Seleção e genética: definições, conceito, estágios de evolução, métodos de desenvolvimento e recursos de aplicação

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 05:39

A humanidade há muito se dedica à seleção de plantas e animais adequados para atender às necessidades da população. Este conhecimento é combinado em ciência - seleção. A genética, por sua vez, fornece a base para uma seleção e melhoramento mais criteriosos de novas variedades e raças com qualidades especiais. No artigo, consideraremos a descrição dessas duas ciências e os recursos de sua aplicação.

O que é genética?

A ciência dos genes é uma disciplina que estuda o processo de transmissão da informação hereditária e a variabilidade dos organismos através das gerações. A genética é a base teórica da seleção, cujo conceito é descrito a seguir.

As tarefas da ciência incluem:

• Estudo do mecanismo de armazenamento e transmissão de informações de ancestrais para descendentes.
• O estudo da aplicação de tais informações no processo de desenvolvimento individual do organismo, levando em conta a influência do meio ambiente.
• Estudando as causas emecanismos de variabilidade dos organismos vivos.
• Determinação da relação entre seleção, variabilidade e hereditariedade como fatores no desenvolvimento do mundo orgânico.

A ciência também está envolvida na resolução de problemas práticos, o que mostra a importância da genética para o melhoramento:

• Determinação da eficiência de seleção e seleção dos tipos de hibridização mais adequados.
• Controle do desenvolvimento de fatores hereditários a fim de melhorar o objeto para obter qualidades mais significativas.
• Obtenção de formas modificadas hereditariamente por meios artificiais.
• Desenvolvimento de medidas destinadas a proteger o meio ambiente, por exemplo, da influência de agentes mutagênicos, pragas.
• Luta contra as patologias hereditárias.
• Progredindo em novos métodos de criação.
• Procure outros métodos de engenharia genética.

Os objetos da ciência são: bactérias, vírus, humanos, animais, plantas e fungos.

Conceitos básicos usados na ciência:

• A hereditariedade é a propriedade de preservar e transmitir aos descendentes informações genéticas, inerentes a todos os organismos vivos, que não podem ser retiradas.
• Gene é uma parte de uma molécula de DNA que é responsável por uma certa qualidade de um organismo.
• Variabilidade é a capacidade de um organismo vivo de adquirir novas qualidades e perder as antigas no processo de ontogênese.
• Genótipo - um conjunto de genes, a base hereditária de um organismo.
• Fenótipo - um conjunto de qualidades que um organismo adquire no processo dedesenvolvimento.

Fases do desenvolvimento da genética

O desenvolvimento da genética e seleção passou por várias etapas. Considere os períodos de formação da ciência dos genes:

1. Até o século 20, as pesquisas no campo da genética eram abstratas, não tinham base prática, mas eram baseadas em observações. O único trabalho avançado da época foi o estudo de G. Mendel, publicado nos Proceedings of the Society of Naturalists. Mas a conquista não se espalhou e não foi reivindicada até 1900, quando os três cientistas descobriram a semelhança de seus experimentos com a pesquisa de Mendel. Foi este ano que começou a ser considerado o momento do nascimento da genética.
2. Aproximadamente em 1900-1912, as leis da hereditariedade foram estudadas, reveladas durante experimentos hibridológicos realizados em plantas e animais. Em 1906, o cientista inglês W. Watson propôs a introdução dos conceitos de "gene" e "genética". E depois de 3 anos, V. Johannsen, um cientista dinamarquês, propôs introduzir os conceitos de "fenótipo" e "genótipo".
3. Aproximadamente em 1912-1925, o cientista americano T. Morgan e seus alunos desenvolveram a teoria cromossômica da hereditariedade.
4. Por volta de 1925-1940, os primeiros padrões de mutação foram obtidos. Os pesquisadores russos G. A. Nadson e G. S. Filippov descobriram a influência da radiação gama no aparecimento de genes mutantes. S. S. Chetverikov contribuiu para o desenvolvimento da ciência, destacando métodos genéticos e matemáticos para estudar a variabilidade dos organismos.
5. Desde meados do século 20 até os dias atuais, as alterações genéticas têm sido estudadas em nível molecular. No finalNo século 20, um modelo de DNA foi criado, a essência do gene foi determinada e o código genético foi decifrado. Em 1969, um gene simples foi sintetizado pela primeira vez, e mais tarde foi introduzido em uma célula e a mudança em sua hereditariedade foi estudada.

Métodos da Ciência Genética

A genética, como base teórica da criação, utiliza certos métodos em suas pesquisas.

Incluem:

• Método de hibridização. Baseia-se no cruzamento de espécies com uma linhagem pura, que diferem em uma (no máximo várias) características. O objetivo é obter gerações híbridas, o que nos permite analisar a natureza da herança de características e esperar obter descendentes com as qualidades necessárias.
• Método de genealogia. Com base na análise da árvore genealógica, que permite rastrear a transferência da informação genética ao longo das gerações, a adaptabilidade a doenças e também caracterizar o valor de um indivíduo.
• Método Twin. Baseada na comparação de indivíduos monozigóticos, utilizada quando é necessário estabelecer o grau de influência de fatores paratípicos ignorando diferenças na genética.
• O método citogenético baseia-se na análise do núcleo e dos componentes intracelulares, comparando os resultados com a norma para os seguintes parâmetros: número de cromossomos, número de seus braços e características estruturais.
• O método da bioquímica é baseado no estudo das funções e estrutura de certas moléculas. Por exemplo, o uso de várias enzimas é usado embiotecnologia e engenharia genética.
• O método biofísico baseia-se no estudo do polimorfismo de proteínas plasmáticas, como leite ou sangue, que fornece informações sobre a diversidade de populações.
• O método monossômico usa a hibridização de células somáticas como base.
• O método fenogenético baseia-se no estudo da influência de fatores genéticos e paratípicos no desenvolvimento das qualidades de um organismo.
• O método estatístico populacional baseia-se na aplicação da análise matemática em biologia, que permite analisar características quantitativas: cálculo de valores médios, indicadores de variabilidade, erros estatísticos, correlação e outros. A utilização da lei de Hardy-Weinberg auxilia na análise da estrutura genética da população, no nível de distribuição das anomalias, e também no rastreamento da variabilidade da população ao aplicar várias opções de seleção.

O que é seleção?

Breeding é uma ciência que estuda métodos de criação de novas variedades e híbridos de plantas, bem como raças de animais. A base teórica do melhoramento é a genética.

O objetivo da ciência é melhorar as qualidades de um organismo ou obter nele as propriedades necessárias para uma pessoa influenciando a hereditariedade. A seleção não pode criar novas espécies de organismos. A seleção pode ser considerada uma das formas de evolução em que a seleção artificial está presente. Graças a ela, a humanidade recebe comida.

As principais tarefas da ciência:

• melhoria qualitativa das características do corpo;
• aumento de produtividade e rendimento;
• aumento da resistência dos organismos a doenças, pragas, mudanças nas condições climáticas.

A peculiaridade é a complexidade da ciência. Está intimamente relacionado com anatomia, fisiologia, morfologia, taxonomia, ecologia, imunologia, bioquímica, fitopatologia, produção agrícola, pecuária e muitas outras ciências. Conhecimentos de fertilização, polinização, histologia, embriologia e biologia molecular são significativos.

As conquistas da criação moderna permitem que você controle a hereditariedade e a variabilidade dos organismos vivos. A importância da genética para o melhoramento e a medicina se reflete no controle proposital da sucessão de qualidades e nas possibilidades de obtenção de híbridos de plantas e animais para atender às necessidades humanas.

Etapas do desenvolvimento da seleção

Desde os tempos antigos, o homem vem criando e selecionando plantas e animais para fins agrícolas. Mas tal trabalho foi baseado em observação e intuição. O desenvolvimento da criação e da genética ocorreu quase simultaneamente. Considere os estágios do desenvolvimento da seleção:

1. Durante o desenvolvimento da lavoura e da pecuária, a seleção começou a ser massiva, e a formação do capitalismo levou ao trabalho seletivo no nível industrial.
2. No final do século 19, o cientista alemão F. Achard realizou um estudo e incutiu na beterraba a qualidade de rendimentos crescentes. Os criadores ingleses P. Shiref e F. Gallet estudaram variedades de trigo. Na Rússia, foi criado o Campo Experimental de Poltava, ondeestudos da composição varietal do trigo.
3. A criação como ciência começou a se desenvolver desde 1903, quando uma estação de criação foi organizada no Instituto Agrícola de Moscou.
4. Em meados do século XX, foram feitas as seguintes descobertas: a lei da variabilidade hereditária, a teoria dos centros de origem das plantas para fins culturais, os princípios ecológicos e geográficos de seleção, o conhecimento sobre o material de origem da plantas e sua imunidade. O All-Union Institute of Applied Botany and New Cultures foi criado sob a liderança de N. I. Vavilov.
5. As pesquisas desde o final do século XX até os dias atuais são complexas, a seleção interage intimamente com outras ciências, principalmente com a genética. Híbridos com alta adaptação agroecológica foram criados. A pesquisa atual está se concentrando em fazer com que os híbridos sejam altamente produtivos e resistam a estressores bióticos e abióticos.

Métodos de seleção

Genética considera os padrões de transmissão de informações hereditárias e formas de controlar tal processo. A criação usa o conhecimento adquirido da genética e usa outros métodos para avaliar os organismos.

Os principais são:

• Método de seleção. A seleção usa a seleção natural e artificial (inconsciente ou metódica). Um organismo específico (seleção individual) ou um grupo deles (seleção em massa) também pode ser selecionado. A definição do tipo de seleção é baseada nas características da reprodução de animais e plantas.
• A hibridização permite obter novos genótipos. No método, distingue-se a hibridização intraespecífica (o cruzamento ocorre dentro de uma espécie) e a hibridização interespecífica (cruzamento de espécies diferentes). A realização de endogamia permite fixar propriedades hereditárias enquanto reduz a viabilidade do organismo. Se a endogamia for realizada na segunda geração ou nas gerações subsequentes, o criador receberá híbridos de alto rendimento e resistentes. Foi estabelecido que com cruzamento distante, a prole é estéril. Aqui a importância da genética para o melhoramento se expressa na possibilidade de estudar os genes e influenciar a fertilidade dos organismos.
• Poliploidia é o processo de aumento de conjuntos cromossômicos, que permite atingir a fertilidade em híbridos inférteis. Observou-se que algumas plantas cultivadas após a poliploidia apresentam maior fertilidade do que suas espécies relacionadas.
• A mutagênese induzida é um processo induzido artificialmente de mutação de um organismo após seu tratamento com um mutagênico. Após o término da mutação, o criador recebe informações sobre a influência do fator no organismo e a aquisição de novas qualidades por ele.
• A engenharia celular é projetada para construir um novo tipo de célula por meio de cultivo, reconstrução e hibridização.
• A engenharia genética permite isolar e estudar genes, manipulá-los para melhorar as qualidades dos organismos e criar novas espécies.

Plantas

No processo de estudo do crescimento, desenvolvimento e seleção de propriedades úteis das plantas, a genética e a seleção estão intimamente interligadas. A genética no campo da análise da vida vegetal lida comquestões de estudar as características de seu desenvolvimento e genes que garantem a formação e funcionamento normal do corpo.

A ciência estuda as seguintes áreas:

• O desenvolvimento de um organismo específico.
• Controle dos sistemas de sinalização da planta.
• Expressão do gene.
• Mecanismos de interação entre células e tecidos vegetais.

Breeding, por sua vez, garante a criação de novas ou o aprimoramento das qualidades de espécies vegetais existentes com base no conhecimento adquirido através da genética. A ciência está sendo estudada e usada com sucesso não apenas por agricultores e jardineiros, mas também por criadores em organizações de pesquisa.

A utilização da genética no melhoramento e na produção de sementes permite incutir novas qualidades nas plantas que podem ser úteis em diversas áreas da vida humana, como a medicina ou a culinária. Além disso, o conhecimento das características genéticas permite obter novas variedades de culturas que podem crescer em outras condições climáticas.

Graças à genética, a criação utiliza o método de cruzamento e seleção individual. O desenvolvimento da ciência dos genes permite aplicar métodos como poliploidia, heterose, mutagênese experimental, engenharia cromossômica e genética no melhoramento.

Mundo Animal

Seleção e genética de animais são ramos da ciência que estudam as características do desenvolvimento de representantes do mundo animal. Graças à genética, uma pessoa ganha conhecimento sobre hereditariedade, características genéticas e variabilidadeorganismo. E a seleção permite que você selecione para uso apenas aqueles animais cujas qualidades são necessárias para os humanos.

Há muito tempo as pessoas selecionam animais que, por exemplo, são mais adequados para uso na agricultura ou na caça. Características econômicas e exteriores são de grande importância para a reprodução. Assim, os animais de fazenda são julgados pela aparência e qualidade de sua prole.

O uso do conhecimento da genética na criação permite controlar a prole dos animais e suas qualidades necessárias:

• resistência ao vírus;
• aumento na produção de leite;
• tamanho individual e físico;
• tolerância climática;
• fertilidade;
• sexo da prole;
• eliminação de doenças hereditárias em descendentes.

A criação de animais tornou-se generalizada não apenas para atender às necessidades humanas primárias de nutrição. Hoje você pode observar muitas raças de animais domésticos, criados artificialmente, além de roedores e peixes, como guppies. A criação e a genética na pecuária utilizam os seguintes métodos: hibridização, inseminação artificial, mutagênese experimental.

Criadores e geneticistas muitas vezes enfrentam o problema da não reprodução de espécies entre a primeira geração de híbridos e uma diminuição significativa na fecundidade da prole. Os cientistas modernos resolvem ativamente essas questões. O principal objetivo do trabalho científico é estudar os padrões de compatibilidade dos gametas, do feto e do corpo da mãe no nível genético.

Microrganismos

Conhecimento moderno de criação eA genética permite satisfazer as necessidades humanas de produtos alimentares valiosos, que são obtidos principalmente da criação de animais. Mas a atenção dos cientistas também é atraída por outros objetos da natureza - microorganismos. A ciência há muito acredita que o DNA é uma característica individual e não pode ser transferido para outro organismo. Mas a pesquisa mostrou que o DNA bacteriano pode ser introduzido com sucesso nos cromossomos das plantas. Por meio desse processo, as qualidades inerentes a uma bactéria ou vírus se enraízam em outro organismo. Além disso, a influência da informação genética dos vírus nas células humanas é conhecida há muito tempo.

O estudo da genética e a seleção de microrganismos são realizados em menos tempo do que com a produção agrícola e a pecuária. Isso se deve à rápida reprodução e mudança de gerações de microrganismos. Métodos modernos de reprodução e genética - o uso de mutagênicos e hibridização - possibilitaram a criação de microrganismos com novas propriedades:

• Mutantes de microrganismos são capazes de supersíntese de aminoácidos e aumento da formação de vitaminas e provitaminas;
• mutantes de bactérias fixadoras de nitrogênio podem acelerar significativamente o crescimento das plantas;
• Organismos de levedura foram criados - fungos unicelulares e muitos outros.

Criadores e geneticistas usam estes mutagênicos:

• ultravioleta;
• radiação ionizante;
• etilenoimina;
• nitrosometilureia;
• aplicação de nitratos;
• tintas de acridina.

Para eficiência de mutaçãotratamentos freqüentes do microrganismo com pequenas doses do mutagênico são usados.

Medicina e Biotecnologia

Comum no significado de genética para reprodução e medicina é que, em ambos os casos, a ciência permite estudar a hereditariedade dos organismos, manifestada em sua imunidade. Esse conhecimento é importante no combate aos patógenos.

O estudo da genética no campo da medicina permite:

• prevenir o nascimento de crianças com anomalias genéticas;
• prevenir e tratar patologias hereditárias;
• estude a influência do ambiente na hereditariedade.

Os seguintes métodos são usados para isso:

• genealogical - o estudo da árvore genealógica;
• twin - par de gêmeos correspondente;
• citogenética - estudo dos cromossomos;
• bioquímico - permite identificar ruelas mutantes no DNA;
• dermatoglifia - análise do padrão da pele;
• modelagem e outros.

Pesquisas modernas identificaram aproximadamente 2.000 doenças hereditárias. Principalmente transtornos mentais. O estudo da genética e a seleção de microrganismos podem reduzir a incidência na população.

Os avanços em genética e seleção em biotecnologia possibilitam o uso de sistemas biológicos (procariontes, fungos e algas) na ciência, produção industrial, medicina e agricultura. O conhecimento da genética oferece novas oportunidades para o desenvolvimento de tais tecnologias: economia de energia e recursos, sem desperdício, conhecimento intensivo, seguro. Em biotecnologiaos seguintes métodos são usados: seleção de células e cromossomos, engenharia genética.

Genética e seleção são ciências que estão inextricavelmente ligadas. O trabalho de reprodução depende em grande parte da diversidade genética do número inicial de organismos. São essas ciências que fornecem conhecimento para o desenvolvimento da agricultura, medicina, indústria e outras áreas da vida humana.