Наиболее распространён запрет клонирования в Европе. Он обеспечивается на региональном уровне в международном праве, в праве Европейского Союза и на уровне национального законодательства отдельных государств.
Большинство ученых сходятся на том, что попытки создать клон человека опасны и сомнительны с моральной точки зрения
Список литературы
1. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, Биология, Москва, «Мир», 1993 г.
2. Ф. Киберштерн, Гены и генетика, Москва, «Параграф», 1995 г.
3. Стивен Вир «Клонирование человека аргументы в защиту» //Русская газета
4.Кузина С., Черкасов И: «Клонирование человека: Происки дьявола или победа науки» // Комсомольская правда, 2007 г.
5. Кутковец Т.И., Юдин Б.Г. Уроки незаконченной дискуссии // Человек. 1998
6. Баев А.А. «Геном человека»: некоторые этико-правовые проблемы настоящего и будущего//Человек, 1995, №2
7. Дубинин Н.П. Генетика вчера, сегодня, завтра. М., «Советская Россия», 1981
Приложение 6
Тестовая проверка знаний
1. Наука о создании новых и улучшении существующих сортов, пород и штаммов называется:
A. цитологией Б.селекцией
B. экологией Г. микробиологией
2. Искусственно созданная человеком популяция расти тельных организмов с определенными ценными хозяйствен ными признаками называется:
A. видом Б. штаммом
B. популяцией Г. сортом
3. Теоретической основой методов селекции, направлен ных на изменение наследственных свойств сортов и пород, является наука:
A. биотехнология Б. цитология
B. генетика Г. эмбриология
4. Группа генетически однородных (гомозиготных) орга низмов, имеющих ценный исходный материал для селекции, называется:
A. чистой линией Б. филогенетическими рядами
B. культурой тканей Г. полиэмбрионией
5. Гибридизация, помогающая перевести рецессивные ге ны в гомозиготное состояние, называется:
A. аутбридингом Б. близкородственной
B. неродственной Г. полиплоидией
6. Отдаленная гибридизация может обеспечивать возник новение биологических форм, представляющих большую хо зяйственную ценность, благодаря:
A. инбридингу Б.отбору
B. мутагенезу Г. гетерозису
7. Использование для гибридизации протопластов отно сится к:
A. генетическому Б. клеточной инженерии клонированию
B. генной инженерии Г. искусственному мутагенезу
8. Закон гомологических рядов наследственной изменчи вости организмов сформулировал:
A. В.И. Вернадский Б. Б.Л. Астрауров
B. Н.И. Вавилов Г. И.В. Мичурин
Ответы
№ задание
1
2
3
4
5
6
7
8
Ответ
Б
Г
В
А
Б
Г
Б
В
15