[
Модификационная і мутаційна мінливість
]!
"Мутаційна мінливість
і види мутації"
Різноманітні форми і прояви модифікаційної мінливості не зачіпають генотипу організму. Поряд з модифікаціями існує інша
форма мінливості, що міняє генотип.
Цю форму мінливості
називають генотипической або мутаційної, а окремі зміни - мутаціями.
Існування спадкових змін було відомо Дарвіну. Вся його теорія еволюції випливає з вчення про прироня не були відомі. Це не давало можливості строго розрізняти різні форми мінливості залежно від спадкування.
Поняття мутацій було введено в науку голландським ботаніком де Фріз. У рослини ослинник (єнотера) він спостерігав поява різких стрибкоподібних відхилень від типової форми рослини, причому ці відхилення виявилися спадковими. Подальші дослідження на різних об'єктах-рослинах, тварин, мікроорганізмах - показали, що явище спадкової (мутаційної) мінливості властиве всім організмам. Мутації зачіпають різноманітні сторони будови та функції організму. Наприклад, у дрозофіли відомі мутаційні зміни форми крил (аж до повного їх зникнення), забарвлення тіла, розвитку щетинок на тілі, форми очей, їх забарвлення (червоні, жовті, білі, вишневого кольору і т. п.), а також багатьох фізіологічних ознак (тривалість життя, плодючість, стійкість до різних пошкоджуючим впливів і т. п.). Початкові уявлення де Фріза про те, що мутації завжди великі спадкові зміни, подальшими дослідженнями не підтвердилися. Поряд з різкими відхиленнями набагато частіше зустрічаються невеликі мутації, лише трохи відрізняються від вихідних форм. Тим не менш, зазначений ще де Фрізом ознака мутацій - їх стрибкоподібний характер і спадковість - залишається в силі. Мутації здійснюються в різних напрямках, і звичайно вони не є пристосувальними, корисними для організму змінами.
Існують і такі спадкові зміни, які в гомозиготному стані викликають загибель (такі мутації називаються летальними).
Генні мутації.
Розрізняють кілька типів мутацій за характером змін хромосомного апарату. Найбільш поширеними є мутації, не пов'язані з видимими в мікроскоп змінами будови хромосом.
Такі мутації являють собою якісні зміни окремих генів і носять назву генних мутацій.
На підставі досліджень, проведених головним чином на мікроорганізмах за останній час, встановлено, що такі мутації пов'язані з перетворенням хімічної структури ДНК, що входить до складу хромосом. Послідовність основ визначає склад утворюється на
ДНК
молекули РНК, а вона в свою чергу обумовлює послідовність амінокислот при синтезі білкової молекули. Хімічна основа генних мутацій полягає у зміні розташування нуклеотидів в ланцюжку ДНК.
Хромосомні мутації.
Поряд з генними відомий ряд інших мутацій, пов'язаних з видимими перетвореннями хромосом, які доступні безпосередньому мікроскопічному вивченню. До числа таких змін відноситься, наприклад, перехід частини однієї хромосоми на іншу, їй не гомологичную, поворот ділянки всередині хромосоми на 180 ° і ряд інших структурних змін окремих хромосом.
Особливу групу мутацій представляють собою зміни числа хромосом. Ці мутації зводяться до появи зайвих або втрату деяких хромосом. Такого роду зміни в хромосомному складі відбуваються при порушенні в силу будь-яких причин нормального ходу мейозу, коли замість нормального розподілу хромосом між полюсами ахроматінового веретена і потім дочірніми клітинами обидві гомологічні хромосоми відходять до одного полюса. Зазвичай такого роду порушення виявляються несприятливими, знижують життєздатність.
Особливий тип спадкових змін являє собою явища
поліплоїдії,
яке виражається у кратному збільшенні числа хромосом. Виникнення полиплоидов зазвичай пов'язане з порушенням процесів мітозу або мейозу. Ці порушення зводяться до того, що хромосоми проробляють нормальний мітотіческйй цикл, а веретено поділу, що служить для «розтягування» хромосом до протилежних полюсів, не функціонує. У результаті хромосоми не розходяться до полюсів і не утворюють дочірніх ядер, а залишаються в тому ж ядрі. Якщо цей процес має місце в соматичній клітині з диплоїдним набором хромосом, то відразу виникає клітка з подвоєним диплоїдним набором (такі клітини називаються тетраплріднимі). Вони мають, отже, замість двох гаплоїдних наборів чотири (4
n).
Якщо це спостерігається при мейозі, то кон'югуються гомологічні хромосоми не розходяться до протилежних полюсів і виникають диплоїдні гамети. Якщо така гамета при заплідненні зіллється з нормальною гаплоїдної, то виникає тріплоїдні зигота (з потрійним набором хромосом-3
n).
Якщо ж обидві гамети виявляться диплоїдними, то виникає тетраплоїдних зигота.
Поліплоїдні види досить часто спостерігаються у рослин і дуже рідко зустрічаються у тварин. Поліплоїдні мутації у рослин в порівнянні з диплоидов часто характеризуються більш потужним зростанням, великим розміром і вагою насіння і плодів і т.п. У генетико-селекційній роботі по створенню високопродуктивних сортів рослин явище поліплоїдії широко використовується на практиці.
В даний час розроблені методи, що дозволяють отримувати поліплоїди експериментально, впливаючи на що ділиться клітку деякими отрутами (наприклад, колхіцином), що руйнують веретено, але не перешкоджають подвоєння хромосом.
Ми бачимо, таким чином, що мутації завжди пов'язані зі змінами в хромосомах. Якщо ці зміни відбуваються в статевих клітинах, то вони виявляються в тому поколінні, яке розвивається із статевих клітин. Але зміни можуть мати місце і в соматичних клітинах. Тоді вони отримують назву соматичних мутацій. Такі мутації призводять до зміни ознаки тільки частини організму, що розвивається із змінених клітин.
У тварин соматичні мутації не передаються наступним поколінням, оскільки із соматичних клітин новий організм не виникає. Інша справа у рослин. За допомогою відводків і щеплень іноді вдається зберегти виникло зміна, і воно виявляється стійким, спадковим.
Частота і причини мутацій.
Як часто відбуваються мутації які причини їх виникнення? Перш ніж відповісти на це питання, потрібно мати на увазі, що облік виникаючих мутацій представляє дуже великі труднощі. Більшість мутацій рецесивні. Вони виникають у генах, локалізованих в хромосомах статевих клітин. Гамета, несуча знову виникла рецесивну мутацію, при заплідненні звичайно з'єднується з гаметою, котра такою ж мутації не несе. Тому знову виникла рецесивна мутація фенотипічні не проявиться. Однак у наступних поколіннях вона буде розмножуватися разом з несучою її хромосомою і поширюватися серед особин даного виду. Лише коли з'єднаються дві гамети, що несуть одну і ту ж рецесивну мутацію, вона проявиться фенотипічно.
Дослідження показали, що в природних умовах мутація кожного окремо взятого гена відбувається дуже рідко. На перший погляд може виникнути уявлення, що така мала мінливість гена не може дати достатнього матеріалу спадкової мінливості для природного відбору. Насправді це не так. У організму є кілька тисяч генів, отже загальна кількість мутацій виявляється значним. Для тієї ж дрозофіли, наприклад, вирахувано, що близько 5% її гамет несуть якусь мутацію. Прямі дослідження розповсюдження мутацій в природних популяціях дрозофіли, проведені в різних географічних зонах, показали, що вони «насичені» різноманітними мутаціями, більшість яких, однак, в силу рецесивність не проявляється мабуть. Значна стійкість гена має велике біологічне значення. Дійсно, якщо б гени легко і часто змінювалися, то існування видів стало б неможливим, бо в кожному поколінні організми перетворювалися б у
щось зовсім нове, не схоже на батьків. Відносна стійкість видів - важлива умова пристосування організму до навколишнього середовища.
Здатність до мутирование - одне з основних властивостей гена. Зрозуміло, кожна окрема мутація викликається якийсь причиною. Однак у більшості випадків ці причини залишаються нам невідомими. Мутації пов'язані зі змінами у зовнішньому середовищі. Це переконливо доводиться тим, що різними зовнішніми факторами вдається різко підвищити число виникаючих мутацій. Особливо ефективно діючими факторами експериментального отримання мутацій виявляються такі, які впливають на нуклеїнові. Це цілком зрозуміло, тому що матеріальною основою генів служить ДНК.
Вперше в досвіді різке підвищення числа виникають спадкових змін було отримано дією променів Рентгена. Під впливом рентгенізаціі кількість одержуваних мутацій вдалося підвищити в 150 разів і навіть більше. З тих пір експериментальне отримання мутацій було здійснено на самих різних організмах - від бактерій і вірусів до ссавців і квіткових рослин. Крім променів Рентгена і інших форм іонізуючої радіації, мутації можуть бути викликані самими різними хімічними і фізичними впливами: температурою, зміною газового режиму, вологості тощо Будь-які зміни, що зачіпають процеси обміну речовин, впливають і на мутаційний процес. Результати досліджень з експериментального отримання мутацій показали, що в основному справа зводиться до збільшення їх частоти. Експериментально викликаються спадкові ухилення відбуваються в різних напрямках, так само як і природний процес мутаційної мінливості. Лише в найостанніший час намічаються деякі шляхи впливу на напрям мутацій. Ці нові можливості базуються на глибокому проникненні в механізм процесу синтезу нуклеїнових кислот.
Експериментальне отримання мутацій має і велике практичне значення, так як різко підвищує спадкову мінливість, даючи, таким чином, матеріалу для добору.
Важлива закономірність була встановлена М. І. Вавілов. Вона відома під іменем закону гомологічних рядів спадкової мінливості.
Сутність цього закону зводиться до того, що види і роди, генетично близькі (тобто пов'язані одна з одною єдністю походження), характеризуються подібними рядами спадкової мінливості.
Знаючи спадкові зміни в одного виду, можна передбачити знаходження подібних змін у споріднених видів і родів. Кілька прикладів гомологічних рядів мінливості в сімействі злаків дані в поданій таблиці, в якій показано наявність або відсутність різних ознак в межах різних родів цього сімейства.
У тварин ми також зустрічаємося з проявом цієї закономірності. Наприклад, у гризунів існують гомологічні ряди по фарбуванню шерсті.
Закон гомологічних рядів має важливе практичне значення, він полегшує пошуки спадкових відхилень.
Список літератури
1. Азімов А. Коротка історія біології. М., 1997.
2. Кемп П., Армс К. Введення в біологію. М., 2000.
3. Лібберт Е. Загальна біологія. М., 1978 Льоцці М. Історія фізики. М., 2001.
4. Найдиш В.М. Концепції сучасного природознавств. Навчальний посібник. М., 1999.
5. Небел Б. Наука про навколишнє середовище. Як влаштований світ. М., 1993.
Будь ласка, не зберігайте тестовий текст.
Ваш ip: 3.135.246.193 буде збережений.
категорії
за типом
за алфавітом
завантажені
© Усі права захищені
написати до нас