Zwierzęta hodowano od tysiącleci by polepszyć je jakościowo wytwarzając to coraz nowsze, bardziej przydatniejsze oraz posiadające pożądaną cechę jednostki. Dziś by osiągnąć ten sam cel, który przyświecał naszym przodkom, możemy korzystać ze zdobyczy nauk przyrodniczy, rolnych oraz biotechnologii a także matematyki, statystyki, chemii czy fizyki. W śród dziedzin biologicznych najważniejsze w tej kwestii są wiadomości z takich działów jak genetyka, fizjologia zwierząt, zoopatologia, biochemia czy cytologia.

Jednak nasi przodkowie nie mieli tak zaawansowanych narzędzi jak my dzisiaj. Ich prymitywną forma manipulacji zwierzętami było najpierw udomowienie ich dzikich przodków, którzy posłużyli za tzw. materiał wyjściowy. Zwierzęta te łapano i przetrzymywano bądź to dla mięsa, bądź dla futra lub mleka. Stopniowo zaczęto dostrzegać to, iż jedne zwierzęta są lepszymi źródłami danych dóbr a inne gorszymi. To, w jakim stopniu dana cecha się rozwinie zależy przede wszystkim do środowiska ( jego warunków) oraz genotypu zwierzęcia.

Zmienność między zwierzętami nie zawsze musi wynikać z dużych różnic w ich genomach, ale o tego jak pod wpływem środowiska rozwinęły się cechy, stąd to, co widzimy nie do końca odzwierciedla genom ale fenotyp. Na różnorodność fenotypów wpływa również fakt, iż oddziaływają one ze sobą na różne sposoby.

Na kondycję zwierzęcia oraz to jak rozwinie się u niego dana cecha możemy wpłynąć manipulując odpowiednio warunkami zewnętrznymi - wytwarzając jak najlepsze. Obiektem manipulacji mogą być jakość pożywienia, warunki bytowania, stan zdrowotny itp. Najczęściej wpływa się poprzez pokarm, który uznać można za jeden w istotniejszych, jeśli nie najistotniejszy, element. Podawanie wysokiej jakości paszy, zabezpieczenie przed chorobami czy ochrona przed zmiennymi warunkami atmosferycznymi stanowią główne zadania stojące przed hodowcami, które zapewniają podnoszenie się wydajności produkcyjnej z jednego zwierzęcia. Jak widać, zatem człowiek już od dawna odpowiednio modyfikuje i dopasowuje świat go otaczający do swych potrzeb. W przypadku hodowli genotyp zwierzęcia stanowi pewien potencjał a to jak zostanie on wykorzystany zależy jedynie od hodowcy i jego zdolności w manipulowaniu warunkami zewnętrznymi. Jednak należy pamiętać, iż owe "potencjały" mogą dawać różne efekty. Nie każde zwierze będzie dobrze reagowało na standardową (taką samą) paszę.

Wpływ środowiska powodujący powstawanie zmienności określa się mianem zmienności modyfikacyjnej, chociaż jest to obraz uproszczony poprzestańmy na nim. Efekty wypracowywane w ciągu życia zwierzęcia nie są jednak odziedziczane. Mimo to nasi przodkowie do dalszej hodowli wybierali potomstwo od swych najlepszych zwierząt w stadzie. Taki nielosowy wybór jednostek do dalszego rozmnażania określa się mianem selekcji sztucznej, bądź inaczej doborem sztucznym. Dlatego też można twierdzić, iż rodzaj ludzki już od zarania dziejów manipulował populacjami zarówno zwierząt (tworząc rasy) jak i roślin (wykształcając odmiany).

O populacji, której struktura genetyczna jest niezmienna mimo upływu pokoleń mówi się, że znajduję się w stanie tzw. równowagi genetycznej. Równowagę tę zapewniają przede wszystkim różnorakie oraz przypadkowe kojarzenia osobników. Kiedy specjalnie dobiera się rodziców w celu uzyskania określonego potomstwa dokonuję się tzw. selekcji. W wyniku takiego zabiegu dochodzi do zaburzeń struktury populacji pod względem genetycznym. Zaburzenie, jeśli mowa o hodowli jest z góry założone i ma sprecyzowany przez hodowcę kierunek. Od rozmnażania zazwyczaj odsuwane są zwierzęta nie posiadające wymaganych cech, a co za tym idzie posiadające niekorzystne dla hodowli geny.

Sukces hodowca odnosi w momencie, gdy poczynione przez niego zmiany dają efekt tj. kiedy wzrasta częstotliwość cennych pod względem hodowlanym genów w populacji zwierząt. Wpływ środowiska może oczywiście przesunąć wartości cech w jednym lub w drugim kierunku.

Jeśli chodzi o terminologię to stadem selekcyjnym nazywamy takie stado, w obrębie, którego osobniki rozmnażające się są w jakiś sposób lepsze niż te od rozmnażania odsunięte - lepsze z punktu widzenia hodowcy. To, jaki rodzaj selekcji stosują hodowcy zależy m.in. od wymogów rynku zbytu oraz aspektów ekonomicznych całego przedsięwzięcia.

Osobniki z jednego stada nie mogą być w kółko używane do rozmnażania. Stado musi podlegać "odnowie" ("remont stada"). Polega to na introdukowaniu w jego obręb nowych jednostek tj. nowych zwierząt oraz eliminacji osobników w jakiś sposób niepełnowartościowych. Ogólna zasada mówi, iż cenniejsze z genetycznego punktu widzenia są samce niż samice. Co prawda dziedziczenie jest pół z jednej strony, pół z drugiej, ale jako że w hodowlach panuję poligamia to kiepski samiec może popsuć więcej "krwi", niż kiepska samica. Jedna samica rodzi góra kilka młodych ( zależy od zwierzęcia), jednak ze strony samca jest tyle raz więcej z iloma samicami tenże samiec kopulował i które zapłodnił. Jak widać, zatem zły jakościowo samiec może okazać się nawet i klęską ekonomiczną dla hodowcy, a już na pewno obniży on jakość populacji.

Osobniki można selekcjonować bądź to pod kątem ich wartości użytkowej, bądź hodowlanej. Ten pierwszy nurt stosuję się do samic, zaś drugi dotyczy samców. Innym rodzajem hodowli jest tzw. hodowla wg linii. W tym przypadku osoba odpowiedzialna za genetyczną stronę całej spray stara się aby zwierzęta tak kojarzono by były możliwie jak najbliżej skojarzone z najwartościowszym w stadzie osobnikiem pełniącym funkcję reproduktora. Bardzo ważne jest tu pokrewieństwo zwierząt, czyli to jak bardzo są one podobne genomowo do siebie. Rodziców z potomstwem łączy pokrewieństwo, które można przedstawić za pomocą linii prostej. Parametrem określającym stopień pokrewieństwa jest współczynnik R, za pomocą, którego można oszacować jaki jest udział genów jednego osobnika u innego. Kiedy stosuję się tzw. "inbred" wzrasta ryzyko wynikające z faktu, że w jednej zygocie łączą się materiały genetyczne niezwykle do siebie podobne grozi to powstaniem osobników homozygotycznych. Im rodzice są "bliższymi krewnymi" tym bardziej prawdopodobne, że ich potomstwo będzie homozygotyczne pod względem wielu cech. Inbred powoduje zatem wzrost stopnia homozygotyczność stada.

Logicznie rzecz ujmując nie może to być zbyt dobre. Homozygoty zdecydowanie częściej są zdeformowane, obarczone wieloma zwyrodnieniami oraz chorobami. Najgorszą sytuacją jest tzw. depresja inbred'owa, do której dochodzi w momencie ujawniania się u homozygot genów letalnych tj. wywołujących śmierć oraz subletalnych, które są recesywne. Spotkanie się dwóch takich genów u homozygoty nie może prowadzić do niczego dobrego. Geny recesywne nie szkodzą heterozygotą, gdyż te mają zawsze drugi gen - alternatywny - zapewniający im bezpieczeństwo ( taka kopia "zapasowa"), którego nie mogą sobie zapewnić homozygoty posiadające obydwa uszkodzone geny tejże cech. Stąd zapewne wziął się zakaz zawierania małżeństw między bliskimi krewnymi w niemal wszystkich kulturach ludzkich, chociaż w Egipcie na przykład małżeństwa takie były preferowane wśród warstw najwyższych statusem.

Wracając do hodowli zwierząt. Hodowcy zdając sobie sprawę ze szkodliwości tych zabiegów mimo wszystko stosują je w swych populacjach, tak aby tylko zachować jak najwięcej zwierząt z genami od reproduktora. Można to na przykład uzyskać kojarząc "ojca" z jego "córkami" uzyskując w ten sposób zwierzęta o silnym zgrupowaniu pożądanych genów. Rodzajem inbredu sprawdzającego czy samiec rozpłodowy nie posiada jednak jakiś niekorzystnych genów jest tzw. inbred testowy.

Przez kontynuowanie inbredu można uzyskać linie wsobną zwierząt, która to powstaje w wyniku kojarzenia krewniaków przez kilka pokoleń. Celem takich zabiegów jest otrzymanie zwierząt silnie homozygotycznych.

Osobniki niepotrzebne ze względu na swe prymitywne cechy usuwa się na drodze krzyżówek "wypierających". Wprowadza się zamiast nich przedstawiciela innej rasy i dopuszcza do rozmnażania przez kilka kolejnych pokoleń doprowadzając stopniowo do całkowitego wyeliminowania cech niepotrzebnych, gdyż nazbyt prymitywnych.

Natomiast już krzyżówki rasotwórcze miały doprowadzić do wykształcenia nowych ras, lepszych niż dotychczasowe. Można to osiągnąć podobny sposób jak opisywany powyżej bądź przez łączenie osobników z wielu ras. Zabieg taki wymaga dość długiego okresu czasu a wynika to z prostego faktu, iż tak przemieszane stado jest niezwykle różnorodne.

Rasa uznawana jest za ugruntowaną w momencie, gdy zwierzęta mające do niej należeć są dość jednolite pod względem budowy oraz przeznaczenia. Z kolei ich potomkowie nie różnią się istotnie od osobników ze stada rodzicielskiego.

Do krzyżowania użytkowego wykorzystywana jest heterozja polegająca na uzyskaniu mieszańca dwóch ras (odpowiednio dobranych pod względem cech), u którego cechy rodziców zgodnie się dograją podnosząc wartość potomstwa ponad ich indywidualne wartości.

W naszych czasach posunięto się o krok dalej doprowadzając do krzyżówek już nie tylko w obrębie ras, ale i między różnymi gatunkami, chociaż tego typu eksperymenty nadal napotykają przeszkody natury fizjologicznej oraz genetycznej. Do znanych przedstawicieli krzyżówek międzygatunkowych zaliczamy muła (osioł z koniem) oraz żubronia ( żubr z bydłem domowym).

Omówione powyżej przykłady metod hodowlanych maja na celu zwiększenie wydajności hodowlanej przy jednoczesnych niedużych kosztach ekonomicznych oraz ograniczeniu pracy, która musiałby wykonać człowiek.

W przypadku upraw roślin priorytetami są tu ich polepszanie oraz generowanie nowych odmian. Podobnie jak w przypadkach opisanych powyżej wykorzystywane są rozliczne osiągnięcia nauk biologicznych w tym zwłaszcza genetyki.

Hodowlę roślin można prowadzić w dwojaki sposób albo zachowawczy - kiedy to nie robi się nic, aby poprawić posiadane odmiany, co skutkuje spadkiem ilości oraz jakości plonów -, albo też na sposób twórczy, który polega generowaniu nowych odmian roślin i to właśnie w jego wyniku najszybciej można uzyskać wzrost ilości a także jakość plonów.

Techniki są zbliżone to tych stosowanych u zwierząt, a mianowicie taka manipulacja środowiskiem zewnętrznym w wyniku, której dochodzi do zmian w fenotypie. Podstawowym czynnikiem w wypadku roślin jest gleba na jakiej one rosną. Ważnym jest to czy posiada ona odpowiedni skład i czy zawiera odpowiednie ilości makro- oraz mikroelementów.

Uprawianie roślin polega przede wszystkim na dbaniu o warunki w jakich one rosną i zapewnianiu ich jak najkorzystniejszych. Kiedy rośliny nie są odpowiednio bądź w ogóle pielęgnowane musi się to odbić na ich kondycji, ilości plonów oraz ogólnie zdolności do przeżycia. Niepoprawnie przeprowadzane zmianowanie może spowodować spadek wysokości plonów a także do pojawiania się zaburzeń płodozmianowych. Rozsądne zmianowanie pozwala na stworzenie roślinom sprzyjających warunków do wzrostu oraz rozwijania się. Proces ten polega na uprawianiu na danym poletku ziemi na przemian różnych roślin np. najpierw zboża a potem ziemniaki. Zabieg te można uznać za prymitywne formy ingerencji w struktury genetyczne organizmów żywych.

Ostatnimi czasy coraz to większy udział oraz zastosowanie mają wiadomości z dziedziny genetyki molekularnej, której najlepiej wykorzystywanym elementem jest inżynieria genetyczna. Dzięki techniką opracowanym przez specjalistów z tej dziedziny możliwym stało się m.in. pobieranie a następnie przenoszenie genów z jednego genomu do drugiego wstępnie by móc sprawdzić jak tak przeniesiony fragment będzie się zachowywał tj. czy zacznie się replikować i ulegać ekspresji czy tez nie.

Aby dobrze pojąc istotę inżynierii genetycznej koniecznym jest poznanie sposobu działania tzw. wektorów, którymi mogą być wirusy oraz plazmidy. Dobrze byłoby również poznać budowę tych ostatnich jak i bakteriofagów. Dowiedzieć się za pomocą jakich enzymów (restryktazy) można ciąć kwas dezoksyrybonukleinowy na fragmenty itd. Ważnym elementem wykorzystywanym w tym wypadku są również wirusy, których budowę pokrótce przedstawię.

Byty z pogranicza dwóch światów żywego i materii nieożywionej. Do ich elementów składowych zaliczamy otoczkę białkową (kapsyd), której pod elementami są kapsomery. W jej wnętrzu znajduje się rdzeń z DNA bądź RNA, to który z tych dwóch kwasów występuje u danego wirusa pozwala na jego klasyfikacje. Kiedy wirus nie znajduję się wewnątrz komórki ma on postać nieaktywną oraz jest w formie krystalicznej. Jakiekolwiek przejawy życia pojawiają się u wirusów dopiero w momencie, gdy wniknie on do cytoplazmy komórki.

Wirus mozaiki tytoniowej odkryty w 1892 roku uzyskano w jego formie krystalicznej dopiero w 1935 roku i dokonał tego niejaki W.M. Stanleya. Jak dotąd udało się już uzyskać bardzo wiele wirusów w ich krystalicznych postaciach. Gdy takowe wprowadza się do komórek żywicielskich po chwili zaczynają się one namnażać a później być przyczyną określonych chorób. Kolejnymi etapami w "życiu" wirusa jest replikacja swego materiału, z syntetyzowanie białek do budowy kapsydu oraz w końcu złożenie tego wszystkiego w nowego wirusa. Nawet dostanie się samego wirusowego materiału genetycznego jest wystarczającym bodźcem do zapoczątkowania replikacji materiału oraz syntezy białek. Wirus sprytnie wykorzystuje do własnych celów mechanizm stosowany przez gospodarza do kopiowania własnego DNA oraz produkcji białek. Działa on zatem jak pasożyt - czerpie korzyści dla siebie, nie przejmując się zupełnie stanem swego gospodarza. Kiedy nadchodzi odpowiednia pora opuszcza go już nie ten sam wirus, a tysiące jego potomnych kopii, które przy okazji niszczą komórkę. Obszar komórki stanowi idealne miejsce dla wirusa do namnażania się, dlatego też właśnie z tego powodu, jaki ze względu na swój pasożytniczy charakter wirusy wykorzystywane są w technikach inżynierii genetycznej.

Wirusy są wybiórcze, atakują konkretne obszary ciała oraz tkanki. Przykładami tu mogą być np. wirusy ospy, brodawek czy też odry, które atakują tylko skórę albo też wirusy wścieklizny i paraliżu dziecięcego Heinego Medina, które upatrzyły sobie za miejsce występowania obszar mózgu oraz rdzenia kręgowego.

Walkę z wirusami toczy się przeważnie na drodze profilaktycznych szczepień. Dzięki nim komórki produkują interferony po kontakcie z unieczynnioną postacią wirusa, dzięki czemu będą wstanie sobie z nim poradzić szybciej przy następnym kontakcie. Ponad to sam interferon jest białkiem o właściwościach wirusobójczych.

Inżynieria genetyczna działa także na nieco wyższym poziomie. Naukowcy dzięki niej przeprowadzają również rozliczne zabiegi na komórkach jako całości oraz na ich jądrach. Określa się to już mianem inżynierii komórkowej. Niewątpliwym osiągnięciem tej inżynierii jest takie zmanipulowanie odpowiednimi komórkami, w efekcie którego uzyskaliśmy zdolność do produkcji jednorodnych przeciwciał, inaczej określanych mianem monoklonalnych. Technika ta w znacznym stopniu obniżyła koszty uzyskiwania przeciwciał oraz sposób ich pozyskiwania, który w porównaniu z metodą klasyczną nie generuje powstawania przeciwciał przypadkowych i niepotrzebnych.

Ostatnią techniką genetyczną, którą należałoby tu przytoczyć jest klonowanie. Polega ono na uzyskiwaniu identycznych genetycznie osobników (klonów) osobników, które mogą rozmnażać się jedynie płciowo. Samo zjawisko "klonowania" nie jest niczym niezwykłym w świecie zwierząt, jego nietypowość w omawianym przypadku wynika właśnie z faktu, że klonuje się zwierzęta, które naturalnie robić tego nie mogą.

Podsumowując, na chwilę obecna genetyka jest dziedziną biologii niezwykle prężnie się rozwijającą, której osiągnięcia mają już liczne zastosowania w dziedzinie medycyny, hodowli oraz upraw.