La humanitat fa temps que es dedica a la selecció de plantes i animals adequats per satisfer les necessitats de la població. Aquest coneixement es combina en ciència - selecció. La genètica, al seu torn, proporciona la base per a una selecció i millora més acurada de noves varietats i races que tenen qualitats especials. En l'article, tindrem en compte la descripció d'aquestes dues ciències i les característiques de la seva aplicació.
Què és la genètica?
La ciència dels gens és una disciplina que estudia el procés de transmissió de la informació hereditària i la variabilitat dels organismes a través de les generacions. La genètica és la base teòrica de la selecció, el concepte de la qual es descriu a continuació.
Les tasques de la ciència inclouen:
- Estudi del mecanisme d'emmagatzematge i transmissió de la informació dels avantpassats als descendents.
- L'estudi de la implementació d'aquesta informació en el procés de desenvolupament individual de l'organisme, tenint en compte la influència del medi ambient.
- Estudiant les causes imecanismes de variabilitat dels organismes vius.
- Determinació de la relació entre selecció, variabilitat i herència com a factors en el desenvolupament del món orgànic.
La ciència també participa en la resolució de problemes pràctics, cosa que demostra la importància de la genètica per a la cria:
- Determinació de l'eficiència de selecció i selecció dels tipus d'hibridació més adequats.
- Control del desenvolupament de factors hereditaris per tal de millorar l'objecte per obtenir qualitats més significatives.
- Obtenció de formes modificades hereditàriament per mitjans artificials.
- Desenvolupament de mesures destinades a protegir el medi ambient, per exemple, de la influència de mutàgens, plagues.
- Lluita contra les patologies hereditàries.
- Avançar en nous mètodes de cria.
- Cerca altres mètodes d'enginyeria genètica.
Els objectes de la ciència són: bacteris, virus, humans, animals, plantes i fongs.
Conceptes bàsics utilitzats en ciència:
- L'herència és la propietat de preservar i transmetre la informació genètica als descendents, inherent a tots els organismes vius, que no es pot treure.
- El gen és una part d'una molècula d'ADN que és responsable d'una determinada qualitat d'un organisme.
- La variabilitat és la capacitat d'un organisme viu d'adquirir noves qualitats i perdre-ne les velles en el procés d'ontogènesi.
- Genotip: un conjunt de gens, la base hereditària d'un organisme.
- Fenotip: conjunt de qualitats que adquireix un organisme en el procés de l'individudesenvolupament.
Etapes del desenvolupament de la genètica
El desenvolupament de la genètica i la selecció ha passat per diverses etapes. Considereu els períodes de formació de la ciència dels gens:
- Fins al segle XX, la recerca en el camp de la genètica era abstracta, no tenien cap base pràctica, sinó que es basaven en observacions. L'únic treball avançat d'aquella època va ser l'estudi de G. Mendel, publicat a les Actes de la Societat de Naturalistes. Però l'assoliment no es va generalitzar i no es va reivindicar fins al 1900, quan els tres científics van descobrir la similitud dels seus experiments amb la investigació de Mendel. Va ser aquest any que es va començar a considerar el moment del naixement de la genètica.
- Aproximadament el 1900-1912 es van estudiar les lleis de l'herència, revelades durant experiments hibridològics que es van dur a terme en plantes i animals. El 1906, el científic anglès W. Watson va proposar la introducció dels conceptes de "gen" i "genètica". I després de 3 anys, V. Johannsen, un científic danès, va proposar introduir els conceptes de "fenotip" i "genotip".
- Aproximadament entre 1912 i 1925, el científic nord-americà T. Morgan i els seus estudiants van desenvolupar la teoria cromosòmica de l'herència.
- Al voltant de 1925-1940, es van obtenir per primera vegada els patrons de mutació. Els investigadors russos G. A. Nadson i G. S. Filippov van descobrir la influència de la radiació gamma en l'aparició de gens mutants. S. S. Chetverikov va contribuir al desenvolupament de la ciència destacant els mètodes genètics i matemàtics per estudiar la variabilitat dels organismes.
- Des de mitjans del segle XX fins a l'actualitat, els canvis genètics s'han estudiat a nivell molecular. Al finalAl segle XX es va crear un model d'ADN, es va determinar l'essència del gen i es va desxifrar el codi genètic. L'any 1969 es va sintetitzar per primera vegada un gen simple, que més tard es va introduir en una cèl·lula i es va estudiar el canvi en la seva herència.
Mètodes de ciència genètica
La genètica, com a base teòrica de la cria, utilitza determinats mètodes en la seva investigació.
Aquests inclouen:
- Mètode d'hibridació. Es basa en l'encreuament d'espècies amb una línia pura, que es diferencien en una (màxim diverses) característiques. L'objectiu és obtenir generacions híbrides, que ens permetin analitzar la naturalesa de l'herència dels trets i esperar obtenir descendència amb les qualitats necessàries.
- Mètode de genealogia. A partir de l'anàlisi de l'arbre genealògic, que permet rastrejar la transferència de la informació genètica a través de les generacions, l'adaptabilitat a les mal alties, i també caracteritzar el valor d'un individu.
- Mètode bessons. Basat en la comparació d'individus monozigòtics, s'utilitza quan cal establir el grau d'influència dels factors paratípics sense tenir en compte les diferències genètiques.
- El mètode citogenètic es basa en l'anàlisi del nucli i components intracel·lulars, comparant els resultats amb la norma dels següents paràmetres: el nombre de cromosomes, el nombre de braços i les característiques estructurals.
- El mètode de la bioquímica es basa en l'estudi de les funcions i l'estructura de determinades molècules. Per exemple, s'utilitza l'ús de diversos enzimsbiotecnologia i enginyeria genètica.
- El mètode biofísic es basa en l'estudi del polimorfisme de proteïnes plasmàtiques, com la llet o la sang, que proporciona informació sobre la diversitat de poblacions.
- El mètode del monosome utilitza com a base la hibridació de cèl·lules somàtiques.
- El mètode fenogenètic es basa en l'estudi de la influència dels factors genètics i paratípics en el desenvolupament de les qualitats d'un organisme.
- El mètode estadístic poblacional es basa en l'aplicació de l'anàlisi matemàtica en biologia, que permet analitzar característiques quantitatives: càlcul de valors mitjans, indicadors de variabilitat, errors estadístics, correlació i altres. L'ús de la llei de Hardy-Weinberg ajuda en l'anàlisi de l'estructura genètica de la població, el nivell de distribució de les anomalies, i també per rastrejar la variabilitat de la població en aplicar diverses opcions de selecció.
Què és la selecció?
La cria és una ciència que estudia els mètodes per crear noves varietats i híbrids de plantes, així com races d'animals. La base teòrica de la cria és la genètica.
El propòsit de la ciència és millorar les qualitats d'un organisme o obtenir-hi les propietats necessàries per a una persona influint en l'herència. La selecció no pot crear noves espècies d'organismes. La selecció es pot considerar una de les formes d'evolució en què la selecció artificial està present. Gràcies a ella, la humanitat té menjar.
Les principals tasques de la ciència:
- millora qualitativa de les característiques del cos;
- augment de la productivitat i el rendiment;
- augment de la resistència dels organismes a mal alties, plagues, canvis en les condicions climàtiques.
La peculiaritat és la complexitat de la ciència. Està molt relacionat amb l'anatomia, la fisiologia, la morfologia, la taxonomia, l'ecologia, la immunologia, la bioquímica, la fitopatologia, la producció de conreus, la ramaderia i moltes altres ciències. Els coneixements de fecundació, pol·linització, histologia, embriologia i biologia molecular són importants.
Els èxits de la cria moderna permeten controlar l'herència i la variabilitat dels organismes vius. La importància de la genètica per a la reproducció i la medicina es reflecteix en el control intencionat de la successió de qualitats i les possibilitats d'obtenir híbrids de plantes i animals per satisfer les necessitats humanes.
Fases de desenvolupament de la selecció
Des de l'antiguitat, l'home ha estat criant i seleccionant plantes i animals amb finalitats agrícoles. Però aquest treball es basava en l'observació i la intuïció. El desenvolupament de la cria i la genètica va tenir lloc gairebé simultàniament. Considereu les etapes del desenvolupament de la selecció:
- Durant el desenvolupament de la ramaderia i conreu, la selecció va començar a ser massiva i la formació del capitalisme va comportar un treball selectiu a nivell industrial.
- A finals del segle XIX, el científic alemany F. Achard va realitzar un estudi i va inculcar a la remolatxa sucrera la qualitat d'augmentar els rendiments. Els criadors anglesos P. Shiref i F. Gallet van estudiar varietats de blat. A Rússia es va crear el Camp Experimental de Poltava, onestudis de la composició varietal del blat.
- La cria com a ciència va començar a desenvolupar-se des de 1903, quan es va organitzar una estació de cria a l'Institut Agrícola de Moscou.
- A mitjans del segle XX es van fer els següents descobriments: la llei de la variabilitat hereditària, la teoria dels centres d'origen de les plantes amb finalitats culturals, els principis ecològics i geogràfics de selecció, el coneixement sobre el material d'origen de plantes i la seva immunitat. L'Institut All-Union de Botànica Aplicada i Noves Cultures es va crear sota el lideratge de N. I. Vavilov.
- La recerca des de finals del segle XX fins a l'actualitat és complexa, la selecció interactua estretament amb altres ciències, especialment amb la genètica. S'han creat híbrids amb alta adaptació agroecològica. La investigació actual s'està centrant en aconseguir que els híbrids siguin altament productius i suportin els estressants biòtics i abiòtics.
Mètodes de selecció
La genètica té en compte els patrons de transmissió de la informació hereditària i les maneres de controlar aquest procés. La cria utilitza el coneixement obtingut de la genètica i utilitza altres mètodes per avaluar els organismes.
Els principals són:
- Mètode de selecció. La selecció utilitza la selecció natural i artificial (inconscient o metòdica). També es pot seleccionar un organisme concret (selecció individual) o un grup d'ells (selecció massiva). La definició del tipus de selecció es basa en les característiques de la reproducció d'animals i plantes.
- La hibridació us permet obtenir nous genotips. En el mètode, es distingeixen intraespecífics (l'encreuament es produeix dins d'una espècie) i la hibridació interespecífica (encreuament de diferents espècies). La realització de la consanguinitat permet fixar propietats hereditàries alhora que redueix la viabilitat de l'organisme. Si la criança es duu a terme a la segona o generacions posteriors, el criador rep híbrids d' alt rendiment i resistents. S'ha establert que amb l'encreuament llunyà, la descendència és estèril. Aquí la importància de la genètica per a la reproducció s'expressa en la possibilitat d'estudiar gens i influir en la fertilitat dels organismes.
- La poliploïdia és el procés d'augment de conjunts de cromosomes, que permet aconseguir la fertilitat en híbrids infèrtils. S'ha observat que algunes plantes cultivades després de la poliploïdia tenen una fertilitat més alta que les seves espècies relacionades.
- La mutagènesi induïda és un procés de mutació induït artificialment d'un organisme després del seu tractament amb un mutàgen. Després de la finalització de la mutació, el criador rep informació sobre la influència del factor en l'organisme i l'adquisició de noves qualitats per part d'aquest.
- L'enginyeria cel·lular està dissenyada per construir un nou tipus de cèl·lules mitjançant el cultiu, la reconstrucció i la hibridació.
- L'enginyeria gènica us permet aïllar i estudiar gens, manipular-los per millorar les qualitats dels organismes i criar noves espècies.
Plantes
En el procés d'estudi del creixement, desenvolupament i selecció de propietats útils de les plantes, la genètica i la selecció estan estretament interconnectades. Es tracta de la genètica en l'àmbit de l'anàlisi de la vida vegetalqüestions d'estudi de les característiques del seu desenvolupament i dels gens que asseguren la formació i el funcionament normals del cos.
La ciència estudia les àrees següents:
- El desenvolupament d'un organisme específic.
- Control dels sistemes de senyalització de la planta.
- Expressió gènica.
- Mecanismes d'interacció entre cèl·lules vegetals i teixits.
La millora, al seu torn, assegura la creació de noves o millora de les qualitats de les espècies vegetals existents a partir dels coneixements adquirits a través de la genètica. La ciència s'està estudiant i utilitzant amb èxit no només els agricultors i jardiners, sinó també els criadors de les organitzacions de recerca.
L'ús de la genètica en la millora i la producció de llavors permet inculcar a les plantes noves qualitats que poden ser útils en diferents àmbits de la vida humana, com la medicina o la cuina. Així mateix, el coneixement de les característiques genètiques permet obtenir noves varietats de cultius que poden créixer en altres condicions climàtiques.
Gràcies a la genètica, la cria utilitza el mètode d'encreuament i selecció individual. El desenvolupament de la ciència dels gens permet aplicar mètodes com la poliploïdia, l'heterosi, la mutagènesi experimental, l'enginyeria cromosòmica i genètica en la millora.
Món animal
La selecció i la genètica dels animals són branques de la ciència que estudien les característiques del desenvolupament dels representants del món animal. Gràcies a la genètica, una persona adquireix coneixements sobre l'herència, les característiques genètiques i la variabilitatorganisme. I la selecció us permet seleccionar per utilitzar només aquells animals les qualitats dels quals són necessàries per als humans.
Des de fa molt de temps la gent selecciona animals que, per exemple, són més aptes per a l'agricultura o la caça. Els trets econòmics i exteriors són de gran importància per a la cria. Així, els animals de granja es jutgen per l'aspecte i la qualitat de la seva descendència.
L'ús del coneixement de la genètica en la cria permet controlar la descendència dels animals i les seves qualitats necessàries:
- resistència als virus;
- augment de la producció de llet;
- mida i físic individuals;
- tolerància climàtica;
- fertilitat;
- genere de la descendència;
- eliminació de trastorns hereditaris en descendents.
La cria d'animals s'ha generalitzat no només per satisfer les necessitats primàries de nutrició humana. Avui dia es poden observar moltes races d'animals domèstics, criats artificialment, així com rosegadors i peixos, com els guppies. La cria i la genètica en la ramaderia utilitzen els mètodes següents: hibridació, inseminació artificial, mutagènesi experimental.
Els criadors i genetistes sovint s'enfronten al problema de la no reproducció d'espècies entre la primera generació d'híbrids i una disminució important de la fecunditat de la descendència. Els científics moderns resolen activament aquestes preguntes. L'objectiu principal del treball científic és estudiar els patrons de compatibilitat dels gàmetes, el fetus i el cos de la mare a nivell genètic.
Microorganismes
Coneixements moderns de cria ila genètica permet satisfer les necessitats humanes de productes alimentaris valuosos, que s'obtenen principalment de la ramaderia. Però l'atenció dels científics també se sent atreta per altres objectes de la natura: els microorganismes. La ciència fa temps que creu que l'ADN és una característica individual i no es pot transferir a un altre organisme. Però la investigació ha demostrat que l'ADN bacterià es pot introduir amb èxit als cromosomes de les plantes. Mitjançant aquest procés, les qualitats inherents a un bacteri o virus arrelen en un altre organisme. A més, fa temps que es coneix la influència de la informació genètica dels virus sobre les cèl·lules humanes.
L'estudi de la genètica i la selecció de microorganismes es realitza en menys temps que amb la producció de conreus i la ramaderia. Això es deu a la ràpida reproducció i canvi de generacions de microorganismes. Els mètodes moderns de cria i genètica, l'ús de mutàgens i la hibridació, han permès crear microorganismes amb noves propietats:
- Els mutants dels microorganismes són capaços de sobresíntesi d'aminoàcids i augmentar la formació de vitamines i provitamines;
- mutants de bacteris fixadors de nitrogen poden accelerar significativament el creixement de les plantes;
- S'han criat organismes de llevats: fongs unicel·lulars i molts altres.
Els criadors i els genetistes utilitzen aquests mutàgens:
- ultraviolada;
- radiació ionitzant;
- etilenimina;
- nitrometilurea;
- aplicació de nitrats;
- pintures d'acridina.
Per a l'eficiència de la mutaciós'utilitzen tractaments freqüents del microorganisme amb petites dosis del mutàgen.
Medicina i Biotecnologia
Comú en el sentit de la genètica per a la cria i la medicina és que en ambdós casos la ciència permet estudiar l'herència dels organismes, manifestada en la seva immunitat. Aquest coneixement és important en la lluita contra els patògens.
L'estudi de la genètica en el camp de la medicina permet:
- prevenir el naixement de nens amb anomalies genètiques;
- prevenir i tractar patologies hereditàries;
- estudieu la influència del medi ambient en l'herència.
S'utilitzen els mètodes següents per a això:
- genealògic - l'estudi de l'arbre genealògic;
- bessó - parell de bessons coincidents;
- citogenètica - estudi de cromosomes;
- bioquímic: us permet identificar carrerons mutants a l'ADN;
- dermatoglífic: anàlisi de patrons de pell;
- modelatge i altres.
La investigació moderna ha identificat aproximadament 2.000 mal alties hereditàries. Majoritàriament trastorns mentals. L'estudi de la genètica i la selecció de microorganismes poden reduir la incidència entre la població.
Els avenços en genètica i selecció en biotecnologia permeten utilitzar sistemes biològics (procariotes, fongs i algues) en la ciència, la producció industrial, la medicina i l'agricultura. El coneixement de la genètica ofereix noves oportunitats per al desenvolupament d'aquestes tecnologies: estalvi d'energia i recursos, lliure de residus, intensiu en coneixement, segur. En biotecnologias'utilitzen els mètodes següents: selecció de cèl·lules i cromosomes, enginyeria genètica.
La genètica i la selecció són ciències que estan íntimament lligades. El treball de cria depèn en gran mesura de la diversitat genètica del nombre inicial d'organismes. Són aquestes ciències les que proporcionen coneixement per al desenvolupament de l'agricultura, la medicina, la indústria i altres àrees de la vida humana.
