Name: selective breeding in dogs and crops
Uploaded: 2019-01-29T11:04:44.000Z
Duration: 3 min 14 s
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Biology

Biological Evolution- Unity and Diversity

LS.Bio.9.1

Artificial Selection

Kiedy patrzysz na populację zwierząt, możesz zauważyć pewne różnice lub różnice między osobnikami tego samego gatunku. Być może niektóre są większe od innych lub występują różnice w ich ubarwieniu. Różnice te służą jako podstawa doboru naturalnego, w którym zachowane zostaną korzystne cechy populacji, które pozytywnie wpływają na przetrwanie i reprodukcję. Na przykład zwierzęta, które mogą łatwiej kamuflować się w swoim otoczeniu, unikają drapieżników i częściej przekazują swoje geny niż te, które tego nie robią. To ubarwienie kamuflażowe jest fenotypem, definiowanym jako wizualny wyraz cechy. Genotyp odnosi się do zestawu genów odpowiedzialnych za fenotyp. Dlatego w wyniku doboru naturalnego pewne genotypy są utrzymywane w czasie, podczas gdy mniej korzystne zmiany znikają, co napędza ewolucję populacji. 
My, ludzie, badaliśmy ten proces i wykorzystywaliśmy naturalnie występujące różnice, aby celowo ewoluować rośliny i zwierzęta, które można uprawiać lub trzymać jako towarzyszy. Proces ten jest znany jako sztuczna selekcja, rozmnażanie i udomowienie roślin i zwierząt w celu uzyskania korzystnych cech. Spójrzmy na przykład na psy. Tysiące lat temu ludzie zaczęli selektywnie hodować pary wilków pod kątem takich cech jak uległość, ochrona i sprawność łowiecka wraz z wyglądem. Kontynuowaliśmy tę selektywną hodowlę przez niezliczone pokolenia, co doprowadziło do powstania wielu współczesnych ras psów, w tym doga niemieckiego i chihuahua, które z kolei bardzo różnią się wyglądem i charakterem od swojego przodka, wilka. 
Wdrożyliśmy również sztuczną selekcję w roślinach. Brassica oleracea była kiedyś dużą, liściastą rośliną, ale została sztucznie wyselekcjonowana na różne sposoby, aby uzyskać wiele popularnych warzyw, które jemy dzisiaj, w tym jarmuż, kapustę, kalafior, a nawet kalarepę. Inny gatunek z tej samej rodziny, Brassica napus, jest powszechnie znany jako rzepak ze względu na obfitą ilość oleju sekwestrowanego w jej nasionach, które doskonale nadają się do gotowania lub produkcji paliwa.
W tym laboratorium sztucznie wyselekcjonujesz cechy z poszczególnych roślin rzepaku, aby uzyskać dwie linie wykazujące różne poziomy cechy, owłosienia.

sztuczna selekcja

<h4>Dobór naturalny i ewolucja adaptacyjna</h4>
W środowisku naturalnym ewolucja adaptacyjna odbywa się przez dobór naturalny, proces, w którym różnice w cechach prowadzą do różnic w przetrwaniu i sukcesie reprodukcyjnym między osobnikami. Dzieje się tak, ponieważ osobniki o określonych fenotypach mają większe prawdopodobieństwo przeżycia i/lub produkują więcej ocalałego potomstwa niż osoby o innych fenotypach. 
Klasycznym tego przykładem było badanie Rosemary i Petera Grantów populacji zięb średnich na wyspie Daphne Major warchipelagu Galapagos1. Pod koniec lat siedemdziesiątych XX wieku na wyspach nawiedziła susza, podczas której niewiele roślin zakwitło i wydało nasiona. Ptaki zostały zmuszone do przetrwania na dużych, grubo łuskanych nasionach pozostałych z poprzednich lat. Z populacji tylko ptaki z większymi dziobami mogły wydajnie zbierać plony. W konsekwencji wyginęły ptaki z małymi dziobami; Nieliczne ptaki, które przeżyły, były większe i miały grubsze, mocniejsze dzioby. Te różnice w wielkości dzioba były genetyczne, a zatem dziedziczne, więc potomstwo urodzone w następnym roku miało średnio większy dziób i rozmiary ciała niż było obecne w populacji przed suszą. Co ciekawe, 8 lat później wystąpiły szczególnie obfite opady deszczu, co spowodowało odrodzenie się małych roślin nasiennych. Zaobserwowano, że zięby z małymi dziobami są liczniejsze w kolejnych latach. Rzeczywiście, w ciągu ostatnich 5 dekad populacja zięb oscylowała zgodnie z dostępnym rodzajem pokarmu1,2,<br />
Mówiąc bardziej ogólnie, dobór naturalny prowadzi do ewolucji populacji, ponieważ populacje zawierają zmienność genetyczną, która skutkuje ekspresją różnych fenotypów. W przypadku zięb ptaki obecne w populacji przed suszą różniły się wielkością dziobów, a te różnice z kolei wpływały na wielkość nasion, które każdy osobnik był w stanie najlepiej zjeść. Bez takiej zmienności ewolucja nie może się wydarzyć, ponieważ nie ma zmienności, na którą mogłaby oddziaływać selekcja.
<h4>Sztuczna selekcja i udomowienie roślin i zwierząt</h4>
Ludzie wykorzystali naturalną zmienność, aby stworzyć szeroką gamę udomowionych roślin i zwierząt poprzez sztuczną selekcję, znaną również jako hodowla selektywna. W tym przypadku ludzie powodują selekcję, ponieważ wybierają, które fenotypy zwierząt będą się rozmnażać, aby wyprodukować następne pokolenie. Sztuczna selekcja była stosowana przez większą część historii ludzkości w celu uzyskania plonów i zwierząt, które są bardziej wydajne lub mają pożądane cechy, takie jak rośliny, które produkują większe owoce i warzywa, lub krowy, które produkują więcej mleka. 
Jeśli dobór jest stosowany konsekwentnie przez wiele pokoleń, możliwe jest wytworzenie organizmu, który prawie nie przypomina tego, z którego pochodzi. Psy tak różnorodne, jak chihuahua i dogi niemieckie, wywodzą się od szarych wilków w ciągu kilku tysięcy lat. To tempo zmian mówi nam, że znaczna część zmienności genetycznej niezbędnej do wytworzenia tych ras domowych była obecna w populacji wilków, z której pierwotnie pochodziły. Naukowcy badają genetykę współczesnych ras psów, aby określić, jakie elementy genetyczne różnią się między nimi, które mogą być skorelowane z ich oczywistymi różnicami w wyglądzie, a nawet zachowaniu. Może to służyć jako dobry model do zrozumienia różnorodności genetycznej człowieka3. 
Sztuczną selekcję roślin można wyraźnie dostrzec w różnorodności roślin kapustnych pochodzących z Brassica olaracea, dużej rośliny liściastej pochodzącej z wybrzeża Europy Południowej i Zachodniej. Został wyhodowany przez populacje ludzkie w wielu miejscach, przez setki lat, w celu wyprodukowania około 400 różnych warzyw, takich jak rzepa, kapusta, jarmuż, brokuły, kalafior i brukselka4, 
Naukowcy, a także rolnicy, wykorzystali inny gatunek z tego samego rodzaju, B. rapus, którego podgatunek został wyhodowany tak, aby miał wyjątkowo krótki cykl życia wynoszący około jednego miesiąca. Odmiana ta znana jest jako "Wisconsin Fast Plants" 5 i jest używana jako organizm modelowy w badaniach i edukacji. B. rapus kiełkuje w ciągu kilku dni, kwitnie po dwóch tygodniach i wytwarza żywotne nasiona pod koniec czterech tygodni. Roślina na ogół umiera pod koniec tego cyklu.
<h4>Odwołania:</h4>
<ol class="referencje">
	<li>Rosemary B. Grant, Peter R. Grant; What Darwin's Finchs Can Teach Us about the Evolutionary Origin and Regulation of Biodiversity, BioScience, tom 53, wydanie 10, 1 października 2003, strony 965–975, https://doi.org/10.1641/0006-3568(2003)053[0965:WDFCTU]2.0.CO; cyfra arabska</li>
	<li>Weiner, Jonatan. Dziób zięby. Losowy dom pingwina. 30 maja 1995 | 352-stronicowy</li>
	<li>Wayne RK1, Ostrander EA. Wnioski wyciągnięte z genomu psa. Trendy Genet. 2007 listopad; 23(11):557-67. EPUB 25 października 2007. PMID: 17963975 DOI: 10.1016/j.tig.2007.08.013</li>
	<li>J.W. Fahey, BRASSICAS, redaktor: Benjamin Caballero, Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition (wydanie drugie), Academic Press, 2003, strony 606-615, ISBN 9780122270550, https://doi.org/10.1016/B0-12-227055-X/00118-8. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B012227055X001188)</li>
	<li><a target="__blank" href="https://fastplants.org">https://fastplants.org/</a> Znaleziono 21 sierpnia 2018</li>
</ol>

Sztuczna selekcja

Dobór naturalny i ewolucja adaptacyjna
W środowisku naturalnym ewolucja adaptacyjna zachodzi przez dobór naturalny, proces, w którym różnice w ...

Education

JoVE Lab Manual

Biologia

Evolution

Ewolucja

selective breeding in dogs and crops

Artificial selection, also called selective breeding, is the human choice of which plants or animals reproduce. It uses natural variation in a population to produce traits people want. Over many generations, this can create domesticated organisms that look very different from their wild ancestors.

Natural selection is a different process, but it helps explain how change happens in nature. In adaptive evolution, differences in traits can lead to differences in survival and reproductive success. The Medium Ground Finch on Daphne Major Island is a classic example. During a drought in the late 1970s, only birds with larger beaks could crack the large, thick-shelled seeds that remained. Small-beaked birds died more often, while the survivors had larger, stronger bills.

Those beak differences were genetic, so they were passed to offspring. The next year, the population had, on average, larger bills and body sizes than before the drought. About 8 years later, high rainfall brought back plants that made small seeds. Small-beaked finches then became more common again. Over the past 5 decades, this finch population has shifted along with the food available. This shows that natural selection acts on genetic variation already present in a population.

Humans have used the same kind of variation in artificial selection to shape crops and animals. Farmers and breeders have selected traits such as larger fruits and vegetables or cows that produce more milk. When selection continues for many generations, the result can be an organism that barely resembles its starting form. Dogs such as Chihuahuas and Great Danes were derived from gray wolves in only a few thousand years. Scientists study dog genetics to find the elements linked to differences in appearance and behavior. That work may also help explain human genetic diversity.

Plant breeding shows the same pattern clearly. Brassica oleracea, a leafy plant native to coastal southern and western Europe, has been bred in many places over hundreds of years into about 400 vegetables. These include turnips, cabbage, kale, broccoli, cauliflower, and Brussels sprouts. Another related species, B. rapus, has a subspecies with a very short life cycle of about one month. It is called Wisconsin Fast Plants and is used as a model organism in research and education. It germinates in a few days, makes flowers after two weeks, and produces viable seeds by four weeks before it usually dies.

Selective Breeding in Dogs and Crops

natural selection

Fitness and Selection in Populations

Fitness and natural selection shape how traits spread through a population over time. Variation in inherited phenotypes gives evolution its raw material. When a trait is heritable and affects survival or reproduction, natural selection can change how common that trait becomes in later generations. Fitness means reproductive success compared with others in the same population. A heritable trait that improves fitness is called an adaptation. Individuals with higher lifetime reproductive success...

artificial selection

Artificial selection, also called selective breeding, is the human choice of which plants or animals reproduce. It uses natural variation in a population to produce traits people want. Over many generations, this can create domesticated organisms that look very different from their wild ancestors. Natural selection is a different process, but it helps explain how change happens in nature. In adaptive evolution, differences in traits can lead to differences in survival and reproductive success.

hardy-weinberg and genetic drift

Hardy-Weinberg Tests for Population Change

Hardy-Weinberg tests help scientists check whether a population is changing over time. Because evolution happens slowly and over large areas, researchers often use mathematical models to study it. These models use measurable data and computer simulations to predict how allele frequencies may shift across many generations. The Hardy-Weinberg equilibrium equation is one common model. It was developed independently in 1908 by G. H. Hardy and Wilhelm Weinberg. The equation gives the expected...

evolutionary relationships

DNA Evidence in Evolutionary Trees

DNA evidence helps scientists map evolutionary relationships between living things. Early classification began with Aristotle in the 4th century BC and was later improved during the Renaissance and by Carolus Linnaeus in the mid-1700s. These systems grouped species by physical similarity, such as the presence or absence of a backbone in vertebrates and invertebrates. Traits like a backbone are called synapomorphies, which are shared traits that likely came from a common ancestor. Physical...

plant diversity

Plant Adaptations for Land Life

Plant adaptations for land life explain how plants moved from water to land and diversified over time. Kingdom Plantae first appeared about 410 million years ago, when green algae began transitioning from aquatic environments to dry land. That shift was difficult, but land offered more light, more carbon dioxide, and far less competition than crowded oceans. Life on land forced plants to solve new problems. Aquatic plants can absorb water and nutrients directly from the surrounding liquid, use...

animal diversity

Animal Classification and Adaptation

Kingdom Animalia includes a wide range of organisms that share a few basic traits. Most animals are multicellular eukaryotes that move, consume organic matter, and reproduce sexually. Even with those shared features, animals are extremely diverse because each species adapts to a different niche. A niche is the place, role, and set of interactions a species has with living and nonliving parts of its environment. Specialization helps species survive, reproduce, and reduce competition with others...

microbial and fungal diversity

How Scientists Identify Bacteria and Fungi

Bacteria and fungi are highly diverse organisms, and scientists identify them by looking at their structure, growth, and role in health. Some species help people, while others can cause disease, so learning how to tell them apart matters in biology and medicine. Biological taxonomists group organisms by evolutionary relatedness. Life is divided into three domains: Bacteria, Archaea, and Eukaryota. Bacteria belong to the domain Bacteria, which includes single-celled prokaryotes. Prokaryotic...

evolution

Learn how selective breeding shapes dogs and crops, from wolf ancestry and Brassica vegetables to Wisconsin Fast Plants and their rapid life cycle.

Selective Breeding in Dogs and Crops | JoVE K12

LS.Bio.9.4

Pennsylvania State Academic Standards

Life Science

Natural Selection and Evolution

3.1.9-12.U

3.1.9-12.W

Louisiana Student Standards for Science

High School

Life Sciences

Biological Evolution: Unity And Diversity

HS-LS4-2

ohios-learning-standards-and-model-curriculum

Ohio’s Learning Standards and Model Curriculum

Mechanisms

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

BIO.7

BIO.7.c

Minnesota Academic Standards in Science

3.2.1 9L.3.2.1.4

4.1.1 9L.3.2.1.5

new-jersey-student-learning-standards-for-science

New Jersey Student Learning Standards for Science

Biological Evolution: Unity and Diversity

HS-LS4-4

Arizona Science Standards

HS+B.L4

HS+B.L4U1.14

Alabama Course of Study Science

Unity and Diversity

9-12.B.4.14

Next Generation Science Standards

heredity-inheritance-and-variation-of-traits

Heredity: Inheritance and Variation of Traits

HS-LS3-3

HS-LS4-3

HS-LS4-5

Florida Department of Education

SC.912.L.15

SC.912.L.15.13

Texas Essential Knowledge and Skills

BIO.10

BIO.10.B

south-carolina-college-and-career-ready-science-standards

South Carolina College and Career Ready Science Standards

B-LS4-2.

B-LS4-3.

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

Inheritance and Variation of Traits

HS-LS3-3.

HS-LS4-3.

HS-LS4-4.

HS-LS4-5.

Georgia Standards of Excellence

Ecology

SEC2.

SEC2.c

SB6.e

Przygotuj się do nauczania Sztuczna selekcja dzięki temu 2-minutowemu przewodnikowi dla instruktorów. Obejmuje kluczowe kroki przygotowawcze dla laboratorium Biology na JoVE Lab Manual.

Przygotowanie instruktora do Sztuczna selekcja w Biology - Ponad 1.6K wyświetleń | JoVE Lab Manual

Postępuj zgodnie z procedurami Sztuczna selekcja krok po kroku w tym 6-minutowym filmie z protokołem studenckim. Część kolekcji Biology na JoVE Lab Manual.

Protokół studencki dla Sztuczna selekcja w Biology - Ponad 2.3K wyświetleń | JoVE Lab Manual

Development of Antibiotic Resistance

Antibiotic resistance is a major public health concern that arises when bacteria evolve mechanisms to withstand the effects of antibiotic treatments. This ...

Understanding Species and Reproductive Barriers

A species is a group of organisms that interbreed and produce fertile offspring. Typically, individuals of the same species appear similar and share ...

Formation of Species

Speciation describes the formation of one or more new species from one or sometimes multiple original species. The resulting species are discrete from the ...

Speciation Rates

Speciation can proceed at markedly different rates, and evolutionary biologists commonly describe these differences through the models of gradualism and ...

Genetics of Speciation

Speciation is the evolutionary process resulting in the formation of new, distinct species&#x2014;groups of reproductively isolated populations.The ...

Hybrid Zones

Hybrid zones are narrow regions where two closely related species interact, mate, and produce hybrids. Relative to either parent species, hybrids may ...

What is Natural Selection?

Natural selection is an evolutionary process in which individuals with survival-promoting traits reproduce at higher rates. These favorable traits become ...

Types of Selection

Natural selection influences the frequencies of particular alleles and phenotypes within populations in several different ways. Primarily, natural ...

Frequency-dependent Selection

When the fitness of a trait is influenced by how common it is (i.e., its frequency) relative to different traits within a population, this is referred to ...

Limits to Natural Selection

Organisms that are well-adapted to their environment are more likely to survive and reproduce. However, natural selection does not lead to perfectly ...

Natural Selection

Fitness
Widespread variation of phenotypes in natural populations provides the raw material for evolution, which is the change in the inherited traits of ...

Simulating Natural Selection
ExpandTo prepare for the lab, set out workstations for each student pair containing 6 white, 6 black, and 13 gray 12 inch ...

Simulating Natural Selection
ExpandTo begin, cut the white, black, and gray pipe cleaners into quarters, which should produce a total of 100 pieces that ...

Natural Selection and Adaptive Evolution
In natural settings, adaptive evolution takes place by natural selection, a process in which differences in ...

Observing Artificial Selection in Plants
ExpandTwo weeks before beginning the pollination experiments, collect a sufficient amount of small pots with a ...

Observing Artificial Selection in Plants 
ExpandTo begin the experiment, collect five two-week old grown plants from the generation one population that ...

Analyze and interpret data to summarize how various factors such as geographic isolation, pesticide resistance, antibiotic resistance can influence natural selection.

Phylogenetic Trees

Phylogenetic trees come in many forms. It matters in which sequence the organisms are arranged from the bottom to the top of the tree, but the branches ...

Conditions on Early Earth

Around 4 billion years ago, oceans began to condense on earth while volcanic eruptions released nitrogen, carbon dioxide, methane, ammonia, and hydrogen ...

The Colonization of Land

Changes in the environment of the early Earth drove the evolution of organisms. As prokaryotic organisms in the oceans began to photosynthesize, they ...

What is Evolutionary History?

Scientists record evolutionary history by analyzing fossil, morphological, and genetic data. The fossil record documents the history of life on Earth and ...

The Evidence for Evolution

Genetic variations accumulating within populations over generations give rise to biological evolution. Evolutionary changes can result in the formation of ...

The Fossil Record

The fossil record documents only a small fraction of all organisms that have ever inhabited Earth. Fossilization is a rare process, and most organisms ...

Convergent Evolution

Evolution shapes the features of organisms over time, ensuring that they are suited for the environments in which they live. Sometimes, selection pressure ...

Gene Evolution - Fast or Slow?

The genomes of eukaryotes are punctuated by long stretches of sequence which do not code for proteins or RNAs. Although some of these regions do contain ...

genome-size-and-the-evolution-of-new-genes

Genome Size and the Evolution of New Genes

While every living organism has a genome of some kind (be it RNA, or DNA), there is considerable variation in the sizes of these blueprints. One major ...

Gene Families

Gene families consist of groups of genes proposed to have originated from a common ancestor. Typically these arise through events in which a gene or genes ...

types-of-genetic-transfer-between-organisms

Types of Genetic Transfer Between Organisms

Genetic transfer occurs when genetic information is passed from one organism to another. It occurs via two mechanisms: vertical gene transfer and ...

Ribozymes

The term ribozyme is used for RNA that can act as an enzyme. Ribozymes are mainly found in selected viruses, bacteria, plant organelles, and lower ...

Construct an explanation to illustrate how common ancestry and biological evolution are supported by multiple lines of empirical evidence.

LS.Bio.9.2

Use models to illustrate the conditions required for natural selection, including the overproduction of offspring, inherited variation, and the struggle to survive.

LS.Bio.9.3

Construct an explanation to explain how natural selection leads to adaptations within populations.

Extinction

The History of Life on Earth
Fossils of organisms that were different from anything alive today had been documented as early as the 17th century, but it ...

Diversity and Extinction during the Paleogene Epoch
ExpandFirst, familiarize yourself with the extinction reading supplement for the background on what ...

Diversity and Extinction during the Paleogene Epoch
ExpandBegin this procedure by reading the extinction reading supplement that has been printed out for ...

Construct explanations to illustrate how varying environmental conditions may result in: changes in the number of individuals of a species, the emergence of new species over time, or the extinction of other species.

LS.Bio.10.1

Synteny and Evolution

John H. Renwick first coined the term &#8220;synteny&#8221; in 1971, which refers to the genes present on the same chromosomes, even if they are not ...

Multi-species Conserved Sequences

Next-generation sequencing technologies have created large genomic databases of a variety of animals and plants. Ever since the human genome project was ...

Taxonomy

Taxonomy is the science of defining and naming groups of biological organisms based on shared characteristics. It uses a hierarchy of increasingly ...

Phylogeny

Phylogeny is concerned with the evolutionary diversification of organisms or groups of organisms. A group of organisms with a name is called a taxon ...

Use models (including dichotomous keys, scientific nomenclature, cladograms, phylogenetic trees) to identify organisms and exemplify relationships.

LS.Bio.10.2

Understand natural selection as a mechanism for biological evolution.

Selective Breeding in Dogs and Crops

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards