La humanidad se ha dedicado durante mucho tiempo a la selección de plantas y animales adecuados para satisfacer las necesidades de la población. Este conocimiento se combina en ciencia - selección. La genética, a su vez, proporciona la base para una selección y mejoramiento más cuidadosos de nuevas variedades y razas que tienen cualidades especiales. En el artículo, consideraremos la descripción de estas dos ciencias y las características de su aplicación.
¿Qué es la genética?
La ciencia de los genes es una disciplina que estudia el proceso de transmisión de la información hereditaria y la variabilidad de los organismos a través de las generaciones. La genética es la base teórica de la selección, cuyo concepto se describe a continuación.
Las tareas de la ciencia incluyen:
- Estudio del mecanismo de almacenamiento y transmisión de información de ascendientes a descendientes.
- El estudio de la implementación de dicha información en el proceso de desarrollo individual del organismo, teniendo en cuenta la influencia del medio ambiente.
- Estudiando las causas ymecanismos de variabilidad de los organismos vivos.
- Determinación de la relación entre selección, variabilidad y herencia como factores en el desarrollo del mundo orgánico.
La ciencia también está involucrada en la resolución de problemas prácticos, lo que demuestra la importancia de la genética para la cría:
- Determinación de la eficiencia de selección y selección de los tipos de hibridación más adecuados.
- Control del desarrollo de factores hereditarios con el fin de mejorar el objeto para obtener cualidades más significativas.
- Obtención de formas hereditariamente modificadas por medios artificiales.
- Desarrollo de medidas destinadas a proteger el medio ambiente, por ejemplo, de la influencia de mutágenos, plagas.
- Lucha contra las patologías hereditarias.
- Avanzando en nuevos métodos de reproducción.
- Buscar otros métodos de ingeniería genética.
Los objetos de la ciencia son: bacterias, virus, humanos, animales, plantas y hongos.
Conceptos básicos utilizados en ciencias:
- La herencia es la propiedad de preservar y transmitir información genética a los descendientes, inherente a todos los organismos vivos, que no puede ser arrebatada.
- El gen es una parte de una molécula de ADN que es responsable de cierta cualidad de un organismo.
- La variabilidad es la capacidad de un organismo vivo para adquirir nuevas cualidades y perder las antiguas en el proceso de ontogénesis.
- Genotipo - un conjunto de genes, la base hereditaria de un organismo.
- Fenotipo - un conjunto de cualidades que un organismo adquiere en el proceso dedesarrollo.
Etapas de desarrollo de la genética
El desarrollo de la genética y la selección ha pasado por varias etapas. Considere los períodos de formación de la ciencia de los genes:
- Hasta el siglo XX, las investigaciones en el campo de la genética eran abstractas, no tenían base práctica, sino que se basaban en observaciones. El único trabajo avanzado de esa época fue el estudio de G. Mendel, publicado en Proceedings of the Society of Naturalists. Pero el logro no se generalizó y no fue reivindicado hasta 1900, cuando los tres científicos descubrieron la similitud de sus experimentos con la investigación de Mendel. Fue este año el que comenzó a considerarse el momento del nacimiento de la genética.
- Aproximadamente en 1900-1912, se estudiaron las leyes de la herencia, reveladas durante experimentos hibridológicos que se llevaron a cabo en plantas y animales. En 1906, el científico inglés W. Watson propuso la introducción de los conceptos de "gen" y "genética". Y después de 3 años, V. Johannsen, un científico danés, propuso introducir los conceptos de "fenotipo" y "genotipo".
- Aproximadamente entre 1912 y 1925, el científico estadounidense T. Morgan y sus alumnos desarrollaron la teoría cromosómica de la herencia.
- Alrededor de 1925-1940, se obtuvieron por primera vez los patrones de mutación. Los investigadores rusos G. A. Nadson y G. S. Filippov descubrieron la influencia de la radiación gamma en la aparición de genes mutantes. S. S. Chetverikov contribuyó al desarrollo de la ciencia destacando métodos genéticos y matemáticos para estudiar la variabilidad de los organismos.
- Desde mediados del siglo XX hasta la actualidad, los cambios genéticos se han estudiado a nivel molecular. Al finalEn el siglo XX, se creó un modelo de ADN, se determinó la esencia del gen y se descifró el código genético. En 1969, se sintetizó por primera vez un gen simple, y más tarde se introdujo en una célula y se estudió el cambio en su herencia.
Métodos de la ciencia genética
La genética, como base teórica de la crianza, utiliza ciertos métodos en su investigación.
Estos incluyen:
- Método de hibridación. Se basa en cruzar especies con una línea pura, que difieren en una (máximo varias) características. El objetivo es obtener generaciones híbridas, lo que nos permite analizar la naturaleza de la herencia de los rasgos y esperar obtener descendencia con las cualidades necesarias.
- Método genealógico. Basado en el análisis del árbol genealógico, que permite rastrear la transferencia de información genética a través de generaciones, la adaptabilidad a las enfermedades y también caracterizar el valor de un individuo.
- Método gemelo. Basado en la comparación de individuos monocigóticos, utilizado cuando es necesario establecer el grado de influencia de los factores paratípicos ignorando las diferencias en la genética.
- El método citogenético se basa en el análisis del núcleo y los componentes intracelulares, comparando los resultados con la norma para los siguientes parámetros: el número de cromosomas, el número de sus brazos y características estructurales.
- El método de la bioquímica se basa en el estudio de las funciones y la estructura de ciertas moléculas. Por ejemplo, el uso de varias enzimas se utiliza enbiotecnología e ingeniería genética.
- El método biofísico se basa en el estudio del polimorfismo de las proteínas plasmáticas, como la leche o la sangre, lo que proporciona información sobre la diversidad de las poblaciones.
- El método del monosoma utiliza la hibridación de células somáticas como base.
- El método fenogenético se basa en el estudio de la influencia de los factores genéticos y paratípicos en el desarrollo de las cualidades de un organismo.
- El método estadístico-poblacional se basa en la aplicación del análisis matemático en biología, que permite analizar características cuantitativas: cálculo de valores medios, indicadores de variabilidad, errores estadísticos, correlación y otros. El uso de la ley de Hardy-Weinberg ayuda en el análisis de la estructura genética de la población, el nivel de distribución de anomalías y también para rastrear la variabilidad de la población al aplicar varias opciones de selección.
¿Qué es la selección?
La mejora es una ciencia que estudia los métodos para crear nuevas variedades e híbridos de plantas, así como razas de animales. La base teórica de la cría es la genética.
El propósito de la ciencia es mejorar las cualidades de un organismo u obtener en él las propiedades necesarias para una persona al influir en la herencia. La selección no puede crear nuevas especies de organismos. La selección puede considerarse una de las formas de evolución en las que está presente la selección artificial. Gracias a ella, la humanidad cuenta con alimentos.
Las principales tareas de la ciencia:
- mejora cualitativa de las características del cuerpo;
- aumento de la productividad y el rendimiento;
- aumentar la resistencia de los organismos a enfermedades, plagas, cambios en las condiciones climáticas.
La peculiaridad es la complejidad de la ciencia. Está estrechamente relacionado con la anatomía, la fisiología, la morfología, la taxonomía, la ecología, la inmunología, la bioquímica, la fitopatología, la producción agrícola, la ganadería y muchas otras ciencias. Los conocimientos sobre fertilización, polinización, histología, embriología y biología molecular son importantes.
Los logros de la reproducción moderna le permiten controlar la herencia y la variabilidad de los organismos vivos. La importancia de la genética para la crianza y la medicina se refleja en el control intencionado de la sucesión de cualidades y las posibilidades de obtener híbridos de plantas y animales para satisfacer las necesidades humanas.
Etapas del desarrollo de la selección
Desde la antigüedad, el hombre ha estado criando y seleccionando plantas y animales con fines agrícolas. Pero tal trabajo se basaba en la observación y la intuición. El desarrollo de la cría y la genética tuvo lugar casi simultáneamente. Considere las etapas del desarrollo de la selección:
- Durante el desarrollo de la agricultura y la ganadería, la selección comenzó a ser masiva y la formación del capitalismo condujo al trabajo selectivo a nivel industrial.
- A fines del siglo XIX, el científico alemán F. Achard realizó un estudio e inculcó en la remolacha azucarera la cualidad de aumentar los rendimientos. Los mejoradores ingleses P. Shiref y F. Gallet estudiaron variedades de trigo. En Rusia, se creó el Campo Experimental de Poltava, dondeestudios de la composición varietal del trigo.
- El mejoramiento como ciencia comenzó a desarrollarse desde 1903, cuando se organizó una estación de mejoramiento en el Instituto Agrícola de Moscú.
- A mediados del siglo XX, se hicieron los siguientes descubrimientos: la ley de la variabilidad hereditaria, la teoría de los centros de origen de las plantas con fines culturales, los principios ecológicos y geográficos de selección, el conocimiento sobre el material de origen de plantas y su inmunidad. El Instituto de Botánica Aplicada y Nuevas Culturas de toda la Unión se creó bajo la dirección de NI Vavilov.
- La investigación desde finales del siglo XX hasta la actualidad es compleja, la selección interactúa estrechamente con otras ciencias, especialmente con la genética. Se han creado híbridos con alta adaptación agroecológica. La investigación actual se centra en lograr que los híbridos sean altamente productivos y resistan los factores estresantes bióticos y abióticos.
Métodos de selección
La genética considera los patrones de transmisión de la información hereditaria y las formas de controlar dicho proceso. El mejoramiento utiliza el conocimiento obtenido de la genética y utiliza otros métodos para evaluar los organismos.
Los principales son:
- Método de selección. La selección utiliza la selección natural y artificial (inconsciente o metódica). También se puede seleccionar un organismo específico (selección individual) o un grupo de ellos (selección masiva). La definición del tipo de selección se basa en las características de la reproducción de animales y plantas.
- La hibridación permite obtener nuevos genotipos. En el método, se distinguen la hibridación intraespecífica (el cruce ocurre dentro de una especie) y la hibridación interespecífica (cruce de diferentes especies). Llevar a cabo la consanguinidad le permite fijar propiedades hereditarias al tiempo que reduce la viabilidad del organismo. Si la consanguinidad se lleva a cabo en la segunda generación o en las siguientes, el criador recibe híbridos resistentes y de alto rendimiento. Se ha establecido que con cruces distantes, la descendencia es estéril. Aquí, la importancia de la genética para la reproducción se expresa en la posibilidad de estudiar genes e influir en la fertilidad de los organismos.
- La poliploidía es el proceso de aumento de conjuntos de cromosomas, lo que permite lograr la fertilidad en híbridos infértiles. Se ha observado que algunas plantas cultivadas después de la poliploidía tienen mayor fertilidad que sus especies relacionadas.
- La mutagénesis inducida es un proceso de mutación de un organismo inducido artificialmente después de su tratamiento con un mutágeno. Después del final de la mutación, el criador recibe información sobre la influencia del factor en el organismo y la adquisición de nuevas cualidades por parte del mismo.
- La ingeniería celular está diseñada para construir un nuevo tipo de célula a través del cultivo, la reconstrucción y la hibridación.
- La ingeniería genética le permite aislar y estudiar genes, manipularlos para mejorar las cualidades de los organismos y criar nuevas especies.
Plantas
En el proceso de estudio del crecimiento, desarrollo y selección de propiedades útiles de las plantas, la genética y la selección están estrechamente interconectadas. La genética en el campo del análisis de la vida vegetal se ocupa deproblemas de estudio de las características de su desarrollo y genes que aseguran la formación y el funcionamiento normal del cuerpo.
La ciencia estudia las siguientes áreas:
- El desarrollo de un organismo específico.
- Control de sistemas de señalización de planta.
- Expresión génica.
- Mecanismos de interacción entre células vegetales y tejidos.
El mejoramiento, a su vez, asegura la creación de nuevas especies de plantas o la mejora de las cualidades de las existentes en base al conocimiento adquirido a través de la genética. La ciencia está siendo estudiada y utilizada con éxito no solo por agricultores y jardineros, sino también por criadores en organizaciones de investigación.
El uso de la genética en el cultivo y la producción de semillas permite inculcar nuevas cualidades en las plantas que pueden ser útiles en diversas áreas de la vida humana, como la medicina o la cocina. Además, el conocimiento de las características genéticas permite obtener nuevas variedades de cultivos que pueden crecer en otras condiciones climáticas.
Gracias a la genética, la crianza utiliza el método de cruzamiento y selección individual. El desarrollo de la ciencia de los genes hace posible la aplicación de métodos como la poliploidía, la heterosis, la mutagénesis experimental, la ingeniería cromosómica y genética en el mejoramiento genético.
Mundo Animal
La selección y la genética de los animales son ramas de la ciencia que estudian las características del desarrollo de los representantes del mundo animal. Gracias a la genética, una persona adquiere conocimientos sobre la herencia, las características genéticas y la variabilidad.organismo. Y la selección le permite seleccionar para usar solo aquellos animales cuyas cualidades son necesarias para los humanos.
Durante mucho tiempo, la gente ha estado seleccionando animales que, por ejemplo, son más adecuados para su uso en la agricultura o la caza. Los rasgos económicos y exteriores son de gran importancia para la cría. Por lo tanto, los animales de granja son juzgados por la apariencia y la calidad de sus crías.
El uso del conocimiento de la genética en la cría permite controlar la descendencia de los animales y sus cualidades necesarias:
- resistencia a virus;
- aumento de la producción de leche;
- tamaño y físico individual;
- tolerancia climática;
- fertilidad;
- género de la descendencia;
- eliminación de trastornos hereditarios en la descendencia.
La cría de animales se ha generalizado no solo para satisfacer las necesidades primarias de nutrición del ser humano. Hoy se pueden observar muchas razas de animales domésticos, criados artificialmente, así como roedores y peces, como los guppies. La cría y la genética en la cría de animales utilizan los siguientes métodos: hibridación, inseminación artificial, mutagénesis experimental.
Los criadores y genetistas a menudo enfrentan el problema de la no reproducción de especies entre la primera generación de híbridos y una disminución significativa en la fecundidad de la descendencia. Los científicos modernos resuelven activamente tales preguntas. El principal objetivo del trabajo científico es estudiar los patrones de compatibilidad de los gametos, el feto y el cuerpo de la madre a nivel genético.
Microorganismos
Conocimiento moderno de crianza yla genética hace posible satisfacer las necesidades humanas de productos alimenticios valiosos, que se obtienen principalmente de la cría de animales. Pero la atención de los científicos también es atraída por otros objetos de la naturaleza: los microorganismos. La ciencia ha creído durante mucho tiempo que el ADN es una característica individual y no se puede transferir a otro organismo. Pero la investigación ha demostrado que el ADN bacteriano se puede introducir con éxito en los cromosomas de las plantas. A través de este proceso, las cualidades inherentes a una bacteria o virus se arraigan en otro organismo. Además, la influencia de la información genética de los virus en las células humanas se conoce desde hace mucho tiempo.
El estudio de la genética y la selección de microorganismos se llevan a cabo en un tiempo más corto que con la producción de cultivos y la cría de animales. Esto se debe a la rápida reproducción y cambio de generaciones de microorganismos. Los métodos modernos de reproducción y genética, el uso de mutágenos y la hibridación, han hecho posible crear microorganismos con nuevas propiedades:
- Los mutantes de los microorganismos son capaces de sintetizar en exceso aminoácidos y aumentar la formación de vitaminas y provitaminas;
- mutantes de bacterias fijadoras de nitrógeno pueden acelerar significativamente el crecimiento de las plantas;
- Se han criado organismos de levadura: hongos unicelulares y muchos otros.
Los criadores y genetistas usan estos mutágenos:
- ultravioleta;
- radiación ionizante;
- etilenimina;
- nitrosometilurea;
- aplicación de nitratos;
- pinturas de acridina.
Para la eficacia de la mutaciónSe utilizan tratamientos frecuentes del microorganismo con pequeñas dosis del mutágeno.
Medicina y Biotecnología
Común en el significado de la genética para la crianza y la medicina es que, en ambos casos, la ciencia permite estudiar la herencia de los organismos, manifestada en su inmunidad. Dicho conocimiento es importante en la lucha contra los patógenos.
El estudio de la genética en el campo de la medicina te permite:
- prevenir el nacimiento de niños con anomalías genéticas;
- prevenir y tratar patologías hereditarias;
- estudiar la influencia del medio ambiente en la herencia.
Para ello se utilizan los siguientes métodos:
- genealógico - el estudio del árbol genealógico;
- twin - par de gemelos coincidentes;
- citogenética - estudio de los cromosomas;
- bioquímica: le permite identificar callejones mutantes en el ADN;
- dermatoglyphic - análisis del patrón de la piel;
- modelaje y otros.
La investigación moderna ha identificado aproximadamente 2000 enfermedades hereditarias. En su mayoría trastornos mentales. El estudio de la genética y la selección de microorganismos puede reducir la incidencia entre la población.
Los avances en genética y selección en biotecnología hacen posible el uso de sistemas biológicos (procariontes, hongos y algas) en la ciencia, la producción industrial, la medicina y la agricultura. El conocimiento de la genética brinda nuevas oportunidades para el desarrollo de tales tecnologías: ahorro de energía y recursos, libre de desechos, intensivo en conocimiento, seguro. en biotecnologíase utilizan los siguientes métodos: selección de células y cromosomas, ingeniería genética.
La genética y la selección son ciencias que están indisolublemente unidas. El trabajo de mejoramiento depende en gran medida de la diversidad genética del número inicial de organismos. Son estas ciencias las que aportan conocimientos para el desarrollo de la agricultura, la medicina, la industria y otras áreas de la vida humana.
