Omenirea s-a angajat de mult timp în selecția de plante și animale potrivite pentru a satisface nevoile populației. Aceste cunoștințe sunt combinate în știință - selecție. Genetica, la rândul său, oferă baza pentru o selecție și o reproducere mai atentă a unor noi soiuri și rase care au calități speciale. În articol, vom lua în considerare descrierea acestor două științe și caracteristicile aplicării lor.
Ce este genetica?
Știința genelor este o disciplină care studiază procesul de transmitere a informațiilor ereditare și variabilitatea organismelor de-a lungul generațiilor. Genetica este baza teoretică a selecției, al cărei concept este descris mai jos.
Sarcinile științei includ:
- Studiul mecanismului de stocare și transmitere a informațiilor de la strămoși la descendenți.
- Studiul implementării unor astfel de informații în procesul de dezvoltare individuală a organismului, ținând cont de influența mediului.
- Studiind cauzele șimecanisme de variabilitate a organismelor vii.
- Determinarea relației dintre selecție, variabilitate și ereditate ca factori în dezvoltarea lumii organice.
Știința este implicată și în rezolvarea problemelor practice, ceea ce arată importanța geneticii pentru reproducere:
- Determinarea eficienței selecției și selectarea celor mai potrivite tipuri de hibridizare.
- Controlul dezvoltării factorilor ereditari în vederea îmbunătățirii obiectului pentru a obține calități mai semnificative.
- Obținerea de forme modificate ereditar prin mijloace artificiale.
- Elaborarea de măsuri care vizează protejarea mediului, de exemplu, de influența agenților mutageni, a dăunătorilor.
- Lupta împotriva patologiilor ereditare.
- Progrese în noile metode de reproducere.
- Căutați alte metode de inginerie genetică.
Obiectele științei sunt: bacterii, viruși, oameni, animale, plante și ciuperci.
Concepte de bază folosite în știință:
- Ereditatea este proprietatea de a păstra și transmite descendenților informații genetice, inerente tuturor organismelor vii, care nu pot fi luate.
- Gena este o parte a unei molecule de ADN care este responsabilă pentru o anumită calitate a unui organism.
- Variabilitatea este capacitatea unui organism viu de a dobândi calități noi și de a le pierde pe cele vechi în procesul ontogenezei.
- Genotip - un set de gene, baza ereditară a unui organism.
- Fenotip - un set de calități pe care un organism le dobândește în procesul individuluidezvoltare.
Etape de dezvoltare a geneticii
Dezvoltarea geneticii și a selecției a trecut prin mai multe etape. Luați în considerare perioadele de formare a științei genelor:
- Până în secolul al XX-lea, cercetările în domeniul geneticii erau abstracte, nu aveau o bază practică, ci se bazau pe observații. Singura lucrare avansată din acea vreme a fost studiul lui G. Mendel, publicat în Proceedings of the Society of Naturalists. Dar realizarea nu a devenit larg răspândită și nu a fost revendicată decât în 1900, când cei trei oameni de știință au descoperit asemănarea experimentelor lor cu cercetările lui Mendel. Anul acesta a început să fie considerat momentul nașterii geneticii.
- Aproximativ în 1900-1912 au fost studiate legile eredității, relevate în timpul experimentelor hibridologice care au fost efectuate pe plante și animale. În 1906, omul de știință englez W. Watson a propus introducerea conceptelor de „genă” și „genetică”. Și după 3 ani, V. Johannsen, un om de știință danez, a propus introducerea conceptelor de „fenotip” și „genotip”.
- Aproximativ în 1912-1925, omul de știință american T. Morgan și studenții săi au dezvoltat teoria cromozomală a eredității.
- În jurul anilor 1925-1940, modelele de mutații au fost obținute pentru prima dată. Cercetătorii ruși G. A. Nadson și G. S. Filippov au descoperit influența radiațiilor gamma asupra apariției genelor mutante. S. S. Chetverikov a contribuit la dezvoltarea științei prin evidențierea metodelor genetice și matematice pentru studierea variabilității organismelor.
- De la mijlocul secolului al XX-lea până în prezent, modificările genetice au fost studiate la nivel molecular. La sfârșitulÎn secolul al XX-lea, a fost creat un model ADN, a fost determinată esența genei și a fost descifrat codul genetic. În 1969, o genă simplă a fost sintetizată pentru prima dată, iar mai târziu a fost introdusă într-o celulă și a fost studiată modificarea eredității acesteia.
Metode ale științei genetice
Genetica, ca bază teoretică a reproducerii, folosește anumite metode în cercetarea sa.
Acestea includ:
- Metoda de hibridizare. Se bazează pe încrucișarea speciilor cu o linie pură, care diferă într-o (maximum mai multe) caracteristici. Scopul este de a obține generații hibride, ceea ce ne permite să analizăm natura moștenirii trăsăturilor și să ne așteptăm să obținem descendenți cu calitățile necesare.
- Metoda genealogiei. Pe baza analizei arborelui genealogic, care vă permite să urmăriți transferul de informații genetice de-a lungul generațiilor, adaptabilitatea la boli și, de asemenea, să caracterizați valoarea unui individ.
- Twin. Pe baza comparației indivizilor monozigoți, utilizat atunci când este necesar să se stabilească gradul de influență a factorilor paratipici ignorând diferențele genetice.
- Metoda citogenetică se bazează pe analiza nucleului și a componentelor intracelulare, comparând rezultatele cu norma pentru următorii parametri: numărul de cromozomi, numărul brațelor acestora și caracteristicile structurale.
- Metoda biochimiei se bazează pe studiul funcțiilor și structurii anumitor molecule. De exemplu, utilizarea diferitelor enzime este utilizată înbiotehnologie și inginerie genetică.
- Metoda biofizică se bazează pe studiul polimorfismului proteinelor plasmatice, precum laptele sau sângele, care oferă informații despre diversitatea populațiilor.
- Metoda monozomului folosește hibridizarea celulelor somatice ca bază.
- Metoda fenogenetică se bazează pe studiul influenței factorilor genetici și paratipici asupra dezvoltării calităților unui organism.
- Metoda populației-statistică se bazează pe aplicarea analizei matematice în biologie, care permite analizarea caracteristicilor cantitative: calculul valorilor medii, indicatorii de variabilitate, erorile statistice, corelația și altele. Utilizarea legii Hardy-Weinberg ajută la analiza structurii genetice a populației, a nivelului de distribuție a anomaliilor și, de asemenea, la urmărirea variabilității populației atunci când se aplică diferite opțiuni de selecție.
Metoda
Ce este selecția?
Breeding este o știință care studiază metode de creare a unor noi soiuri și hibrizi de plante, precum și rase de animale. Baza teoretică a reproducerii este genetica.
Scopul științei este de a îmbunătăți calitățile unui organism sau de a obține în el proprietățile necesare unei persoane prin influențarea eredității. Selecția nu poate crea noi specii de organisme. Selecția poate fi considerată una dintre formele de evoluție în care este prezentă selecția artificială. Datorită ei, omenirea are hrană.
Principalele sarcini ale științei:
- imbunatatirea calitativa a caracteristicilor organismului;
- creștere a productivității și a randamentului;
- creșterea rezistenței organismelor la boli, dăunători, modificări ale condițiilor climatice.
Particularitatea este complexitatea științei. Este strâns legat de anatomie, fiziologie, morfologie, taxonomie, ecologie, imunologie, biochimie, fitopatologie, producție de culturi, creșterea animalelor și multe alte științe. Cunoștințele despre fertilizare, polenizare, histologie, embriologie și biologie moleculară sunt semnificative.
Realizările reproducerii moderne vă permit să controlați ereditatea și variabilitatea organismelor vii. Importanța geneticii pentru reproducere și medicină se reflectă în controlul intenționat al succesiunii calităților și a posibilităților de obținere a hibrizilor de plante și animale pentru a satisface nevoile umane.
Etape ale dezvoltării selecției
Din cele mai vechi timpuri, omul a crescut și a selectat plante și animale în scopuri agricole. Dar o astfel de muncă se baza pe observație și intuiție. Dezvoltarea reproducerii și a geneticii au avut loc aproape simultan. Luați în considerare etapele dezvoltării selecției:
- În timpul dezvoltării culturilor și creșterii animalelor, selecția a început să fie masivă, iar formarea capitalismului a dus la munca selectivă la nivel industrial.
- La sfârșitul secolului al XIX-lea, omul de știință german F. Achard a efectuat un studiu și a insuflat sfeclei de zahăr calitatea creșterii randamentelor. Crescătorii englezi P. Shiref și F. Gallet au studiat soiurile de grâu. În Rusia a fost creat Câmpul Experimental Poltava, undestudii ale compoziției varietale a grâului.
- Ameliorarea ca știință a început să se dezvolte din 1903, când a fost organizată o stație de reproducere la Institutul Agricol din Moscova.
- Până la mijlocul secolului al XX-lea au fost făcute următoarele descoperiri: legea variabilității ereditare, teoria centrelor de origine a plantelor în scop cultural, principiile ecologice și geografice de selecție, cunoașterea materialului sursă al plantelor. plantele și imunitatea lor. Institutul All-Union de Botanică Aplicată și Noi Culturi a fost creat sub conducerea lui N. I. Vavilov.
- Cercetarea de la sfârșitul secolului al XX-lea până în prezent este complexă, selecția interacționează strâns cu alte științe, în special cu genetica. S-au creat hibrizi cu adaptare agroecologică ridicată. Cercetările actuale se concentrează pe obținerea hibrizilor pentru a fi foarte productivi și pentru a rezista factorilor de stres biotici și abiotici.
Metode de selecție
Genetica ia în considerare tiparele de transmitere a informațiilor ereditare și modalitățile de a controla un astfel de proces. Reproducerea folosește cunoștințele dobândite din genetică și folosește alte metode pentru a evalua organismele.
Cele mai importante sunt:
- Metoda de selecție. Selecția folosește selecția naturală și artificială (inconștientă sau metodică). De asemenea, poate fi selectat un anumit organism (selecție individuală) sau un grup al acestora (selecție în masă). Definiția tipului de selecție se bazează pe caracteristicile reproducerii animalelor și plantelor.
- Hibridizarea vă permite să obțineți noi genotipuri. În metodă, se disting hibridizarea intraspecifică (încrucișarea are loc în cadrul unei singure specii) și hibridizarea interspecifică (încrucișarea diferitelor specii). Efectuarea consangvinizării vă permite să reparați proprietățile ereditare, reducând în același timp viabilitatea organismului. Dacă reproducerea este efectuată în a doua generație sau în generațiile ulterioare, atunci crescătorul primește hibrizi cu randament ridicat și rezistenți. S-a stabilit că la încrucișarea la distanță, descendenții sunt sterili. Aici semnificația geneticii pentru reproducere este exprimată în posibilitatea de a studia genele și de a influența fertilitatea organismelor.
- Poliploidia este procesul de creștere a seturilor de cromozomi, care permite obținerea fertilității la hibrizii infertili. S-a observat că unele plante cultivate după poliploidie au o fertilitate mai mare decât speciile înrudite.
- Mutageneza indusă este un proces indus artificial de mutație a unui organism după tratamentul acestuia cu un mutagen. După terminarea mutației, crescătorul primește informații despre influența factorului asupra organismului și dobândirea de noi calități de către acesta.
- Ingineria celulară este concepută pentru a construi un nou tip de celulă prin cultivare, reconstrucție și hibridizare.
- Ingineria genetică vă permite să izolați și să studiați genele, să le manipulați pentru a îmbunătăți calitățile organismelor și a reproduce noi specii.
Plante
În procesul de studiu a creșterii, dezvoltării și selecției proprietăților utile ale plantelor, genetica și selecția sunt strâns legate între ele. Genetica in domeniul analizei vietii plantelor se ocupa deprobleme de studiere a caracteristicilor dezvoltării lor și a genelor care asigură formarea și funcționarea normală a organismului.
Știința studiază următoarele domenii:
- Dezvoltarea unui anumit organism.
- Controlul sistemelor de semnalizare a instalațiilor.
- Expresia genică.
- Mecanisme de interacțiune între celulele și țesuturile plantelor.
Ameliorarea, la rândul său, asigură crearea de noi sau îmbunătățirea calităților speciilor de plante existente pe baza cunoștințelor dobândite prin genetică. Știința este studiată și folosită cu succes nu numai de fermieri și grădinari, ci și de crescătorii din organizațiile de cercetare.
Folosirea geneticii în reproducere și producția de semințe face posibilă insuflarea de noi calități plantelor care pot fi utile în diverse domenii ale vieții umane, cum ar fi medicina sau gătitul. De asemenea, cunoașterea caracteristicilor genetice face posibilă obținerea de noi soiuri de culturi care pot crește în alte condiții climatice.
Datorită geneticii, reproducerea folosește metoda de încrucișare și selecția individuală. Dezvoltarea științei genelor face posibilă aplicarea unor metode precum poliploidia, heteroza, mutageneza experimentală, ingineria cromozomială și genetică în reproducere.
Lumea animalelor
Selecția și genetica animalelor sunt ramuri ale științei care studiază trăsăturile dezvoltării reprezentanților lumii animale. Datorită geneticii, o persoană dobândește cunoștințe despre ereditate, caracteristici genetice și variabilitateorganism. Și selecția vă permite să selectați pentru utilizare numai acele animale ale căror calități sunt necesare pentru oameni.
De mult timp, oamenii selectează animale care, de exemplu, sunt mai potrivite pentru utilizare în agricultură sau vânătoare. Trăsăturile economice și exteriorul sunt de mare importanță pentru reproducere. Astfel, animalele de fermă sunt judecate după aspectul și calitatea puilor lor.
Utilizarea cunoștințelor de genetică în reproducere vă permite să controlați descendenții animalelor și calitățile lor necesare:
- rezistență la virus;
- creștere a producției de lapte;
- mărimea și fizicul individual;
- toleranță la climă;
- fertilitate;
- gen descendent;
- eliminarea tulburărilor ereditare la descendenți.
Creșterea animalelor a devenit larg răspândită nu numai pentru a satisface nevoile umane primare de nutriție. Astăzi puteți observa multe rase de animale domestice, crescute artificial, precum și rozătoare și pești, cum ar fi guppies. Creșterea și genetica în zootehnie folosesc următoarele metode: hibridizare, însămânțare artificială, mutageneză experimentală.
Amelioratorii și geneticienii se confruntă adesea cu problema neînmulțirii speciilor din prima generație de hibrizi și cu o scădere semnificativă a fecundității descendenților. Oamenii de știință moderni rezolvă în mod activ astfel de întrebări. Obiectivul principal al lucrării științifice este studierea tiparelor de compatibilitate a gameților, a fătului și a corpului mamei la nivel genetic.
Microorganisme
Cunoștințe moderne de reproducere șigenetica face posibilă satisfacerea nevoilor umane pentru produse alimentare valoroase, care sunt obținute în principal din creșterea animalelor. Dar atenția oamenilor de știință este atrasă și de alte obiecte ale naturii - microorganisme. Știința a crezut de mult timp că ADN-ul este o caracteristică individuală și nu poate fi transferat la alt organism. Dar cercetările au arătat că ADN-ul bacterian poate fi introdus cu succes în cromozomii plantelor. Prin acest proces, calitățile inerente unei bacterii sau unui virus prind rădăcini într-un alt organism. De asemenea, influența informațiilor genetice ale virușilor asupra celulelor umane este cunoscută de mult timp.
Studiul geneticii și selecția microorganismelor se realizează într-un timp mai scurt decât cu producția de plante și creșterea animalelor. Acest lucru se datorează reproducerii rapide și schimbării generațiilor de microorganisme. Metodele moderne de reproducere și genetică - utilizarea mutagenilor și hibridizarea - au făcut posibilă crearea de microorganisme cu proprietăți noi:
- Mutanții microorganismelor sunt capabili de suprasinteza aminoacizilor și de formare crescută de vitamine și provitamine;
- mutanți ai bacteriilor fixatoare de azot pot accelera semnificativ creșterea plantelor;
- Au fost crescute organisme de drojdie - ciuperci unicelulare și multe altele.
Crescatorii si geneticienii folosesc acesti mutageni:
- ultraviolete;
- radiații ionizante;
- etilenimină;
- nitrometiluree;
- aplicare de nitrați;
- vopsele cu acridină.
Pentru eficiența mutațiilorse folosesc tratamente frecvente ale microorganismului cu doze mici de mutagen.
Medicina și biotehnologie
Obișnuit în sensul geneticii pentru reproducere și medicină este că, în ambele cazuri, știința vă permite să studiați ereditatea organismelor, manifestată în imunitatea lor. Astfel de cunoștințe sunt importante în lupta împotriva agenților patogeni.
Studiul geneticii în domeniul medicinei vă permite să:
- prevenirea nașterii copiilor cu anomalii genetice;
- preveniți și tratați patologiile ereditare;
- studiați influența mediului asupra eredității.
Următoarele metode sunt utilizate pentru aceasta:
- genealogic - studiul arborelui genealogic;
- twin - perechea gemenă potrivită;
- citogenetic - studiul cromozomilor;
- biochimic - vă permite să identificați aleile mutante din ADN;
- dermatoglific - analiza modelului pielii;
- modeling și altele.
Cercetările moderne au identificat aproximativ 2.000 de boli moștenite. Mai ales tulburări psihice. Studiul geneticii și selecția microorganismelor pot reduce incidența în rândul populației.
Avansele în genetică și selecția în biotehnologie fac posibilă utilizarea sistemelor biologice (procariote, ciuperci și alge) în știință, producție industrială, medicină și agricultură. Cunoștințele despre genetică oferă noi oportunități pentru dezvoltarea unor astfel de tehnologii: economisind energie și resurse, fără deșeuri, cu cunoștințe intensive, sigure. În biotehnologiesunt utilizate următoarele metode: selecția celulelor și cromozomilor, inginerie genetică.
Genetica și selecția sunt științe care sunt indisolubil legate. Activitatea de reproducere depinde în mare măsură de diversitatea genetică a numărului inițial de organisme. Aceste științe sunt cele care oferă cunoștințe pentru dezvoltarea agriculturii, medicinei, industriei și a altor domenii ale vieții umane.
