Ubinadamu kwa muda mrefu umekuwa ukijihusisha na uteuzi wa mimea na wanyama wanaofaa kukidhi mahitaji ya idadi ya watu. Ujuzi huu umejumuishwa katika sayansi - uteuzi. Genetics, kwa upande wake, hutoa msingi wa uteuzi makini zaidi na kuzaliana kwa aina mpya na mifugo ambayo ina sifa maalum. Katika makala haya, tutazingatia maelezo ya sayansi hizi mbili na sifa za matumizi yake.
Jenetiki ni nini?
Sayansi ya jeni ni taaluma inayochunguza mchakato wa uwasilishaji wa taarifa za urithi na kutofautiana kwa viumbe kupitia vizazi. Jenetiki ni msingi wa kinadharia wa uteuzi, dhana ambayo imefafanuliwa hapa chini.
Kazi za sayansi ni pamoja na:
- Utafiti wa utaratibu wa kuhifadhi na upokezaji wa taarifa kutoka kwa mababu hadi vizazi.
- Utafiti wa utekelezaji wa taarifa hizo katika mchakato wa maendeleo ya mtu binafsi ya viumbe, kwa kuzingatia ushawishi wa mazingira.
- Kusoma sababu namifumo ya kutofautiana kwa viumbe hai.
- Uamuzi wa uhusiano kati ya uteuzi, utofauti na urithi kama sababu za maendeleo ya ulimwengu-hai.
Sayansi pia inahusika katika kutatua matatizo ya kiutendaji, ambayo yanaonyesha umuhimu wa vinasaba kwa ufugaji:
- Uamuzi wa ufanisi wa uteuzi na uteuzi wa aina zinazofaa zaidi za mseto.
- Udhibiti wa ukuzaji wa vipengele vya urithi ili kuboresha kifaa kupata sifa muhimu zaidi.
- Kupata fomu zilizobadilishwa kurithiwa kwa njia za bandia.
- Maendeleo ya hatua zinazolenga kulinda mazingira, kwa mfano, kutokana na ushawishi wa mutajeni, wadudu.
- Pambana na magonjwa ya kurithi.
- Kupiga hatua kwenye mbinu mpya za ufugaji.
- Tafuta mbinu zingine za uhandisi jeni.
Madhumuni ya sayansi ni: bakteria, virusi, binadamu, wanyama, mimea na fangasi.
Dhana za kimsingi zinazotumika katika sayansi:
- Urithi ni mali ya kuhifadhi na kusambaza taarifa za kinasaba kwa vizazi vilivyo katika viumbe vyote vilivyo hai, ambavyo haziwezi kuondolewa.
- Jini ni sehemu ya molekuli ya DNA ambayo inawajibika kwa ubora fulani wa kiumbe.
- Kubadilika ni uwezo wa kiumbe hai kupata sifa mpya na kupoteza za zamani katika mchakato wa ontogenesis.
- Genotype - seti ya jeni, msingi wa urithi wa kiumbe.
- Phenotype - seti ya sifa ambazo kiumbe hupata katika mchakato wa mtu binafsimaendeleo.
Hatua za ukuzaji wa vinasaba
Ukuzaji wa vinasaba na uteuzi umepitia hatua kadhaa. Zingatia vipindi vya malezi ya sayansi ya jeni:
- Hadi karne ya 20, utafiti katika uwanja wa jenetiki ulikuwa wa kufikirika, haukuwa na msingi wa vitendo, lakini ulitegemea uchunguzi. Kazi pekee ya hali ya juu ya wakati huo ilikuwa uchunguzi wa G. Mendel, uliochapishwa katika Kesi za Jumuiya ya Wanaasili. Lakini mafanikio hayakuenea na hayakudaiwa hadi 1900, wakati wanasayansi watatu waligundua kufanana kwa majaribio yao na utafiti wa Mendel. Ilikuwa mwaka huu ambao ulianza kuzingatiwa wakati wa kuzaliwa kwa vinasaba.
- Takriban mwaka wa 1900-1912, sheria za urithi zilichunguzwa, zilifichuliwa wakati wa majaribio ya mseto ambayo yalifanywa kwa mimea na wanyama. Mnamo 1906, mwanasayansi wa Kiingereza W. Watson alipendekeza kuanzishwa kwa dhana ya "gene" na "genetics". Na baada ya miaka 3, V. Johannsen, mwanasayansi wa Denmark, alipendekeza kuanzishwa kwa dhana za "phenotype" na "genotype".
- Takriban mwaka wa 1912-1925, mwanasayansi wa Marekani T. Morgan na wanafunzi wake walitengeneza nadharia ya kromosomu ya urithi.
- Karibu 1925-1940, mifumo ya ugeuzaji ilipatikana kwa mara ya kwanza. Watafiti wa Kirusi G. A. Nadson na G. S. Filippov waligundua ushawishi wa mionzi ya gamma juu ya kuonekana kwa jeni zinazobadilika. S. S. Chetverikov alichangia maendeleo ya sayansi kwa kuangazia mbinu za kijeni na hisabati za kuchunguza kutofautiana kwa viumbe.
- Kuanzia katikati ya karne ya 20 hadi leo, mabadiliko ya kijeni yamechunguzwa katika kiwango cha molekuli. MwishoniKatika karne ya 20, mfano wa DNA uliundwa, kiini cha jeni kiliamuliwa, na kanuni ya maumbile ilitolewa. Mnamo 1969, jeni sahili iliundwa kwa mara ya kwanza, na baadaye ikaingizwa kwenye seli na mabadiliko ya urithi wake yalichunguzwa.
Mbinu za Sayansi ya Jenetiki
Jenetiki, kama msingi wa kinadharia wa ufugaji, hutumia mbinu fulani katika utafiti wake.
Hizi ni pamoja na:
- Mbinu ya mseto. Inategemea aina za kuvuka na mstari safi, ambao hutofautiana katika sifa moja (kiwango cha juu kadhaa). Lengo ni kupata vizazi mseto, ambayo hutuwezesha kuchanganua asili ya urithi wa sifa na kutarajia kupata watoto wenye sifa zinazohitajika.
- Mbinu ya Nasaba. Kulingana na uchambuzi wa mti wa familia, ambayo hukuruhusu kufuatilia uhamishaji wa habari za urithi kupitia vizazi, kubadilika kwa magonjwa, na pia kuashiria thamani ya mtu binafsi.
- Mbinu pacha. Kulingana na ulinganisho wa watu wa monozigoti, wanaotumiwa inapohitajika kutambua kiwango cha ushawishi wa vipengele vya paratypic huku ukipuuza tofauti za jenetiki.
- Njia ya cytojenetiki inategemea uchanganuzi wa kiini na vijenzi vya ndani ya seli, kulinganisha matokeo na kawaida ya vigezo vifuatavyo: idadi ya kromosomu, idadi ya mikono yao na vipengele vya muundo.
- Mbinu ya biokemia inategemea uchunguzi wa utendakazi na muundo wa molekuli fulani. Kwa mfano, matumizi ya enzymes mbalimbali hutumiwa katikabioteknolojia na uhandisi jeni.
- Mbinu ya kibiofizikia inatokana na uchunguzi wa upolimishwaji wa protini za plasma, kama vile maziwa au damu, ambayo hutoa taarifa kuhusu anuwai ya watu.
- Njia moja hutumia mseto wa seli za somati kama msingi.
- Mbinu ya phenojenetiki inategemea uchunguzi wa athari za vipengele vya kijeni na paratypic katika ukuzaji wa sifa za kiumbe.
- Njia ya takwimu ya idadi ya watu inategemea utumiaji wa uchanganuzi wa hisabati katika biolojia, ambayo inaruhusu kuchanganua sifa za kiasi: ukokotoaji wa thamani za wastani, viashirio vya kubadilikabadilika, makosa ya takwimu, uunganisho na mengine. Matumizi ya sheria ya Hardy-Weinberg husaidia katika uchanganuzi wa muundo wa kijeni wa idadi ya watu, kiwango cha usambazaji wa hitilafu, na pia kufuatilia kutofautiana kwa idadi ya watu wakati wa kutumia chaguo mbalimbali za uteuzi.
Uteuzi ni nini?
Ufugaji ni sayansi inayochunguza mbinu za kuunda aina mpya na mahuluti ya mimea, pamoja na mifugo ya wanyama. Msingi wa kinadharia wa ufugaji ni genetics.
Madhumuni ya sayansi ni kuboresha sifa za kiumbe au kupata ndani yake sifa zinazohitajika kwa mtu kwa kuathiri urithi. Uchaguzi hauwezi kuunda aina mpya za viumbe. Uchaguzi unaweza kuchukuliwa kuwa mojawapo ya aina za mageuzi ambayo uteuzi wa bandia upo. Shukrani kwake, ubinadamu unapewa chakula.
Kazi kuu za sayansi:
- uboreshaji wa ubora wa sifa za mwili;
- kuongeza tija na mavuno;
- kuongeza upinzani wa viumbe kwa magonjwa, wadudu, mabadiliko ya hali ya hewa.
Upekee ni uchangamano wa sayansi. Inahusiana kwa karibu na anatomia, fiziolojia, mofolojia, taksonomia, ikolojia, elimu ya kinga, biokemia, fiziolojia, uzalishaji wa mazao, ufugaji na sayansi nyingine nyingi. Ujuzi wa utungishaji mimba, uchavushaji, histolojia, kiinitete na baiolojia ya molekuli ni muhimu.
Mafanikio ya ufugaji wa kisasa hukuruhusu kudhibiti urithi na kutofautiana kwa viumbe hai. Umuhimu wa chembe za urithi kwa kuzaliana na dawa unaonyeshwa katika udhibiti wa makusudi wa mfululizo wa sifa na uwezekano wa kupata mahuluti ya mimea na wanyama ili kukidhi mahitaji ya binadamu.
Hatua za ukuzaji wa uteuzi
Tangu zamani, mwanadamu amekuwa akizalisha na kuchagua mimea na wanyama kwa madhumuni ya kilimo. Lakini kazi kama hiyo ilitokana na uchunguzi na angavu. Maendeleo ya kuzaliana na genetics yalifanyika karibu wakati huo huo. Zingatia hatua za ukuzaji wa uteuzi:
- Wakati wa ukuzaji wa ufugaji wa mazao na mifugo, uteuzi ulianza kuwa mkubwa, na uundaji wa ubepari ulisababisha kazi ya kuchagua katika kiwango cha viwanda.
- Mwishoni mwa karne ya 19, mwanasayansi wa Kijerumani F. Achard alifanya utafiti na kuingiza katika beets za sukari ubora wa kuongeza mavuno. Wafugaji wa Kiingereza P. Shiref na F. Gallet walisoma aina za ngano. Huko Urusi, uwanja wa majaribio wa Poltava uliundwa, wapitafiti za muundo wa aina mbalimbali za ngano.
- Ufugaji kama sayansi ulianza kukua tangu 1903, wakati kituo cha kuzaliana kilipopangwa katika Taasisi ya Kilimo ya Moscow.
- Kufikia katikati ya karne ya 20, uvumbuzi ufuatao ulifanywa: sheria ya kubadilika kwa urithi, nadharia ya vituo vya asili ya mimea kwa madhumuni ya kitamaduni, kanuni za kiikolojia na kijiografia za uteuzi, maarifa juu ya nyenzo asili ya mimea. mimea na kinga yao. Taasisi ya Muungano wa All-Union ya Applied Botany na Tamaduni Mpya iliundwa chini ya uongozi wa N. I. Vavilov.
- Utafiti kutoka mwisho wa karne ya 20 hadi leo ni changamano, uteuzi unaingiliana kwa karibu na sayansi zingine, haswa na genetics. Mahuluti yenye ustahimilivu wa hali ya juu wa ikolojia ya kilimo yameundwa. Utafiti wa sasa unaangazia kupata mihuluti yenye tija na kustahimili mikazo ya kibayolojia na kibiolojia.
Njia za uteuzi
Genetics huzingatia mifumo ya uwasilishaji wa taarifa za urithi na njia za kudhibiti mchakato kama huo. Ufugaji hutumia ujuzi unaopatikana kutokana na jenetiki na hutumia mbinu nyingine kutathmini viumbe.
Zilizo kuu ni:
- Mbinu ya uteuzi. Uteuzi hutumia uteuzi wa asili na bandia (bila fahamu au wa utaratibu). Kiumbe maalum (uteuzi wa mtu binafsi) au kikundi chao (uteuzi wa wingi) pia kinaweza kuchaguliwa. Ufafanuzi wa aina ya uteuzi unatokana na sifa za uzazi wa wanyama na mimea.
- Mseto hukuruhusu kupata aina mpya za jeni. Katika njia hiyo, intraspecific (kuvuka hutokea ndani ya aina moja) na mseto wa interspecific (kuvuka kwa aina tofauti) wanajulikana. Kufanya inbreeding inakuwezesha kurekebisha mali ya urithi wakati unapunguza uwezekano wa viumbe. Ikiwa ufugaji wa nje unafanywa katika kizazi cha pili au kinachofuata, basi mfugaji hupokea mahuluti yenye mavuno mengi na sugu. Imeanzishwa kuwa kwa kuvuka kwa mbali, uzao hauna kuzaa. Hapa umuhimu wa genetics kwa ufugaji unaonyeshwa katika uwezekano wa kusoma jeni na kuathiri rutuba ya viumbe.
- Polyploidy ni mchakato wa kuongeza seti za kromosomu, ambayo inaruhusu kupata rutuba katika mahuluti yasiyo na rutuba. Imeonekana kuwa baadhi ya mimea inayolimwa baada ya polyploidy ina rutuba ya juu kuliko aina husika.
- Mutajenesisi inayosababishwa ni mchakato uliochochewa ghushi wa mabadiliko ya kiumbe baada ya matibabu yake na mutajeni. Baada ya mwisho wa mabadiliko, mfugaji hupokea habari kuhusu ushawishi wa sababu kwenye kiumbe na upatikanaji wa sifa mpya kwa hilo.
- Uhandisi wa seli umeundwa ili kuunda aina mpya ya seli kupitia ukuzaji, ujenzi mpya na mseto.
- Uhandisi wa jeni hukuruhusu kutenga na kusoma jeni, kuzibadilisha ili kuboresha sifa za viumbe na kuzaliana aina mpya.
Mimea
Katika mchakato wa kusoma ukuaji, ukuzaji na uteuzi wa sifa muhimu za mimea, jeni na uteuzi zimeunganishwa kwa karibu. Jenetiki katika uwanja wa uchanganuzi wa maisha ya mimea inahusika namasuala ya kusoma vipengele vya ukuaji wao na jeni zinazohakikisha uundaji wa kawaida na utendaji kazi wa mwili.
Sayansi inatafiti maeneo yafuatayo:
- Ukuaji wa kiumbe kimoja mahususi.
- Udhibiti wa mifumo ya kuashiria mimea.
- Maelezo ya jeni.
- Taratibu za mwingiliano kati ya seli za mimea na tishu.
Ufugaji, kwa upande wake, huhakikisha kuundwa kwa mpya au uboreshaji wa sifa za aina zilizopo za mimea kulingana na ujuzi unaopatikana kupitia jenetiki. Sayansi inasomwa na kutumiwa kwa mafanikio sio tu na wakulima na watunza bustani, bali pia na wafugaji katika mashirika ya utafiti.
Matumizi ya vinasaba katika kuzaliana na uzalishaji wa mbegu huwezesha kuweka sifa mpya katika mimea ambazo zinaweza kuwa na manufaa katika nyanja mbalimbali za maisha ya binadamu, kama vile dawa au upishi. Pia, ujuzi wa sifa za kijeni hurahisisha kupata aina mpya za mazao zinazoweza kukua katika hali nyingine za hali ya hewa.
Shukrani kwa jenetiki, ufugaji hutumia mbinu ya kuvuka na kuchagua mtu binafsi. Ukuzaji wa sayansi ya jeni hufanya iwezekane kutumia mbinu kama vile polyploidy, heterosis, mutagenesis ya majaribio, kromosomu na uhandisi wa kijeni katika kuzaliana.
Ulimwengu wa Wanyama
Uteuzi na jenetiki za wanyama ni matawi ya sayansi ambayo huchunguza vipengele vya maendeleo ya wawakilishi wa ulimwengu wa wanyama. Shukrani kwa maumbile, mtu hupata ujuzi kuhusu urithi, sifa za maumbile na kutofautianakiumbe hai. Na uteuzi hukuruhusu kuchagua kwa matumizi wale tu wanyama ambao sifa zao ni muhimu kwa wanadamu.
Kwa muda mrefu, watu wamekuwa wakichagua wanyama ambao, kwa mfano, wanafaa zaidi kwa matumizi ya kilimo au uwindaji. Tabia za kiuchumi na nje ni muhimu sana kwa ufugaji. Kwa hivyo, wanyama wa shamba hupimwa kwa sura na ubora wa watoto wao.
Matumizi ya ujuzi wa vinasaba katika ufugaji hukuwezesha kudhibiti vizao vya wanyama na sifa zao muhimu:
- upinzani wa virusi;
- ongezeko la maziwa;
- ukubwa na umbile la mtu binafsi;
- ustahimilivu wa hali ya hewa;
- uzazi;
- jinsia ya uzao;
- kuondoa matatizo ya urithi kwa vizazi.
Ufugaji wa wanyama umeenea sio tu ili kukidhi mahitaji ya kimsingi ya binadamu kwa lishe. Leo unaweza kuona mifugo mingi ya wanyama wa ndani, iliyozalishwa kwa njia ya bandia, na vile vile panya na samaki, kama vile guppies. Ufugaji na vinasaba katika ufugaji hutumia mbinu zifuatazo: mseto, upandikizaji bandia, mutagenesis ya majaribio.
Wafugaji na wataalamu wa chembe za urithi mara nyingi hukabiliwa na tatizo la kutokuzaana kwa spishi kati ya kizazi cha kwanza cha mseto na kupungua kwa kiasi kikubwa kwa uzazi wa watoto. Wanasayansi wa kisasa hutatua kikamilifu maswali kama haya. Kusudi kuu la kazi ya kisayansi ni kusoma muundo wa utangamano wa gametes, fetasi na mwili wa mama katika kiwango cha maumbile.
Viumbe vidogo vidogo
Maarifa ya kisasa ya ufugaji najenetiki hufanya iwezekanavyo kukidhi mahitaji ya binadamu kwa bidhaa za chakula za thamani, ambazo zinapatikana hasa kutoka kwa ufugaji wa wanyama. Lakini tahadhari ya wanasayansi pia huvutiwa na vitu vingine vya asili - microorganisms. Sayansi kwa muda mrefu imeamini kwamba DNA ni kipengele cha mtu binafsi na haiwezi kuhamishiwa kwa kiumbe kingine. Lakini utafiti umeonyesha kuwa DNA ya bakteria inaweza kuletwa kwa mafanikio katika kromosomu za mimea. Kupitia mchakato huu, sifa zinazopatikana katika bakteria au virusi huchukua mizizi katika kiumbe kingine. Pia, ushawishi wa taarifa za kijeni za virusi kwenye seli za binadamu umejulikana kwa muda mrefu.
Utafiti wa jenetiki na uteuzi wa vijidudu hufanywa kwa muda mfupi kuliko uzalishaji wa mazao na ufugaji. Hii ni kutokana na uzazi wa haraka na mabadiliko ya vizazi vya microorganisms. Mbinu za kisasa za kuzaliana na genetics - matumizi ya mutajeni na mseto - zimewezesha kuunda vijidudu vyenye sifa mpya:
- Vijiumbe vinavyobadilikabadilika vina uwezo wa kuzidisha uundwaji wa asidi ya amino na kuongezeka kwa uundaji wa vitamini na provitamins;
- mutants za bakteria zinazorekebisha nitrojeni zinaweza kuharakisha ukuaji wa mmea;
- Viumbe hai wamekuzwa - fangasi mmoja na wengine wengi.
Wafugaji na wataalamu wa chembe chembe za urithi hutumia hizi mutajeni:
- ultraviolet;
- mionzi ya ionizing;
- ethyleneimine;
- nitrosomethylurea;
- matumizi ya nitrati;
- rangi za acridine.
Kwa ufanisi wa mabadilikomatibabu ya mara kwa mara ya vijidudu na dozi ndogo za mutajeni hutumiwa.
Dawa na Bioteknolojia
Ya kawaida katika maana ya jeni kwa kuzaliana na dawa ni kwamba katika visa vyote viwili, sayansi hukuruhusu kusoma urithi wa viumbe, unaoonyeshwa katika kinga yao. Ujuzi huo ni muhimu katika vita dhidi ya vimelea vya magonjwa.
Utafiti wa vinasaba katika uwanja wa dawa hukuruhusu:
- kuzuia kuzaliwa kwa watoto wenye matatizo ya kimaumbile;
- kuzuia na kutibu magonjwa ya kurithi;
- soma ushawishi wa mazingira juu ya urithi.
Njia zifuatazo zinatumika kwa hili:
- nasaba - utafiti wa ukoo;
- pacha - mapacha wanaolingana;
- cytogenetic - utafiti wa kromosomu;
- biokemikali - hukuruhusu kutambua vichochoro vinavyobadilikabadilika katika DNA;
- dermatoglyphic - uchanganuzi wa muundo wa ngozi;
- mfano na wengine.
Utafiti wa kisasa umebainisha takriban magonjwa 2,000 ya kurithi. Mara nyingi matatizo ya akili. Utafiti wa jenetiki na uteuzi wa vijidudu unaweza kupunguza matukio miongoni mwa watu.
Maendeleo katika jenetiki na uteuzi katika teknolojia ya kibayoteknolojia huwezesha kutumia mifumo ya kibiolojia (prokariyoti, kuvu na mwani) katika sayansi, uzalishaji wa viwandani, dawa na kilimo. Ujuzi wa genetics hutoa fursa mpya kwa maendeleo ya teknolojia hizo: kuokoa nishati na rasilimali, bila taka, ujuzi mkubwa, salama. Katika bioteknolojianjia zifuatazo hutumiwa: uteuzi wa seli na kromosomu, uhandisi wa kijeni.
Genetiki na uteuzi ni sayansi ambazo zina uhusiano usioweza kutenganishwa. Kazi ya kuzaliana kwa kiasi kikubwa inategemea utofauti wa maumbile ya idadi ya awali ya viumbe. Sayansi hizi ndizo zinazotoa maarifa kwa maendeleo ya kilimo, dawa, viwanda na maeneo mengine ya maisha ya mwanadamu.
