Адамзат илгертен эле калктын керектөөсүн канааттандырууга ылайыктуу өсүмдүктөр менен жаныбарларды тандоо менен алектенип келет. Бул билим илимге – селекцияга айкалышат. Генетика өз кезегинде өзгөчө сапаттарга ээ болгон жаңы сортторду жана породаларды кылдаттык менен тандоого жана көбөйтүүгө негиз түзөт. Макалада биз бул эки илимдин сүрөттөлүшүн жана аларды колдонуунун өзгөчөлүктөрүн карайбыз.
Генетика деген эмне?
Гендер жөнүндөгү илим – тукум куума информациянын берилүү процессин жана организмдердин өзгөрүлмөлүүлүгүн муундан муунга изилдөөчү дисциплина. Генетика тандоонун теориялык негизи болуп саналат, анын түшүнүгү төмөндө баяндалган.
Илимдин милдеттерине төмөнкүлөр кирет:
- Ата-бабалардан урпактарга маалыматты сактоо жана берүү механизмин изилдөө.
- Айлана-чөйрөнүн таасирин эске алуу менен организмдин жеке өнүгүү процессинде мындай маалыматтын ишке ашырылышын изилдөө.
- Себептерин изилдөө жанатирүү организмдердин өзгөрмөлүүлүгүнүн механизмдери.
- Органикалык дүйнөнүн өнүгүүсүнүн фактору катары тандоо, өзгөргүчтүк жана тукум куучулуктун ортосундагы байланышты аныктоо.
Илим практикалык маселелерди чечүүгө да катышат, бул генетиканын селекция үчүн маанисин көрсөтөт:
- Селекциянын эффективдүүлүгүн аныктоо жана гибриддештирүүнүн эң ылайыктуу түрлөрүн тандоо.
- Объектти олуттуураак сапаттарды алуу үчүн жакшыртуу максатында тукум куучулук факторлордун өнүгүшүн көзөмөлдөө.
- Тукум куучулук боюнча өзгөртүлгөн формаларды жасалма жол менен алуу.
- Айлана-чөйрөнү, мисалы, мутагендердин, зыянкечтердин таасиринен коргоого багытталган иш-чараларды иштеп чыгуу.
- Тукум куучулук патологияларга каршы күрөш.
- Жаңы асылдандыруу ыкмаларын өнүктүрүү.
- Гендик инженериянын башка ыкмаларын изде.
Илимдин объекттери: бактериялар, вирустар, адамдар, жаныбарлар, өсүмдүктөр жана козу карындар.
Илимде колдонулган негизги түшүнүктөр:
- Тукум куучулук – бардык тирүү организмдерге мүнөздүү болгон генетикалык маалыматты сактап калуу жана урпактарга берүү касиети.
- Ген – организмдин белгилүү бир сапатына жооп берген ДНК молекуласынын бир бөлүгү.
- Өзгөрмөлүүлүк – тирүү организмдин онтогенез процессинде жаңы сапаттарга ээ болуп, эскилерин жоготуу жөндөмдүүлүгү.
- Генотип - гендердин жыйындысы, организмдин тукум куучулук негизи.
- Фенотип - организм жекече процессте ээ болгон сапаттардын жыйындысыөнүктүрүү.
Генетиканын өнүгүү этаптары
Генетика менен селекциянын өнүгүшү бир нече этаптан өткөн. Ген илиминин калыптануу мезгилдерин карап көрөлү:
- 20-кылымга чейин генетика жаатындагы изилдөөлөр абстракттуу болгон, алардын практикалык негиздери жок, бирок байкоолорго негизделген. Ошол кездеги бирден-бир өнүккөн эмгек болуп Г. Мендельдин изилдөөсү саналат, ал «Proceedings of Naturalists Society» журналында жарыяланган. Бирок бул жетишкендик кеңири тараган эмес жана 1900-жылы үч окумуштуу Менделдин изилдөөлөрү менен эксперименттеринин окшоштугун тапканга чейин айтылган эмес. Дал ушул жыл генетиканын жаралган учуру деп эсептеле баштады.
- Болжол менен 1900-1912-жылдары тукум куучулуктун мыйзамдары изилденген, алар өсүмдүктөр менен жаныбарларга жүргүзүлгөн гибридологиялык эксперименттердин жүрүшүндө ачылган. 1906-жылы англис окумуштуусу В. Уотсон «ген» жана «генетика» түшүнүктөрүн киргизүүнү сунуш кылган. Ал эми 3 жылдан кийин даниялык окумуштуу В. Иогансен "фенотип" жана "генотип" түшүнүктөрүн киргизүүнү сунуштады.
- Болжол менен 1912-1925-жылдары америкалык окумуштуу Т. Морган жана анын шакирттери тукум куучулуктун хромосомалык теориясын иштеп чыгышкан.
- Болжол менен 1925-1940-жылдары мутация үлгүлөрү биринчи жолу алынган. Орус изилдөөчүлөрү Г. А. Надсон жана Г. С. Филиппов гамма нурлануунун мутацияланган гендердин пайда болушуна тийгизген таасирин ачышкан. С. С. Четвериков организмдердин өзгөрмөлүүлүгүн изилдөөнүн генетикалык жана математикалык ыкмаларын бөлүп көрсөтүү менен илимдин өнүгүшүнө салым кошкон.
- 20-кылымдын ортосунан бүгүнкү күнгө чейин генетикалык өзгөрүүлөр молекулярдык деңгээлде изилденип келет. Аягында20-кылымда ДНК модели түзүлүп, гендин маңызы аныкталып, генетикалык код дешифрленген. 1969-жылы жөнөкөй ген биринчи жолу синтезделип, кийинчерээк ал клеткага киргизилип, тукум куучулуктун өзгөрүүсү изилденген.
Генетикалык илимдин методдору
Генетика селекциянын теориялык негизи катары өзүнүн изилдөөсүндө белгилүү методдорду колдонот.
Буларга төмөнкүлөр кирет:
- Гибриддөө ыкмасы. Ал бир (максималдуу бир нече) мүнөздөмөлөрү менен айырмаланган таза сызык менен түрлөрдү кесип өтүүгө негизделген. Максаты - гибриддик муундарды алуу, бул бизге белгилердин тукум куучулук табиятын талдап, керектүү сапаттарга ээ болгон тукумду күтүүгө мүмкүндүк берет.
- Генеалогия ыкмасы. Генетикалык маалыматтын муундан-муунга өтүшүн, ооруларга ыңгайлашуусун байкоого, ошондой эле инсандын баалуулугун мүнөздөөгө мүмкүндүк берген үй-бүлө дарагынын анализинин негизинде.
- Эгиз ыкмасы. Монозиготтуу индивиддерди салыштыруунун негизинде, генетикадагы айырмачылыктарды эске албай, паратиптик факторлордун таасиринин даражасын аныктоо зарыл болгондо колдонулат.
- Цитогенетикалык метод ядрону жана клетка ичиндеги компоненттерди анализдөөгө негизделген, натыйжаларды төмөнкү көрсөткүчтөр боюнча норма менен салыштырууга болот: хромосомалардын саны, алардын колунун саны жана структуралык өзгөчөлүктөрү.
- Биохимиянын методу айрым молекулалардын функцияларын жана түзүлүшүн изилдөөгө негизделген. Мисалы, ар кандай ферменттерди колдонуу колдонулатбиотехнология жана генетикалык инженерия.
- Биофизикалык метод популяциялардын ар түрдүүлүгү жөнүндө маалымат берүүчү сүт же кан сыяктуу плазма белокторунун полиморфизмин изилдөөгө негизделген.
- Моносома ыкмасы негиз катары соматикалык клетканын гибриддешин колдонот.
- Феногенетикалык метод организмдин сапаттарынын өнүгүшүнө генетикалык жана паратиптик факторлордун таасирин изилдөөгө негизделген.
- Популяциялык-статистикалык метод биологияда математикалык анализди колдонууга негизделген, ал сандык мүнөздөмөлөрдү: орточо маанилерди эсептөө, өзгөрмөлүүлүк көрсөткүчтөрү, статистикалык каталар, корреляция жана башкаларды анализдөөгө мүмкүндүк берет. Харди-Вайнберг мыйзамын колдонуу популяциянын генетикалык түзүлүшүн, аномалиялардын таралуу деңгээлин талдоодо, ошондой эле ар кандай тандоо варианттарын колдонууда популяциянын өзгөрмөлүүлүгүн байкоого жардам берет.
Тандоо деген эмне?
Селекция - өсүмдүктөрдүн жаңы сортторун жана гибриддерин, ошондой эле жаныбарлардын породаларын түзүү ыкмаларын изилдөөчү илим. Селекциянын теориялык негизин генетика түзөт.
Илимдин максаты – тукум куучулукка таасир этүү аркылуу организмдин сапаттарын өркүндөтүү же андагы адамга керектүү касиеттерди алуу. Тандоо организмдердин жаңы түрлөрүн жарата албайт. Селекцияны эволюциянын жасалма тандоо бар формаларынын бири катары кароого болот. Анын аркасында адамзат тамак-аш менен камсыздалат.
Илимдин негизги милдеттери:
- организмдин өзгөчөлүктөрүн сапаттык жактан жакшыртуу;
- өндүрүмдүүлүктүн жана түшүмдүн жогорулашы;
- организмдердин илдеттерге, зыянкечтерге, климаттык шарттардын өзгөрүшүнө туруктуулугун жогорулатуу.
Өзгөчөлүгү илимдин татаалдыгында. Ал анатомия, физиология, морфология, таксономия, экология, иммунология, биохимия, фитопатология, өсүмдүк чарбасы, мал чарбасы жана башка көптөгөн илимдер менен тыгыз байланышта. Уруктануу, чаңдаштыруу, гистология, эмбриология жана молекулярдык биологияны билүү маанилүү.
Заманбап селекциянын жетишкендиктери тирүү организмдердин тукум куучулук жана өзгөрмөлүүлүгүн көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет. Генетиканын селекция жана медицина үчүн мааниси адамдын керектөөлөрүн канааттандыруу үчүн өсүмдүктөр менен жаныбарлардын гибриддерин алуу сапаттарынын жана мүмкүнчүлүктөрүнүн кезектешүүсүн максаттуу көзөмөлдөөдө чагылдырылат.
Селекциянын этаптары
Байыркы доорлордон бери адам айыл чарба максаттары үчүн өсүмдүктөрдү жана жаныбарларды өстүрүп, тандап алган. Бирок мындай иш байкоо жана интуицияга негизделген. Селекциянын жана генетиканын өнүгүшү дээрлик бир убакта болгон. Тандоону өнүктүрүү этаптарын карап көрөлү:
- Дыйканчылык жана мал чарбасы өнүккөн мезгилде селекция массалык мүнөзгө ээ болуп, капитализмдин калыптанышы өндүрүштүк деңгээлде тандалма ишке алып келген.
- 19-кылымдын аягында немис окумуштуусу Ф. Ахард изилдөө жүргүзүп, кант кызылчасына түшүмдүүлүктү жогорулатуу сапатын киргизген. Англиялык селекционерлер П. Ширеф жана Ф. Галлет буудайдын сортторун изилдешкен. Россияда Полтава эксперименталдык талаасы түзүлгөн, андабуудайдын сорттук курамын изилдөө.
- Селекция илим катары 1903-жылы Москвадагы айыл чарба институтунда селекциялык станция уюштурулгандан тартып өнүгө баштаган.
- 20-кылымдын орто ченинде төмөнкү ачылыштар жасалган: тукум куума өзгөрүлмө мыйзамы, маданий максатта өсүмдүктөрдүн келип чыгуу борборлорунун теориясы, селекциянын экологиялык-географиялык принциптери, булак материалы жөнүндөгү билим. өсүмдүктөр жана алардын иммунитети. Н. И. Вавиловдун жетекчилиги астында Буткул союздук прикладдык ботаника жана жаңы маданият институту түзүлгөн.
- 20-кылымдын аягынан бүгүнкү күнгө чейинки изилдөөлөр татаал, селекция башка илимдер менен, өзгөчө генетика менен тыгыз байланышта. Жогорку агроэкологиялык ыңгайлашкан гибриддер түзүлдү. Учурдагы изилдөөлөр гибриддерди жогорку өндүрүмдүүлүккө жана биотикалык жана абиотикалык стресстерге туруштук берүүгө багытталган.
Тандоо ыкмалары
Генетика тукум куучулук маалыматтын берилүү схемаларын жана мындай процессти көзөмөлдөө жолдорун карайт. Селекция генетикадан алынган билимди колдонот жана организмдерди баалоо үчүн башка ыкмаларды колдонот.
Негизгилери:
- Тандоо ыкмасы. Тандоодо табигый жана жасалма (сезимсиз же методикалык) тандоо колдонулат. Белгилүү бир организмди (индивидуалдык тандоо) же алардын тобун (массалык тандоо) да тандаса болот. Селекциянын түрүн аныктоо жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн көбөйүү өзгөчөлүктөрүнө негизделген.
- Гибриддөө жаңы генотиптерди алууга мүмкүндүк берет. Методдо түр ичиндеги (айрылуу бир түрдүн ичинде болот) жана түр аралык гибриддештирүү (ар түрдүү түрлөрдүн кайчылашуусу) бөлүнөт. Инбридингди жүргүзүү организмдин жашоо жөндөмдүүлүгүн төмөндөтүү менен бирге тукум куучулук касиеттерин оңдоого мүмкүндүк берет. Эгерде тукум улоо экинчи же кийинки муундарда жүргүзүлсө, анда селекционер жогорку түшүмдүү жана туруктуу гибриддерди алат. Алыскы кесүү менен тукуму тукумсуз экени аныкталган. Бул жерде генетиканын селекция үчүн мааниси гендерди изилдөө жана организмдердин асылдуулугуна таасир этүүнүн мүмкүндүгүндө чагылдырылат.
- Полиплоидия – тукумсуз гибриддерде тукумдуулукка жетишүүгө мүмкүндүк берүүчү хромосомалардын топтомун көбөйтүү процесси. Полиплоидиядан кийин өстүрүлгөн кээ бир өсүмдүктөрдүн тукумдуулугу алардын тектеш түрлөрүнө караганда жогору экени байкалган.
- Индукцияланган мутагенез – организмдин мутаген менен дарылангандан кийинки мутациясынын жасалма жол менен индукцияланган процесси. Мутация аяктагандан кийин селекционер фактордун организмге тийгизген таасири жана анын жаңы сапаттарга ээ болушу жөнүндө маалымат алат.
- Клетка инженериясы культивация, реконструкция жана гибриддештирүү аркылуу клетканын жаңы түрүн куруу үчүн иштелип чыккан.
- Гендик инженерия гендерди бөлүп алууга жана изилдөөгө, организмдердин сапаттарын жакшыртуу жана жаңы түрлөрдү көбөйтүү үчүн аларды манипуляциялоого мүмкүндүк берет.
Өсүмдүктөр
Өсүмдүктөрдүн өсүшүн, өнүгүшүн жана пайдалуу касиеттерин тандоо процессинде генетика менен селекция бири-бири менен тыгыз байланышта. Өсүмдүктөрдүн жашоосун талдоо жаатындагы генетика менен алектенеталардын енугушунун езгечелуктерун жана организмдин нормалдуу калыптанышын жана иштешин камсыз кылуучу гендерди уйренуу маселелери.
Илим төмөнкү тармактарды изилдейт:
- Белгилүү бир организмдин өнүгүшү.
- Заводдун сигнализация системаларын башкаруу.
- Ген туюнтмасы.
- Өсүмдүк клеткалары менен ткандардын өз ара аракеттенүү механизмдери.
Селекция, өз кезегинде, генетика аркылуу алынган билимдердин негизинде өсүмдүк түрлөрүнүн жаңы түрлөрүн түзүүнү же сапаттарын жакшыртууну камсыздайт. Илимди дыйкандар жана багбандар гана эмес, илимий уюмдардагы селекционерлер да изилдеп жана ийгиликтуу пайдаланып жатышат.
Селекцияда жана үрөнчүлүктө генетиканы колдонуу өсүмдүктөргө адам жашоосунун ар кандай тармактарында, мисалы, медицинада же ашпозчулукта пайдалуу боло турган жаңы сапаттарды сиңирүүгө мүмкүндүк берет. Ошондой эле, генетикалык мүнөздөмөлөрдү билүү башка климаттык шарттарда өсө ала турган өсүмдүктөрдүн жаңы сортторун алууга мүмкүндүк берет.
Генетиканын аркасында асылдандыруу айкаш жана жеке тандоо ыкмасын колдонот. Ген илиминин өнүгүшү селекцияда полиплоидия, гетерозис, эксперименталдык мутагенез, хромосомалык жана гендик инженерия сыяктуу ыкмаларды колдонууга мүмкүндүк берет.
Жаныбарлар дүйнөсү
Айбандардын селекциясы жана генетикасы - жаныбарлар дүйнөсүнүн өкүлдөрүнүн өнүгүү өзгөчөлүктөрүн изилдөөчү илим тармагы. Генетиканын аркасында адам тукум куучулук, генетикалык өзгөчөлүк жана өзгөргүчтүк жөнүндө билимге ээ болоторганизм. Ал эми тандоо сапаттары адамдарга керектүү жаныбарларды гана тандоого мүмкүндүк берет.
Узак убакыттан бери адамдар, мисалы, айыл чарбасында же аңчылыкта колдонууга ылайыктуу жаныбарларды тандап келишет. Экономикалык сапаттары жана сырткы көрүнүшү асылдандыруу үчүн чоң мааниге ээ. Ошентип, айыл чарба жаныбарлары тукумунун сырткы көрүнүшүнө жана сапатына карап бааланат.
Селекцияда генетика билимин колдонуу жаныбарлардын тукумун жана алардын керектүү сапаттарын көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет:
- вируска туруктуулук;
- сут саап алуунун жогорулашы;
- өзүнчө өлчөм жана дене түзүлүш;
- климатка сабырдуулук;
- тукумдуулук;
- тукум жынысы;
- тукумдагы тукум куучулук ооруларды жоюу.
Мал чарбасы адамдын тамак-ашка болгон биринчи керектөөлөрүн канааттандыруу үчүн гана эмес, кеңири жайылган. Бүгүнкү күндө жасалма жол менен өстүрүлгөн көптөгөн үй жаныбарларынын породаларын, ошондой эле кемирүүчүлөр менен балыктарды, мисалы, гуппилерди байкоого болот. Мал чарбачылыгында селекция жана генетика төмөнкүдөй ыкмаларды колдонот: гибриддештирүү, жасалма уруктандыруу, эксперименталдык мутагенез.
Селекциячылар жана генетиктер гибриддердин биринчи муундагы түрлөрүнүн тукумсуздугу жана тукумдун тукумдуулугунун олуттуу төмөндөшү көйгөйүнө көп туш болушат. Заманбап илимпоздор мындай суроолорду активдүү чечүүдө. Илимий иштин негизги максаты – гаметалардын, түйүлдүктүн жана эненин организминин шайкеш келүү закон ченемдүүлүктөрүн генетикалык деңгээлде изилдөө.
Микроорганизмдер
Селекциянын азыркы билимдери жанагенетика адамдын баалуу тамак-аш продуктыларына болгон керектеелерун канааттандырууга мумкундук берет, алар негизинен мал чарбачылыгынан алынат. Бирок окумуштуулардын көңүлүн жаратылыштын башка объектилери – микроорганизмдер да бурат. Илим көптөн бери ДНК индивидуалдык өзгөчөлүк жана башка организмге берилбейт деп эсептейт. Бирок изилдөөлөр көрсөткөндөй, бактериялык ДНК өсүмдүктөрдүн хромосомаларына ийгиликтүү киргизилиши мүмкүн. Бул процесс аркылуу бир бактерияга же вируска мүнөздүү сапаттар башка бир организмде тамыр жайышат. Ошондой эле вирустардын генетикалык маалыматынын адам клеткаларына тийгизген таасири эчак эле белгилүү.
Генетиканы изилдөө жана микроорганизмдерди селекциялоо өсүмдүк өстүрүү жана мал чарбачылыгына караганда кыска мөөнөттө жүргүзүлөт. Бул микроорганизмдердин муундарынын тез көбөйүшүнө жана өзгөрүшүнө байланыштуу. Селекциянын жана генетиканын заманбап ыкмалары - мутагендерди колдонуу жана гибриддештирүү - жаңы касиеттери бар микроорганизмдерди түзүүгө мүмкүндүк берди:
- Микроорганизмдердин мутанттары аминокислоталардын ашыкча синтезделишине жана витаминдер менен провитаминдердин көбөйүшүнө жөндөмдүү;
- азотту бекитүүчү бактериялардын мутанттары өсүмдүктөрдүн өсүшүн кыйла тездетет;
- Ачыткы организмдери өстүрүлдү - бир клеткалуу козу карындар жана башка көптөгөн.
Селекциячылар жана генетиктер бул мутагендерди колдонушат:
- ультра күлгүн;
- иондоштуруучу нурлануу;
- этиленимин;
- nitrosomethylurea;
- нитраттарды колдонуу;
- акридин боёктору.
Мутациянын эффективдүүлүгү үчүнмутагендин аз дозалары менен микроорганизмди тез-тез дарылоо колдонулат.
Медицина жана биотехнология
Селекция жана медицина үчүн генетиканын жалпы маанисинде эки учурда тең илим организмдердин иммунитетинде көрүнгөн тукум куучулукту изилдөөгө мүмкүндүк берет. Мындай билим патогендерге каршы күрөшүүдө маанилүү.
Медицина тармагындагы генетиканы изилдөө сизге төмөнкүлөргө мүмкүндүк берет:
- генетикалык аномалиялары бар балдардын төрөлүшүн алдын алуу;
- тукум куучулук патологияларды алдын алуу жана дарылоо;
- чөйрөнүн тукум куучулукка тийгизген таасирин изилдөө.
Бул үчүн төмөнкү ыкмалар колдонулат:
- генеалогиялык - үй-бүлө дарагын изилдөө;
- twin - дал келген эгиз жуп;
- цитогенетикалык - хромосомаларды изилдөө;
- биохимиялык - ДНКдагы мутант аллеяларын аныктоого мүмкүндүк берет;
- dermatoglyphic - тери үлгүсүн талдоо;
- моделдөө жана башкалар.
Заманбап изилдөөлөр болжол менен 2000 тукум куума ооруларды аныктады. Көбүнчө психикалык бузулуулар. Генетиканы изилдөө жана микроорганизмдерди тандоо калктын арасында ооруну азайтат.
Биотехнологиядагы генетиканын жана селекциянын жетишкендиктери биологиялык системаларды (прокариоттор, козу карындар жана балырлар) илимде, өнөр жай өндүрүшүндө, медицинада жана айыл чарбасында колдонууга мүмкүндүк берет. Генетика боюнча билим мындай технологияларды өнүктүрүү үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү берет: энергияны жана ресурстарды үнөмдөөчү, калдыксыз, билимди көп талап кылган, коопсуз. Биотехнологиядатөмөнкү ыкмалар колдонулат: клетка жана хромосома тандоо, гендик инженерия.
Генетика жана селекция бири-бири менен тыгыз байланышта болгон илимдер. Асылдандыруу иши көбүнчө организмдердин баштапкы санынын генетикалык ар түрдүүлүгүнө көз каранды. Дал ушул илимдер айыл чарбасын, медицинаны, өнөр жайды жана адам жашоосунун башка тармактарын өнүктүрүү үчүн билимди берет.
