Мутагенезу - це що таке? Природний і штучний мутагенез

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:

1. Всі процеси мутації раптові, як переривчасті зміни ознак.
2. Нові отримані форми стійкі.
3. Мутації не "будують" послідовних рядів, не скупчуються біля середнього типу. Це істотно відрізняє мутаційні зміни від спадкових.
4. Схожі мутації можуть проявлятися періодично.
5. Залежно від кількості досліджуваних особин зростає ймовірність виявлення мутації.
6. 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:

1. Іонізуючі випромінювання.
2. Температура.
3. 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:

1. Хімічні речовини органічної і неорганічної природи.
2. Речовини синтетичної природи, що не зустрічалися в природі раніше.
3. Природні речовини після заводської переробки, наприклад, вугілля і нафту.
4. 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.