Matagal nang nakikibahagi ang sangkatauhan sa pagpili ng mga halaman at hayop na angkop para matugunan ang mga pangangailangan ng populasyon. Ang kaalamang ito ay pinagsama sa agham - pagpili. Ang mga genetika, sa turn, ay nagbibigay ng batayan para sa mas maingat na pagpili at pag-aanak ng mga bagong varieties at lahi na may mga espesyal na katangian. Sa artikulo, isasaalang-alang namin ang paglalarawan ng dalawang agham na ito at ang mga tampok ng kanilang aplikasyon.
Ano ang genetics?
Ang agham ng mga gene ay isang disiplina na nag-aaral sa proseso ng paghahatid ng namamana na impormasyon at ang pagkakaiba-iba ng mga organismo sa mga henerasyon. Ang genetika ay ang teoretikal na batayan ng pagpili, ang konsepto nito ay inilalarawan sa ibaba.
Ang mga gawain ng agham ay kinabibilangan ng:
- Pag-aaral ng mekanismo ng pag-iimbak at paghahatid ng impormasyon mula sa mga ninuno patungo sa mga inapo.
- Ang pag-aaral ng pagpapatupad ng naturang impormasyon sa proseso ng indibidwal na pag-unlad ng organismo, na isinasaalang-alang ang impluwensya ng kapaligiran.
- Pag-aaral ng mga sanhi atmga mekanismo ng pagkakaiba-iba ng mga buhay na organismo.
- Pagpapasiya ng kaugnayan sa pagitan ng pagpili, pagkakaiba-iba at pagmamana bilang mga salik sa pag-unlad ng organikong mundo.
Kasangkot din ang agham sa paglutas ng mga praktikal na problema, na nagpapakita ng kahalagahan ng genetics para sa pag-aanak:
- Pagtukoy sa kahusayan sa pagpili at pagpili ng mga pinakaangkop na uri ng hybridization.
- Kontrol sa pagbuo ng namamana na mga salik upang mapabuti ang bagay upang makakuha ng mas makabuluhang mga katangian.
- Pagkuha ng namamana na binagong mga form sa pamamagitan ng artipisyal na paraan.
- Pagbuo ng mga hakbang na naglalayong protektahan ang kapaligiran, halimbawa, mula sa impluwensya ng mutagens, mga peste.
- Labanan ang mga namamana na patolohiya.
- Sumusulong sa mga bagong paraan ng pag-aanak.
- Maghanap ng iba pang paraan ng genetic engineering.
Ang mga bagay ng agham ay: bacteria, virus, tao, hayop, halaman at fungi.
Mga pangunahing konsepto na ginamit sa agham:
- Ang pagmamana ay ang pag-aari ng pag-iingat at paghahatid ng genetic na impormasyon sa mga inapo, na likas sa lahat ng buhay na organismo, na hindi maaaring alisin.
- Ang gene ay isang bahagi ng molekula ng DNA na responsable para sa isang tiyak na kalidad ng isang organismo.
- Ang pagkakaiba-iba ay ang kakayahan ng isang buhay na organismo na makakuha ng mga bagong katangian at mawala ang mga luma sa proseso ng ontogenesis.
- Genotype - isang set ng mga gene, ang namamanang batayan ng isang organismo.
- Phenotype - isang set ng mga katangian na nakukuha ng isang organismo sa proseso ng indibidwalpag-unlad.
Mga yugto ng pag-unlad ng genetics
Ang pagbuo ng genetika at pagpili ay dumaan sa ilang yugto. Isaalang-alang ang mga panahon ng pagbuo ng agham ng mga gene:
- Hanggang sa ika-20 siglo, abstract ang pananaliksik sa larangan ng genetics, wala silang praktikal na batayan, ngunit batay sa mga obserbasyon. Ang tanging advanced na gawain noong panahong iyon ay ang pag-aaral ni G. Mendel, na inilathala sa Proceedings of the Society of Naturalists. Ngunit ang tagumpay ay hindi naging laganap at hindi na-claim hanggang 1900, nang matuklasan ng tatlong siyentipiko ang pagkakatulad ng kanilang mga eksperimento sa pananaliksik ni Mendel. Sa taong ito nagsimulang ituring na panahon ng kapanganakan ng genetics.
- Humigit-kumulang noong 1900-1912, pinag-aralan ang mga batas ng pagmamana, na inihayag sa panahon ng hybridological na mga eksperimento na isinagawa sa mga halaman at hayop. Noong 1906, iminungkahi ng Ingles na siyentipiko na si W. Watson ang pagpapakilala ng mga konsepto ng "gene" at "genetics". At pagkatapos ng 3 taon, iminungkahi ni V. Johannsen, isang Danish na siyentipiko, na ipakilala ang mga konsepto ng "phenotype" at "genotype".
- Humigit-kumulang noong 1912-1925, binuo ng American scientist na si T. Morgan at ng kanyang mga estudyante ang chromosome theory of heredity.
- Sa paligid ng 1925-1940, unang nakuha ang mga pattern ng mutation. Natuklasan ng mga mananaliksik ng Russia na sina G. A. Nadson at G. S. Filippov ang impluwensya ng gamma radiation sa hitsura ng mutating genes. Nag-ambag si S. S. Chetverikov sa pag-unlad ng agham sa pamamagitan ng pag-highlight ng mga genetic at mathematical na pamamaraan para sa pag-aaral ng pagkakaiba-iba ng mga organismo.
- Mula sa kalagitnaan ng ika-20 siglo hanggang sa kasalukuyan, pinag-aralan ang mga pagbabagong genetic sa antas ng molekular. Sa duloNoong ika-20 siglo, nilikha ang isang modelo ng DNA, natukoy ang kakanyahan ng gene, at natukoy ang genetic code. Noong 1969, isang simpleng gene ang na-synthesize sa unang pagkakataon, at kalaunan ay ipinasok ito sa isang cell at pinag-aralan ang pagbabago sa pagmamana nito.
Mga Paraan ng Genetic Science
Genetics, bilang theoretical basis ng breeding, ay gumagamit ng ilang mga pamamaraan sa pagsasaliksik nito.
Kabilang dito ang:
- Paraan ng Hybridization. Ito ay batay sa pagtawid ng mga species na may purong linya, na naiiba sa isang (maximum na ilang) katangian. Ang layunin ay makakuha ng mga hybrid na henerasyon, na nagbibigay-daan sa amin na suriin ang likas na katangian ng pagmamana ng mga katangian at asahan na makakuha ng mga supling na may mga kinakailangang katangian.
- Paraan ng Genealogy. Batay sa pagsusuri ng family tree, na nagbibigay-daan sa iyong masubaybayan ang paglilipat ng genetic na impormasyon sa mga henerasyon, kakayahang umangkop sa mga sakit, at upang makilala din ang halaga ng isang indibidwal.
- Kambal na paraan. Batay sa paghahambing ng mga indibidwal na monozygotic, ginagamit kapag kinakailangan upang maitaguyod ang antas ng impluwensya ng mga paratypic na kadahilanan habang binabalewala ang mga pagkakaiba sa genetika.
- Ang cytogenetic na pamamaraan ay batay sa pagsusuri ng nucleus at intracellular na mga bahagi, na inihahambing ang mga resulta sa pamantayan para sa mga sumusunod na parameter: ang bilang ng mga chromosome, ang bilang ng kanilang mga braso at mga tampok na istruktura.
- Ang pamamaraan ng biochemistry ay batay sa pag-aaral ng mga function at istraktura ng ilang mga molekula. Halimbawa, ang paggamit ng iba't ibang mga enzyme ay ginagamit sabiotechnology at genetic engineering.
- Ang biophysical method ay nakabatay sa pag-aaral ng polymorphism ng plasma proteins, gaya ng gatas o dugo, na nagbibigay ng impormasyon sa pagkakaiba-iba ng mga populasyon.
- Ang monosome method ay gumagamit ng somatic cell hybridization bilang batayan.
- Ang phenogenetic na pamamaraan ay batay sa pag-aaral ng impluwensya ng genetic at paratypic na mga salik sa pag-unlad ng mga katangian ng isang organismo.
- Ang paraan ng istatistikal ng populasyon ay nakabatay sa aplikasyon ng pagsusuri sa matematika sa biology, na nagbibigay-daan sa pagsusuri ng mga quantitative na katangian: pagkalkula ng mga average na halaga, mga tagapagpahiwatig ng pagkakaiba-iba, mga error sa istatistika, ugnayan at iba pa. Ang paggamit ng batas ng Hardy-Weinberg ay nakakatulong sa pagsusuri ng genetic structure ng populasyon, ang antas ng distribusyon ng mga anomalya, at upang masubaybayan din ang pagkakaiba-iba ng populasyon kapag nag-aaplay ng iba't ibang mga pagpipilian sa pagpili.
Ano ang seleksyon?
Ang
Breeding ay isang agham na nag-aaral ng mga paraan ng paglikha ng mga bagong varieties at hybrid ng mga halaman, pati na rin ang mga lahi ng mga hayop. Ang teoretikal na batayan ng pag-aanak ay genetika.
Ang layunin ng agham ay pahusayin ang mga katangian ng isang organismo o makuha dito ang mga katangiang kinakailangan para sa isang tao sa pamamagitan ng pag-impluwensya sa pagmamana. Ang pagpili ay hindi makakalikha ng mga bagong species ng mga organismo. Ang pagpili ay maaaring ituring na isa sa mga anyo ng ebolusyon kung saan naroroon ang artipisyal na pagpili. Salamat sa kanya, binibigyan ng pagkain ang sangkatauhan.
Ang mga pangunahing gawain ng agham:
- qualitative improvement ng mga katangian ng katawan;
- pagtaas sa produktibidad at ani;
- pagpapataas ng resistensya ng mga organismo sa mga sakit, peste, pagbabago sa klimatikong kondisyon.
Ang kakaiba ay ang pagiging kumplikado ng agham. Ito ay malapit na nauugnay sa anatomy, physiology, morphology, taxonomy, ecology, immunology, biochemistry, phytopathology, crop production, pag-aalaga ng hayop at marami pang ibang agham. Ang kaalaman sa fertilization, polinasyon, histology, embryology at molecular biology ay makabuluhan.
Ang mga nakamit ng modernong pag-aanak ay nagbibigay-daan sa iyo na kontrolin ang pagmamana at pagkakaiba-iba ng mga nabubuhay na organismo. Ang kahalagahan ng genetics para sa pag-aanak at gamot ay makikita sa may layuning kontrol sa sunud-sunod na mga katangian at ang mga posibilidad ng pagkuha ng mga hybrid ng halaman at hayop upang matugunan ang mga pangangailangan ng tao.
Mga yugto ng pagbuo ng pagpili
Mula noong sinaunang panahon, ang tao ay nagpaparami at pumipili ng mga halaman at hayop para sa mga layuning pang-agrikultura. Ngunit ang gayong gawain ay batay sa pagmamasid at intuwisyon. Ang pag-unlad ng pag-aanak at genetika ay naganap nang halos sabay-sabay. Isaalang-alang ang mga yugto ng pagbuo ng pagpili:
- Sa panahon ng pag-unlad ng pag-aanak ng pananim at hayop, nagsimulang maging malaki ang pagpili, at ang pagbuo ng kapitalismo ay humantong sa piling gawain sa antas ng industriya.
- Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, nagsagawa ng pag-aaral ang German scientist na si F. Achard at itinanim sa mga sugar beet ang kalidad ng pagtaas ng ani. Ang mga English breeder na sina P. Shiref at F. Gallet ay nag-aral ng mga varieties ng trigo. Sa Russia, nilikha ang Poltava Experimental Field, kung saanpag-aaral ng varietal composition ng trigo.
- Ang pag-aanak bilang isang agham ay nagsimulang umunlad mula noong 1903, nang ang isang istasyon ng pag-aanak ay inorganisa sa Moscow Agricultural Institute.
- Sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, ang mga sumusunod na pagtuklas ay ginawa: ang batas ng namamana na pagkakaiba-iba, ang teorya ng mga sentro ng pinagmulan ng mga halaman para sa mga layuning pangkultura, ekolohikal at heograpikal na mga prinsipyo ng pagpili, kaalaman tungkol sa pinagmulang materyal ng halaman at ang kanilang kaligtasan sa sakit. Ang All-Union Institute of Applied Botany and New Cultures ay nilikha sa pamumuno ni N. I. Vavilov.
- Ang pananaliksik mula sa katapusan ng ika-20 siglo hanggang sa kasalukuyan ay kumplikado, ang pagpili ay malapit na nakikipag-ugnayan sa iba pang mga agham, lalo na sa genetics. Ang mga hybrid na may mataas na agroecological adaptation ay nilikha. Ang kasalukuyang pananaliksik ay nakatuon sa pagkuha ng mga hybrid na maging lubos na produktibo at upang makayanan ang mga biotic at abiotic na stressor.
Mga paraan ng pagpili
Isinasaalang-alang ng Genetics ang mga pattern ng paghahatid ng namamana na impormasyon at mga paraan upang makontrol ang naturang proseso. Ang pag-aanak ay gumagamit ng kaalaman na nakuha mula sa genetika at gumagamit ng iba pang mga pamamaraan upang suriin ang mga organismo.
Ang mga pangunahing ay:
- Paraan ng pagpili. Ang pagpili ay gumagamit ng natural at artipisyal (walang malay o pamamaraan) na pagpili. Ang isang tiyak na organismo (indibidwal na seleksyon) o isang pangkat ng mga ito (mass selection) ay maaari ding mapili. Ang kahulugan ng uri ng seleksyon ay batay sa mga katangian ng pagpaparami ng mga hayop at halaman.
- Hybridization na makakuha ng mga bagong genotype. Sa pamamaraan, ang intraspecific (ang pagtawid ay nangyayari sa loob ng isang species) at interspecific hybridization (pagtawid ng iba't ibang species) ay nakikilala. Ang pagsasagawa ng inbreeding ay nagpapahintulot sa iyo na ayusin ang mga namamana na katangian habang binabawasan ang posibilidad na mabuhay ng organismo. Kung ang outbreeding ay isinasagawa sa pangalawa o kasunod na mga henerasyon, kung gayon ang breeder ay tumatanggap ng mga high-yielding at resistant hybrids. Ito ay itinatag na sa malayong pagtawid, ang mga supling ay baog. Dito ipinahayag ang kahalagahan ng genetika para sa pag-aanak sa posibilidad ng pag-aaral ng mga gene at pag-impluwensya sa pagkamayabong ng mga organismo.
- Polyploidy ay ang proseso ng pagtaas ng mga chromosome set, na nagbibigay-daan upang makamit ang fertility sa infertile hybrids. Napagmasdan na ang ilang mga nilinang na halaman pagkatapos ng polyploidy ay may mas mataas na fertility kaysa sa mga nauugnay na species nito.
- Induced mutagenesis ay isang artipisyal na sapilitan na proseso ng mutation ng isang organismo pagkatapos nitong gamutin ng mutagen. Matapos ang katapusan ng mutation, ang breeder ay tumatanggap ng impormasyon tungkol sa impluwensya ng salik sa organismo at ang pagkuha ng mga bagong katangian nito.
- Idinisenyo ang cell engineering upang bumuo ng bagong uri ng cell sa pamamagitan ng cultivation, reconstruction at hybridization.
- Pinapayagan ka ng gene engineering na ihiwalay at pag-aralan ang mga gene, manipulahin ang mga ito upang mapabuti ang mga katangian ng mga organismo at magparami ng mga bagong species.
Binibigyang-daan ka ng
Ang
Ang
Plants
Sa proseso ng pag-aaral sa paglaki, pag-unlad at pagpili ng mga kapaki-pakinabang na katangian ng mga halaman, ang genetika at pagpili ay malapit na magkakaugnay. Ang mga genetika sa larangan ng pagsusuri sa buhay ng halaman ay tumatalakay samga isyu sa pag-aaral ng mga katangian ng kanilang pag-unlad at mga gene na tumitiyak sa normal na pagbuo at paggana ng katawan.
Pag-aaral ng agham ang mga sumusunod na lugar:
- Ang pagbuo ng isang partikular na organismo.
- Kontrol sa mga sistema ng pagbibigay ng senyas ng halaman.
- Gene expression.
- Mga mekanismo ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga selula ng halaman at mga tisyu.
Breeding, sa turn, ay nagsisiguro ng paglikha ng bago o pagpapabuti ng mga katangian ng mga umiiral na species ng halaman batay sa kaalaman na nakuha sa pamamagitan ng genetics. Ang agham ay pinag-aaralan at matagumpay na ginagamit hindi lamang ng mga magsasaka at hardinero, kundi pati na rin ng mga breeder sa mga organisasyon ng pananaliksik.
Ang paggamit ng genetics sa pag-aanak at paggawa ng binhi ay ginagawang posible na magtanim ng mga bagong katangian sa mga halaman na maaaring maging kapaki-pakinabang sa iba't ibang bahagi ng buhay ng tao, tulad ng gamot o pagluluto. Gayundin, ginagawang posible ng kaalaman sa mga genetic na katangian na makakuha ng mga bagong uri ng pananim na maaaring lumaki sa iba pang klimatiko na kondisyon.
Salamat sa genetics, ginagamit ng breeding ang paraan ng pagtawid at pagpili ng indibidwal. Ang pag-unlad ng agham ng mga gene ay ginagawang posible na ilapat ang mga pamamaraan tulad ng polyploidy, heterosis, eksperimental na mutagenesis, chromosomal at genetic engineering sa pag-aanak.
Animal World
Ang pagpili at genetika ng mga hayop ay mga sangay ng agham na nag-aaral sa mga katangian ng pag-unlad ng mga kinatawan ng mundo ng hayop. Salamat sa genetika, ang isang tao ay nakakakuha ng kaalaman tungkol sa pagmamana, genetic na katangian at pagkakaiba-ibaorganismo. At ang pagpili ay nagbibigay-daan sa iyo na pumili para sa paggamit lamang ng mga hayop na ang mga katangian ay kinakailangan para sa mga tao.
Sa mahabang panahon, ang mga tao ay pumipili ng mga hayop na, halimbawa, ay mas angkop na gamitin sa agrikultura o pangangaso. Ang mga katangiang pang-ekonomiya at panlabas ay may malaking kahalagahan para sa pag-aanak. Kaya, ang mga hayop sa bukid ay hinuhusgahan sa hitsura at kalidad ng kanilang mga supling.
Ang paggamit ng kaalaman sa genetika sa pag-aanak ay nagpapahintulot sa iyo na kontrolin ang mga supling ng mga hayop at ang kanilang mga kinakailangang katangian:
- resistensya sa virus;
- pagtaas ng ani ng gatas;
- indibidwal na laki at pangangatawan;
- pagpaparaya sa klima;
- fertility;
- kasariang supling;
- pag-aalis ng mga namamana na sakit sa mga inapo.
Ang pagpaparami ng hayop ay naging laganap hindi lamang upang matugunan ang pangunahing pangangailangan ng tao para sa nutrisyon. Ngayon ay maaari mong obserbahan ang maraming mga domestic breed ng hayop, artipisyal na pinalaki, pati na rin ang mga rodent at isda, tulad ng mga guppies. Ang pag-aanak at genetics sa pag-aalaga ng hayop ay gumagamit ng mga sumusunod na pamamaraan: hybridization, artificial insemination, experimental mutagenesis.
Ang mga breeder at geneticist ay madalas na nahaharap sa problema ng hindi pagpaparami ng mga species sa unang henerasyon ng mga hybrid at isang makabuluhang pagbaba sa fecundity ng mga supling. Ang mga modernong siyentipiko ay aktibong nilulutas ang mga naturang katanungan. Ang pangunahing layunin ng gawaing siyentipiko ay pag-aralan ang mga pattern ng compatibility ng gametes, fetus at katawan ng ina sa genetic level.
Microorganisms
Modernong kaalaman sa pagpaparami atGinagawang posible ng genetika na matugunan ang mga pangangailangan ng tao para sa mahahalagang produkto ng pagkain, na pangunahing nakukuha mula sa pag-aalaga ng hayop. Ngunit ang atensyon ng mga siyentipiko ay naaakit din ng iba pang mga bagay ng kalikasan - mga mikroorganismo. Matagal nang naniniwala ang agham na ang DNA ay isang indibidwal na katangian at hindi maaaring ilipat sa ibang organismo. Ngunit ipinakita ng pananaliksik na ang bacterial DNA ay maaaring matagumpay na maipasok sa mga chromosome ng halaman. Sa pamamagitan ng prosesong ito, ang mga katangiang likas sa isang bacterium o virus ay nag-uugat sa ibang organismo. Gayundin, matagal nang alam ang impluwensya ng genetic na impormasyon ng mga virus sa mga selula ng tao.
Ang pag-aaral ng genetika at pagpili ng mga mikroorganismo ay isinasagawa sa mas maikling panahon kaysa sa paggawa ng pananim at pag-aalaga ng hayop. Ito ay dahil sa mabilis na pagpaparami at pagbabago ng mga henerasyon ng mga mikroorganismo. Ang mga modernong paraan ng pag-aanak at genetika - ang paggamit ng mutagens at hybridization - ay naging posible upang lumikha ng mga microorganism na may mga bagong katangian:
- Mutants ng microorganisms ay may kakayahang mag-oversynthesis ng amino acids at tumaas na pagbuo ng mga bitamina at provitamins;
- mutants ng nitrogen-fixing bacteria ay maaaring makabuluhang mapabilis ang paglaki ng halaman;
- Na-breed ang yeast organism - unicellular fungi at marami pang iba.
Ang
Ang mga breeder at geneticist ay gumagamit ng mga mutagen na ito:
- ultraviolet;
- ionizing radiation;
- ethyleneimine;
- nitrosomethylurea;
- application ng nitrates;
- acridine paints.
Para sa kahusayan ng mutationginagamit ang madalas na paggamot sa microorganism na may maliliit na dosis ng mutagen.
Medicine and Biotechnology
Karaniwan sa kahulugan ng genetika para sa pag-aanak at gamot ay na sa parehong mga kaso, pinapayagan ka ng agham na pag-aralan ang pagmamana ng mga organismo, na ipinakita sa kanilang kaligtasan sa sakit. Ang ganitong kaalaman ay mahalaga sa paglaban sa mga pathogen.
Ang pag-aaral ng genetics sa larangan ng medisina ay nagbibigay-daan sa iyong:
- iwasan ang pagsilang ng mga batang may genetic abnormalities;
- iwasan at gamutin ang mga namamana na patolohiya;
- pag-aralan ang impluwensya ng kapaligiran sa pagmamana.
Ang mga sumusunod na paraan ay ginagamit para dito:
- genealogical - ang pag-aaral ng family tree;
- kambal - tumutugmang kambal na pares;
- cytogenetic - pag-aaral ng mga chromosome;
- biochemical - nagbibigay-daan sa iyong matukoy ang mga mutant alley sa DNA;
- dermatoglyphic - pagsusuri sa pattern ng balat;
- pagmomodelo at iba pa.
Natukoy ng modernong pananaliksik ang humigit-kumulang 2,000 minanang sakit. Karamihan sa mga sakit sa pag-iisip. Ang pag-aaral ng genetics at ang pagpili ng mga microorganism ay maaaring mabawasan ang insidente sa populasyon.
Ang mga pag-unlad sa genetics at pagpili sa biotechnology ay ginagawang posible na gumamit ng mga biological system (prokaryotes, fungi at algae) sa agham, industriyal na produksyon, medisina, at agrikultura. Ang kaalaman sa genetika ay nagbibigay ng mga bagong pagkakataon para sa pagbuo ng mga naturang teknolohiya: enerhiya at mapagkukunan-pagtitipid, walang basura, masinsinang kaalaman, ligtas. Sa biotechnologyang mga sumusunod na pamamaraan ay ginagamit: cell at chromosome selection, genetic engineering.
Ang genetika at pagpili ay mga agham na hindi mapaghihiwalay na magkaugnay. Ang gawain ng pag-aanak ay higit na nakasalalay sa pagkakaiba-iba ng genetic ng paunang bilang ng mga organismo. Ang mga agham na ito ang nagbibigay ng kaalaman para sa pagpapaunlad ng agrikultura, medisina, industriya at iba pang larangan ng buhay ng tao.
