В учении об искусственном отборе Ч. Дарвин теоретически обобщил тысячелетнюю практику человека по созданию пород домашних животных и сортов культурных растений.
В своих произведениях «Происхождение видов» (1859) и «Изменение домашних животных и культурных растений» (1868) он приводит многочисленные примеры совершенствования домашних животных и культурных растений путем отбора.
Могущественное действие отбора проявилось в изменении содержания сахара в сахарной свекле. Оно впервые было установлено в 1747 г. и составляло тогда всего 6 %. В конце XVIII в. началась промышленная переработка этого корнеплода. За два с четвертью века благодаря отбору содержание сахара в сахарной свекле повысилось до 19—20 %, а в лучших селекционных сортах даже до 21—22 %. Таким образом, в результате селекции за исторически небольшой период была создана новая сахароносная культура. В результате планомерной длительной селекции в несколько раз увеличились клубни картофеля, а содержание крахмала в них возросло с 8 до 20 % и выше.
У одной и той же культуры в зависимости от направления отбора могут резко изменяться хозяйственно полезные признаки. Проводимый в течение 60 лет на Иллинойской опытной станции (США) индивидуальный отбор у кукурузы на содержание протеина и жира позволил получить формы как с очень высоким, так и с низким содержанием этих веществ. Если в начале работы процент протеина и жира составлял соответственно 10,9 и 4,7, то через 60 лет при отборе на увеличение — 22,84 и 14,83, а при селекции на снижение — 4,96 и 0,77.
Ярким примером планомерного изменения в результате селекции одного из наиболее важных хозяйственных признаков подсолнечника — содержания масла — могут служить работы академика
В. С. Пустовойта по созданию высокомасличных сортов. Благодаря многолетнему направленному отбору содержание масла в семенах увеличилось с 28—33 до 50—54 % и выше.
Творческое значение отбор приобретает, опираясь на непрерывную и разнонаправленную изменчивость организмов, вызываемую процессами мутации и гибридизации. Условия внешней среды не создают приспособительной изменчивости организмов. Она идет в различных направлениях в одних и тех же условиях, отбор устраняет менее приспособленные формы и сохраняет хотя бы в самой незначительной степени более приспособленные к данным условиям организмы, численность которых в исходной популяции будет непрерывно увеличиваться. Например, в местности с коротким летом возникают как более скороспелые, так и более позднеспелые формы растений, но в результате отбора будет сохраняться и увеличиваться количество скороспелых форм и уменьшаться количество позднеспелых, то есть формообразование постепенно пойдет в направлении сокращения продолжительности вегетационного периода исходной популяции. Аналогичным образом в засушливых местностях под воздействием различных внешних условий (повышенной температуры, ультрафиолетовых лучей, недостатка влаги в воздухе и почве и т. д.) образуются формы и менее и более засухоустойчивые. Но отбор будет сохранять и накапливать в популяции более засухоустойчивые формы и отметать менее приспособленные к засушливым условиям.
Экотипы, сформировавшиеся в засушливых местностях, менее продуктивны, чем происходящие из увлажненных зон, у них меньше размеры колоса и более мелкое зерно. Это объясняется тем, что степень ксероморфности и величина продуктивности растений связаны обратной зависимостью. В засушливых районах у отдельных растений возникают признаки повышенной продуктивности, но это снижает их стойкость к засухе. Мелкоколосые и мелкозерные формы оказываются более засухоустойчивыми, чем крупноколосые и крупнозерные: отбор сохраняет и накапливает в популяции численность первых форм и устраняет вторые. В очень редких случаях среди популяций, формировавшихся в засушливых местностях, возникают крупнозерные формы, которые сохраняются и вытесняют постепенно мелкозерные; значит, у них в результате проявления наследственных особенностей (более мощной корневой системы или повышенной фотосинтетической способности) в той или иной степени разрывается физиологическая несовместимость высокой продуктивности и засухоустойчивости. Такие формы представляют большую ценность для селекции.
В условиях увлажненного климата при больших дозах удобрений идет отбор высокопродуктивных форм, не обладающих признаками достаточно высокой засухоустойчивости. Аналогично создаются морозостойкие экотипы и сорта озимых культур.
Свойства высокой продуктивности и морозоустойчивости физиологически трудно совместимы в одном типе растений. Западноевропейские сорта озимой пшеницы отличаются высокой продуктивностью, но они слабоморозостойки. Сорта озимой пшеницы восточного экотипа — Ульяновка, Алабасская, Секисовская — самые морозостойкие, но имеют небольшой размер колоса и мелкое зерно. Известно, что урожайность и содержание белка в зерне также связаны обратной зависимостью: с повышением урожайности уменьшается процент белка в зерне. Высокопродуктивные западноевропейские сорта пшеницы и ячменя имеют низкий процент белка. Сорта этих же культур, созданные в засушливых степных районах, обладают меньшей продуктивностью, но в их зерне содержится значительно больше белка.
Физиологическая несовместимость многих важнейших хозяйственно ценных свойств растений не абсолютна. При помощи селекции ее удается в той или иной степени преодолевать. Например, созданы высокопродуктивные и достаточно морозостойкие и засухоустойчивые сорта (озимая пшеница Мироновская 808, яровая пшеница Саратовская 49 и др.), высокопродуктивные сорта с относительно высоким содержанием белка (озимая пшеница Безостая 1). У сортов озимой пшеницы Ранняя 12 и Русалка (Болгария) высокая продуктивность хорошо сочетается со скороспелостью. Большое значение в решении этой задачи принадлежит отдаленной гибридизации, а также использованию новых генетических методов селекции — искусственного мутагенеза и полиплоидии.
Творческая роль отбора и ненаправленность наследственной изменчивости особенно хорошо проявляются при создании форм и сортов растений, устойчивых к заболеваниям и насекомым-вредителям. Абсолютно ясно, что растение не может выработать устойчивости к повреждению его каким-либо насекомым под влиянием этого повреждения. Например, картофельный жук не поедает растения картофеля, в листьях и стеблях которых содержится алкалоид демиссин. Но невозможно себе представить, чтобы это вещество выработалось в растениях под влиянием поедания их жуком.
Образование форм и видов картофеля, содержащих демиссин,— результат неопределенной изменчивости биохимических свойств у данного растения. Причем формы, содержащие демиссин, получили преимущество в борьбе с одним из самых опасных вредителей картофеля и благодаря этому сохранены отбором.
Шведская муха повреждает все виды пшеницы, кроме Triticum timopheevi, так как сильное опушение у основания листа данного вида препятствует отложению яиц насекомыми. И в этом случае приспособление к повреждению — результат отбора, а не приспособительной изменчивости самой по себе. То же происходит и при выведении сортов и форм, устойчивых к заболеваниям. Не случайно, например, ржавчиноустойчивые формы и сорта создаются в тех зонах, где наиболее сильно распространено это заболевание.
Н. И. Вавилов указывал, что формы растений, устойчивые к тому или иному заболеванию, следует искать в тех районах земного шара, где особенно сильно шел процесс его расообразования. Там, где постоянно образуются новые расы ржавчины, особенно интенсивно действует отбор, сохраняя наиболее устойчивые и устраняя поражающиеся формы.
Устойчивость к ржавчине вследствие ненаправленного характера изменчивости возникает в той или иной степени и в местности, где это заболевание не распространено, но здесь она не усиливается отбором, так как не оказывает влияния на выживаемость потомства. Следовательно, селекционная практика в полном соответствии с эволюционным учением Ч. Дарвина показывает, что изменчивость не носит адекватно приспособительного характера и сама по себе не создает новых форм и сортов растений. Их создают естественный и искусственный отбор.