Родственное скрещивание (инбридинг)

Родственным скрещиванием(или разведением в животноводстве) называют скрещивание особей, имеющих близкую степень родства: брат – сестра, отец – дочь, мать – сын, двоюродные братья и сестры и т. д. У растений наиболее тесная форма инбридинга осуществляется при самоопылении.

Депрессия при инбридинге. Поскольку животные и растения несут в гетерозиготном состоянии вредные рецессивные мутации, то естественно, что при инбридинге, вызывающем гомозиготизацию, часто происходитдепрессия –понижение жизнеспособности, урожайности, устойчивости к заболеваниям и т. п. Доказательством этому могут служить данные Д. Джонса (1924 г.) по влиянию инбридинга в течение 15 поколений на урожайность зерна и высоту растений у кукурузы. Приведенные по двум линиям данные показывают, что исходные формы фенотипически были одинаковы. Применение принудительного самоопыления в обеих линиях привело к одинаковому снижению урожайности и высоты растений. При этом в одной из линий депрессия наступила скорее, чем в другой.

В опыте Джонса с кукурузой средняя жизнеспособность уменьшается от поколения к поколению, пока не будет достигнут инбредный минимум. При достижении этой стадии, обычно в результате инбридинга на протяжении примерно 10 поколений, жизнеспособность падает до самого низкого уровня, поэтому продолжение инбридинга не вызывает дальнейшего ухудшения.

При изучении растений, выживших ко времени достижения инбредного минимума, обнаруживается, что разные линии угнетены в различной степени и сильно отличаются одна от другой по плодовитости и внешним признакам. Следовательно, инбридинг вызывает дифференциациюисходной популяции. Материал, достигший инбредного минимума, состоит из ряда различных константных линий. Причина дифференциации и константности инбредных линий, так же как и чистых линий у самоопыляющихся растений, одна и та же – гомозиготность.

Опыты по инбридингув большом масштабе проводили также на животных – крысах, морских свинках, дрозофиле. Поскольку у животных возможность самооплодотворения исключена, то наиболее эффективным является скрещивание братьев и сестер, так называемое спаривание сибсов. Если спаривание сибсов повторяется на протяжении нескольких поколений, то оно постепенно приводит к инбредному минимуму такого же типа, как и у растений. Но при спаривании сибсов для получения полной гомозиготности необходимо большее число поколений, чем при самоопылении.

У человека супружеские отношения между родителями и детьми или между братьями и сестрами называются кровосмешением,или инцестом. Для здоровья потомства инбридинг, как правило, крайне вреден (одно из немногих исключений - Клеопатра VII), поэтому в большинстве религий и у многих этносов существует запрет на подобные браки.

Однако известно, что в природе существуют виды, для которых самооплодотворение является нормой, и при этом они не только не вымирают, а, наоборот, процветают. Сюда относится ячмень, пшеница, горох, фасоль, овес, табак и др.

Каким же образом можно объяснить тот факт, что инбридинг может быть и полезным, и вредным? В процессе инбридинга депрессию вызывают переходящие в гомозиготное состояние мутантные гены, понижающие жизнеспособность организмов или имеющие летальный эффект. Но среди мутаций могут бытьне только вредные, понижающие жизнеспособность, но и повышающие ее. Отсюда следует, что не всегда при близкородственном размножении животных или растений может наступать депрессия. Напротив, могут быть выделены линии с повышенной жизнеспособностью и продуктивностью. Так, в опытах Е. Кинга на крысахпри тесном инбридинге в течение 25 поколений в одной из линий наблюдалось повышение жизнеспособности и плодовитости животных.

Естественный отбор в природе иискусственный– в селекции способствуют при инбридингевыделению линийс комплексами признаков, обеспечивающихвысокую жизнеспособность.

Очевидно, в ходе эволюциирастений-самоопылителей и происходил такой процесс выделения и сохранения генотипов с наиболее благоприятным сочетанием генов. В селекции этот процесс чрезвычайно труден, так как число вредных рецессивных мутаций значительно превышает число полезных. Итак, вреден не сам по себе инбридинг, а последствия гомозиготизации вредных мутаций.

В чем состоит практическое значениеинбридинга?

Популяциягетерозиготных организмов с помощью инбридинга может быть разложена на генетически различающиеся линии. Инбридинг позволяет выделить из популяции группы организмов с отдельными, необходимыми для селекции свойствами. При инбридинге в каждой линии увеличивается число гомозигот. Поэтому особи внутри линий оказываются более однородны по генотипу и надежнее передают свои свойства потомству.