Insoniyat azaldan aholi ehtiyojlarini qondirish uchun mos keladigan o'simlik va hayvonlarni tanlash bilan shug'ullanadi. Bu bilimlar ilmga - tanlovga birlashadi. Genetika, o'z navbatida, alohida sifatlarga ega bo'lgan yangi nav va zotlarni yanada ehtiyotkorlik bilan tanlash va ko'paytirish uchun asos yaratadi. Maqolada biz ushbu ikki fanning tavsifini va ularni qo'llash xususiyatlarini ko'rib chiqamiz.
Genetika nima?
Genlar haqidagi fan - nasldan naslga o'tadigan irsiy ma'lumotlarning uzatilishi va organizmlarning o'zgaruvchanligini o'rganadigan fan. Genetika seleksiyaning nazariy asosidir, uning tushunchasi quyida tavsiflanadi.
Fanning vazifalariga quyidagilar kiradi:
- Axborotni ajdodlardan avlodlarga saqlash va uzatish mexanizmini oʻrganish.
- Atrof-muhit ta'sirini hisobga olgan holda organizmning individual rivojlanishi jarayonida bunday ma'lumotlarni amalga oshirishni o'rganish.
- Sabablarni o'rganish vatirik organizmlarning o'zgaruvchanligi mexanizmlari.
- Tellanish, oʻzgaruvchanlik va irsiyat oʻrtasidagi bogʻliqlikni organik dunyo rivojlanishi omillari sifatida aniqlash.
Ilm ham amaliy muammolarni hal qilishda ishtirok etadi, bu genetikaning naslchilik uchun ahamiyatini ko'rsatadi:
- Selektsiya samaradorligini aniqlash va duragaylashning eng mos turlarini tanlash.
- Ob'ektni yanada muhimroq sifatlarga ega bo'lish uchun yaxshilash maqsadida irsiy omillarning rivojlanishini nazorat qilish.
- Irsiy oʻzgartirilgan shakllarni sunʼiy yoʻl bilan olish.
- Atrof-muhitni, masalan, mutagenlar, zararkunandalar ta'siridan himoya qilishga qaratilgan chora-tadbirlarni ishlab chiqish.
- Irsiy patologiyalarga qarshi kurash.
- Yangi naslchilik usullarida muvaffaqiyatga erishilmoqda.
- Gen muhandisligining boshqa usullarini qidiring.
Fanning ob'ektlari: bakteriyalar, viruslar, odamlar, hayvonlar, o'simliklar va zamburug'lar.
Fanda qoʻllaniladigan asosiy tushunchalar:
- Irsiyat - bu barcha tirik organizmlarga xos bo'lgan, olib tashlab bo'lmaydigan genetik ma'lumotni saqlab qolish va avlodlarga etkazish xususiyati.
- Gen - bu organizmning ma'lum sifati uchun mas'ul bo'lgan DNK molekulasining bir qismi.
- Oʻzgaruvchanlik tirik organizmning ontogenez jarayonida yangi sifatlarga ega boʻlish va eskilarini yoʻqotish qobiliyatidir.
- Genotip - genlar majmui, organizmning irsiy asosi.
- Fenotip - organizm individual jarayonda egallagan sifatlar to'plami.rivojlanish.
Genetikaning rivojlanish bosqichlari
Genetika va seleksiyaning rivojlanishi bir necha bosqichlarni bosib o'tdi. Genlar fanining shakllanish davrlarini ko'rib chiqing:
- 20-asrgacha genetika sohasidagi tadqiqotlar mavhum edi, ular amaliy asosga ega emas edi, lekin kuzatishlarga asoslangan edi. Oʻsha davrning yagona ilgʻor asari “Proceedings of Naturalists Society” jurnalida chop etilgan G. Mendel tadqiqoti boʻldi. Ammo bu yutuq keng tarqalmadi va 1900-yilgacha, uch olim o'zlarining tajribalari Mendel tadqiqotlari bilan o'xshashligini aniqlagangacha da'vo qilinmadi. Aynan shu yil genetikaning tug'ilish vaqti deb hisoblana boshladi.
- Taxminan 1900-1912 yillarda irsiyat qonuniyatlari oʻrganilib, oʻsimliklar va hayvonlarda oʻtkazilgan gibridologik tajribalar davomida aniqlangan. 1906 yilda ingliz olimi V. Uotson “gen” va “genetika” tushunchalarini kiritishni taklif qildi. 3 yildan keyin esa daniyalik olim V. Iogannsen “fenotip” va “genotip” tushunchalarini kiritishni taklif qildi.
- Taxminan 1912-1925 yillarda amerikalik olim T. Morgan va uning shogirdlari irsiyatning xromosoma nazariyasini ishlab chiqdilar.
- Taxminan 1925-1940 yillarda mutatsiya naqshlari birinchi marta olingan. Rus tadqiqotchilari G. A. Nadson va G. S. Filippovlar mutatsiyaga uchragan genlarning paydo bo'lishiga gamma nurlanishining ta'sirini aniqladilar. S. S. Chetverikov organizmlarning oʻzgaruvchanligini oʻrganishning genetik va matematik usullarini ajratib koʻrsatish orqali fan rivojiga hissa qoʻshdi.
- 20-asr oʻrtalaridan to hozirgi kungacha genetik oʻzgarishlar molekulyar darajada oʻrganilgan. Oxirida20-asrda DNK modeli yaratildi, genning mohiyati aniqlandi va genetik kod deshifr qilindi. 1969-yilda birinchi marta oddiy gen sintez qilindi va keyinchalik u hujayra ichiga kiritildi va uning irsiyatidagi oʻzgarishlar oʻrganildi.
Genetik fan usullari
Genetika naslchilikning nazariy asosi sifatida oʻz tadqiqotida maʼlum usullardan foydalanadi.
Bularga quyidagilar kiradi:
- Gibridlash usuli. U bir (maksimal bir nechta) xususiyatlarda farq qiluvchi sof chiziqli turlarni kesib o'tishga asoslangan. Maqsad - gibrid avlodlarni olish, bu bizga belgilarning merosxo'rlik xususiyatini tahlil qilish va zarur fazilatlarga ega nasl olishni kutish imkonini beradi.
- Genealogiya usuli. Genetik ma'lumotlarning avlodlar o'tishi, kasalliklarga moslashish, shuningdek, shaxsning qadr-qimmatini tavsiflash imkonini beruvchi shajarani tahlil qilish asosida.
- Egizak usul. Paratipik omillarning ta'sir darajasini aniqlash zarur bo'lganda, genetikadagi farqlarni hisobga olmaganda qo'llaniladigan monozigot shaxslarni taqqoslash asosida.
- Sitogenetik usul yadro va hujayra ichidagi komponentlarni tahlil qilishga, natijalarni quyidagi koʻrsatkichlar boʻyicha norma bilan solishtirishga asoslangan: xromosomalar soni, ularning qoʻllarining soni va tuzilish xususiyatlari.
- Biokimyo usuli ma'lum molekulalarning funktsiyalari va tuzilishini o'rganishga asoslangan. Masalan, turli fermentlarni qo'llashda qo'llaniladibiotexnologiya va genetik muhandislik.
- Biofizik usul populyatsiyalar xilma-xilligi haqida ma'lumot beruvchi sut yoki qon kabi plazma oqsillari polimorfizmini o'rganishga asoslangan.
- Monosoma usuli asos sifatida somatik hujayralarni duragaylashdan foydalanadi.
- Fenogenetik usul organizm sifatlarining rivojlanishiga irsiy va paratipik omillarning ta'sirini o'rganishga asoslangan.
- Populyatsiya-statistik usul biologiyada matematik tahlilni qo'llashga asoslangan bo'lib, bu miqdoriy xususiyatlarni tahlil qilish imkonini beradi: o'rtacha qiymatlarni hisoblash, o'zgaruvchanlik ko'rsatkichlari, statistik xatolar, korrelyatsiya va boshqalar. Hardi-Vaynberg qonunidan foydalanish populyatsiyaning genetik tuzilishini, anomaliyalarning tarqalish darajasini tahlil qilishda, shuningdek, turli tanlov variantlarini qo'llashda populyatsiyaning o'zgaruvchanligini kuzatishda yordam beradi.
Tanlov nima?
Selektsiya - oʻsimliklarning yangi navlari va duragaylarini, shuningdek, hayvonlar zotlarini yaratish usullarini oʻrganuvchi fan. Seleksiyaning nazariy asosi genetikadir.
Ilmning maqsadi irsiyatga ta'sir qilish orqali organizmning sifatlarini yaxshilash yoki unda inson uchun zarur bo'lgan xususiyatlarni olishdir. Tanlov organizmlarning yangi turlarini yarata olmaydi. Tanlanishni sun'iy tanlanish mavjud bo'lgan evolyutsiya shakllaridan biri deb hisoblash mumkin. Uning sharofati bilan insoniyat oziq-ovqat bilan ta'minlangan.
Fanning asosiy vazifalari:
- tana xususiyatlarini sifat jihatidan yaxshilash;
- hosildorlik va hosildorlikning oshishi;
- organizmlarning kasalliklarga, zararkunandalarga, iqlim sharoitidagi oʻzgarishlarga chidamliligini oshirish.
O'ziga xoslik fanning murakkabligidadir. Anatomiya, fiziologiya, morfologiya, taksonomiya, ekologiya, immunologiya, biokimyo, fitopatologiya, o'simlikchilik, chorvachilik va boshqa ko'plab fanlar bilan chambarchas bog'liq. Urug'lanish, changlanish, gistologiya, embriologiya va molekulyar biologiya haqidagi bilimlar muhim.
Zamonaviy naslchilik yutuqlari tirik organizmlarning irsiyat va oʻzgaruvchanligini nazorat qilish imkonini beradi. Genetikaning naslchilik va tibbiyot uchun ahamiyati inson ehtiyojlarini qondirish uchun o'simlik va hayvonlarning duragaylarini olish fazilatlari va imkoniyatlarini maqsadli nazorat qilishda namoyon bo'ladi.
Selektsiyani rivojlantirish bosqichlari
Qadim zamonlardan beri inson qishloq xo'jaligi uchun o'simlik va hayvonlarni ko'paytirish va tanlash bilan shug'ullangan. Ammo bunday ish kuzatish va sezgiga asoslangan edi. Selektsiya va genetikaning rivojlanishi deyarli bir vaqtda sodir bo'ldi. Tanlovning rivojlanish bosqichlarini ko'rib chiqing:
- Oʻsimlikchilik va chorvachilikni rivojlantirish davrida seleksiya ommaviy tus ola boshladi va kapitalizmning shakllanishi sanoat darajasida selektiv ishlarga olib keldi.
- 19-asr oxirida nemis olimi F. Achard tadqiqot olib bordi va qand lavlagiga hosildorlikni oshirish sifatini singdirdi. Ingliz selektsionerlari P. Shiref va F. Gallet bug'doy navlarini o'rgandilar. Rossiyada Poltava eksperimental maydoni yaratilgan, bu erdabug'doyning nav tarkibini o'rganish.
- Selektsiya fan sifatida 1903-yildan, Moskva qishloq xoʻjaligi institutida seleksiya stansiyasi tashkil etilgandan boshlab rivojlana boshladi.
- 20-asrning oʻrtalariga kelib quyidagi kashfiyotlar qilindi: irsiy oʻzgaruvchanlik qonuni, madaniy maqsadlarda oʻsimliklarning kelib chiqish markazlari nazariyasi, seleksiyaning ekologik-geografik tamoyillari, manba materiali haqidagi bilimlar. o'simliklar va ularning immuniteti. N. I. Vavilov rahbarligida Butunittifoq amaliy botanika va yangi madaniyatlar instituti tashkil etildi.
- XX asr oxiridan to hozirgi kungacha olib borilgan tadqiqotlar murakkab, selektsiya boshqa fanlar, ayniqsa genetika bilan chambarchas bog'liq. Agroekologik moslashuvi yuqori duragaylar yaratildi. Hozirgi tadqiqotlar duragaylarni yuqori mahsuldorlikka hamda biotik va abiotik stress omillariga bardosh berishga qaratilgan.
Tanlash usullari
Genetika irsiy ma'lumotni uzatish usullarini va bunday jarayonni boshqarish usullarini ko'rib chiqadi. Selektsiya genetikadan olingan bilimlardan foydalanadi va organizmlarni baholash uchun boshqa usullardan foydalanadi.
Asosiylari:
- Tanlash usuli. Seleksiya tabiiy va sun’iy (ongsiz yoki uslubiy) tanlanishdan foydalanadi. Muayyan organizm (individual tanlov) yoki ularning bir guruhi (ommaviy tanlov) ham tanlanishi mumkin. Seleksiya turini aniqlash hayvonlar va o‘simliklarning ko‘payish xususiyatlariga asoslanadi.
- Gibridizatsiya yangi genotiplarni olish imkonini beradi. Usulda tur ichidagi (kesish bir tur ichida sodir bo'ladi) va turlararo duragaylash (turli turlarning kesishishi) farqlanadi. Inbreedingni o'tkazish organizmning hayotiyligini pasaytirgan holda irsiy xususiyatlarni tuzatishga imkon beradi. Agar naslchilik ikkinchi yoki keyingi avlodlarda amalga oshirilsa, selektsioner yuqori mahsuldor va chidamli duragaylarni oladi. Uzoqdan o'tish bilan nasl bepusht ekanligi aniqlandi. Bu erda naslchilik uchun genetikaning ahamiyati genlarni o'rganish va organizmlarning unumdorligiga ta'sir qilish imkoniyatida ifodalanadi.
- Poliplodiya - xromosomalar to'plamini ko'paytirish jarayoni bo'lib, u bepusht duragaylarda fertillikka erishish imkonini beradi. Poliploidiyadan keyin ba'zi madaniy o'simliklar o'zlarining tegishli turlariga qaraganda yuqori unumdorlikka ega ekanligi kuzatildi.
- Induktsiyalangan mutagenez - organizmning mutagen bilan davolashdan keyin sun'iy ravishda qo'zg'atilgan mutatsiya jarayoni. Mutatsiya tugagandan so'ng selektsioner omilning organizmga ta'siri va u tomonidan yangi sifatlarni egallashi haqida ma'lumot oladi.
- Hujayra muhandisligi kultivatsiya, rekonstruksiya va duragaylash orqali yangi turdagi hujayrani yaratish uchun moʻljallangan.
- Gen muhandisligi sizga genlarni ajratib olish va oʻrganish, organizmlarning sifatlarini yaxshilash va yangi turlarni koʻpaytirish maqsadida ularni manipulyatsiya qilish imkonini beradi.
O'simliklar
O'simliklarning o'sishi, rivojlanishi va foydali xususiyatlarini o'rganish jarayonida genetika va seleksiya bir-biri bilan chambarchas bog'liq. O'simliklar hayotini tahlil qilish sohasidagi genetika bilan shug'ullanadiularning rivojlanish xususiyatlarini va organizmning normal shakllanishi va faoliyatini ta'minlovchi genlarni o'rganish masalalari.
Fan quyidagi sohalarni oʻrganadi:
- Ma'lum bir organizmning rivojlanishi.
- Oʻsimlik signalizatsiya tizimlarini boshqarish.
- Gen ifodasi.
- O'simlik hujayralari va to'qimalarining o'zaro ta'siri mexanizmlari.
Selektsiya, o'z navbatida, genetika orqali olingan bilimlar asosida yangi o'simlik turlarini yaratish yoki mavjud sifatlarini yaxshilashni ta'minlaydi. Ilm-fan nafaqat dehqon va bog‘bonlar, balki tadqiqot tashkilotlaridagi selektsionerlar tomonidan ham o‘rganilmoqda va muvaffaqiyatli foydalanilmoqda.
Selektsiya va urug'chilikda genetikadan foydalanish o'simliklarga inson hayotining turli sohalarida, masalan, tibbiyot yoki pazandalikda foydali bo'lishi mumkin bo'lgan yangi fazilatlarni singdirish imkonini beradi. Shuningdek, genetik xususiyatlarni bilish boshqa iqlim sharoitlarida oʻsadigan yangi ekin navlarini olish imkonini beradi.
Genetika tufayli naslchilik kesishish va individual tanlash usulidan foydalanadi. Genlar fanining rivojlanishi poliploidiya, geteroz, eksperimental mutagenez, xromosoma va genetik muhandislik kabi usullarni seleksiyada qo'llash imkonini beradi.
Hayvonlar dunyosi
Hayvonlar seleksiyasi va genetikasi - hayvonot dunyosi vakillarining rivojlanish xususiyatlarini oʻrganuvchi fan sohasi. Genetika tufayli odam irsiyat, genetik xususiyatlar va o'zgaruvchanlik haqida bilimga ega bo'ladiorganizm. Tanlash esa foydalanish uchun faqat sifatlari inson uchun zarur bo'lgan hayvonlarni tanlash imkonini beradi.
Uzoq vaqt davomida odamlar, masalan, qishloq xo'jaligida yoki ovda foydalanish uchun ko'proq mos keladigan hayvonlarni tanlab kelishgan. Iqtisodiy xususiyatlar va tashqi ko'rinish naslchilik uchun katta ahamiyatga ega. Shunday qilib, qishloq xo‘jaligi hayvonlari naslining tashqi ko‘rinishi va sifatiga qarab baholanadi.
Selektsiyada genetika bilimlaridan foydalanish hayvonlarning nasllarini va ularning zaruriy sifatlarini nazorat qilish imkonini beradi:
- virusga chidamlilik;
- sut mahsuldorligining ortishi;
- individual oʻlcham va fizika;
- iqlimga chidamlilik;
- fertilite;
- avlod jinsi;
- avlodlarda irsiy kasalliklarni bartaraf etish.
Hayvonchilik nafaqat insonning oziqlanishga bo'lgan birlamchi ehtiyojlarini qondirish maqsadida keng tarqaldi. Bugungi kunda siz sun'iy ravishda o'stirilgan ko'plab uy hayvonlari zotlarini, shuningdek kemiruvchilar va baliqlarni, masalan, guppilarni kuzatishingiz mumkin. Chorvachilikda naslchilik va genetika quyidagi usullardan foydalanadi: duragaylash, sun'iy urug'lantirish, eksperimental mutagenez.
Seleksionerlar va genetiklar ko'pincha duragaylarning birinchi avlodi orasida turlarning ko'paymasligi va nasllarning unumdorligining sezilarli darajada pasayishi muammosiga duch kelishadi. Zamonaviy olimlar bunday savollarni faol ravishda hal qilishadi. Ilmiy ishning asosiy maqsadi gametalar, homila va ona tanasining genetik darajada moslashuv qonuniyatlarini o'rganishdir.
Mikroorganizmlar
Zamonaviy naslchilik bilimlari vagenetika insonning, asosan, chorvachilikdan olinadigan qimmatli oziq-ovqat mahsulotlariga bo'lgan ehtiyojini qondirish imkonini beradi. Ammo olimlarning e'tiborini tabiatning boshqa ob'ektlari - mikroorganizmlar ham jalb qiladi. Ilm-fan uzoq vaqtdan beri DNK individual xususiyatdir va uni boshqa organizmga o'tkazib bo'lmaydi, deb hisoblaydi. Ammo tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bakterial DNK o'simlik xromosomalariga muvaffaqiyatli kiritilishi mumkin. Bu jarayon orqali bakteriya yoki virusga xos bo'lgan sifatlar boshqa organizmda ildiz otadi. Shuningdek, viruslarning genetik ma'lumotlarining inson hujayralariga ta'siri uzoq vaqtdan beri ma'lum.
Genetikani o'rganish va mikroorganizmlarni tanlash o'simlikchilik va chorvachilikka qaraganda qisqaroq vaqt ichida amalga oshiriladi. Bu mikroorganizmlar avlodlarining tez ko'payishi va o'zgarishi bilan bog'liq. Selektsiya va genetikaning zamonaviy usullari - mutagenlardan foydalanish va duragaylash - yangi xususiyatlarga ega mikroorganizmlarni yaratishga imkon berdi:
- Mikroorganizmlarning mutantlari aminokislotalarni ortiqcha sintez qilish va vitaminlar va provitaminlar hosil boʻlishini kuchaytirishga qodir;
- azot fiksator bakteriyalarning mutantlari o'simliklarning o'sishini sezilarli darajada tezlashtirishi mumkin;
- Achitqi organizmlari yetishtirilgan - bir hujayrali zamburug'lar va boshqa ko'plab.
Seleksionerlar va genetiklar ushbu mutagenlardan foydalanadilar:
- ultrabinafsha;
- ionlashtiruvchi nurlanish;
- etilenimin;
- nitrosomethylurea;
- nitratlar qo'llash;
- akridin bo'yoqlari.
Mutatsiya samaradorligi uchunmikroorganizmni mutagenning kichik dozalari bilan tez-tez davolash qo'llaniladi.
Tibbiyot va biotexnologiya
Selektsiya va tibbiyot uchun genetikaning umumiy ma'nosi shundaki, ikkala holatda ham fan organizmlarning immunitetida namoyon bo'lgan irsiyatni o'rganishga imkon beradi. Bunday bilimlar patogenlarga qarshi kurashda muhim ahamiyatga ega.
Tibbiyot sohasidagi genetikani o'rganish sizga quyidagilarga imkon beradi:
- irsiy anomaliyali bolalar tug'ilishining oldini olish;
- irsiy patologiyalarning oldini olish va davolash;
- atrof-muhitning irsiyatga ta'sirini o'rganing.
Buning uchun quyidagi usullardan foydalaniladi:
- genealogical - shajarani o'rganish;
- twin - mos egizak juftlik;
- sitogenetik - xromosomalarni o'rganish;
- biokimyoviy - DNKdagi mutant xiyobonlarni aniqlash imkonini beradi;
- dermatoglifik - teri namunasini tahlil qilish;
- modellashtirish va boshqalar.
Zamonaviy tadqiqotlar 2000 ga yaqin irsiy kasalliklarni aniqladi. Ko'pincha ruhiy kasalliklar. Genetikani o'rganish va mikroorganizmlarni tanlash aholi orasida kasallanishni kamaytirishi mumkin.
Biotexnologiyadagi genetika va seleksiyaning yutuqlari biologik tizimlardan (prokariotlar, zamburug'lar va suvo'tlar) fan, sanoat ishlab chiqarish, tibbiyot va qishloq xo'jaligida foydalanish imkonini beradi. Genetika bo'yicha bilimlar bunday texnologiyalarni rivojlantirish uchun yangi imkoniyatlarni taqdim etadi: energiya va resurslarni tejaydigan, chiqindisiz, bilim talab qiladigan, xavfsiz. Biotexnologiyadaquyidagi usullardan foydalaniladi: hujayra va xromosoma tanlash, genetik muhandislik.
Genetika va seleksiya bir-biri bilan uzviy bog’langan fanlardir. Naslchilik ishi ko'p jihatdan organizmlarning dastlabki sonining genetik xilma-xilligiga bog'liq. Aynan shu fanlar qishloq xo‘jaligi, tibbiyot, sanoat va inson hayotining boshqa sohalarini rivojlantirish uchun bilim beradi.
