Njerëzimi ka kohë që është angazhuar në përzgjedhjen e bimëve dhe kafshëve të përshtatshme për të plotësuar nevojat e popullsisë. Kjo njohuri kombinohet në shkencë - përzgjedhje. Gjenetika, nga ana tjetër, ofron bazën për përzgjedhje dhe mbarështim më të kujdesshëm të varieteteve dhe racave të reja që kanë cilësi të veçanta. Në artikull do të shqyrtojmë përshkrimin e këtyre dy shkencave dhe veçoritë e zbatimit të tyre.
Çfarë është gjenetika?
Shkenca e gjeneve është një disiplinë që studion procesin e transmetimit të informacionit trashëgues dhe ndryshueshmërinë e organizmave nëpër breza. Gjenetika është baza teorike e përzgjedhjes, koncepti i së cilës përshkruhet më poshtë.
Detyrat e shkencës përfshijnë:
- Studimi i mekanizmit të ruajtjes dhe transmetimit të informacionit nga paraardhësit tek pasardhësit.
- Studimi i zbatimit të një informacioni të tillë në procesin e zhvillimit individual të organizmit, duke marrë parasysh ndikimin e mjedisit.
- Studimi i shkaqeve dhemekanizmat e ndryshueshmërisë së organizmave të gjallë.
- Përcaktimi i marrëdhënies midis përzgjedhjes, ndryshueshmërisë dhe trashëgimisë si faktorë në zhvillimin e botës organike.
Shkenca është gjithashtu e përfshirë në zgjidhjen e problemeve praktike, gjë që tregon rëndësinë e gjenetikës për mbarështimin:
- Përcaktimi i efikasitetit të përzgjedhjes dhe përzgjedhja e llojeve më të përshtatshme të hibridizimit.
- Kontrolli i zhvillimit të faktorëve trashëgues në mënyrë që të përmirësohet objekti për të marrë cilësi më domethënëse.
- Marrja e formave të modifikuara trashëgimore me mjete artificiale.
- Zhvillimi i masave që synojnë mbrojtjen e mjedisit, për shembull, nga ndikimi i mutagjenëve, dëmtuesve.
- Lufta kundër patologjive trashëgimore.
- Përparim në metodat e reja të mbarështimit.
- Kërko metoda të tjera të inxhinierisë gjenetike.
Objektet e shkencës janë: bakteret, viruset, njerëzit, kafshët, bimët dhe kërpudhat.
Konceptet bazë të përdorura në shkencë:
- Trashëgimia është veti e ruajtjes dhe transmetimit të informacionit gjenetik tek pasardhësit, e natyrshme në të gjithë organizmat e gjallë, e cila nuk mund të hiqet.
- Geni është një pjesë e një molekule të ADN-së që është përgjegjëse për një cilësi të caktuar të një organizmi.
- Ndryshueshmëria është aftësia e një organizmi të gjallë për të fituar cilësi të reja dhe për të humbur të vjetrat në procesin e ontogjenezës.
- Genotip - një grup gjenesh, baza trashëgimore e një organizmi.
- Fenotip - një grup cilësish që një organizëm fiton në procesin e individitzhvillim.
Fazat e zhvillimit të gjenetikës
Zhvillimi i gjenetikës dhe përzgjedhjes ka kaluar nëpër disa faza. Konsideroni periudhat e formimit të shkencës së gjeneve:
- Deri në shekullin e 20-të, kërkimet në fushën e gjenetikës ishin abstrakte, ato nuk kishin bazë praktike, por bazoheshin në vëzhgime. E vetmja vepër e avancuar e asaj kohe ishte studimi i G. Mendel, i botuar në Proceedings of the Society of Naturalists. Por arritja nuk u bë e përhapur dhe nuk u pretendua deri në vitin 1900, kur të tre shkencëtarët zbuluan ngjashmërinë e eksperimenteve të tyre me kërkimin e Mendelit. Ishte ky vit që filloi të konsiderohet si koha e lindjes së gjenetikës.
- Përafërsisht në vitet 1900-1912, u studiuan ligjet e trashëgimisë, të zbuluara gjatë eksperimenteve hibridologjike që u kryen mbi bimët dhe kafshët. Në vitin 1906, shkencëtari anglez W. Watson propozoi prezantimin e koncepteve "gjen" dhe "gjenetikë". Dhe pas 3 vitesh, V. Johannsen, një shkencëtar danez, propozoi prezantimin e koncepteve të "fenotipit" dhe "gjenotipit".
- Përafërsisht në 1912-1925, shkencëtari amerikan T. Morgan dhe studentët e tij zhvilluan teorinë e kromozomeve të trashëgimisë.
- Rreth viteve 1925-1940, u morën për herë të parë modelet e mutacionit. Studiuesit rusë G. A. Nadson dhe G. S. Filippov zbuluan ndikimin e rrezatimit gama në shfaqjen e gjeneve mutuese. S. S. Chetverikov kontribuoi në zhvillimin e shkencës duke theksuar metodat gjenetike dhe matematikore për studimin e ndryshueshmërisë së organizmave.
- Nga mesi i shekullit të 20-të deri në ditët e sotme, ndryshimet gjenetike janë studiuar në nivel molekular. Në fundNë shekullin e 20-të, u krijua një model i ADN-së, u përcaktua thelbi i gjenit dhe u deshifrua kodi gjenetik. Në vitin 1969, një gjen i thjeshtë u sintetizua për herë të parë, dhe më vonë ai u fut në një qelizë dhe u studiua ndryshimi në trashëgiminë e tij.
Metodat e shkencës gjenetike
Gjenetika, si bazë teorike e mbarështimit, përdor disa metoda në kërkimin e saj.
Këto përfshijnë:
- Metoda e hibridizimit. Ai bazohet në kryqëzimin e specieve me një vijë të pastër, të cilat ndryshojnë në një (maksimumi disa) karakteristika. Qëllimi është të marrim gjenerata hibride, të cilat na lejojnë të analizojmë natyrën e trashëgimisë së tipareve dhe të presim të marrim pasardhës me cilësitë e nevojshme.
- Metodë gjenealogjike. Bazuar në analizën e pemës familjare, e cila ju lejon të gjurmoni transferimin e informacionit gjenetik nëpër breza, përshtatshmërinë ndaj sëmundjeve dhe gjithashtu të karakterizoni vlerën e një individi.
- Metodë binjake. Bazuar në krahasimin e individëve monozigotikë, përdoret kur është e nevojshme të përcaktohet shkalla e ndikimit të faktorëve paratipik duke injoruar dallimet në gjenetikë.
- Metoda citogjenetike bazohet në analizën e bërthamës dhe komponentëve ndërqelizor, duke krahasuar rezultatet me normën për parametrat e mëposhtëm: numrin e kromozomeve, numrin e krahëve të tyre dhe veçoritë strukturore.
- Metoda e biokimisë bazohet në studimin e funksioneve dhe strukturës së molekulave të caktuara. Për shembull, përdorimi i enzimave të ndryshme përdoret nëbioteknologjia dhe inxhinieria gjenetike.
- Metoda biofizike bazohet në studimin e polimorfizmit të proteinave të plazmës, si qumështi ose gjaku, i cili jep informacion mbi diversitetin e popullatave.
- Metoda monosome përdor hibridizimin e qelizave somatike si bazë.
- Metoda fenogjenetike bazohet në studimin e ndikimit të faktorëve gjenetikë dhe paratipik në zhvillimin e cilësive të një organizmi.
- Metoda statistikore e popullatës bazohet në aplikimin e analizës matematikore në biologji, e cila lejon analizimin e karakteristikave sasiore: llogaritjen e vlerave mesatare, treguesit e ndryshueshmërisë, gabimet statistikore, korrelacionin dhe të tjera. Përdorimi i ligjit Hardy-Weinberg ndihmon në analizën e strukturës gjenetike të popullatës, nivelin e shpërndarjes së anomalive, si dhe në gjurmimin e ndryshueshmërisë së popullatës kur aplikohen opsione të ndryshme përzgjedhjeje.
Çfarë është përzgjedhja?
Mbarështimi është një shkencë që studion metodat e krijimit të varieteteve dhe hibrideve të reja të bimëve, si dhe racave të kafshëve. Baza teorike e mbarështimit është gjenetika.
Qëllimi i shkencës është të përmirësojë cilësitë e një organizmi ose të marrë në të vetitë e nevojshme për një person duke ndikuar në trashëgiminë. Përzgjedhja nuk mund të krijojë lloje të reja organizmash. Përzgjedhja mund të konsiderohet si një nga format e evolucionit në të cilin është e pranishme seleksionimi artificial. Falë saj, njerëzimit i sigurohet ushqimi.
Detyrat kryesore të shkencës:
- përmirësim cilësor i karakteristikave të trupit;
- rritje e produktivitetit dhe rendimentit;
- rritja e rezistencës së organizmave ndaj sëmundjeve, dëmtuesve, ndryshimeve në kushtet klimatike.
E veçanta është kompleksiteti i shkencës. Ai është i lidhur ngushtë me anatominë, fiziologjinë, morfologjinë, taksonominë, ekologjinë, imunologjinë, biokiminë, fitopatologjinë, prodhimin bimor, blegtorinë dhe shumë shkenca të tjera. Njohuritë për fekondimin, pllenimin, histologjinë, embriologjinë dhe biologjinë molekulare janë të rëndësishme.
Arritjet e mbarështimit modern ju lejojnë të kontrolloni trashëgiminë dhe ndryshueshmërinë e organizmave të gjallë. Rëndësia e gjenetikës për mbarështimin dhe mjekësinë reflektohet në kontrollin e qëllimshëm të vazhdimësisë së cilësive dhe mundësive të marrjes së hibrideve të bimëve dhe kafshëve për të përmbushur nevojat e njeriut.
Fazat e zhvillimit të përzgjedhjes
Që nga kohërat e lashta, njeriu ka mbarështuar dhe përzgjedhur bimë dhe kafshë për qëllime bujqësore. Por një punë e tillë bazohej në vëzhgim dhe intuitë. Zhvillimi i mbarështimit dhe gjenetikës u zhvillua pothuajse njëkohësisht. Merrni parasysh fazat e zhvillimit të përzgjedhjes:
- Gjatë zhvillimit të mbarështimit të të korrave dhe blegtorisë, seleksionimi filloi të ishte masiv dhe formimi i kapitalizmit çoi në punë selektive në nivel industrial.
- Në fund të shekullit të 19-të, shkencëtari gjerman F. Achard kreu një studim dhe futi në panxhar sheqeri cilësinë e rritjes së rendimentit. Mbarështuesit anglezë P. Shiref dhe F. Gallet studiuan varietetet e grurit. Në Rusi u krijua Fusha Eksperimentale e Poltava, kustudime të përbërjes varietale të grurit.
- Mbarështimi si shkencë filloi të zhvillohet që nga viti 1903, kur u organizua një stacion mbarështimi në Institutin Bujqësor të Moskës.
- Nga mesi i shekullit të 20-të, u bënë zbulimet e mëposhtme: ligji i ndryshueshmërisë trashëgimore, teoria e qendrave të origjinës së bimëve për qëllime kulturore, parimet ekologjike dhe gjeografike të përzgjedhjes, njohuritë për materialin burimor të bimët dhe imuniteti i tyre. Instituti Gjithë Bashkimi i Botanikës së Aplikuar dhe Kulturave të Reja u krijua nën udhëheqjen e N. I. Vavilov.
- Kërkimet nga fundi i shekullit të 20-të deri në ditët e sotme janë komplekse, përzgjedhja ndërvepron ngushtë me shkencat e tjera, veçanërisht me gjenetikën. Janë krijuar hibride me përshtatje të lartë agroekologjike. Hulumtimi aktual është fokusuar në marrjen e hibrideve që të jenë shumë produktivë dhe t'i rezistojnë stresorëve biotikë dhe abiotikë.
Metodat e përzgjedhjes
Genetika merr në konsideratë modelet e transmetimit të informacionit të trashëguar dhe mënyrat për të kontrolluar një proces të tillë. Mbarështimi përdor njohuritë e marra nga gjenetika dhe përdor metoda të tjera për të vlerësuar organizmat.
Kryesorët janë:
- Mënyra e përzgjedhjes. Përzgjedhja përdor përzgjedhjen natyrore dhe artificiale (të pavetëdijshme ose metodike). Mund të zgjidhet gjithashtu një organizëm specifik (përzgjedhja individuale) ose një grup prej tyre (përzgjedhja masive). Përkufizimi i llojit të përzgjedhjes bazohet në karakteristikat e riprodhimit të kafshëve dhe bimëve.
- Hibridizimi ju lejon të merrni gjenotipe të reja. Në metodë dallohen intraspecifik (kryqëzimi ndodh brenda një specie) dhe hibridizimi ndërspecifik (kryqëzimi i specieve të ndryshme). Kryerja e inbreeding ju lejon të rregulloni vetitë trashëgimore duke reduktuar qëndrueshmërinë e organizmit. Nëse mbarështimi kryhet në gjeneratat e dyta ose të mëvonshme, atëherë mbarështuesi merr hibride me rendiment të lartë dhe rezistent. Është vërtetuar se me kryqëzim në distancë, pasardhësit janë steril. Këtu rëndësia e gjenetikës për mbarështim shprehet në mundësinë e studimit të gjeneve dhe ndikimit në pjellorinë e organizmave.
- Poliploidia është procesi i rritjes së grupeve të kromozomeve, i cili mundëson arritjen e fertilitetit në hibridet infertile. Është vënë re se disa bimë të kultivuara pas poliploidisë kanë fertilitet më të lartë se speciet e tyre të afërta.
- Mutagjeneza e induktuar është një proces i induktuar artificialisht i mutacionit të një organizmi pas trajtimit të tij me një mutagjen. Pas përfundimit të mutacionit, seleksionuesi merr informacion për ndikimin e faktorit në organizëm dhe përvetësimin e cilësive të reja prej tij.
- Inxhinieria e qelizave është projektuar për të ndërtuar një lloj të ri qelize nëpërmjet kultivimit, rindërtimit dhe hibridizimit.
- Inxhinieria e gjeneve ju lejon të izoloni dhe studioni gjenet, t'i manipuloni ato në mënyrë që të përmirësoni cilësitë e organizmave dhe të rritni specie të reja.
Bimët
Në procesin e studimit të rritjes, zhvillimit dhe përzgjedhjes së vetive të dobishme të bimëve, gjenetika dhe përzgjedhja janë të ndërlidhura ngushtë. Gjenetika në fushën e analizës së jetës së bimëve merret meçështjet e studimit të veçorive të zhvillimit të tyre dhe gjeneve që sigurojnë formimin dhe funksionimin normal të trupit.
Shkenca studion fushat e mëposhtme:
- Zhvillimi i një organizmi specifik.
- Kontrolli i sistemeve të sinjalizimit të impianteve.
- Shprehja e gjenit.
- Mekanizmat e ndërveprimit ndërmjet qelizave bimore dhe indeve.
Mbarështimi, nga ana tjetër, siguron krijimin e të rejave ose përmirësimin e cilësive të specieve ekzistuese bimore bazuar në njohuritë e marra nëpërmjet gjenetikës. Shkenca po studiohet dhe përdoret me sukses jo vetëm nga fermerët dhe kopshtarët, por edhe nga mbarështuesit në organizatat kërkimore.
Përdorimi i gjenetikës në mbarështimin dhe prodhimin e farës bën të mundur mbjelljen e cilësive të reja në bimë që mund të jenë të dobishme në fusha të ndryshme të jetës njerëzore, si mjekësia apo gatimi. Gjithashtu, njohja e karakteristikave gjenetike bën të mundur marrjen e varieteteve të reja të kulturave që mund të rriten në kushte të tjera klimatike.
Falë gjenetikës, mbarështimi përdor metodën e kryqëzimit dhe përzgjedhjes individuale. Zhvillimi i shkencës së gjeneve bën të mundur aplikimin e metodave të tilla si poliploidia, heteroza, mutagjeneza eksperimentale, inxhinieria kromozomale dhe gjenetike në mbarështim.
Bota e Kafshëve
Përzgjedhja dhe gjenetika e kafshëve janë degë të shkencës që studiojnë tiparet e zhvillimit të përfaqësuesve të botës shtazore. Falë gjenetikës, një person fiton njohuri për trashëgiminë, karakteristikat gjenetike dhe ndryshueshmërinëorganizëm. Dhe përzgjedhja ju lejon të zgjidhni për përdorim vetëm ato kafshë, cilësitë e të cilave janë të nevojshme për njerëzit.
Për një kohë të gjatë, njerëzit kanë zgjedhur kafshë që, për shembull, janë më të përshtatshme për t'u përdorur në bujqësi ose gjueti. Tiparet ekonomike dhe të jashtme kanë një rëndësi të madhe për mbarështimin. Kështu, kafshët e fermës gjykohen nga pamja dhe cilësia e pasardhësve të tyre.
Përdorimi i njohurive të gjenetikës në mbarështim ju lejon të kontrolloni pasardhësit e kafshëve dhe cilësitë e tyre të nevojshme:
- rezistenca ndaj virusit;
- rritje e rendimentit të qumështit;
- madhësia dhe fiziku individual;
- toleranca ndaj klimës;
- fertilitet;
- gjinia e pasardhësve;
- eliminimi i çrregullimeve trashëgimore tek pasardhësit.
Mbarështimi i kafshëve është bërë i përhapur jo vetëm për të plotësuar nevojat parësore të njeriut për ushqim. Sot mund të vëzhgoni shumë raca të kafshëve shtëpiake, të edukuara artificialisht, si dhe brejtës dhe peshq, si gupi. Mbarështimi dhe gjenetika në blegtori përdorin metodat e mëposhtme: hibridizimi, mbarësimi artificial, mutagjeneza eksperimentale.
Mbarështuesit dhe gjenetistët shpesh përballen me problemin e mos shumimit të specieve midis gjeneratës së parë të hibrideve dhe një ulje të ndjeshme të pjellorisë së pasardhësve. Shkencëtarët modernë zgjidhin në mënyrë aktive pyetje të tilla. Objektivi kryesor i punës shkencore është studimi i modeleve të përputhshmërisë së gameteve, fetusit dhe trupit të nënës në nivelin gjenetik.
Mikroorganizmat
Njohuri moderne për mbarështimin dhegjenetika bën të mundur plotësimin e nevojave të njeriut për produkte ushqimore të vlefshme, të cilat merren kryesisht nga blegtoria. Por vëmendja e shkencëtarëve është tërhequr edhe nga objekte të tjera të natyrës - mikroorganizmat. Shkenca ka besuar prej kohësh se ADN-ja është një veçori individuale dhe nuk mund të transferohet në një organizëm tjetër. Por kërkimet kanë treguar se ADN-ja bakteriale mund të futet me sukses në kromozomet e bimëve. Nëpërmjet këtij procesi, cilësitë e natyrshme të një bakteri ose virusi zënë rrënjë në një organizëm tjetër. Gjithashtu, ndikimi i informacionit gjenetik të viruseve në qelizat njerëzore është i njohur prej kohësh.
Studimi i gjenetikës dhe përzgjedhja e mikroorganizmave kryhen në një kohë më të shkurtër sesa me prodhimin bimor dhe blegtorinë. Kjo është për shkak të riprodhimit të shpejtë dhe ndryshimit të brezave të mikroorganizmave. Metodat moderne të mbarështimit dhe gjenetika - përdorimi i mutagjenëve dhe hibridizimi - kanë bërë të mundur krijimin e mikroorganizmave me veti të reja:
- Mutantët e mikroorganizmave janë të aftë për mbisintezën e aminoacideve dhe rritjen e formimit të vitaminave dhe provitaminave;
- mutantët e baktereve që fiksojnë azotin mund të përshpejtojnë ndjeshëm rritjen e bimëve;
- Janë edukuar organizmat maja - kërpudha njëqelizore dhe shumë të tjera.
Mbarështuesit dhe gjenetistët përdorin këta mutagjenë:
- ultraviolet;
- rrezatimet jonizuese;
- etilenimine;
- nitrosometilurea;
- aplikimi i nitrateve;
- bojra acridine.
Për efikasitetin e mutacionitpërdoren trajtime të shpeshta të mikroorganizmit me doza të vogla të mutagjenit.
Mjekësi dhe Bioteknologji
E zakonshme në kuptimin e gjenetikës për mbarështimin dhe mjekësinë është se në të dyja rastet, shkenca ju lejon të studioni trashëgiminë e organizmave, të manifestuar në imunitetin e tyre. Një njohuri e tillë është e rëndësishme në luftën kundër patogjenëve.
Studimi i gjenetikës në fushën e mjekësisë ju lejon të:
- parandalimi i lindjes së fëmijëve me anomali gjenetike;
- parandalimi dhe trajtimi i patologjive trashëgimore;
- studoni ndikimin e mjedisit në trashëgimi.
Për këtë përdoren metodat e mëposhtme:
- gjenealogjik - studimi i trungut familjar;
- binjak - çift binjak që përputhet;
- citogjenetik - studimi i kromozomeve;
- biokimik - ju lejon të identifikoni rrugicat mutante në ADN;
- dermatoglyphic - analiza e modelit të lëkurës;
- modeling dhe të tjera.
Kërkimet moderne kanë identifikuar rreth 2000 sëmundje të trashëguara. Kryesisht çrregullime mendore. Studimi i gjenetikës dhe përzgjedhja e mikroorganizmave mund të zvogëlojë incidencën midis popullatës.
Përparimet në gjenetikë dhe përzgjedhja në bioteknologji bëjnë të mundur përdorimin e sistemeve biologjike (prokariotët, kërpudhat dhe algat) në shkencë, prodhim industrial, mjekësi dhe bujqësi. Njohja e gjenetikës ofron mundësi të reja për zhvillimin e teknologjive të tilla: kursim i energjisë dhe burimeve, pa mbeturina, me njohuri intensive, të sigurta. Në bioteknologjipërdoren metodat e mëposhtme: përzgjedhja e qelizave dhe kromozomeve, inxhinieria gjenetike.
Gjenetika dhe seleksionimi janë shkenca që janë të lidhura pazgjidhshmërisht. Puna e mbarështimit varet kryesisht nga diversiteti gjenetik i numrit fillestar të organizmave. Janë këto shkenca që ofrojnë njohuri për zhvillimin e bujqësisë, mjekësisë, industrisë dhe fushave të tjera të jetës njerëzore.
