Эксперименты Д.К. Беляева с поведением лис

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии МВА - имени К.И.Скрябина»

Факультет ветеринарной медицины

Кафедра

Физиологии, фармакологии и токсикологии им. А.Н. Голикова и И.Е. Мозгова

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Зоопсихология»

На тему: «Эксперименты Д.К. Беляева с поведением лис»

Выполнила:

студентка 2 курса 13 группы

Факультета ФВМ

Волчкова К.А.

Преподаватель:

Хомутнинникова Ю. А.

Москва 2017

Введение

Эволюционный эксперимент.

С именем академика Д. К. Беляева связано, прежде всего, изучение основного биологического процесса -- эволюции. Ученый начал разрабатывать совершенно новую, неведомую генетикам, главу теории формообразовательных процессов, касающуюся взаимоотношения основных факторов эволюции: изменчивости и отбора -- и использовал необычный для подобных исследований метод -- эксперимент

Доместикация подобна катаклизму. В её условиях взрыв формообразования и направление по новым путям происходят благодаря тому, что расшатываются гомеостатические системы, созданные предшествующей эволюцией, и из запасов мобилизационного резерва извлекаются глубоко запрятанные формы генетического материала (дремлющие гены). <...>Эксперимент с одомашниванием позволяет заглянуть в потенциальные возможности вида. Любую такую возможность наука способна, если надо, реализовать: ведь, по определению Н. И. Вавилова, селекция -- это эволюция, управляемая волей человека. <...>Но неужели тайна изменений безвозвратно утеряна в веках и тысячелетиях? Неужели нельзя воспроизвести великий биологический эксперимент, соразмерив его с продолжительностью человеческой жизни? Оказывается, можно.*Одним из специфических эволюционных событий является доместикация (одомашнивание) животных. Со времен Ч. Дарвина не прекращаются дебаты о масштабах и темпах доместикационных изменений, которые нельзя объяснить с помощью генетической теории. Представлялось целесообразным экспериментально проследить тот эволюционный путь, который проходят животные, вовлеченные в сферу доместикации, в условиях действия отбора по поведению. эксперимент генетика лиса беляев

Такой крупномасштабный эксперимент по воспроизведению самого раннего этапа одомашнивания и был начат Д. К. Беляевым еще в начале 1950-х гг. на серебристо-черной лисице. Сущность его заключалась в отборе лисиц на толерантное отношение к человеку. В результате удалось создать уникальную, известную во всем мире, популяцию одомашненных лисиц. Более того, эксперимент этот проводится и в настоящее время.

1. Из лисиц -- в собаки

Результаты необычного эволюционного эксперимента показали, что генетическое преобразование поведения (из дикого -- в домашнее) влечет за собой морфологические и физиологические изменения, сходные с теми, которые произошли в историческом прошлом у собак и других домашних животных. Из физиологических изменений следует, прежде всего, отметить усиление активности главнейшей жизненной функции -- репродуктивной -- и ослабление функционального состояния гормональной системы адаптации и стресса -- гипофизарно-надпочечниковой. Иными словами, под влиянием отбора по характеру поведения разрушаются физиологические и морфологические системы, созданные и поддерживаемые в природе стабилизирующим отбором. Теория этого отбора была разработана И. И. Шмальгаузеном.

Ручные лисицы являются продуктом длительного отбора лисиц дикого фенотипа из фермерских популяций на приручаемость, который ведется в Институте цитологии и генетики уже более 45 лет. За годы эксперимента от селекционируемых лисиц удалось получить и испытать их на способность к доместикации более 50 000 потомков. Сходный характер изменений животных в условиях доместикации, также как и высокие темпы их возникновения, трудно объяснить с позиций тривиальных генетических механизмов. Почему животные, вовлеченные в сферу доместикации и никогда ранее не встречавшиеся на эволюционных путях, начинают эволюционировать в одном направлении? Этот вопрос наводит на мысль, о том, что имеется универсальный генетический механизм формообразования при доместикации на самом первом этапе, что отбор на этом этапе у всех животных действует на какие-то специфичные для доместикации регуляторные локусы.

На основе всех этих фактов Беляев сформулировал принципиально новое представление о наличии в природе дестабилизирующего отбора как специфической формы движущего отбора, результатом которого является дестабилизация регуляционных систем онтогенеза (индивидуального развития) и, как следствие, резкое повышение темпа формообразования.

Смена стабилизирующей функции отбора на дестабилизирующую осуществляется в результате того, что под специфическим давлением отбора по поведению находится нейроэндокринная система, являющаяся ключевой системой регуляции хода всего онтогенеза. Этим объясняется резкое повышение темпов формообразования в экстремальных условиях среды, каковыми являются условия неволи. Изменчивость в неволе возникает по причине ломки стабилизированных систем развития, в результате чего могут активизироваться и проявиться в фенотипе гены, бывшие ранее функционально неактивными.

Идея Беляева о роли функциональной активности генов в эволюции изменений носила в то время гипотетический характер и подкреплялась лишь данными об аномалиях в наследовании некоторых мутаций, вовлекаемых в контроль характера пигментации

Основатель СО АН СССР академик М.А. Лаврентьев и академик Д. К. Беляев, внесший большой вклад в создание и развитие Института цитологии и генетики, а также в возрождение генетики в стране мехового покрова. Теперь же феномен генетического «молчания» признается всеми учеными. Так, имеются экспериментальные данные, указывающие на то, что эволюция человека сопровождалась изменением функциональной активности некоторых генов.

Идея Д. К. Беляева о дестабилизирующем отборе была высоко оценена его зарубежными коллегами. «Нелегко биологу оценивать процессы эволюции, канувшие в историческое прошлое. Но порой один эксперимент с искусственным отбором может воссоздать полезную картину того, что имело место в природе. Один знаковый, поворотный эксперимент такого рода действительно был выполнен с лисицами... Этот крупномасштабный, не предсказанный (оригинальный) эксперимент, действительно, может рассматриваться как один из наиболее интригующих систематических исследований природы эволюционных процессов» (Coppinger, Feinstem, 1991).

А вот что писал уже в 2003 г. американский генетик Г. Ларк: «Я все больше убеждаюсь, что эксперимент с лисицами -- один из крупнейших экспериментов последних нескольких десятилетий. Это выглядит так, словно вы в Новосибирске знали, что будет необходимо для интегративнойколичественной генетики в будущем. Беляев должен быть великим человеком».

Часто проводят параллели между антропогенезом и доместикацией. Но какая связь может существовать между эволюционными преобразованиями, например, домашней собаки и человека -- вершины эволюции всей жизни на Земле? В 2003 г. в одном из писем к Л. Н. Трут крупнейший эволюционный антрополог Р. Рэнгхэм писал: «Наши сегодняшние представления об эволюции человека находятся под сильнейшим влиянием вашей работы по доместикации лисиц».

2. «Звездочки», перекусы и закрученные в кольцо хвосты

Первые этапы отбора по поведению были самыми жесткими. Были протестированы тысячи лисиц из разных звероводческих хозяйств бывшего СССР. Большая часть лисиц характеризировалась трусливо-оборонительным поведением по отношению к человеку, и лишь очень маленькая -- толерантным отношением. Если лисица не пыталась укусить и не убегала, такие животные отбирались в эксперимент в качестве родительского поколения.

В конце пятидесятых годов было отобрано сто самцов и тридцать самок для первого поколения. Причем, в качестве родителей в следующее поколение брали не более 10% щенков. Отбирали только самых ручных, всех остальных отбраковывали.

Уникальность по поведению, как и предполагал Беляев, «тянула» за собой особые черты. С большой частотой начали возникать различные морфологические новообразования, особенно на первых этапах отбора.

Одно из них было зафиксировано как полудоминантная мутация. Это «звездочка», белое пятно, на голове у лисицы. Она характерна для многих домашних животных и считается одним из «маркеров» доместикации.

Известно, что предшественники пигментных клеток -- первичные меланобласты -- мигрируют в зачатки кожных покровов, и этот процесс ограничен во времени в определенные сроки эмбрионального развития. Если первичные меланобласты не успевают вовремя достичь будущих кожных покровов, то такие участки останутся белыми. Специально проведенными в нашей лаборатории исследованиями на лисицах было выявлено, что у ручных животных миграция задержана во времени, за счет чего возникают участки кожно-мехового покрова, которые лишены пигмента.

В процессе отбора появлялись также другие окрасочные признаки, например, «подпалы». Они возникали с частотой на несколько порядков выше у популяции, отбираемой на ручное поведение.

С большой частотой стали появляться аберрации (нарушения) скелетной системы (в частности, выдвинутая вперед челюсть -- так называемый перекус, ненормальный для дикой популяции), короткие хвосты, закрученный в кольцо хвост. «Лаечный» хвост характеризует в дикой популяции готовность самки к спариванию, а у ручных лисиц этот признак может появиться и у самца, и у самки, причем, еще и держаться круглый год.

Как и предполагал Д.К. Беляев, частота возникновения аберраций была гораздо выше при отборе на ручное поведение. Отбор по поведению вызвал дестабилизацию организма в целом. Эти факты легли в основу созданной Д.К. Беляевым теории дестабилизирующего отбора, в противовес теории стабилизирующего отбора Шмальгаузена, которая объясняет существование видов в естественных условиях.

3. Патологическая дружелюбность

Наша модель в настоящее время очень популярна во всем мире, поскольку она позволяет изучать молекулярно-генетические механизмы поведения. Лисица -- высокоорганизованное животное, и поведение ее достаточно сложное. Можно находить и интерпретировать параллели с человеческим поведением и изучать, допустим, какие-то моменты нарушений поведения человека.

Например, у наших лисиц, можно сказать, какая-то патологическая дружелюбность. Они могут вместо еды, вместо игры друг с другом общаться с человеком.

В геномах разных, даже далеко не родственных видов можно найти «общие» участки. Это консервативные участки, изменения в которых не происходили на протяжении очень длительных исторических периодов. Значит, они несут в себе важные гены, которые в эволюции настолько застабилизированы, что не меняются в течение миллионов лет. Сравнительные генетические карты животных и человека позволяют сопоставить геномы лисицы и собаки, лисицы, собаки и человека.

Было выяснено, что один из локусов, который вовлечен в контроль ручного поведения у лисиц, является общим с локусом у человека, в котором находится ген, отвечающий за «Вильям-синдром» -- синдром чрезмерного дружелюбия у человека.

Еще один очень важный участок в геноме лисицы, отвечающий за формирование ручного поведения, является общим с участком в геноме собаки, для которого было показано, что он вовлечен в процессы ранней доместикации -- процессы перехода волка в древнюю собаку. Совершенно очевидно, что эти участки действительно важны, если они сохраняются на протяжении эволюции разных групп и животных, и человека.Подсказки

На собаках показано, что в результате доместикации они приобрели способность настолько тесно контактировать и общаться с человеком, что способны понимать не только его слова, но и жесты.

Эксперимент заключался в следующем: человек прятал какую-то подкормку и жестом показывал, куда ее положил. Собака однозначно понимает это, волк -- нет. Даже если этого волка из соски выкормили, и он вырос с человеком!

Наши ручные лисицы достоверно больше принимают правильных решений, чем дикие лисицы, если человек дает им подсказку. Дикие лисицы действуют случайным образом.

Заключение

В 1950-х годах выдающийся генетик-эволюционист Дмитрий Константинович Беляев, заинтересовавшись темой одомашнивания собаки человеком, решил повторить эволюционный эксперимент на лисах. Так начался долговременный проект Беляева, основная идея которого проста в своей гениальности: полностью одомашнить лис с помощью селекции.

Сразу после начала эксперимента Беляев и его коллеги отобрали по всей России лис, демонстрирующих в своём поведении более высокую толерантность по отношению к человеку. На протяжении нескольких поколений потомков первоначальной новосибирской популяции отбирали по степени послушности человеку для последующего размножения (тех же, кто не подходил, отправляли на шкуры).

В результате, к четвёртому поколению, была выведена группа лис, схожих по поведению с собаками -- они проявляли более социальное поведение (как с другими особями, так и с людьми), были более игривы и дружелюбны. Животные виляли хвостами при виде человека, искали визуального контакта, облизывали хозяев.

Изменения также затронули и внешний вид животных: у одомашненных лисиц в окрасе начали появляться белые пятна, а у некоторых глаза стали голубыми. Также стали встречаться закрученные хвосты и свисающие уши, морды и ноги стали короче, а головы -- шире. Такие изменения исследователи связывают с меньшим уровнем адреналина в крови животных. Кстати, уровень гормона серотонина, уменьшающего агрессию, в мозгу у "беляевских"лис был гораздо выше, чем у их диких сородичей.

Несмотря на смерть Беляева в 1985-м году, проект по одомашниванию продолжается до сих пор. Более того, часть лис продаются в качестве питомцев для обеспечения нужд исследовательского центра при Новосибирском институте цитологии и генетики СО РАН.

На сегодняшний день большинство учёных, посетивших исследовательский центр, единодушно заявляют, что легендарный эксперимент, проведённый Беляевым, подтверждает правоту теории об одомашнивании собак человеком.

Добавим, что ранее биологи высказывали предположение, что не человек одомашнил собаку, а собака человека, а также что процесс одомашнивания мог проходить в два этапа.

Размещено на Allbest.ru