Keinotekoinen valinta: valikoiva jalostus kasveissa ja eläimissä
Keinotekoinen valinta on kasvien tai eläinten tarkoituksellista jalostamista. Se tarkoittaa samaa kuin valikoiva jalostus, ja se on ikivanha geenitekniikan menetelmä.
Valikoiva jalostus on tekniikka, jota käytetään kotieläinten, kuten koirien, kyyhkyjen tai karjan, jalostuksessa. Joillakin näistä eläimistä voi olla ominaisuuksia, jotka kasvattaja haluaa siirtää seuraavaan sukupolveen. Kasvattaja valitsee siksi jalostettavaksi eläimiä, joilla on kyseinen ominaisuus, eikä sellaisia, joilla sitä ei ole.
Sisäsiitos on tietynlainen valikoiva jalostus, jonka tarkoituksena on tuottaa geneettisesti lähes identtinen populaatio. Tällaiset populaatiot ovat harvoin elinkelpoisia laboratorion ulkopuolella. Ne menettävät hedelmällisyytensä. Tämän hallitsemiseksi useimmat rodut risteytetään luonnonvaraisiin yksilöihin tai ainakin vähemmän sisäsiitoskantaan. Yksityiskohdat vaihtelevat roduittain. Risteytyksen yhteydessä tapahtuvaa parannusta kutsutaan hybridivoimakkuudeksi.
Charles Darwin käytti keinovalinnan esimerkkiä esitelläkseen ajatuksensa luonnonvalinnasta. Keinovalintaa voidaan verrata luonnonvalintaan. Luonnonvalinnassa tapahtuu tiettyjen ominaisuuksien omaavien organismien erilainen lisääntyminen. Tämä johtuu siitä, että jotkin muunnokset auttavat organismia selviytymään ja lisääntymään paremmin. Prosessi ylläpitää tai parantaa populaation kuntoa sen luonnollisessa elinympäristössä.
Keinotekoinen valinta voi joskus olla tahatonta; uskotaan, että varhaisihmisen harjoittama viljelykasvien kesyttäminen oli suurelta osin tahatonta.
Menetelmät ja käytännöt
Valikoivassa jalostuksessa käytetään useita erilaisia menetelmiä tavoitteista riippuen. Yleisiä käytäntöjä ovat:
- Valikoiva pariutuminen — paritetaan yksilöitä, joilla on halutut ominaisuudet.
- Sisäsiitos — lähisukulaisuuteen perustuva jalostus, jonka tavoitteena on vakioida ominaisuuksia, mutta joka voi lisätä haitallisten ominaisuuksien ilmenemistä.
- Risteyttäminen (outcrossing) — eri linjojen tai rotujen yhdistäminen geneettisen monimuotoisuuden ja hybridivoiman lisäämiseksi.
- Takaisinristeytys — käytetään siirtämään tietty ominaisuus tarkasti toiseen kantaan.
- Indusoidut mutaatiot — joskus kasvatuksessa pyritään myös tavoittelemaan uusia muunnelmia säteilytyksen tai kemiallisten mutageenien avulla.
Esimerkkejä ja historiaa
Ihmiset ovat jalostaneet kasveja ja eläimiä tuhansia vuosia. Tunnettu esimerkki on maissin kehitys teosintesta ihmisen jalostuksen kautta korkeatuottoiseksi viljakasviksi. Koirarodut ovat selkeä esimerkki siitä, miten lyhyessä ajassa voidaan saada hyvin erilaisia muotoja ja käyttäytymismalleja valikoivalla jalostuksella. Myös Belyaevin nukkavieras- ja kesyttämiskokeet hopeafokilla näyttävät, miten käyttäytymiseen liittyviä piirteitä voidaan muuttaa valitsemalla kesyjä yksilöitä.
Perinnölliset vaikutukset ja riskit
Valikoiva jalostus muuttaa populaation geneettistä rakennetta. Tärkeimmät vaikutukset ja riskit ovat:
- Geneettinen kaventuma — valikoiva jalostus voi vähentää populaation geneettistä monimuotoisuutta, jolloin alttius taudeille tai ympäristömuutoksille kasvaa.
- Sisäsiitosdepressio — sisäsiitoksesta seuraavat haitalliset vaikutukset, kuten heikentynyt hedelmällisyys ja elinvoima (kuten edellä mainittu sisäsiitos).
- Pareettiset sivuvaikutukset — valinnan kohdistuessa yhteen ominaisuuteen voi muita ominaisuuksia heikentyä (esim. jalostus pelkän ulkonäön perusteella voi lisätä perinnöllisiä sairauksia).
Muutokset modernissa jalostuksessa
Nykyaikaiset menetelmät täydentävät perinteistä valikoivaa jalostusta. Näihin kuuluvat DNA-tunnisteet, marker-assisted selection (geenimerkkiperusteinen valinta) ja genominen valinta, jotka nopeuttavat ja tarkentavat haluttujen geenien valintaa. On kuitenkin tärkeää erottaa keinotekoinen valinta ja varsinainen geenimuuntelu: geenimuuntelu (GMO) muokkaa tavallisesti suoraan organismin perimää sellaisilla tavoilla, joita tavallinen jalostus ei tee.
Eettiset ja ekologiset näkökohdat
Valikoiva jalostus herättää myös eettisiä kysymyksiä, erityisesti eläinten hyvinvoinnin kannalta. Liiallinen rotujen erikoistaminen tai fyysisesti äärimmäisten piirteiden tavoittelu voi aiheuttaa kipua tai vähentää elämänlaatua. Kasvintuotannossa laajat yhden lajikkeen viljelysalueet (monokulttuuri) voivat lisätä tuholais- ja tautiriskiä ja riippuvuutta kemiallisista torjunta-aineista.
Hallinta ja kestävä jalostus
Riskien vähentämiseksi käytetään keinoja kuten geneettisten resurssien säilytys (siemenpankit, siemenneste- ja solusäilytys), risteyttämissääntöjen suunnittelu ja monimuotoisuuden ylläpitäminen. Kestävä jalostus pyrkii yhdistämään tuotantotehokkuuden, ympäristönsuojelun ja eläinten hyvinvoinnin.
Tulevaisuuden suuntaviivat
Tulevaisuudessa jalostuksessa yhdistyvät perinteinen valinta ja tarkka genomitieto. Tämä voi mahdollistaa esimerkiksi tautiresistenttien, ilmastonkestävien ja ravintoarvoiltaan parempien lajikkeiden kehittämisen nopeammin ja kohdennetummin kuin ennen. Samalla tarvitsee huolehtia geneettisestä monimuotoisuudesta ja eettisistä rajoista.
Yhteenvetona: keinotekoinen valinta eli valikoiva jalostus on tehokas ja vanha työkalu, jolla on tuonut suuria hyötyjä maataloudelle ja kotieläinten kehitykselle. Se sisältää kuitenkin sekä biologisia että eettisiä haasteita, joiden hallinta vaatii monipuolisia toimintatapoja ja vastuullisuutta.
Tämä sekarotuinen chihuahua ja tanskandoggi osoittavat keinotekoisen valinnan tuloksena syntyneiden koirien kokovaihtelun.
Valikoiva jalostus muutti teosintien harvat hedelmäkotelot (vasemmalla) nykymaissin riveiksi, joissa on paljaat ytimet (oikealla).
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on keinovalinta?
V: Keinovalinta on kasvien tai eläinten tarkoituksellista jalostusta, jota kutsutaan myös valikoivaksi jalostukseksi. Se on ikivanha geenitekniikan menetelmä.
K: Miten valikoiva jalostus toimii?
V: Valikoivassa jalostuksessa valitaan jalostukseen eläimiä, joilla on toivottuja ominaisuuksia, ja siirretään nämä ominaisuudet seuraavalle sukupolvelle. Sisäsiitos on erityinen valikoivan jalostuksen tyyppi, joka tuottaa geneettisesti lähes identtisen populaation.
K: Mitä tapahtuu, kun sisäsiitospopulaatiot viedään laboratorion ulkopuolelle?
V: Kun sisäsiitospopulaatioita viedään laboratorion ulkopuolelle, ne menettävät hedelmällisyytensä, ja ne on risteytettävä luonnonvaraisiin yksilöihin tai vähemmän sisäsiitoskantaan, jotta niiden elinkelpoisuus säilyisi. Tätä risteytyksen yhteydessä tapahtuvaa parantumista kutsutaan hybridivoimakkuudeksi.
Kysymys: Miten Charles Darwin käytti keinovalintaa?
V: Charles Darwin käytti keinovalintaa esimerkkinä esitelläkseen ajatuksensa luonnonvalinnasta. Hän käytti sitä vastakohtana keinotekoisille ja luonnollisille prosesseille, joilla valitaan organismeja, joilla on tiettyjä ominaisuuksia paremman selviytymisen ja lisääntymisen varmistamiseksi.
K: Onko keinovalinta aina tarkoituksellista?
V: Ei, joskus se voi olla tahatonta; uskotaan, että varhaiset ihmiset kesyttivät viljelykasveja tekemättä sitä tarkoituksella.
K: Mitä tapahtuu luonnonvalinnan aikana?
V: Luonnonvalinnan aikana jotkin muunnokset auttavat organismeja selviytymään ja lisääntymään paremmin, mikä johtaa tiettyjen ominaisuuksien omaavien organismien erilaiseen lisääntymiseen populaatiossa, mikä ylläpitää tai parantaa niiden kuntoa luonnollisessa elinympäristössä.
