ПРИЧИНИ МУТАЦІЙ. ЗАКОН ГОМОЛОГИЧЕСКИХ РЯДІВ СПАДКОЄМНОЇ МІНЛИВОСТІ

Згадаєте! Які властивості генетичного коду? Що таке алкалоїди?

Причини мутацій тривалий час залишалися нез'ясованими. І тільки в 1927 році співробітник Т. Моргана - Г. Меллер (1890-1967) - показав, що мутації можна викликати штучно. Діючи рентгенівськими променями на дрозофіл, він відзначав у них різноманітні мутації. Фактори, здатні викликати мутації, одержали назву мутагенних; по походженню вони бувають фізичними, хімічними або біологічними.

Фізичні мутагени. Серед фізичних мутагенів найбільше значення мають іонізуючі випромінювання, зокрема рентгенівське. Проходячи через живу речовину, рентгенівські промені (або гамма-промені) вибивають електрони із зовнішньої оболонки атомів або молекул, у результаті чого ті стають зарядженими позитивно, а вибиті електрони продовжують цей процес, викликаючи хімічні перетворення різних з'єднань живих організмів. До фізичних мутагенів ставляться також ультрафіолетові промені, підвищена температура й ін. фактори.

Як і рентгенівські, ультрафіолетові промені в опромінених клітинах викликають зміни - хімічні реакції, що приводять до мутацій, як правило, генним і рідше - хромосомним. Висока температура може збільшити кількість генних мутацій, а підвищення її до верхньої границі витривалості організмів - і хромосомних мутацій.

Хімічні мутагени були відкриті пізніше фізичних. Значний внесок у їхнє вивчення внесла українська школа генетиків, очолювана академіком С.М.Гершензоном (1906-1998). Відома безліч хімічних мутагенів і щорічно відкривають всі нові й нові. Наприклад, алкалоїд колхицин руйнує веретено розподілу, що приводить до подвоєння количе-

ства хромосом у клітині. Газ іприт, використовуваний як хімічна зброя, підвищує частоту мутацій в експериментальних мишей до 90 разів. Хімічні мутагени здатні викликати мутації всіх типів.

До біологічних мутагенів відносять віруси. Установлено, що в клітинах, уражених вірусами, мутації спостерігаються значно частіше, ніж у здорових. Віруси викликають як генні, так і хромосомні мутації, уводячи певну кількість власної генетичної інформації в генотип клітини-хазяїна. Уважають, що ці процеси відігравали важливу роль в еволюції прокаріот, оскільки віруси можуть переносити генетичну ін-формацію між клітинами різних видів (так званий горизонтальний перенос генів).

Спонтанні (мимовільні) мутації виникають без впливу мутагенних факторів, наприклад, як помилки при відтворенні генетичного коду. Їхні причини ще остаточно не з'ясовані. Ними можуть бути: природне радіаційне тло, космічні промені, що досягають поверхні Землі, і ін. причини.

В організмі існують антимутаційні механізми, спрямовані на захист генетичної інформації від мутацій. До них ставляться вырожденность генетичного коду й повторюваність багатьох генів у геноме. Захистом від мутацій також служить видалення змінених ділянок з молекули ДНК: за допомогою ферментів утворяться два розриви, мутировавший ділянка віддаляється, а на його місце вбудовується ділянка із властивої цієї частини молекули послідовністю нуклеотидов.

Загальні властивості мутацій. Здатність до мутацій властива всім живим організмам. Мутагени універсальні, тобто вони можуть викликати мутації в будь-якого виду організмів. На відміну від модифікацій, мутації не мають певної спрямованості: той самий мутагенний фактор, що діє з однаковою інтенсивністю на ідентичні в генетичному відношенні організми (напр., однояйцовых близнюків), може викликати в них різні типи мутацій. Разом з тим різні мутагени можуть викликати в далеких у генетичному відношенні організмів подібні спадкоємні зміни. Ступінь виразності мутаційних змін у фенотипі не залежить від інтенсивності й тривалості дії мутагенного фактора. Так, слабкий мутагенний фактор, що діє нетривалий час, іноді здатний викликати більше значні зміни у фенотипі, чим більше сильний. Однак зі збільшенням інтенсивності дії мутагенного фактора до певного рівня зростає частота мутацій.

Для всіх мутагенних факторів не існує нижнього порога їхньої дії, тобто такої межі інтенсивності дії, нижче якого вони не здатні викликати мутації. Це властивість мутагенних факторів має важливе теоретичне й практичес-

яке значення, оскільки свідчить про те, що генотип організмів необхідно захищати від всіх мутагенних факторів, який би не була низкою інтенсивність їхньої дії.

Різні види живих організмів і навіть різні особини одного виду характеризуються неоднаковою чутливістю до дії мутагенних факторів. Так, дорослі особини деяких груп членистоногих (напр., скорпіонів, многоножек-кивсяков) здатні витримувати дози радіації до 100 000 рад (1 радий = 1,07 рентгена), а для того, щоб убити клітини деяких бактерій, необхідна доза близько 1 000 000 рад. Для людини смертельної вважається доза в 700 рад. При цьому на ранніх етапах розвитку організмів їхня чутливість до мутагенних факторів вище, ніж у дорослих особин. Так, доза в 200 рад здатна вбивати зародки комарів, тоді як дорослі комахи зберігають життєздатність при дозах понад 10 000 радий.

Значення мутацій у природі й житті людини. Мутації є основним джерелом спадкоємної мінливості -фактора еволюції організмів. Більшість мутацій шкідливо для живих істот, оскільки вони знижують їхня пристосованість до умов перебування. Однак нейтральні мутації при певних змінах навколишнього середовища можуть оказяться корисними.

Мутації широко використають у селекції рас геній і мікроорганізмів, тому що вони дозволяють збільшити розмаїтість вихідного матеріалу й тим самим підвищити ефективність селекційної роботи. Використають мутації й для розробки генетичних методів боротьби зі шкідниками сільського й лісового господарства, кровососущими комахами. У лабораторних умовах на самців цих видів діють мутагенними факторами (напр., рентгенівськими променями), що впливають на полові клітини. У результаті цього самці стають нездатними до запліднення (стерильними). Таких мутантних самців випускають у природу, де вони спаровуються із самками. Відкладені самками яйця виявляються нежиттєздатними. Таким чином, не забруднюючи навколишнього середовища ядохимикатами, можна досить ефективно знижувати чисельність шкідників сільського й лісового.господарства й кровососущих видів.

Закон гомологических рядів спадкоємної мінливості сформульований видатним російським генетиком і селекціонером Н. И. Вавиловим (мал. 1). Цей закон говорить про те, що генетично близькі види й пологи характеризуються подібними рядами спадкоємної мінливості з такою правильністю, що, знаючи ряд форм у межах одного виду або роду, можна передбачати наявність форм зі схожим сполученням ознак у межах близьких видів або пологів. При цьому чому більше тісні родинні зв'язки між організмами, тим більше схожі ряди їхньої спадкоємної мінливості. Ця закономірність, виявлена Н. И. Вавиловим у рослин (мал. 76), виявилася універсальной

для всіх організмів. Генетичною основою даного закону є те, що ступінь історичного споріднення організмів прямо пропорційна кількості їхніх загальних генів. Тому й мутації цих генів можуть бути подібними. У фенотипі це проявляється однаковим характером мінливості багатьох ознак у близьких видів, пологів і ін. таксонів.

Закон гомологических рядів спадкоємної мінливості організмів має важливе теоретичне й практичне значення, оскільки дає ключ до розуміння напрямків еволюції родинних груп. У селекції на основі цього закону, вивчивши спадкоємну мінливість близьких видів, планують роботу зі створення нових сортів рослин і порід тварин з певним набором спадкоємних ознак. У систематику організмів цей закон дозволяє передбачати існування невідомих науці систематичних груп (видів, пологів і т.д.) з певною сукупністю ознак, якщо форми з подібними сукупностями виявлені в близкородственных групах.

Поиск по сайту: