Гетерозис находит применение не только в растениеводстве, но и в птицеводстве, в свиноводстве, в прудовом рыбоводстве и во многих других отраслях животноводства.
От чистой теории до чистой практики
В мальчишеском возрасте жил я в Сибири и приохотился там к рыбной ловле. Рядом было озеро, битком набитое серебряными карасями. Клевали они замечательно, за вечер случалось порой выловить сотню. Одна только беда: караси были малы и бабушка наотрез отказывалась их чистить. Приходилось возиться с рыбешками самому, и вот тут-то я сделал любопытное наблюдение. Сколько бы я рыб ни поймал, все они оказывались не карасями, а... карасихами! Сплошь самки, ни одного самца! «До чего же самцы у них хитрые!» —подумал я. А в том же озере мои приятели ловили карасей не на удочку, а вентирями — прутяными корзинами с узкими входами. Я ловлю такого рода не любил, да и сейчас не люблю, это уже не спорт, а промысел, однако... Не попадаются ли хитрюги-самцы хотя в вентирп: из них вытряхивали карасей сотнями! Я не мог этого не проверить и искренне удивил приятеля, когда вызвался чистить карасей вместе с ним... И что же? Ни одного самца не попалось и в вентирь!
В ту пору я не мог разгадать эту тайну, лишь много позже узнал: так и должно быть. Во многих водоемах, заселенных серебряными карасями, нет ни единого самца, однако караси превосходно в них множатся. Это явление носит название гиногенеза. Здесь происходит мнимое оплодотворение спермой самцов других видов. Чужое ядро, проникая в икринку, лишь толкает ее к развитию, само же рассасывается. Легко понять, что наследственность тут чисто материнская, иначе и быть не может.
Интересный случай гиногенеза описан для американской рыбки моллиенизия формоза. Там вовсе не существует самцов, однако размножение происходит. Самки «оплодотворяются» самцами одного из двух близких видов: моллиенизия велифера или моллиенизия латиппина. Но спермий, проникая в яйцо, лишь дает толчок для начала развития. Так что гибридизации нет: все мальки оказываются самками моллиенизия формоза.
Гиногенез многократно получали искусственно. Так у многих лягушек и жаб достаточно укола иглой или температурного воздействия, чтобы неоплодотворенная икринка начала развиваться.
Зная все эти факты, академик Б. Л. Астауров еще в молодости задумал и провел ставшие ныне классическими эксперименты. Астауров рассуждал так: природа показала нам, что материнского ядра в ряде случаев достаточно для развития. Но из данных генетики мы знаем, что отцовское ядро равноправно с материнским в передаче признаков по наследству. А нельзя ли получить организмы, в которых сказалась бы только отцовская наследственность?
Объектом исследования Борис Львович избрал тутового шелкопряда — бабочку, у которой он и другие генетику изучили наследование многих признаков. Линии были подобраны с таким расчетом, чтобы хромосомы самца были, как говорят генетики, замаркированы. Иначе говоря, по признакам, проявившимся у потомства, можно было бы легко определить, за счет какого генотипа оно развилось: материнского, отцовского или, как обычно, материнско-отцовского. После этого начался энергичный штурм материнского ядра: его нужно было удалить, убить или хотя бы нейтрализовать, не убивая при этом яйцеклетки. Это удалось сделать, применив нагревание или рентгеновские лучи. Если после воздействия ими яйцеклетка оплодотворялась, то убитое женское ядро, естественно, не принимало участия в развитии эмбриона и генотип его полностью повторял генотип отцовский. Так в удивительных по наглядности опытах был воспроизведен экспериментальный андрогенез — развитие под влиянием чисто отцовской наследственности. Это имело большое теоретическое значение. А через тридцать лет выяснилось, что созданные в этих и других опытах гены-маркеры могут играть большую практическую роль.
У тутового шелкопряда самцы «старательнее» самок: наматывают на кокон больше шелка. А что, если использовать для выкормки только самцов? Мысль естественная, однако осуществить ее было но просто. Бабочка-самка откладывает грену — множество мельчайших яичек. Прежде всего задача состояла в том, чтобы научиться определять, из какого яичка разовьется самец, из какого самка. Генетики тут помогли: сконструировали генотипы, у которых это возможно. Для этой цели действовали рентгеном и получили транслокацию, при которой на половую хромосому пересадили кусочек другой хромосомы, несущий ген темной окраски — ген-маркер. У тутового шелкопряда самки гетерогаметны — их формула ZW, тогда как формула самцов ZZ. Именно на W-хромосому и была произведена пересадки «темного» гена. Нетрудно понять, что все яички, из которых получатся самки, оказались темноокрашенными, а те, которые разовьются в самцов,— светлыми. Следующей задачей было разработать способ сортировки грены по цвету. Тут на помощь пришла умная машина, основа которой — искусственный глаз: фотоэлемент. Сортировка грены производится на этой машине быстро и дешево. А выход шелка, в случаях когда выкармливаются только самцы, увеличивается на 30%.