Manusia telah lama terlibat dalam pemilihan tumbuhan dan haiwan yang sesuai untuk memenuhi keperluan penduduk. Pengetahuan ini digabungkan menjadi sains - pemilihan. Genetik pula menyediakan asas untuk pemilihan dan pembiakan yang lebih berhati-hati bagi varieti dan baka baharu yang mempunyai kualiti istimewa. Dalam artikel itu, kami akan mempertimbangkan perihalan kedua-dua sains ini dan ciri aplikasinya.
Apakah itu genetik?
Sains gen ialah satu disiplin yang mengkaji proses penghantaran maklumat keturunan dan kebolehubahan organisma melalui generasi. Genetik ialah asas teori pemilihan, yang konsepnya diterangkan di bawah.
Tugas sains termasuk:
- Kajian mekanisme penyimpanan dan penghantaran maklumat daripada nenek moyang kepada keturunan.
- Kajian pelaksanaan maklumat tersebut dalam proses perkembangan individu organisma, dengan mengambil kira pengaruh persekitaran.
- Mengkaji punca danmekanisme kebolehubahan organisma hidup.
- Penentuan hubungan antara pemilihan, kebolehubahan dan keturunan sebagai faktor dalam pembangunan dunia organik.
Sains juga terlibat dalam menyelesaikan masalah praktikal, yang menunjukkan kepentingan genetik untuk pembiakan:
- Penentuan kecekapan pemilihan dan pemilihan jenis hibridisasi yang paling sesuai.
- Kawalan perkembangan faktor keturunan untuk memperbaiki objek untuk mendapatkan kualiti yang lebih ketara.
- Mendapatkan borang yang diubah suai secara turun temurun dengan cara buatan.
- Pembangunan langkah yang bertujuan untuk melindungi alam sekitar, contohnya, daripada pengaruh mutagen, perosak.
- Melawan patologi keturunan.
- Mencapai kemajuan dalam kaedah pembiakan baharu.
- Cari kaedah kejuruteraan genetik yang lain.
Objek sains ialah: bakteria, virus, manusia, haiwan, tumbuhan dan kulat.
Konsep asas yang digunakan dalam sains:
- Keturunan ialah harta untuk memelihara dan menghantar maklumat genetik kepada keturunan, yang wujud dalam semua organisma hidup, yang tidak boleh diambil.
- Gen ialah sebahagian daripada molekul DNA yang bertanggungjawab untuk kualiti tertentu organisma.
- Kebolehubahan ialah keupayaan organisma hidup untuk memperoleh kualiti baharu dan kehilangan kualiti lama dalam proses ontogenesis.
- Genotip - satu set gen, asas keturunan sesuatu organisma.
- Phenotype - satu set kualiti yang diperoleh oleh organisma dalam proses individupembangunan.
Peringkat perkembangan genetik
Perkembangan genetik dan pemilihan telah melalui beberapa peringkat. Pertimbangkan tempoh pembentukan sains gen:
- Sehingga abad ke-20, penyelidikan dalam bidang genetik adalah abstrak, mereka tidak mempunyai asas praktikal, tetapi berdasarkan pemerhatian. Satu-satunya karya lanjutan pada masa itu ialah kajian G. Mendel, yang diterbitkan dalam Prosiding Persatuan Naturalis. Tetapi pencapaian itu tidak menjadi meluas dan tidak dituntut sehingga tahun 1900, apabila ketiga-tiga saintis itu menemui persamaan eksperimen mereka dengan penyelidikan Mendel. Tahun inilah yang mula dianggap sebagai masa kelahiran genetik.
- Kira-kira pada tahun 1900-1912, undang-undang keturunan telah dikaji, didedahkan semasa eksperimen hibridologi yang dijalankan ke atas tumbuhan dan haiwan. Pada tahun 1906, saintis Inggeris W. Watson mencadangkan pengenalan konsep "gen" dan "genetik". Dan selepas 3 tahun, V. Johannsen, seorang saintis Denmark, mencadangkan untuk memperkenalkan konsep "fenotip" dan "genotip".
- Kira-kira pada tahun 1912-1925, saintis Amerika T. Morgan dan pelajarnya mengembangkan teori keturunan kromosom.
- Sekitar tahun 1925-1940, corak mutasi mula-mula diperolehi. Penyelidik Rusia G. A. Nadson dan G. S. Filippov menemui pengaruh sinaran gamma pada penampilan gen yang bermutasi. S. S. Chetverikov menyumbang kepada perkembangan sains dengan mengetengahkan kaedah genetik dan matematik untuk mengkaji kebolehubahan organisma.
- Dari pertengahan abad ke-20 hingga kini, perubahan genetik telah dikaji pada peringkat molekul. Pada penghujungnyaPada abad ke-20, model DNA telah dicipta, intipati gen ditentukan, dan kod genetik telah ditafsirkan. Pada tahun 1969, gen ringkas telah disintesis buat kali pertama, dan kemudiannya ia diperkenalkan ke dalam sel dan perubahan dalam keturunannya dikaji.
Kaedah Sains Genetik
Genetik, sebagai asas teori pembiakan, menggunakan kaedah tertentu dalam penyelidikannya.
Ini termasuk:
- Kaedah penghibridan. Ia berdasarkan persilangan spesies dengan garis tulen, yang berbeza dalam satu (beberapa maksimum) ciri. Matlamatnya adalah untuk mendapatkan generasi hibrid, yang membolehkan kita menganalisis sifat pewarisan sifat dan mengharapkan untuk mendapatkan keturunan dengan kualiti yang diperlukan.
- Kaedah genealogi. Berdasarkan analisis salasilah keluarga, yang membolehkan anda mengesan pemindahan maklumat genetik melalui generasi, kebolehsuaian kepada penyakit, dan juga untuk mencirikan nilai seseorang individu.
- Kaedah berkembar. Berdasarkan perbandingan individu monozigotik, digunakan apabila perlu untuk menentukan tahap pengaruh faktor paratip sambil mengabaikan perbezaan dalam genetik.
- Kaedah sitogenetik adalah berdasarkan analisis nukleus dan komponen intraselular, membandingkan keputusan dengan norma untuk parameter berikut: bilangan kromosom, bilangan lengan dan ciri strukturnya.
- Kaedah biokimia adalah berdasarkan kajian fungsi dan struktur molekul tertentu. Sebagai contoh, penggunaan pelbagai enzim digunakan dalambioteknologi dan kejuruteraan genetik.
- Kaedah biofizikal adalah berdasarkan kajian polimorfisme protein plasma, seperti susu atau darah, yang memberikan maklumat tentang kepelbagaian populasi.
- Kaedah monosom menggunakan hibridisasi sel somatik sebagai asas.
- Kaedah fenogenetik adalah berdasarkan kajian pengaruh faktor genetik dan paratip terhadap perkembangan kualiti sesuatu organisma.
- Kaedah statistik populasi adalah berdasarkan aplikasi analisis matematik dalam biologi, yang membolehkan menganalisis ciri kuantitatif: pengiraan nilai purata, penunjuk kebolehubahan, ralat statistik, korelasi dan lain-lain. Penggunaan undang-undang Hardy-Weinberg membantu dalam analisis struktur genetik populasi, tahap taburan anomali, dan juga untuk mengesan kebolehubahan populasi apabila menggunakan pelbagai pilihan pemilihan.
Apakah itu pemilihan?
Pembiakan ialah sains yang mengkaji kaedah mencipta varieti baharu dan kacukan tumbuhan, serta baka haiwan. Asas teori pembiakan ialah genetik.
Tujuan sains adalah untuk meningkatkan kualiti sesuatu organisma atau mendapatkan di dalamnya sifat-sifat yang diperlukan untuk seseorang dengan mempengaruhi keturunan. Pemilihan tidak boleh mencipta spesies organisma baharu. Pemilihan boleh dianggap sebagai salah satu bentuk evolusi di mana pemilihan buatan hadir. Terima kasih kepadanya, manusia dibekalkan dengan makanan.
Tugas utama sains:
- peningkatan kualitatif ciri-ciri badan;
- peningkatan dalam produktiviti dan hasil;
- meningkatkan daya tahan organisma terhadap penyakit, perosak, perubahan keadaan iklim.
Keanehannya ialah kerumitan sains. Ia berkait rapat dengan anatomi, fisiologi, morfologi, taksonomi, ekologi, imunologi, biokimia, fitopatologi, pengeluaran tanaman, penternakan dan banyak lagi sains lain. Pengetahuan tentang persenyawaan, pendebungaan, histologi, embriologi dan biologi molekul adalah penting.
Pencapaian pembiakan moden membolehkan anda mengawal keturunan dan kebolehubahan organisma hidup. Kepentingan genetik untuk pembiakan dan perubatan dicerminkan dalam kawalan bermatlamat penggantian kualiti dan kemungkinan mendapatkan kacukan tumbuhan dan haiwan untuk memenuhi keperluan manusia.
Peringkat pembangunan pemilihan
Sejak zaman purba, manusia telah membiak dan memilih tumbuh-tumbuhan dan haiwan untuk tujuan pertanian. Tetapi kerja sedemikian adalah berdasarkan pemerhatian dan gerak hati. Perkembangan pembiakan dan genetik berlaku hampir serentak. Pertimbangkan peringkat pembangunan pemilihan:
- Semasa pembangunan tanaman dan pembiakan ternakan, pemilihan mula menjadi besar-besaran, dan pembentukan kapitalisme membawa kepada kerja terpilih di peringkat perindustrian.
- Pada akhir abad ke-19, saintis Jerman F. Achard menjalankan kajian dan menanamkan dalam bit gula kualiti hasil yang semakin meningkat. Penternak Inggeris P. Shiref dan F. Gallet mengkaji varieti gandum. Di Rusia, Medan Eksperimen Poltava dicipta, di manakajian tentang komposisi varieti gandum.
- Pembiakan sebagai sains mula berkembang sejak 1903, apabila stesen pembiakan dianjurkan di Institut Pertanian Moscow.
- Menjelang pertengahan abad ke-20, penemuan berikut telah dibuat: undang-undang kebolehubahan keturunan, teori pusat asal tumbuhan untuk tujuan kebudayaan, prinsip pemilihan ekologi dan geografi, pengetahuan tentang bahan sumber tumbuhan dan imuniti mereka. Institut Botani Gunaan dan Budaya Baru All-Union telah diwujudkan di bawah pimpinan N. I. Vavilov.
- Penyelidikan dari akhir abad ke-20 hingga ke hari ini adalah rumit, pemilihan berkait rapat dengan sains lain, terutamanya dengan genetik. Hibrid dengan penyesuaian agroekologi yang tinggi telah dicipta. Penyelidikan semasa memfokuskan untuk menjadikan hibrid menjadi sangat produktif dan menahan tekanan biotik dan abiotik.
Kaedah pemilihan
Genetik mempertimbangkan corak penghantaran maklumat keturunan dan cara mengawal proses sedemikian. Pembiakan menggunakan pengetahuan yang diperoleh daripada genetik dan menggunakan kaedah lain untuk menilai organisma.
Yang utama ialah:
- Kaedah pemilihan. Pemilihan menggunakan pemilihan semula jadi dan buatan (tidak sedar atau berkaedah). Organisma tertentu (pemilihan individu) atau sekumpulan mereka (pemilihan jisim) juga boleh dipilih. Takrifan jenis pemilihan adalah berdasarkan ciri-ciri pembiakan haiwan dan tumbuhan.
- Hibridisasi membolehkan anda mendapatkan genotip baharu. Dalam kaedah tersebut, intraspecific (persilangan berlaku dalam satu spesies) dan penghibridan interspesifik (persilangan spesies yang berbeza) dibezakan. Menjalankan pembiakan dalam membolehkan anda menetapkan sifat keturunan sambil mengurangkan daya maju organisma. Sekiranya pembiakan luar dilakukan pada generasi kedua atau seterusnya, maka pembiak baka menerima hibrida yang menghasilkan tinggi dan tahan. Telah ditetapkan bahawa dengan persilangan jauh, keturunannya steril. Di sini kepentingan genetik untuk pembiakan dinyatakan dalam kemungkinan mengkaji gen dan mempengaruhi kesuburan organisma.
- Polyploidy ialah proses peningkatan set kromosom, yang membolehkan untuk mencapai kesuburan dalam hibrid yang tidak subur. Telah diperhatikan bahawa sesetengah tumbuhan yang ditanam selepas poliploidi mempunyai kesuburan yang lebih tinggi daripada spesies yang berkaitan.
- Mutagenesis teraruh ialah proses mutasi organisma yang disebabkan secara buatan selepas rawatannya dengan mutagen. Selepas berakhirnya mutasi, pembiak baka menerima maklumat tentang pengaruh faktor pada organisma dan pemerolehan kualiti baru olehnya.
- Kejuruteraan sel direka bentuk untuk membina jenis sel baharu melalui penanaman, pembinaan semula dan penghibridan.
- Kejuruteraan gen membolehkan anda mengasingkan dan mengkaji gen, memanipulasinya untuk meningkatkan kualiti organisma dan membiak spesies baharu.
Tumbuhan
Dalam proses mengkaji pertumbuhan, perkembangan dan pemilihan sifat berguna tumbuhan, genetik dan pemilihan berkait rapat. Genetik dalam bidang analisis kehidupan tumbuhan memperkatakanisu mengkaji ciri perkembangan dan gen mereka yang memastikan pembentukan dan fungsi normal badan.
Sains mengkaji bidang berikut:
- Perkembangan satu organisma tertentu.
- Kawalan sistem isyarat loji.
- Ungkapan gen.
- Mekanisme interaksi antara sel tumbuhan dan tisu.
Pembiakan pula memastikan penciptaan baharu atau penambahbaikan kualiti spesies tumbuhan sedia ada berdasarkan pengetahuan yang diperoleh melalui genetik. Sains sedang dikaji dan berjaya digunakan bukan sahaja oleh petani dan tukang kebun, tetapi juga oleh penternak dalam organisasi penyelidikan.
Penggunaan genetik dalam pembiakan dan pengeluaran benih memungkinkan untuk menanam kualiti baru dalam tumbuhan yang boleh berguna dalam pelbagai bidang kehidupan manusia, seperti perubatan atau masakan. Selain itu, pengetahuan tentang ciri genetik membolehkan anda memperoleh jenis tanaman baharu yang boleh tumbuh dalam keadaan iklim lain.
Terima kasih kepada genetik, pembiakan menggunakan kaedah persilangan dan pemilihan individu. Perkembangan sains gen membolehkan kaedah seperti poliploidi, heterosis, mutagenesis eksperimen, kromosom dan kejuruteraan genetik dalam pembiakan.
Dunia Haiwan
Pemilihan dan genetik haiwan adalah cabang sains yang mengkaji ciri-ciri perkembangan wakil dunia haiwan. Terima kasih kepada genetik, seseorang mendapat pengetahuan tentang keturunan, ciri genetik dan kebolehubahanorganisma. Dan pemilihan membolehkan anda memilih untuk digunakan hanya haiwan yang kualitinya diperlukan untuk manusia.
Sejak sekian lama, orang ramai memilih haiwan yang, sebagai contoh, lebih sesuai untuk digunakan dalam pertanian atau pemburuan. Ciri-ciri ekonomi dan luaran adalah sangat penting untuk pembiakan. Oleh itu, haiwan ternakan dinilai berdasarkan rupa dan kualiti anak mereka.
Penggunaan pengetahuan genetik dalam pembiakan membolehkan anda mengawal keturunan haiwan dan kualiti yang diperlukan:
- rintangan virus;
- peningkatan hasil susu;
- saiz dan fizikal individu;
- toleransi iklim;
- kesuburan;
- jantina keturunan;
- penghapusan gangguan keturunan pada keturunan.
Pembiakan haiwan telah berleluasa bukan sahaja untuk memenuhi keperluan asas manusia untuk pemakanan. Hari ini anda boleh memerhatikan banyak baka haiwan domestik, dibiakkan secara buatan, serta tikus dan ikan, seperti gupi. Pembiakan dan genetik dalam penternakan menggunakan kaedah berikut: hibridisasi, inseminasi buatan, mutagenesis eksperimen.
Penternak dan pakar genetik sering menghadapi masalah tidak membiak spesies dalam kalangan generasi pertama kacukan dan penurunan ketara dalam kesuburan anak. Para saintis moden secara aktif menyelesaikan soalan sedemikian. Objektif utama kerja saintifik adalah untuk mengkaji corak keserasian gamet, janin dan badan ibu pada peringkat genetik.
Mikroorganisma
Pengetahuan moden tentang pembiakan dangenetik memungkinkan untuk memenuhi keperluan manusia untuk produk makanan yang berharga, yang kebanyakannya diperoleh daripada penternakan. Tetapi perhatian saintis juga tertarik dengan objek alam lain - mikroorganisma. Sains telah lama percaya bahawa DNA adalah ciri individu dan tidak boleh dipindahkan ke organisma lain. Tetapi penyelidikan telah menunjukkan bahawa DNA bakteria boleh berjaya diperkenalkan ke dalam kromosom tumbuhan. Melalui proses ini, kualiti yang wujud dalam bakteria atau virus berakar pada organisma lain. Selain itu, pengaruh maklumat genetik virus pada sel manusia telah lama diketahui.
Kajian genetik dan pemilihan mikroorganisma dijalankan dalam masa yang lebih singkat berbanding dengan pengeluaran tanaman dan penternakan. Ini disebabkan oleh pembiakan pesat dan perubahan generasi mikroorganisma. Kaedah pembiakan dan genetik moden - penggunaan mutagen dan hibridisasi - telah memungkinkan untuk mencipta mikroorganisma dengan sifat baharu:
- Mutan mikroorganisma mampu mensintesis asid amino secara berlebihan dan meningkatkan pembentukan vitamin dan provitamin;
- mutan bakteria pengikat nitrogen boleh mempercepatkan pertumbuhan tumbuhan dengan ketara;
- organisma yis telah dibiakkan - kulat unisel dan banyak lagi.
Penternak dan pakar genetik menggunakan mutagen ini:
- ultraviolet;
- sinaran pengionan;
- etilenaimina;
- nitrosomethylurea;
- aplikasi nitrat;
- cat acridine.
Untuk kecekapan mutasirawatan kerap mikroorganisma dengan dos kecil mutagen digunakan.
Perubatan dan Bioteknologi
Lazim dalam pengertian genetik untuk pembiakan dan perubatan ialah dalam kedua-dua kes, sains membolehkan anda mengkaji keturunan organisma, yang ditunjukkan dalam imuniti mereka. Pengetahuan sedemikian penting dalam memerangi patogen.
Kajian genetik dalam bidang perubatan membolehkan anda:
- menghalang kelahiran kanak-kanak dengan kelainan genetik;
- mencegah dan merawat patologi keturunan;
- kaji pengaruh persekitaran terhadap keturunan.
Kaedah berikut digunakan untuk ini:
- genealogical - kajian salasilah keluarga;
- kembar - pasangan kembar yang sepadan;
- sitogenetik - kajian kromosom;
- biokimia - membolehkan anda mengenal pasti lorong mutan dalam DNA;
- dermatoglyphic - analisis corak kulit;
- pemodelan dan lain-lain.
Penyelidikan moden telah mengenal pasti kira-kira 2,000 penyakit yang diwarisi. Selalunya gangguan mental. Kajian genetik dan pemilihan mikroorganisma boleh mengurangkan kejadian dalam kalangan populasi.
Kemajuan dalam genetik dan pemilihan dalam bioteknologi memungkinkan untuk menggunakan sistem biologi (prokariot, kulat dan alga) dalam sains, pengeluaran perindustrian, perubatan dan pertanian. Pengetahuan tentang genetik menyediakan peluang baharu untuk pembangunan teknologi sedemikian: penjimatan tenaga dan sumber, bebas sisa, berintensif pengetahuan, selamat. Dalam bioteknologikaedah berikut digunakan: pemilihan sel dan kromosom, kejuruteraan genetik.
Genetik dan pemilihan ialah sains yang berkait rapat. Kerja pembiakan sebahagian besarnya bergantung kepada kepelbagaian genetik bilangan awal organisma. Sains inilah yang memberikan pengetahuan untuk pembangunan pertanian, perubatan, industri dan bidang lain dalam kehidupan manusia.
