Генотип визначає послідовність і час синтезу різних речовин, напрямок і швидкість протікання біохімічних реакцій, які в порядку ланцюгового процесу реалізуються в ту чи іншу ознаку або властивість організму.
Однак ми знаємо, що як клітини, так і організм мають здатність пристосовуватися до мінливих чинників середовища (онтогенетическая адаптація). Внаслідок цього реалізація генотипу мінлива і протікає приспособительно до конкретних факторів середовища. Властивість даного генотипу забезпечувати в певних межах мінливість онтогенезу в залежності від мінливих умов середовища називають нормою реакції. Інакше кажучи, амплітуда можливої мінливості в реалізації генотипу висловлює норму реакції, т. Е. Генотип визначає число можливих фенотипів при різних умовах середовища. Наприклад, якщо курям яйценоских порід надати оптимальні умови утримання та годування, то вони підвищать середню несучість. Якщо ті ж умови створити для м'ясної породи курей, то їх несучість збільшиться в меншій мірі, але значно покращаться м'ясні якості і підвищиться жива вага. Це положення можна також ілюструвати на прикладі подібності та відмінності між однояйцевими і різнояйцевих близнюками у людини і тварин. Генотип однояйцевих близнюків теоретично повинен бути ідентичним, а у різнояйцевих - різним, хоча по окремих генів вони також подібні. Отже, відсоток збігу (конкордантности) щодо фенотипічних ознак і властивостей у тих і інших обумовлений схожістю генотипів. Коли однояйцеві близнюки розвиваються в схожих умовах, то ймовірність того, що вони будуть мати схожість щодо великого числа ознак і властивостей, значно більше, ніж тоді, коли вони розвиваються в різних умовах. В цьому випадку можна виявити норму реакції генотипу в найбільш «чистому» вигляді. Пристосовні можливості організму визначаються тим, що дія гена здійснюється в залежності як від генотипической середовища (системи генотипу), так і від характеру впливу умов зовнішнього середовища.
Виходячи з генетичних знань про спадкової нормі реакції, рішення практичних завдань по підвищенню продуктивності організмів здійснюється двома шляхами: по-перше, створенням бажаних генотипів, т. Е. Нових порід тварин і сортів рослин, і, по-друге, розробкою методів управління індивідуальним розвитком організму.
Важливо підкреслити, що при вивченні впливу зовнішніх факторів з метою управління розвитком організмів слід перш за все виявити ті умови, в яких найбільш повно реалізуються генотипические можливості організму. В іншому випадку може створюватися неповне уявлення про норму реакції генотипу. Дійсно, при поганих умовах годівлі та утримання спадково високопродуктивне, але маловинослівое тварина буде мати низьку продуктивність. Навпаки, спадково малопродуктивні, але витривала тварина в цих же умовах буде мати кращі показники. Тому дослідження, в яких вивчається вплив зовнішніх факторів при низькому рівні початкової продуктивності тварини Алі рослини, хоча і можуть дати великий позитивний ефект, насправді не становлять суттєвої наукової цінності.
Вплив зовнішніх умов на онтогенез має свої закономірності. Їх вивчають фізіологи, екологи і генетики. Вони розкривають величезні можливості регуляції діяльності організму. З безлічі різноманітних фактів впливу зовнішніх факторів на продуктивність ми наведемо лише деякі.
Зміна несучості і линьки у курей залежно від режиму освітлення
Добре відомо, що птахи відкладають яйця залежно від умов освітлення і температури. Так, наприклад, короткий день скорочує несучість курей і викликає линьку. Щоб збільшити несучість в осінньо-зимовий період, коли світловий день скорочується, птахівники стали застосовувати додаткове електричне освітлення, штучно подовжуючи світловий день. За даними В. Б. Савватеева, видно, що при 13-годинному освітленні все три групи піддослідних курей несли приблизно однакове число яєць. Якщо скоротити тривалість освітлення з 13 до 10 год, то у курей значно скорочується несучість і настає линька (2-я група). Подовження світлового дня з 13 до 14 год освітлення збільшує несучість з 10,8 до 23,5 яєць за 40 днів обліку і не викликає линьки (3-тя група). Але якщо ті ж 10 ч освітлення даються в два періоди: 8 + 2 ч, то несучість складає 19,2 яйця на курку (1-я група). Якщо при безперервному 10-годинному світловому дні линька у більшості курей наступила, то при переривчастому - линяють курей не виявилося.
Отже, регулюванням тільки світлового режиму можна кардинально змінювати напрямок фізіологічних функцій і відповідно продуктивність тварин. Таким чином, знання характеру дії різних факторів середовища на реалізацію певних генотипів тварин розкриває можливість управління онтогенезом в досить широких межах.
Потужним засобом управління ростом і розвитком тварин є також вітаміни. Роль вітамінів в життєдіяльності організму величезна. Налічується кілька десятків різних вітамінів. Відносно біологічної дії і хімічного складу вивчені вітаміни наступних груп: А, В, С, D, Е, К і Р. Як приклад дії вітамінів на продуктивність тварин ми коротко розглянемо вплив вітамінів групи В. Ця група складається з декількох речовин: В1 (тіамін), В2 (рибофлавін), В3 (ймовірно, речовина, ідентичне пантотенової кислоти, зване також В х), В 4 (суміш аргініну і глікоколу), В5 (нікотинова кислота, або вітамін РР), В6 (піридоксин), маловивчені речовини В7 - В11. В12 (тваринний білковий фактор АР) і ін.
Необхідність дачі в кормі сільськогосподарським тваринам вітамінів групи В визначається перш за все будовою їх травної системи. Тварини з багатокамерним шлунком (жуйні) завдяки діяльності мікроорганізмів, які синтезують вітаміни комплексу В, не потребують цих вітамінах. Навпаки, тваринам з однокамерним шлунком (свині, кури і ін.) Вітаміни цього комплексу необхідні. Отже, перші тварини не схильні до В-авітамінозу, у других же він зустрічається.
Вплив вітаміну В12 на плодючість і якість потомства у свиней
Наведено дані по плодючості свиноматок, які в поросну період містилися на різних раціонах: одній групі свиней в раціон не додавали вітамін В12. а інший - додавали протягом 3 місяців до опоросу. Нестача вітаміну B12 зробив сильний вплив на число поросят в посліді, вага при народженні та життєздатність.
В інших дослідах було показано, що недостатність вітаміну В12 веде до загибелі частини зародків в період чотирьох тижнів після покриття свиноматки. Так, наприклад, в групі маток, в раціоні яких був відсутній вітамін В12. число зародків до зазначеного терміну було в середньому 5,6, а в групі, де він додавався, - 10,4, причому через 5 днів після покриття число жовтих тіл було майже однаковим. Це вказує на те, що вітамін В12 сприяє розвитку більшого числа зародків із загального однакової кількості овуліровавшіх яйцеклітин.
Подібні приклади можна було б привести і на курей. Вітамінні добавки в корм значно підвищують несучість курей, зростання курчат і їх життєздатність.
Величезний вплив вітамінів групи В на життєві процеси пояснюється тим, що вони включаються в ферментні системи у вигляді коферментів. Останні беруть активну участь в обмінних процесах і утворенні амінокислот, білків, пуринів і інших речовин. Тому вітамінна недостатність обов'язково позначається на прояві тієї чи іншої функції.
Наступним важливим засобом управління онтогенезом тварин слід визнати застосування ендокринних препаратів, що впливають на зростання, статеву функцію і загальну продуктивність тварин. Генотипом визначаються характер діяльності ендокринних залоз, функціональна взаємозв'язок між ними і діяльність інших систем організму. Однак дія ендокринних залоз може досить легко змінюватися під впливом факторів зовнішнього середовища - світлового режиму, температури і ін.
Було показано, що, впливаючи чоловічими гормонами на самок і жіночими - на самців, можна фенотипически перевизначати стать тварин.
Вивчення гормонів гіпофіза розкрило їх величезний вплив на різні функції організму, в тому числі на діяльність залоз внутрішньої секреції. Гормони гіпофіза впливають на зростання і розмноження організму, на білковий, вуглеводний і жировий обмін. Гормони щитовидної залози, кори надниркових залоз, статевих залоз також впливають на обмінні процеси, розвиток вторинних статевих ознак, розмноження, гаметогенезу і овуляцію, секрецію молока. В даний час показано, що адреналін (гормон надниркових залоз) обумовлює навіть частоту клітинних поділів в соматичної тканини. Для ілюстрації значення гормонів в регуляції функції розмноження тварин наведемо два приклади.
Штучне розведення риб, необхідність якого особливо зросла з гідробудівництвом, гальмувалося труднощами отримання ікри для інкубації на рибоводних заводах. З метою інтенсифікації цього виробництва Н. Л. Гербільський з співробітниками розробив метод гіпофізарних ін'єкцій, дозволяє викликати в потрібний час прискорення дозрівання статевих продуктів у цінних промислових риб (осетрових і ін.). Ці риби, входячи в річки для розмноження, мають незрілі статеві продукти. Лише після тривалої міграції по річці до місця нересту у них відбувається природне дозрівання статевих продуктів. За допомогою ін'єкції екстракту гіпофіза, що містить гонадотропний гормон, рибам, виловленим в гирлі річки, процес дозрівання вдається прискорити і через кілька годин отримати зрілі статеві продукти. Цікаво, що гормон гіпофіза є не специфічним у видовому відношенні. Гіпофіз, взятий від в'юна, ляща або судака, стимулює овуляцію і сперматогенез у осетра або лососевих. Висушений препарат гіпофіза може зберігати свою активність протягом п'яти років.
Другий приклад стосується збільшення багатоплідності у овець під впливом дії жіночого гормону, що отримується з сироватки крові лошат кобил. Цей метод, розроблений у нас М. М. Завадовський, дозволяє підвищувати плодючість овець, що особливо цінно в застосуванні до каракульського вівцям, у яких важливо отримати якомога більшу кількість ягнят для забою з метою отримання шкурок.
За допомогою нейрогуморальних впливів можна регулювати також секрецію молока і його жирність у корів, несучість і линьку у курей і ряд інших функцій у тварин.
З описаних фактів широкої норми реакції генотипу випливає, що генотип не є фатальним для фенотипу. Умовами середовища в онтогенезі можна змінювати напрямок формотворчих процесів.
Яка ж генетична зумовленість норми реакції? Деякі з факторів, які можуть забезпечити варіювання ознак в межах норми реакції, можна перерахувати:
- полігенна детермінація ознаки і реакції організму;
- плейотропний ефекту гена;
- залежність прояви мутації від умов середовища;
- гетерозиготность організму, внаслідок чого у деяких генів можуть змінюватися відносини домінування;
- взаємодія генів, яке відбувається на рівні генних продуктів - субодиниць білкових молекул (наприклад, характер міжгенних і межаллельной комплементации);
- альтернативні шляхи розвитку і синтезу в системі онтогенезу і біосинтезу клітини; блокування одного шляху компенсується іншим.
Мабуть, вивчення механізму генетичного визначення диференціювання відкриє завісу над явищем генетичної норми реакції.
Поділіться посиланням з друзями