СУСПІЛЬНА ПОВЕДІНКА ТВАРИН

Соціобіологія - науковий напрям, який попав розвиватися в друтій половині XX століття, завданням якого є всебічне вивчення біологічних основ соціальної поведінки, організації, динаміки та еволюції суспільних груп тварин від найнижчих форм до людини.

Суспільна (соціальна) поведінка включає всі типи взаємодій тварин в угрупованнях. 

Поведінка тварин у групах ґрунтується на взаємодії двох чинників:

1) суспільного інстинкту, який спонукає їх об'єднуватися з родичами й підтримувати з ними постійні контакти;

2) внутрішньовидової агресивності, яка дає змогу встановити й підтримувати певний порядок у співтоваристві.

Ієрархія домінування - це система «підпорядкуваиня-домінування» в угрупованні суспільних тварин, виникає тоді, коли члени «особистісної» спільноти взаємодіють між собою, часто агресивно, для створення рейтпнгової системи. Члени соціальних груп зазвичай конкурують за доступ до обмежених ресурсів, за доступ до статевого партнера. Ця боротьба сприяє формуванню соціального порядку, коли лідиру не потрібно постійно що-небудь оспорювати в підлеглих особин. Водночас агресивність здебільшого не призводить до справжніх бійок, а частіше проявляється в демонстрації поз.

У поодиноких тварин, на відміну від суспільних, контакти між особинами підтримуються виключно в шлюбний період, а в деяких - ще в період турботи про потомство (білка, уссурійський тигр, зозуля звичайна, заєць сірий).

Суспільним тваринам притаманна взаємодія суспільного інстинкту (спонукає їх об'єднуватися з родичами й підтримувати з ними постійні контакти) та внутрішньовидової агресивності (дає змогу встановлювати й підтримувати певний порядок в угрупованнях).

Суспільні тварини утворюють постійні групи (бджоли, деякі оси, терміти, мурахи, бобри, вовки, гієни, дельфіни, косяки риб, групи орангутангів самки зі своїми дитинчатами тощо). 

Які тварини утворюють анонімні угруповання? 

Табун жирафів, стадо корів, колонії сірих пацюків, косяки риб.
 За якою ознакою виділяють лідера в угрупованнях тварин? 

Лідера виділяють за будовою (сильні та здорові вожаки у зграї вовків), зовнішнім виглядом (бджола-матка), здібністю до певного виду діяльності в рольовій ієрархії (бобри в хатинці).
 Яка основна функція ієрархії в у групованнях тварин?

Ієрархія дає змогу уникати постійних конфліктів у угрупованні, ресурси розподіляються так, що спочатку забезпечуються найбільш життєздатні особини.

Які переваги суспільної поведінки для виживання тварин?

Менше затрат енергії на добування їжі, легше захиститись від ворогів групами та системою сповіщення, виживають найбільш життєздатні особини.

 Які переваги має поодинокий спосіб життя? Які переваги має суспільний спосіб життя?

Більше харчових ресурсів для одної особини, кожен шукає партнера.

Менше затрат енергії на добування їжі, легше захиститись від ворогів групами з системою  сповіщення, виживають найбільш життєздатні особини.

Соціальна структура павіанів.

Павіани поширені в гірських місцевостях Тропічної Африки. Їх ще називають «собакоголовими мавпами», бо їхня голова схожа на собачу. 

Павіани – всеїдні тварини, вони живуть стадами із чіткою ієрархією. Керує вожак - сильний самець або кілька самців-домінантів, кому підпорядковуються всі інші особини. Кожна особина має у стаді певну чергу при споживанні їжі, певне місце під час пересування, на деревах тощо. 

Життя будь-якого павіана сповнене тривоги. Вожаки та домінанти безперервно стежать, щоб підлеглі їм самці не об'єдналися та не виступили проти них. Тому постійно демонструють своє високе положення, ставлячи на місце можливих суперників. Причому кожна особина отримує покарання та приниження від тих, хто перебуває вище в ієрархії, та зганяє свої образи на тих, хто стоїть нижче. Час від часу в групі спалахують сутички. Утім, якщо на групу нападе запеклий ворог павіанів - леопард, вожак і домінанти відганятимуть його від самок і потомства.

В анонімних угрупованнях взаємозв'язки тварин є безадресними та однаково спрямованими на всіх представників спільноти, відсутня постійна структура, нема ієрархії (лідерів та підлеглих), часто демонструють дивовижну згуртованість і доцільність групових дій. 

Відкриті анонімні угруповання – групи, члени яких не проявляють агресії до нових особин свого виду (стадо корів, табун коней, жирафів).

Закриті анонімні угруповання – групи, члени якого не розрізняють один одного «персонально», але відразу відчувають «чужинців» (колонїї сірих пацюків). 

Особистісні угруповання тварин ґрунтуються на особистих контактах тварин однієї з одною, можливий розподіл ролей, наявна турбота старших особин про цілісність спільноти й безпеку її членів, характерна наявність ієрархїї домінування (колонія миші хатньої, бджіл, мурах, термітів, зграя вовків звичайних, гієн, гієно подібних собак, прайд левів, родина бобрів, сірої гуски, пари пустельних мокриць).
Користуючись різними джерелами інформації, підготуйте міні-проект на тему «Спільноти тварин».

ГЕНЕТИЧНІ ОСНОВИ СЕЛЕКЦІЇ ОРГАНІЗМІВ

Селекція  –  наука, що досліджує виведення нових та вдосконалення існуючих сортів культурних рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів, що відповідають потребам людини і суспільства.

Сорт, порода, штам  –  це штучно створені людиною різновиди рослин, тварин та мікроорганізмів, які мають визначені спадкові особливості: комплекс морфологічних і фізіологічних ознак, продуктивність і норму реакції.

М. І. Вавилов зазначив, що для успішної роботи селекціонеру слід вивчати і враховувати:

1.    вихідну сортову і видову різноманітність рослин і тварин;

2.    спадкову мінливість (мутації);

3.    роль середовища в розвитку і прояві досліджуваних ознак;

4.    закономірності успадкування при гібридизації;

5.    форми штучного добору, спрямовані на виділення й закріплення бажаних ознак

Основні методи селекції

Механізм штучного добору за ч. дарвіном

1.    Виділення окремих особин з ознаками, що цікавлять людину

2.    Добір особин, що успадкували від батьків бажані для людини ознаки

3.    Розмноження особин з корисними ознаками

4.    Розвиток бажаної ознаки, її закріплення

Форми штучного добору

Масовий	Індивідуальний
Виділення з вихідного матеріалу цілої групи особин, що мають бажані для селекціонера ознаки	Виділення окремих особин із цікавими для селекціонера ознаками й одержання від них нащадків

Форми гібридизації

Внутрішньовидова(у межах одного виду)
Споріднене схрещування (інбридинг)	Неспоріднене схрещування (аутбридинг)
Схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків. Використовують для одержання чистих ліній. Підвищується гомозиготність	Гібридизація організмів, що не мають тісних родинних зв'язків. Часто спостерігається явище гетерозису  –  «гібридної сили». Підвищується гетерозиготність
Міжвидова (між особинами різних видів)
Гібридизація особин, які належать до різних видів, родів, із метою поєднання в гібридів цінних спадкових ознак: Жито х пшениця = тритікале Кобила х осел = мул

Гетерозис. Явище гетерозису полягає у вищій життєздатності та продуктивності гібридів першого покоління порівняно зі схрещуваними батьківськими формами. Саме відкриття гетерозису визначило нову категорію селекції  –  створені високопродуктивних тварин і рослин. Існують такі гіпотези, що пояснюють явище гетерозису:

 –   гіпотеза домінування припускає, що в першому поколінні число домінантних генів, отриманих від батьків, подвоюється, і це сприятливо діє на потомство;

 –     гіпотеза наддомінування визнає, що гетерозиготний стан (Aa) дає перевагу над гомозиготним (АА);

 –    гіпотеза компенсаційного комплексу генів припускає сприятливу дію мутацій у разі схрещування з нормальними гомозиготними рецесивними особинами.

Етапи одержання гетерозисних гібридів включають:

 –   багаторазове самозапилення рослин і отримання інбредних ліній, гомозиготних за переважною кількістю генів;

 –   оцінка отриманих видів за їхньою здатністю до гетерозису;

 –  отримання гібридів як основного результату j селекції на використання гетерозису.

Найчастіше міжвидові гібриди безплідні. Уперше методику подолання безплідності міжвидових гібридів у рослин розробив у 1924 р. російський учений Г. Д. Карпеченко. Схрещуючи редьку з капустою, він подвоїв число хромосом у гібрида. Ця рослина не була схожа ні на редьку, ні на капусту.

Віддалена гібридизація широко застосовується у плодівництві: І. В. Мічурін одержав у такий спосіб гібриди ожини і малини, сливи і терну та ін.

Гібриди рослин можна розмножувати вегетативно, чого не можна робити з тваринами.

Гетерозис кукурудзи за продуктивністю

а), в)  –  лінії батьків, б)  –  гібрид

Розмножують складні міжвидові гібриди і методами клітинної інженерії. Новий організм можна одержати з окремих гібридних соматичних клітин. Цей метод називається клонуванням.

Особливості рослин як об'єктів селекції

1.    Висока плідність (велике число нащадків)

2.    Крім статевого розмноження, характерне також вегетативне

3.    Притаманне явище поліплоїдії

4.    Невимогливі до умов середовища

5.    Не вимагають великих економічних витрат

Методи селекції рослин

1.    Висока плідність, численність потомства дозволяють використовувати метод масового добору

2.    Наявність видів, що самозапилюються, дає можливість вивести чисту лінію шляхом застосування індивідуального добору

3.    Завдяки вегетативному розмноженню можна тривалий час зберігати гетерозиготну комбінацію, соматичну мутацію

4.    Впливаючи на проростання насіння хімічними речовинами, випромінюванням вдається одержувати матеріал для добору

Поліплоїдія  –  один зі шляхів поліпшення сортів культурних рослин

Значний внесок у розвиток селекції рослин зробили селекціонери-генетики: І. В. Мічурін, Г. Д. Карпеченко, М. В. Цицин, М. М. Лук'яненко, В. Н. Ремесло, В. С. Пустовойт. Вони вивели високоврожайні сорти цукрових буряків, гречки, бавовнику, високопродуктивні кубанські сорти пшениці, українські сорти Миронівська-808, Юбілейна-50, Харківська-63 та ін.

Особливості тварин як об'єктів селекції

1.    Нечисленність потомства Значна тривалість життя Роздільностатеві (утруднює інбридинг) Тільки статеве розмноження

2.    Необхідна гомозиготність чистих ліній досягається за рахунок близькородинного схрещування, що веде до інбредної депресії

3.    Складні взаємини з довкіллям у зв'язку з наявністю нервової системи Кожний об'єкт являє собою значну селекційну цінність Значні економічні витрати на утримання

Методи селекції тварин

1.    Не застосовується масовий добір, з огляду на співвідносну мінливість Визначення якості плідників за показниками нащадків; вивчення родоводу

2.    Штучне запліднення, одержання цінних порід великої рогатої худоби в штучних умовах («у пробірці»). Потім ембріон пересаджують у матку самки іншої породи для подальшого розвитку. У такий спосіб можна одержати значну кількість нащадків із важливими практичними властивостями

Особливості мікроорганізмів та їх селекції

1.    Не мають типового статевого процесу

2.    Гаплоїдні, що дає можливість мутаціям виявлятися вже в першому поколінні нащадків Швидкі темпи розмноження дають можливість одержувати велику кількість клітин  –  нащадків.

Основні центри походження культурних рослин були встановлені М. І. Вавиловим у 20-30-х pp. XX ст.

Південноазіатський тропічний (Індія, Індокитай, Південний Китай, острови Південно-Східної Азії): батьківщина рису, цукрової тростини, ківі, бананів.

Східноазіатський (Центральний і Східний Китай, Японія, Корея, Тайвань): батьківщина гречки, редьки, яблуні, груші, сливи, шовковиці, проса.

Південно-Західноазіатський (Мала та Ceредня Азія, Кавказ, Близький Схід, Північно-Захіна Індія, Західний Китай): батьківщина сої, чечевиці, жита, ячменю, вівса, моркви, цибулі, бавовнику, льону, винограду, абрикосу, мигдалю, волоського горіха, цитрусових.

Середземноморський: батьківщина цукрової буряку, капусти, маслин, конюшини, люпину.

Абіссінський (Північно-Східна Африка, Абіссінське нагір'я, Аравійський півострів): батьківщина твердої пшениці, сорго, кави.

Центральноамериканський: батьківщина кукурудзи, червоного перцю, квасолі, гарбуза, тютюну, какао.

Південноамериканський (Андійський): батьківщина картоплі, томатів, арахісу, ананасу.

Однією з перших тварин, приручених близько 15 тис. років тому в Євразії, був собака. Його предком були деякі види вовків. Нині існує близько 400 порід собак, яких поділяють на службових, мисливських і декоративних.

Набагато пізніше, 10 тис. років тому, в Єгипті для захисту запасів їжі від мишей приручили кішку. Вівці та кози були одомашнені 10 тис. років тому в Середземномор'ї пі на Кавказі заради молока, м'яса та вовни. їхніми предками були архари, муфлони та гірські Кози.

Предком коня були тарпани, які жили в Європі та Середній Азії, повністю винищені людиною в дев'ятнадцятому столітті. Кінь Пржевальського, який раніше вважався предком свійського коня, як виявилось, не є таким, оскільки має інший хромосомний набір.

Дикий бик  –  тур, який жив у Євразії і є предком свійської корови, також був винищений, останнього бачили й відразу ж убили в Польщі в 1627 р. Його приручили 8 тис. років тому в Греції. Дику свиню приручили в Євразії близько 7 тис. років тому, а свійські кури походять від банківських і червоних курей, одомашнених в Азії 5 тис. років тому. В Америці 4 тис. років тому були приручені індички. В Азії 4 тис. років тому приручили гусей і качок.

Біотехнологія  –  це сукупність промислових методів, що застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ.

Основні напрямки біотехнології

Промислова мікробіологія	Перетворення парафінів у кормовий білок у процесі життєдіяльності мікроорганізмів, виробництва антибіотиків та інших лікарських речовин
Інженерна ензимологія	Одержання і використання чистих ферментів і ферментних препаратів
Генна інженерія	Штучне конструювання молекул ДНК (генів)
Клітинна інженерія	Культивування клітин і тканин вищих організмів

КЛОНУВАННЯ ГЕНІВ

Клонування генів з використанням:

а) бактерій, б) вірусів:

1  –  бактерія; 2  –  плазміда; 3  –  чужорідний ген; 4  –  рекомбінантна плазміда; 5  –  клітина хазяїна;
 6  –  рекомбінантна ДНК; 7  – вірус; 8  –  вірусна ДНК