L'humanité est depuis longtemps engagée dans la sélection de plantes et d'animaux adaptés pour répondre aux besoins de la population. Cette connaissance est combinée dans la science - la sélection. La génétique, à son tour, fournit la base d'une sélection et d'une sélection plus minutieuses de nouvelles variétés et races qui ont des qualités particulières. Dans l'article, nous examinerons la description de ces deux sciences et les caractéristiques de leur application.
Qu'est-ce que la génétique ?
La science des gènes est une discipline qui étudie le processus de transmission de l'information héréditaire et la variabilité des organismes à travers les générations. La génétique est la base théorique de la sélection, dont le concept est décrit ci-dessous.
Les tâches scientifiques incluent:
- Étude du mécanisme de stockage et de transmission des informations des ancêtres aux descendants.
- L'étude de la mise en œuvre de ces informations dans le processus de développement individuel de l'organisme, en tenant compte de l'influence de l'environnement.
- Étudier les causes etmécanismes de variabilité des organismes vivants.
- Détermination de la relation entre sélection, variabilité et hérédité comme facteurs de développement du monde organique.
La science est également impliquée dans la résolution de problèmes pratiques, ce qui montre l'importance de la génétique pour l'élevage:
- Détermination de l'efficacité de la sélection et sélection des types d'hybridation les plus appropriés.
- Contrôle du développement des facteurs héréditaires afin d'améliorer l'objet pour obtenir des qualités plus significatives.
- Obtenir des formes héréditairement modifiées par des moyens artificiels.
- Développement de mesures visant à protéger l'environnement, par exemple, de l'influence des mutagènes, des ravageurs.
- Lutte contre les pathologies héréditaires.
- Progrès sur les nouvelles méthodes d'élevage.
- Rechercher d'autres méthodes de génie génétique.
Les objets de la science sont: les bactéries, les virus, les humains, les animaux, les plantes et les champignons.
Concepts de base utilisés en science:
- L'hérédité est la propriété de conserver et de transmettre aux descendants l'information génétique, inhérente à tout organisme vivant, qui ne peut être enlevée.
- Le gène est une partie d'une molécule d'ADN qui est responsable d'une certaine qualité d'un organisme.
- La variabilité est la capacité d'un organisme vivant à acquérir de nouvelles qualités et à en perdre d'anciennes au cours du processus d'ontogenèse.
- Génotype - un ensemble de gènes, la base héréditaire d'un organisme.
- Phénotype - un ensemble de qualités qu'un organisme acquiert au cours du processus dedéveloppement.
Étapes de développement de la génétique
Le développement de la génétique et de la sélection est passé par plusieurs étapes. Considérez les périodes de formation de la science des gènes:
- Jusqu'au 20ème siècle, les recherches dans le domaine de la génétique étaient abstraites, elles n'avaient aucune base pratique, mais étaient basées sur des observations. Le seul travail avancé de cette époque était l'étude de G. Mendel, publiée dans les Actes de la Société des naturalistes. Mais la réalisation ne s'est pas généralisée et n'a été revendiquée qu'en 1900, lorsque les trois scientifiques ont découvert la similitude de leurs expériences avec les recherches de Mendel. C'est cette année qui a commencé à être considérée comme le moment de la naissance de la génétique.
- Environ 1900-1912, les lois de l'hérédité ont été étudiées, révélées lors d'expériences d'hybridologie menées sur des plantes et des animaux. En 1906, le scientifique anglais W. Watson proposa l'introduction des concepts de "gène" et de "génétique". Et après 3 ans, V. Johannsen, un scientifique danois, a proposé d'introduire les concepts de "phénotype" et de "génotype".
- Environ 1912-1925, le scientifique américain T. Morgan et ses étudiants ont développé la théorie chromosomique de l'hérédité.
- Vers 1925-1940, des modèles de mutation ont été obtenus pour la première fois. Les chercheurs russes G. A. Nadson et G. S. Filippov ont découvert l'influence du rayonnement gamma sur l'apparition de gènes mutants. S. S. Chetverikov a contribué au développement de la science en mettant en évidence des méthodes génétiques et mathématiques pour étudier la variabilité des organismes.
- Du milieu du XXe siècle à nos jours, les changements génétiques ont été étudiés au niveau moléculaire. À la finAu XXe siècle, un modèle d'ADN a été créé, l'essence du gène a été déterminée et le code génétique a été déchiffré. En 1969, un gène simple a été synthétisé pour la première fois, et plus tard il a été introduit dans une cellule et le changement de son hérédité a été étudié.
Méthodes des sciences génétiques
La génétique, en tant que base théorique de l'élevage, utilise certaines méthodes dans ses recherches.
Ceux-ci incluent:
- Méthode d'hybridation. Il est basé sur le croisement d'espèces avec une lignée pure, qui diffèrent par une (maximum plusieurs) caractéristiques. Le but est d'obtenir des générations hybrides, ce qui nous permet d'analyser la nature de l'hérédité des traits et d'espérer obtenir une progéniture avec les qualités nécessaires.
- Méthode généalogique. Basé sur l'analyse de l'arbre généalogique, qui permet de retracer le transfert d'informations génétiques à travers les générations, l'adaptabilité aux maladies, et aussi de caractériser la valeur d'un individu.
- Méthode jumelée. Basé sur la comparaison d'individus monozygotes, utilisé lorsqu'il est nécessaire d'établir le degré d'influence des facteurs paratypiques tout en ignorant les différences génétiques.
- La méthode cytogénétique est basée sur l'analyse du noyau et des composants intracellulaires, en comparant les résultats avec la norme pour les paramètres suivants: le nombre de chromosomes, le nombre de leurs bras et leurs caractéristiques structurelles.
- La méthode de la biochimie est basée sur l'étude des fonctions et de la structure de certaines molécules. Par exemple, l'utilisation de diverses enzymes est utilisée dansbiotechnologie et génie génétique.
- La méthode biophysique repose sur l'étude du polymorphisme des protéines plasmatiques, comme le lait ou le sang, qui renseigne sur la diversité des populations.
- La méthode monosome utilise l'hybridation des cellules somatiques comme base.
- La méthode phénogénétique est basée sur l'étude de l'influence des facteurs génétiques et paratypiques sur le développement des qualités d'un organisme.
- La méthode statistique de population est basée sur l'application de l'analyse mathématique en biologie, qui permet d'analyser des caractéristiques quantitatives: calcul de valeurs moyennes, indicateurs de variabilité, erreurs statistiques, corrélation et autres. L'utilisation de la loi de Hardy-Weinberg permet d'analyser la structure génétique de la population, le niveau de distribution des anomalies, ainsi que de tracer la variabilité de la population lors de l'application de diverses options de sélection.
Qu'est-ce que la sélection ?
L'élevage est une science qui étudie les méthodes de création de nouvelles variétés et hybrides de plantes, ainsi que des races d'animaux. La base théorique de l'élevage est la génétique.
Le but de la science est d'améliorer les qualités d'un organisme ou d'obtenir en lui les propriétés nécessaires à une personne en influençant l'hérédité. La sélection ne peut pas créer de nouvelles espèces d'organismes. La sélection peut être considérée comme l'une des formes d'évolution dans lesquelles la sélection artificielle est présente. Grâce à elle, l'humanité est nourrie.
Les tâches principales de la science:
- amélioration qualitative des caractéristiques du corps;
- augmentation de la productivité et du rendement;
- augmenter la résistance des organismes aux maladies, ravageurs, changements des conditions climatiques.
La particularité est la complexité de la science. Elle est étroitement liée à l'anatomie, la physiologie, la morphologie, la taxonomie, l'écologie, l'immunologie, la biochimie, la phytopathologie, la production végétale, l'élevage et de nombreuses autres sciences. Les connaissances en fécondation, pollinisation, histologie, embryologie et biologie moléculaire sont importantes.
Les réalisations de l'élevage moderne vous permettent de contrôler l'hérédité et la variabilité des organismes vivants. L'importance de la génétique pour l'élevage et la médecine se reflète dans le contrôle délibéré de la succession des qualités et les possibilités d'obtenir des hybrides de plantes et d'animaux pour répondre aux besoins humains.
Étapes de développement de la sélection
Depuis l'Antiquité, l'homme élève et sélectionne des plantes et des animaux à des fins agricoles. Mais un tel travail était basé sur l'observation et l'intuition. Le développement de l'élevage et de la génétique a eu lieu presque simultanément. Considérez les étapes de développement de la sélection:
- Pendant le développement des cultures et de l'élevage, la sélection a commencé à être massive, et la formation du capitalisme a conduit à un travail sélectif au niveau industriel.
- À la fin du 19ème siècle, le scientifique allemand F. Achard a mené une étude et inculqué aux betteraves sucrières la qualité de rendements croissants. Les sélectionneurs anglais P. Shiref et F. Gallet ont étudié les variétés de blé. En Russie, le champ expérimental de Poltava a été créé, oùétudes de la composition variétale du blé.
- L'élevage en tant que science a commencé à se développer depuis 1903, lorsqu'une station d'élevage a été organisée à l'Institut agricole de Moscou.
- Au milieu du XXe siècle, les découvertes suivantes ont été faites: la loi de la variabilité héréditaire, la théorie des centres d'origine des plantes à des fins culturelles, les principes écologiques et géographiques de sélection, la connaissance du matériel source de les plantes et leur immunité. L'Institut pansyndical de botanique appliquée et de nouvelles cultures a été créé sous la direction de N. I. Vavilov.
- La recherche de la fin du 20e siècle à nos jours est complexe, la sélection interagit étroitement avec les autres sciences, notamment avec la génétique. Des hybrides à haute adaptation agroécologique ont été créés. Les recherches actuelles visent à rendre les hybrides hautement productifs et à résister aux facteurs de stress biotiques et abiotiques.
Méthodes de sélection
La génétique considère les schémas de transmission des informations héréditaires et les moyens de contrôler un tel processus. La sélection utilise les connaissances acquises grâce à la génétique et utilise d'autres méthodes pour évaluer les organismes.
Les principaux sont:
- Méthode de sélection. La sélection utilise la sélection naturelle et artificielle (inconsciente ou méthodique). Un organisme spécifique (sélection individuelle) ou un groupe d'entre eux (sélection de masse) peut également être sélectionné. La définition du type de sélection est basée sur les caractéristiques de la reproduction des animaux et des plantes.
- L'hybridation permet d'obtenir de nouveaux génotypes. Dans la méthode, on distingue l'hybridation intraspécifique (le croisement se produit au sein d'une espèce) et l'hybridation interspécifique (le croisement de différentes espèces). La consanguinité permet de fixer les propriétés héréditaires tout en réduisant la viabilité de l'organisme. Si la consanguinité est effectuée dans la deuxième génération ou les générations suivantes, le sélectionneur reçoit des hybrides à haut rendement et résistants. Il a été établi qu'avec un croisement à distance, la progéniture est stérile. Ici, l'importance de la génétique pour l'élevage s'exprime dans la possibilité d'étudier les gènes et d'influencer la fertilité des organismes.
- La polyploïdie est le processus d'augmentation des ensembles de chromosomes, qui permet d'atteindre la fertilité chez les hybrides infertiles. Il a été observé que certaines plantes cultivées après polyploïdie ont une fertilité plus élevée que leurs espèces apparentées.
- La mutagenèse induite est un processus de mutation induit artificiellement d'un organisme après son traitement avec un mutagène. Après la fin de la mutation, l'éleveur reçoit des informations sur l'influence du facteur sur l'organisme et l'acquisition de nouvelles qualités par celui-ci.
- L'ingénierie cellulaire est conçue pour construire un nouveau type de cellule par culture, reconstruction et hybridation.
- Le génie génétique vous permet d'isoler et d'étudier des gènes, de les manipuler afin d'améliorer les qualités d'organismes et de créer de nouvelles espèces.
Plantes
Dans le processus d'étude de la croissance, du développement et de la sélection des propriétés utiles des plantes, la génétique et la sélection sont étroitement liées. La génétique dans le domaine de l'analyse de la vie végétale traite dequestions d'étudier les caractéristiques de leur développement et les gènes qui assurent la formation et le fonctionnement normaux du corps.
La science étudie les domaines suivants:
- Le développement d'un organisme spécifique.
- Contrôle des systèmes de signalisation de l'usine.
- Expression génique.
- Mécanismes d'interaction entre les cellules végétales et les tissus.
La sélection, quant à elle, assure la création de nouvelles espèces végétales ou l'amélioration des qualités d'espèces végétales existantes sur la base des connaissances acquises grâce à la génétique. La science est étudiée et utilisée avec succès non seulement par les agriculteurs et les jardiniers, mais aussi par les sélectionneurs dans les organisations de recherche.
L'utilisation de la génétique dans la sélection et la production de semences permet d'inculquer de nouvelles qualités aux plantes qui peuvent être utiles dans divers domaines de la vie humaine, comme la médecine ou la cuisine. De plus, la connaissance des caractéristiques génétiques permet d'obtenir de nouvelles variétés de cultures qui peuvent pousser dans d'autres conditions climatiques.
Grâce à la génétique, l'élevage utilise la méthode du croisement et de la sélection individuelle. Le développement de la science des gènes permet d'appliquer des méthodes telles que la polyploïdie, l'hétérosis, la mutagenèse expérimentale, le génie chromosomique et génétique dans l'élevage.
Monde animalier
La sélection et la génétique des animaux sont des branches de la science qui étudient les caractéristiques du développement des représentants du monde animal. Grâce à la génétique, une personne acquiert des connaissances sur l'hérédité, les caractéristiques génétiques et la variabilitéorganisme. Et la sélection vous permet de sélectionner pour une utilisation uniquement les animaux dont les qualités sont nécessaires pour les humains.
Depuis longtemps, les gens sélectionnent des animaux qui, par exemple, sont plus adaptés à l'agriculture ou à la chasse. Les traits économiques et extérieurs sont d'une grande importance pour l'élevage. Ainsi, les animaux de la ferme sont jugés sur l'apparence et la qualité de leur progéniture.
L'utilisation des connaissances en génétique dans l'élevage vous permet de contrôler la progéniture des animaux et leurs qualités nécessaires:
- résistance aux virus;
- augmentation de la production laitière;
- taille et physique individuels;
- tolérance climatique;
- fertilité;
- genre de la progéniture;
- élimination des troubles héréditaires chez les descendants.
L'élevage s'est généralisé non seulement pour répondre aux besoins primaires de l'homme en matière de nutrition. Aujourd'hui, vous pouvez observer de nombreuses races d'animaux domestiques, élevés artificiellement, ainsi que des rongeurs et des poissons, tels que les guppys. La sélection et la génétique en élevage utilisent les méthodes suivantes: hybridation, insémination artificielle, mutagenèse expérimentale.
Les sélectionneurs et les généticiens sont souvent confrontés au problème de la non-reproductibilité des espèces parmi la première génération d'hybrides et à une diminution significative de la fécondité de la progéniture. Les scientifiques modernes résolvent activement ces questions. L'objectif principal des travaux scientifiques est d'étudier les schémas de compatibilité des gamètes, du fœtus et du corps de la mère au niveau génétique.
Microorganismes
Connaissance moderne de l'élevage etla génétique permet de répondre aux besoins humains en produits alimentaires de valeur, qui sont principalement issus de l'élevage. Mais l'attention des scientifiques est également attirée par d'autres objets de la nature - les micro-organismes. La science a longtemps cru que l'ADN est une caractéristique individuelle et ne peut pas être transféré à un autre organisme. Mais la recherche a montré que l'ADN bactérien peut être introduit avec succès dans les chromosomes des plantes. Par ce processus, les qualités inhérentes à une bactérie ou à un virus s'enracinent dans un autre organisme. De plus, l'influence de l'information génétique des virus sur les cellules humaines est connue depuis longtemps.
L'étude de la génétique et la sélection des micro-organismes sont réalisées en un temps plus court qu'avec la production végétale et l'élevage. Cela est dû à la reproduction rapide et au changement de générations de micro-organismes. Les méthodes modernes de sélection et de génétique - l'utilisation de mutagènes et l'hybridation - ont permis de créer des micro-organismes aux propriétés nouvelles:
- Les mutants de micro-organismes sont capables d'une sursynthèse d'acides aminés et d'une formation accrue de vitamines et de provitamines;
- les mutants de bactéries fixatrices d'azote peuvent considérablement accélérer la croissance des plantes;
- Des organismes de levure ont été élevés - des champignons unicellulaires et bien d'autres.
Les éleveurs et les généticiens utilisent ces mutagènes:
- ultraviolet;
- radiations ionisantes;
- éthylèneimine;
- nitrosométhylurée;
- application de nitrates;
- peintures à l'acridine.
Pour l'efficacité des mutationsdes traitements fréquents du micro-organisme avec de petites doses de mutagène sont utilisés.
Médecine et biotechnologie
Commun dans le sens de la génétique pour l'élevage et la médecine, c'est que dans les deux cas, la science vous permet d'étudier l'hérédité des organismes, manifestée dans leur immunité. Ces connaissances sont importantes dans la lutte contre les agents pathogènes.
L'étude de la génétique dans le domaine de la médecine vous permet de:
- empêcher la naissance d'enfants avec des anomalies génétiques;
- prévenir et traiter les pathologies héréditaires;
- étudier l'influence de l'environnement sur l'hérédité.
Les méthodes suivantes sont utilisées pour cela:
- généalogique - l'étude de l'arbre généalogique;
- twin - paire de jumeaux assortie;
- cytogénétique - étude des chromosomes;
- biochimique - vous permet d'identifier les allées mutantes dans l'ADN;
- dermatoglyphique - analyse des motifs cutanés;
- modélisation et autres.
La recherche moderne a identifié environ 2 000 maladies héréditaires. Principalement des troubles mentaux. L'étude de la génétique et la sélection de micro-organismes peuvent réduire l'incidence au sein de la population.
Les progrès de la génétique et de la sélection en biotechnologie permettent d'utiliser des systèmes biologiques (procaryotes, champignons et algues) dans la science, la production industrielle, la médecine et l'agriculture. La connaissance de la génétique offre de nouvelles opportunités pour le développement de telles technologies: économes en énergie et en ressources, sans déchets, à forte intensité de connaissances, sûres. En biotechnologieles méthodes suivantes sont utilisées: sélection de cellules et de chromosomes, génie génétique.
La génétique et la sélection sont des sciences inextricablement liées. Le travail de sélection dépend largement de la diversité génétique du nombre initial d'organismes. Ce sont ces sciences qui fournissent des connaissances pour le développement de l'agriculture, de la médecine, de l'industrie et d'autres domaines de la vie humaine.
