Люди з самого початку свого існуваннязаймаються пізнанням себе і навколишнього світу. І часто дослідницька діяльність призводить до того, що люди навмисно втручаються в звичні процеси, порушуючи тим самим хід подій і привносячи явні зміни, що відбиваються не тільки на навколишню природу, а й на людину.
визначення
Мутагенезу - це процес змін в структурі ДНК, внаслідок чого відбувається мутація організму.
Виділяють два види мутагенезу: штучний (індукований) і природний (спонтанний).
Історія виявлення
У 1899 році російським вченим Коржінським булонаведено наукове пояснення мутагенезу. У 1900 році генетиком Фризом було продовжено вивчення явища, і саме цей вчений дав існуюче нині визначення мутагенезу.
Ці два вчених вивели наступні положення його теорії:
- Всі процеси мутації раптові, як переривчасті зміни ознак.
- Нові отримані форми стійкі.
- Мутації не "будують" послідовних рядів, не скупчуються біля середнього типу. Це істотно відрізняє мутаційні зміни від спадкових.
- Схожі мутації можуть проявлятися періодично.
- Залежно від кількості досліджуваних особин зростає ймовірність виявлення мутації.
- Мутації несуть як шкода, так і користь.
Чому з'являються мутації
Найчастіше мутагенезу виникає при допущенні помилок при подвоєнні і відновленні ланцюгів ДНК, при порушенні в розбіжностях хромосом до полюсів при мейозі.
Взагалі, в кожній клітині йде постійневідновлення порушених ланцюжків ДНК. Однак, якщо відновлення цілісності ДНК не відбувається, то всі помилки в генетичному коді будуть накопичуватися, що в кінцевому рахунку і призведе до мутаційного процесу.
спонтанний мутагенез
Він виникає при природних умовах розвитку, коли ззовні не діють ніякі мутагени.
Які можуть бути причини появи такого його виду:
- Екзогенні (або зовнішні): радіаційні випромінювання, екстремально низькі або високі температури.
- Ендогенні (або внутрішні). До таких відносяться раптово утворюються в організмі метаболіти, які пробуджують освіту мутаційних процесів.
Так, наприклад, в зонах арктичного холодурослинність має поліплоїдні формою. Це залежить від того, що в період вегетації при аномально низьких температурах у рослин утворюється ряд геномних мутацій.
Тривалий час вчені вважали, щофакторами виникнення природного мутагенезу є космічні хвилі і природні радіаційні випромінювання. Однак в ході проведених досліджень було встановлено, що лише незначна частка спонтанного мутагенезу утворюється під дією радіації.
Встановлено, що причиною є місцеві невеликі відхилення теплового руху частинок.
індукований
Мутагенезу штучного типу являє собою процес створення штучних мутацій, для отримання необхідного матеріалу.
Наприклад, в селекції рослин вчені застосовуютьмутагенні фактори, які перетворять вихідний генотип. В ході цього виходять видозмінені види рослин з новими ознаками і формами, яких немає у початкових їх видів.
Тому можна сказати, що індукований мутагенез в селекції грає важливу роль в отриманні нових сортів.
Методи мутагенезу спонтанного типу
Його механізм виглядає, як порушення фрагментаДНК. Якщо воно було проведено з похибками, то освіту мутації неминуче. Якщо порушення відбулося в маловажному ділянці ДНК, або навпаки, в значущому фрагменті, то мутація з'явиться, але одного разу і більше проявлятися не буде.
Мутагени: фізичні і хімічні
Мутагени - це явища, які викликають мутаційні зміни організму. За природою свого походження все вони діляться на фізичні і хімічні.
До фізичних мутагенів належать:
- Іонізуючі випромінювання.
- Температура.
- Вологість.
Методи їх впливу наступні:
- Руйнування цілісної структури хромосом і генів.
- Звільнення радикалів вільного типу, які починають взаємодіяти з ДНК.
- Порушення цілісності ниток хроматинового веретена поділу.
- Виникнення димарів - утворень єдиних комплексів піримідинових основ одного ланцюга ДНК.
Хімічні мутагени є наступними:
- Хімічні речовини органічної і неорганічної природи.
- Речовини синтетичної природи, що не зустрічалися в природі раніше.
- Природні речовини після заводської переробки, наприклад, вугілля і нафту.
- Деякі медикаменти, наркотичні речовини, деякі види антибіотиків.
Механізм хімічних мутагенів такий:
- Алкилирование нуклеотидних комплексів ДНК.
- Заміщення азотистих основ на заснування подібного характеру.
- Уповільнення синтезу попередників нуклеїнових кислот.
Є користь від мутагенезу?
Отже, з упевненістю можна сказати, що мутагенез - це явище, здатне відбиватися на стані організму.
Якщо мутаген торкнеться «незначний» фрагментДНК, то, по суті, ніяких змін організм не зазнає. Мутації будуть існувати в «пам'яті» ДНК і передаватися у спадок, а згодом можуть зникнути зовсім.
Але якщо фактори мутагенезу торкнуться істотнийфрагмент ДНК, внаслідок чого буде порушена стандартна амінокислотна послідовність, то це призведе до незворотних змін в організмі. І якщо мутація буде виявлена у переважної більшості особин певного виду, то в подальшому це призведе до суттєвих змін характерних ознак виду.
Оскільки мутагенез - це порушення нормальної цілісності ДНК, то мутації здатні завдавати шкоди організму.
Переважна кількість мутацій здатне скоротити життєдіяльність організмів і спровокувати появу важких захворювань.
Ті наслідки мутагенезу, які утворюються всоматичних клітинах, не передаються з генетичним матеріалом наступному поколінню. Але в результаті мітотичного поділу, коли з'являються нові клітини, що утворюють тканину, можуть утворюватися пухлинні ущільнення.
Мутації, які зачіпають статеві клітини, здатні передаватися наступному поколінню.
Конкретний приклад:мутація, яка призводить до появи укорочених крил в одного з представників комахи, в подальшому часу проявиться у інших його видів, і, якщо ці комахи живуть в тихому районі, то пересуватися їм буде важко. У цьому випадку мова буде йти про набутий захворюванні або навіть потворності.
Але от якщо в такій місцевості почнуть дути сильні вітри, то первісний вигляд комах з довгими крилами будуть зазнавати незручності, а короткокрилие, навпаки, будуть мати переваги.
Таким чином, можна сказати, що мутації можуть породжувати новий вид організмів шляхом зміни геномної структури існуючого виду.
