İnsanlık, uzun zamandır nüfusun ihtiyaçlarını karşılamaya uygun bitki ve hayvanların seçimi ile uğraşmaktadır. Bu bilgi bilim - seçim ile birleştirilir. Genetik ise, özel niteliklere sahip yeni çeşitlerin ve ırkların daha dikkatli seçilmesi ve yetiştirilmesi için temel sağlar. Yazımızda bu iki bilimin açıklamasını ve uygulama özelliklerini ele alacağız.
Genetik nedir?
Gen bilimi, kalıtsal bilgilerin iletilme sürecini ve organizmaların nesiller boyunca değişkenliğini inceleyen bir disiplindir. Genetik, kavramı aşağıda açıklanan, seçilimin teorik temelidir.
Bilimin görevleri şunları içerir:
- Atalardan torunlara bilgi aktarımı ve depolama mekanizmasının incelenmesi.
- Çevrenin etkisini dikkate alarak, organizmanın bireysel gelişim sürecinde bu tür bilgilerin uygulanmasının incelenmesi.
- Nedenleri incelemek vecanlı organizmaların değişkenlik mekanizmaları.
- Organik dünyanın gelişiminde faktörler olarak seçilim, değişkenlik ve kalıtım arasındaki ilişkinin belirlenmesi.
Bilim, genetiğin üreme için önemini gösteren pratik problemlerin çözümünde de yer alır:
- Seçim verimliliğinin belirlenmesi ve en uygun hibridizasyon türlerinin seçimi.
- Nesneyi daha önemli nitelikler elde etmek için geliştirmek için kalıtsal faktörlerin gelişiminin kontrolü.
- Kalıtımsal olarak değiştirilmiş formların yapay yollarla elde edilmesi.
- Çevreyi örneğin mutajenlerin, zararlıların etkisinden korumaya yönelik önlemlerin geliştirilmesi.
- Kalıtsal patolojilere karşı savaşın.
- Yeni üreme yöntemlerinde ilerleme kaydediliyor.
- Genetik mühendisliğinin diğer yöntemlerini arayın.
Bilimin nesneleri şunlardır: bakteriler, virüsler, insanlar, hayvanlar, bitkiler ve mantarlar.
Bilimde kullanılan temel kavramlar:
- Kalıtım, tüm canlı organizmalarda bulunan ve alınamayan genetik bilgiyi koruma ve torunlara aktarma özelliğidir.
- Gen, bir organizmanın belirli bir kalitesinden sorumlu olan DNA molekülünün bir parçasıdır.
- Değişkenlik, canlı bir organizmanın ontogenez sürecinde yeni nitelikler edinme ve eskilerini kaybetme yeteneğidir.
- Genotip - bir organizmanın kalıtsal temeli olan bir dizi gen.
- Fenotip - bir organizmanın bireysel süreçte kazandığı bir dizi nitelikgeliştirme.
Genetiğin gelişim aşamaları
Genetik ve seçilimin gelişimi birkaç aşamadan geçti. Gen biliminin oluşum dönemlerini düşünün:
- 20. yüzyıla kadar, genetik alanındaki araştırmalar soyuttu, pratik bir temeli yoktu, ancak gözlemlere dayalıydı. O zamanın tek ileri çalışması, Proceedings of the Society of Naturalists'te yayınlanan G. Mendel'in çalışmasıydı. Ancak başarı yaygınlaşmadı ve üç bilim adamının deneylerinin Mendel'in araştırmasıyla benzerliğini keşfettiği 1900 yılına kadar iddia edilmedi. Genetiğin doğum zamanı olarak kabul edilmeye başlanan bu yıldı.
- Yaklaşık olarak 1900-1912'de, bitkiler ve hayvanlar üzerinde gerçekleştirilen hibridolojik deneyler sırasında ortaya çıkan kalıtım yasaları incelendi. 1906'da İngiliz bilim adamı W. Watson, "gen" ve "genetik" kavramlarının tanıtılmasını önerdi. Ve 3 yıl sonra Danimarkalı bir bilim adamı olan V. Johannsen, "fenotip" ve "genotip" kavramlarını tanıtmayı önerdi.
- Yaklaşık olarak 1912-1925'te Amerikalı bilim adamı T. Morgan ve öğrencileri kalıtımın kromozom teorisini geliştirdiler.
- 1925-1940 civarında, ilk olarak mutasyon kalıpları elde edildi. Rus araştırmacılar G. A. Nadson ve G. S. Filippov, gama radyasyonunun mutasyona uğramış genlerin görünümü üzerindeki etkisini keşfettiler. S. S. Chetverikov, organizmaların değişkenliğini incelemek için genetik ve matematiksel yöntemleri vurgulayarak bilimin gelişimine katkıda bulundu.
- 20. yüzyılın ortalarından günümüze kadar, genetik değişiklikler moleküler düzeyde incelenmiştir. Sonunda20. yüzyılda bir DNA modeli oluşturuldu, genin özü belirlendi ve genetik kod deşifre edildi. 1969'da ilk kez basit bir gen sentezlendi ve daha sonra bir hücreye dahil edildi ve kalıtımdaki değişim araştırıldı.
Genetik Bilim Yöntemleri
Genetik, ıslahın teorik temeli olarak araştırmalarında belirli yöntemler kullanır.
Bunlar şunları içerir:
- Hibridizasyon yöntemi. Bir (maksimum birkaç) özellikte farklılık gösteren saf bir çizgi ile türlerin geçişine dayanır. Amaç, özelliklerin kalıtımının doğasını analiz etmemizi ve gerekli niteliklere sahip yavrular elde etmeyi beklememizi sağlayan melez nesiller elde etmektir.
- Şecere yöntemi. Genetik bilginin nesiller boyunca aktarımını, hastalıklara adaptasyonu izlemenizi ve ayrıca bir bireyin değerini karakterize etmenizi sağlayan aile ağacının analizine dayanır.
- İkiz yöntem. Genetik farklılıkları göz ardı ederken paratipik faktörlerin etki derecesini belirlemek gerektiğinde kullanılan monozigotik bireylerin karşılaştırmasına dayanır.
- Sitogenetik yöntem, çekirdeğin ve hücre içi bileşenlerin analizine dayanır ve sonuçları aşağıdaki parametreler için normla karşılaştırır: kromozom sayısı, kollarının sayısı ve yapısal özellikler.
- Biyokimya yöntemi, belirli moleküllerin işlevlerinin ve yapısının incelenmesine dayanır. Örneğin, çeşitli enzimlerin kullanımıbiyoteknoloji ve genetik mühendisliği.
- Biyofiziksel yöntem, popülasyonların çeşitliliği hakkında bilgi sağlayan süt veya kan gibi plazma proteinlerinin polimorfizminin çalışmasına dayanır.
- Monozom yöntemi, temel olarak somatik hücre hibridizasyonunu kullanır.
- Fenogenetik yöntem, bir organizmanın niteliklerinin gelişimi üzerindeki genetik ve paratipik faktörlerin etkisinin araştırılmasına dayanır.
- Nüfus istatistiği yöntemi, nicel özelliklerin analiz edilmesine izin veren biyolojide matematiksel analizin uygulanmasına dayanır: ortalama değerlerin hesaplanması, değişkenlik göstergeleri, istatistiksel hatalar, korelasyon ve diğerleri. Hardy-Weinberg yasasının kullanılması, popülasyonun genetik yapısının, anomalilerin dağılım düzeyinin analizine ve ayrıca çeşitli seçim seçenekleri uygulanırken popülasyonun değişkenliğinin izlenmesine yardımcı olur.
Seçim nedir?
Üreme, hayvanların yanı sıra yeni bitki çeşitleri ve melezleri yaratma yöntemlerini inceleyen bir bilimdir. Islahın teorik temeli genetiktir.
Bilimin amacı, bir organizmanın niteliklerini geliştirmek veya kalıtımı etkileyerek bir kişi için gerekli özellikleri onda elde etmektir. Seleksiyon yeni organizma türleri yaratamaz. Seçilim, yapay seçilimin mevcut olduğu evrim biçimlerinden biri olarak kabul edilebilir. Onun sayesinde insanlığa gıda veriliyor.
Bilimin temel görevleri:
- vücut özelliklerinin niteliksel olarak iyileştirilmesi;
- verimlilik ve verim artışı;
- organizmaların hastalıklara, zararlılara, iklim koşullarındaki değişikliklere karşı direncini arttırmak.
Özellik, bilimin karmaşıklığıdır. Anatomi, fizyoloji, morfoloji, taksonomi, ekoloji, immünoloji, biyokimya, fitopatoloji, bitkisel üretim, hayvancılık ve diğer birçok bilim ile yakından ilgilidir. Döllenme, tozlaşma, histoloji, embriyoloji ve moleküler biyoloji bilgisi önemlidir.
Modern üremenin başarıları, canlı organizmaların kalıtımını ve değişkenliğini kontrol etmenizi sağlar. Yetiştirme ve tıp için genetiğin önemi, niteliklerin birbirini takip etmesinin amaçlı kontrolünde ve insan ihtiyaçlarını karşılamak için bitki ve hayvanların melezlerini elde etme olasılıklarında yansıtılır.
Seçim geliştirme aşamaları
Eski zamanlardan beri insan, tarım amaçlı bitki ve hayvanları yetiştiriyor ve seçiyor. Ancak bu tür çalışmalar gözlem ve sezgiye dayanıyordu. Üreme ve genetiğin gelişimi neredeyse aynı anda gerçekleşti. Seçim geliştirme aşamalarını düşünün:
- Tahıl ve besi hayvancılığının gelişimi sırasında, seçilim çok büyük olmaya başladı ve kapitalizmin oluşumu endüstriyel düzeyde seçici çalışmaya yol açtı.
- 19. yüzyılın sonunda, Alman bilim adamı F. Achard bir araştırma yaptı ve şeker pancarına artan verimin kalitesini aşıladı. İngiliz yetiştiriciler P. Shiref ve F. Gallet, buğday çeşitlerini inceledi. Rusya'da Poltava Deneysel Alanı oluşturuldu, buradabuğdayın çeşit kompozisyonu üzerine çalışmalar.
- Bir bilim olarak üreme, Moskova Tarım Enstitüsü'nde bir üreme istasyonunun düzenlendiği 1903'ten beri gelişmeye başladı.
- 20. yüzyılın ortalarında, aşağıdaki keşifler yapıldı: kalıtsal değişkenlik yasası, kültürel amaçlar için bitkilerin menşe merkezleri teorisi, ekolojik ve coğrafi seçilim ilkeleri, kaynak materyal hakkında bilgi. bitkiler ve bağışıklıkları. All-Union Uygulamalı Botanik ve Yeni Kültürler Enstitüsü, N. I. Vavilov önderliğinde kuruldu.
- 20. yüzyılın sonundan günümüze kadar olan araştırmalar karmaşıktır, seçilim diğer bilimlerle, özellikle de genetikle yakından etkileşim halindedir. Yüksek agroekolojik adaptasyona sahip melezler yaratılmıştır. Mevcut araştırmalar, hibritlerin son derece üretken olmasını ve biyotik ve abiyotik stres faktörlerine dayanmasını sağlamaya odaklanıyor.
Seçim yöntemleri
Genetik, kalıtsal bilgilerin aktarım modellerini ve böyle bir süreci kontrol etmenin yollarını dikkate alır. Yetiştirme, genetikten elde edilen bilgileri kullanır ve organizmaları değerlendirmek için diğer yöntemleri kullanır.
Başlıcaları:
- Seçim yöntemi. Seçim, doğal ve yapay (bilinçsiz veya metodik) seçimi kullanır. Belirli bir organizma (bireysel seleksiyon) veya bir grup (kitlesel seleksiyon) da seçilebilir. Seçim türünün tanımı, hayvanların ve bitkilerin üreme özelliklerine dayanmaktadır.
- Hibridizasyon, yeni genotipler elde etmenizi sağlar. Yöntemde, tür içi (bir tür içinde çaprazlama meydana gelir) ve türler arası hibridizasyon (farklı türlerin çaprazlanması) ayırt edilir. Akrabalı yetiştirme yapmak, organizmanın yaşayabilirliğini az altırken kalıtsal özellikleri düzeltmenize izin verir. İkinci veya sonraki nesillerde aşılama yapılırsa, yetiştirici yüksek verimli ve dayanıklı melezler alır. Uzak geçişle yavruların steril olduğu tespit edilmiştir. Burada genetiğin üreme için önemi, genleri inceleme ve organizmaların doğurganlığını etkileme olasılığında ifade edilir.
- Poliploidi, infertil hibritlerde doğurganlığın elde edilmesini sağlayan kromozom setlerini artırma işlemidir. Poliploidi sonrası bazı kültür bitkilerinin ilgili türlerine göre daha yüksek verimliliğe sahip olduğu gözlemlenmiştir.
- İndüklenmiş mutajenez, bir organizmanın bir mutajenle işlenmesinden sonra yapay olarak indüklenen mutasyon sürecidir. Mutasyonun sona ermesinden sonra, yetiştirici, faktörün organizma üzerindeki etkisi ve onun tarafından yeni niteliklerin kazanılması hakkında bilgi alır.
- Hücre mühendisliği, yetiştirme, yeniden yapılandırma ve hibridizasyon yoluyla yeni bir hücre türü oluşturmak için tasarlanmıştır.
- Gen mühendisliği, genleri izole etmenize ve incelemenize, organizmaların niteliklerini geliştirmek ve yeni türler üretmek için onları manipüle etmenize olanak tanır.
Bitkiler
Bitkilerin yararlı özelliklerinin büyümesini, gelişmesini ve seçilmesini inceleme sürecinde, genetik ve seçilim birbiriyle yakından bağlantılıdır. Bitki yaşam analizi alanındaki genetik,vücudun normal oluşumunu ve işleyişini sağlayan gelişimlerinin ve genlerinin özelliklerini inceleme konuları.
Bilim aşağıdaki alanları inceler:
- Belirli bir organizmanın gelişimi.
- Tesis sinyalizasyon sistemlerinin kontrolü.
- Gen ifadesi.
- Bitki hücreleri ve dokular arasındaki etkileşim mekanizmaları.
Islah ise genetik yoluyla kazanılan bilgilere dayanarak yeni bitki türlerinin yaratılmasını veya mevcut bitki türlerinin niteliklerinin iyileştirilmesini sağlar. Bilim, yalnızca çiftçiler ve bahçıvanlar tarafından değil, aynı zamanda araştırma kuruluşlarındaki yetiştiriciler tarafından da incelenmekte ve başarıyla kullanılmaktadır.
Genetiğin ıslah ve tohum üretiminde kullanılması, bitkilere ilaç veya yemek pişirme gibi insan yaşamının çeşitli alanlarında faydalı olabilecek yeni niteliklerin aşılanmasını mümkün kılar. Ayrıca, genetik özelliklerin bilinmesi, diğer iklim koşullarında yetişebilen yeni ürün çeşitlerinin elde edilmesini mümkün kılar.
Genetik sayesinde üreme, çaprazlama ve bireysel seçim yöntemini kullanır. Gen biliminin gelişmesi, poliploidi, heterosis, deneysel mutagenez, kromozomal ve genetik mühendisliği gibi yöntemlerin ıslahta uygulanmasını mümkün kılmaktadır.
Hayvan Dünyası
Hayvanların seçimi ve genetiği, hayvan dünyasının temsilcilerinin gelişim özelliklerini inceleyen bilim dallarıdır. Genetik sayesinde kişi kalıtım, genetik özellikler ve değişkenlik hakkında bilgi sahibi olur.organizma. Ve seçim, yalnızca nitelikleri insanlar için gerekli olan hayvanları kullanmak üzere seçmenize izin verir.
Uzun süredir insanlar, örneğin tarımda veya avcılıkta kullanım için daha uygun olan hayvanları seçiyorlar. Ekonomik özellikler ve dış görünüm üreme için büyük önem taşır. Bu nedenle, çiftlik hayvanları yavrularının görünümüne ve kalitesine göre değerlendirilir.
Genetik bilgisinin üremede kullanılması, hayvanların yavrularını ve gerekli niteliklerini kontrol etmenizi sağlar:
- virüs direnci;
- süt veriminde artış;
- bireysel boyut ve fizik;
- iklim toleransı;
- doğurganlık;
- yavru cinsiyet;
- soylardan gelen kalıtsal bozuklukların ortadan kaldırılması.
Hayvan yetiştiriciliği sadece insanın temel beslenme ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla yaygınlaşmamıştır. Bugün yapay olarak yetiştirilmiş birçok evcil hayvan ırkının yanı sıra kemirgenler ve lepistes gibi balıkları gözlemleyebilirsiniz. Hayvancılıkta üreme ve genetik şu yöntemleri kullanır: hibridizasyon, suni tohumlama, deneysel mutajenez.
Yetiştiriciler ve genetikçiler genellikle ilk nesil melezler arasında türlerin ürememesi ve yavruların doğurganlığında önemli bir azalma sorunuyla karşı karşıyadır. Modern bilim adamları bu tür soruları aktif olarak çözerler. Bilimsel çalışmanın temel amacı, genetik düzeyde gametlerin, fetüsün ve annenin vücudunun uyumluluk kalıplarını incelemektir.
Mikroorganizmalar
Modern üreme bilgisi veGenetik, ağırlıklı olarak hayvancılıktan elde edilen değerli gıda ürünleri için insan ihtiyaçlarının karşılanmasını mümkün kılmaktadır. Ancak bilim adamlarının dikkatini, doğanın diğer nesneleri - mikroorganizmalar da çekiyor. Bilim uzun zamandır DNA'nın bireysel bir özellik olduğuna ve başka bir organizmaya aktarılamayacağına inanmıştır. Ancak araştırmalar, bakteri DNA'sının bitki kromozomlarına başarılı bir şekilde dahil edilebileceğini göstermiştir. Bu süreç sayesinde, bir bakteri veya virüste bulunan nitelikler başka bir organizmada kök salmaktadır. Ayrıca virüslerin genetik bilgilerinin insan hücreleri üzerindeki etkisi de uzun zamandır bilinmektedir.
Genetik çalışmaları ve mikroorganizmaların seçimi, bitkisel üretim ve hayvancılıktan daha kısa sürede gerçekleştirilir. Bunun nedeni, mikroorganizmaların nesillerinin hızlı üremesi ve değişmesidir. Modern üreme ve genetik yöntemleri - mutajenlerin kullanımı ve hibridizasyon - yeni özelliklere sahip mikroorganizmalar yaratmayı mümkün kılmıştır:
- Mikroorganizmaların mutantları, amino asitlerin aşırı sentezi ve vitamin ve provitaminlerin oluşumunun artması yeteneğine sahiptir;
- azot sabitleyici bakterilerin mutantları bitki büyümesini önemli ölçüde hızlandırabilir;
- Maya organizmaları yetiştirildi - tek hücreli mantarlar ve diğerleri.
Yetiştiriciler ve genetikçiler bu mutajenleri kullanır:
- ultraviyole;
- iyonize radyasyon;
- etilenimin;
- nitrozometilüre;
- nitrat uygulaması;
- akridin boyalar.
Mutasyon verimliliği içinmikroorganizmanın küçük dozlarda mutajen ile sık tedavileri kullanılır.
Tıp ve Biyoteknoloji
Üreme ve tıp için genetiğin ortak anlamında, her iki durumda da bilimin, organizmaların bağışıklıklarında kendini gösteren kalıtımını incelemenize izin vermesidir. Bu tür bilgiler patojenlere karşı mücadelede önemlidir.
Tıp alanında genetik çalışması şunları yapmanızı sağlar:
- Genetik anormallikleri olan çocukların doğumunu önleyin;
- kalıtsal patolojileri önleyin ve tedavi edin;
- çevrenin kalıtım üzerindeki etkisini inceleyin.
Bunun için aşağıdaki yöntemler kullanılır:
- soyağacı - soy ağacının incelenmesi;
- twin - eşleşen ikiz çifti;
- sitogenetik - kromozom çalışması;
- biyokimyasal - DNA'daki mutant sokakları belirlemenizi sağlar;
- dermatoglyphic - cilt deseni analizi;
- modelleme ve diğerleri.
Modern araştırmalar yaklaşık 2.000 kalıtsal hastalık tespit etti. Çoğunlukla zihinsel bozukluklar. Genetik çalışması ve mikroorganizmaların seçimi, popülasyondaki görülme sıklığını az altabilir.
Genetikteki ilerlemeler ve biyoteknolojideki seleksiyon, biyolojik sistemlerin (prokaryotlar, mantarlar ve algler) bilimde, endüstriyel üretimde, tıpta ve tarımda kullanılmasını mümkün kılıyor. Genetik bilgisi, bu tür teknolojilerin geliştirilmesi için yeni fırsatlar sağlar: enerji ve kaynak tasarrufu sağlayan, atık içermeyen, bilgi yoğun, güvenli. biyoteknolojideşu yöntemler kullanılır: hücre ve kromozom seçimi, genetik mühendisliği.
Genetik ve seçim, ayrılmaz bir şekilde bağlantılı bilimlerdir. Yetiştirme işi büyük ölçüde başlangıçtaki organizma sayısının genetik çeşitliliğine bağlıdır. Tarımın, tıbbın, endüstrinin ve insan yaşamının diğer alanlarının gelişimi için bilgi sağlayan bu bilimlerdir.
