Вища математика шовкопряда
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Нову дивовижну породу тутового шовкопряда вивели генетики під керівництвом доктора біологічних наук В. А. Струннікова. Потомство, що виходить від схрещування самців цієї породи з самками будь-якої іншої, складається з гусениць одної тільки чоловічої статі, тоді як гусениці жіночої статі гинуть, не встигнувши народитися, ще на стадії яйця. Така порода безцінна для шовківників, так як їм вигідніше вигодовувати одних самців, кокони яких набагато шовконосніше коконів самок.
Введення породи у виробництво дозволить при мінімальних затратах в півтора рази підвищити продукцію шовку.
Наша стаття в самій загальній формі ілюструє хід міркувань та пророблену вченими роботу.
Як відомо, жіноча стать у шовковичного шовкопряда визначається поєднанням статевих хромосом W і Z, а чоловіча – ZZ. Перед заплідненням відбувається редукційний розподіл, в результаті якого парні хромосоми розходяться. Тому яєчка незаплідненого метелика бувають двох сортів: в одних укладена жіноча статева хромосома W, в інших – чоловіча Z, а кожен сперматозоїд несе по одній Z хромосомі. Після запліднення в одній половині яєць виявляються дві Z хромосоми – з них вилуплюються самці, з яєчок ж, в яких поєднуються W і Z хромосоми, виходять самки.
Головна ідея Струннікова полягала в тому, щоб домогтися загибелі самок ще на стадії яєць за допомогою самих сперматозоїдів. Для цього дією іонізуючого опромінення сперматозоїдам шовкопряда було надано смертельну для самок зброю. Такою зброєю стала леталь – пошкодження чоловічої Z хромосоми, що передається у спадок. Самим самцям леталь не страшна, так як вони мають дві однакові Z хромосоми з однаковим набором генів, і пошкоджена ділянка однієї хромосоми компенсується за рахунок парних генів – алелей іншої Z хромосоми. У потомстві такого самця половина самок отримує хромосому з леталей і гине – гени W хромосоми не можуть замінити відсутні гени Z хромосоми. Решта самок, які отримали неушкоджену Z хромосому, виживають, як ні в чому не бувало.
Однак шовківників таке половинчасте рішення не влаштовує – вони зацікавлені в загибелі всіх самок. А це можливо тільки в тому випадку, якщо кожна з двох Z хромосом самця буде нести по леталі. Але як же отримати такого самця? Генетики зуміли подолати і це – шляхом прямо-таки неймовірних хитрощів були виведені самці з двома леталями, по одній на кожну Z хромосому, підібраними в такий спосіб, що дія кожної з них компенсувалася за рахунок іншої хромосоми. Ці самці безвідмовно вбивали дочок, які ще не встигли народитися.
Але тут виникла зовсім, здавалося б, нездоланна перешкода: без самок порода не може існувати, смертний вирок підписаний їй з самого початку. І тоді був знайдений ще один чудовий хід. До жіночої W хромосоми дією гамма-променів причепили шматочок успадкованої від батька Z хромосоми з алелями, які своєю дією компенсували як ту, так і іншу леталі. Захищені таким чином самки вже не боялися двохлетальних самців і при схрещуванні з ними вдалося звільнитися від уламка Z хромосоми, замінивши його на цілу Z хромосому з однією з леталей. При подальших схрещуваннях таких самок з двухлетальними самцями з яєчок благополучно виводяться всі самки, необхідні для підтримки роду, але половина самців, яким дістаються хромосоми з однаковими леталями, гинуть. Однак оскільки таке схрещування застосовується тільки для потреб племінної справи, де потрібні, перш за все, самки, втрата половини самців не має значення.
Коли ж потрібні яєчка для промислових викормок гусениць, двохлетальних самців схрещують із самками будь-якої іншої породи. В цьому випадку метелики відкладають гібридні яєчка, половина яких – жіночої статі – приречені, а ті, що виходять з іншої половини гусениці чоловічої статі прекрасно ростуть і дають кращий врожай шовку.
Автор: М. Черкасова.