Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Остапченко - Нова програма

Тема 9. Застосування результатів біологічних досліджень у селекції, біотехнології та медицині

  • досягнення біологічних досліджень у біотехнології, сільському господарстві та медицині;
  • мету і завдання сучасної селекції;
  • сучасні підходи до селекції рослин, тварин і мікроорганізмів;
  • основні напрями і методи сучасної біотехнології;
  • роль клітинної та генної інженерії у сучасній селекції та біотехнології;
  • досягнення та ризики генної інженерії людини;
  • фармакогенетику як основу персоналізованої медицини;
  • проблеми біологічної безпеки, пов'язані з розвитком новітніх біотехнологій;
  • біологічну зброю, біологічний тероризм та біологічний захист.

§ 51. ПОСТУП БІОЛОГІЇ У СІЛЬСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ: ПОЗИТИВНІ ТА НЕГАТИВНІ НАСЛІДКИ «ЗЕЛЕНОЇ РЕВОЛЮЦІЇ»

Пригадайте, що таке антропічні фактори довкілля. Які фактори середовища називають мутагенами та канцерогенами? Що таке генетична гетерогенність популяції?

Із середини 40-х років минулого століття по всьому світові в сільському господарстві почалися процеси, що дістали назву Зелена революція. Це комплекс змін у сільському господарстві, які сприяли значному збільшенню отримання сільськогосподарської продукції. У деяких країнах, що розвиваються, «Зелена революція» дала змогу розв’язати проблему нестачі продуктів харчування і загалом підвищити якість життя населення. Теоретично, теперішня ефективність сільського господарства здатна забезпечити такі темпи виробництва, які б дали змогу нарощування виробництва харчових продуктів відповідно до темпів зростання населення.

Мал. 51.1. Норман Ернест Борлоуг (1914-2009) - засновник «Зеленої революції»

Наряду з використанням сучасної агротехніки - сучасних прийомів вирощування культурних рослин (пестицидів, добрив, технічних засобів обробітку ґрунту, іригаційних робіт тощо) істотний внесок у розв’язання проблеми отримання сільськогосподарської продукції було зроблено завдяки створенню продуктивніших сортів культурних рослин і порід сільськогосподарських тварин. Наприклад, завдяки «генетичному поліпшенню» вдалося підвищити врожайність кукурудзи майже на 90 %, а продукцію молока - на 50 %.

Цікаво знати

Термін «Зелена революція» уперше запропонував Вільям Гауд у 1968 р., але її засновником є Н. Борлоуг (мал. 51.1) - американський агроном і селекціонер, який у 1970 р. отримав Нобелівську премію миру за внесок у боротьбу з голодом.

Негативні наслідки «Зеленої революції». Незважаючи на глобальні позитивні ефекти, сучасний розвиток сільського господарства призвів до появи не менш глобальних проблем, пов’язаних з екологічною безпекою:

  • появи і розповсюдження у довкіллі нових ефективніших пестицидів, які можуть накопичуватися в організмах, спричиняти отруєння та справляти мутагенний або канцерогенний ефект;
  • збільшення потреб у енергоресурсах (різних видів палива, електрики тощо), що призводить до посилення забруднення довкілля;
  • ерозії ґрунтів у результаті іригаційних заходів, а також через вичерпання підземних вод;
  • збільшення посівних площ призвело до скорочення біорізноманіття нашої планети (поміркуйте чому);
  • зменшення генетичного різноманіття внаслідок скорочення кількості місцевих сортів і порід або заміни їх на завезені;
  • локальних екологічних катастроф, які виникають унаслідок експансії видів, непритаманних даній екосистемі.

Запам'ятаємо

Екологічна безпека - це стан захищеності навколишнього середовища та життєво важливих інтересів людини від можливого негативного впливу різних форм діяльності людини, насамперед господарської, надзвичайних ситуацій природного і техногенного характеру, їхніх наслідків.

Можливість корегування або недопущення негативних ефектів «Зеленої революції». Як ви вже знаєте, застосування екологічних, насамперед агроекологічних, знань є необхідною умовою для вирішення низки проблем, які стоять перед людським суспільством, зокрема проблем раціонального природокористування (поміркуйте яких). Проте найбільшу надію наукова спільнота покладає на створення генних банків, які є ефективними засобами для збереження біорізноманіття, а також джерелом матеріалу для створення нових сортів і порід.

Запам'ятаємо

Генні банки - своєрідні сховища, де зберігають генетичний матеріал, який можна використати для отримання життєздатних рослин чи тварин: насіння чи спори рослин, заморожені статеві клітини або культури тканин. У великих генних банках усього світу зберігається приблизно 2 млрд зразків рослинного генетичного матеріалу.

В Україні на базі Інституту рослинництва імені В.Я. Юр’єва в м. Харкові створено Центр генетичних ресурсів рослин України. Основне його завдання - зібрання повної колекції культур, які вирощують в Україні. Нині в цьому Центрі зосереджено 148,3 тис. зразків. Власний генний банк - «Колекція зародкової плазми рослин флори України та світової флори» - має Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України у м. Києві. Ця колекція цікава тим, що разом з насінним матеріалом (близько 5000 зразків з усього світу) вона містить 2000 унікальних клітинних ліній у банку клітинних культур.

У 2008 р. на норвезькому архіпелазі Свальбард, неподалік від Шпіцбергена у вічній мерзлоті побудували Всесвітнє сховище насіння (мал. 51.2). Його неофіційна назва - «Сховище Судного дня», оскільки основна мета проекту - збереження рослинного генофонду сучасних зернових культур на випадок локальних чи глобальних катастроф.

Мал. 51.2. Схема будівлі Всесвітнього сховища насіння, архіпелаг Свальбард, Норвегія. На листопад 2018 р. там зберігалося 967 216 зразків насіння з різних країн світу. Зокрема, Україна передала 2633 зразки пшениці, квасолі та інших культур

Створення генних банків тварин пов’язане зі значними труднощами. Сучасні методи довготривалого зберігання (переважно за дуже низьких температур) клітинних культур, тканин і статевих клітин тварин є недосконалими. Найнадійніше генофонди тварин поки що зберігають зоопарки. Наприклад, у великих зоопарках світу нині утримують понад 1 млн особин різних видів. Сучасні зоопарки є не тільки розважально-просвітницькими центрами, а й науковими та селекційними установами.

Ключові терміни та поняття

«зелена революція», екологічна безпека, генний банк.

Перевірте здобуті знання

1. Які зміни у веденні сільського господарства привели до «Зеленої революції»? 2. У чому полягають глобальні позитивні та негативні ефекти «Зеленої революції»? 3. Чому нині є гостра потреба у створенні генних банків? Який з генних банків є найбільшим в Україні? 4. Назвіть основну мету проекту Всесвітнього сховища насіння. 5. Які проблеми виникають при створенні генних банків тварин?

Поміркуйте

Запропонуйте свої методи та підходи для подолання негативних наслідків «Зеленої революції».