Мутагенез - це що таке? Природний і штучний мутагенез

Мутагенез - це що таке? Природний і штучний мутагенез

Люди з самого початку свого існування займаються 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 відображаються не тільки на навколишній природі, але і на людині.

Визначення

Мутагенез - це процес змін у структурі ДНК, внаслідок чого відбувається мутація організму.

Виділяють два види мутагенезу: штучний (індукований) і природний (спонтанний).

Історія виявлення

У 1899 році російським вченим Коржинським було наведено наукове пояснення мутагенезу. У 1900 році генетиком Фрізом було продовжено вивчення явища, і саме цей вчений дав існуюче нині визначення мутагенезу.

Ці два вчених вивели такі положення його теорії:

  1. Всі процеси мутації раптові, як переривчасті зміни ознак.
  2. Нові отримані форми стійкі.
  3. Мутації не "будують" послідовних рядків, не накопичуються біля середнього типу. Це суттєво відрізняє мутаційні зміни від спадкових.
  4. Подібні мутації можуть проявлятися періодично.
  5. Залежно від кількості досліджуваних особин зростає ймовірність виявлення мутації.
  6. Мутації несуть як шкоду, так і користь.

Чому з 'являються мутації

Найчастіше мутагенез виникає при допущенні помилок при подвоєнні і відновленні ланцюгів ДНК, при порушенні в розбіжностях хромосом до полюсів при мейозі.

Взагалі, в кожній клітині йде постійне відновлення 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 за природних умов 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 належать метаболіти, які раптово утворюються в організмі і пробуджують освіту мутаційних процесів.

Так, наприклад, у зонах арктичного холоду рослинність володіє поліплоїдною формою. Це залежить від того, що в період вегетації при аномально низьких температурах у рослин утворюється ряд геномних мутацій.

Тривалий час вчені вважали, що факторами виникнення природного мутагенезу є космічні хвилі і природні радіаційні випромінювання. Однак під час 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

Мутагенез штучного типу являє собою процес створення штучних мутацій, для отримання необхідного матеріалу.

Наприклад, у селекції рослин вчені застосовують мутагенні фактори, які перетворюють вихідний генотип. У ході цього виходять видозмінені види рослин з новими ознаками і формами, яких немає у первинних їх видів.

Тому можна сказати, що індукований мутагенез в селекції відіграє важливу роль в отриманні нових сортів.


Методи мутагенезу спонтанного типу

Його механізм виглядає, як порушення фрагмента ДНК. Якщо воно було проведено з похибками, то утворення мутації неминуче. Якщо порушення відбулося в маловажливій ділянці ДНК, або навпаки, в значущому фрагменті, то мутація з 'явиться, але одного разу і більше проявлятися не буде.

Мутагени: фізичні та хімічні

Мутагени - це явища, які викликають мутаційні зміни організму. За природою свого походження всі вони діляться на фізичні та хімічні.

До фізичних мутагенів належать:

  1. Іонізуючі випромінювання.
  2. Температура.
  3. Вологість.

Методи їх впливу такі:

  • Руйнування цілісної структури хромосом і генів.
  • Звільнення радикалів вільного типу, які починають взаємодіяти з ДНК.
  • Порушення цілісності ниток хроматинового веретена ділення.
  • Виникнення дімерів - утворень єдиних комплексів піримідинових підстав одного ланцюга ДНК.

Хімічні мутагени являють собою наступне:


  1. Хімічні речовини органічної та неорганічної природи.
  2. Речовини синтетичної природи, які не зустрічалися в природі раніше.
  3. Природні речовини після заводської переробки, наприклад, вугілля і нафта.
  4. Деякі медикаменти, наркотичні речовини, деякі види антибіотиків.

Механізм хімічних мутагенів такий:

  • Алкілювання нуклеотидних комплексів ДНК.
  • Заміщення азотистих підстав на підстави такого 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 "незначного" фрагмента ДНК, то, по суті, жодних змін організм не зазнає. Мутації будуть існувати в "пам 'яті" ДНК і передаватися у спадок, а з часом можуть зникнути зовсім.

Але якщо фактори мутагенезу торкнуться істотного фрагменту 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 здатна скоротити життєдіяльність організмів і спровокувати появу важких захворювань.

Ті наслідки мутагенезу, які утворюються в соматичних клітинах, не передаються з генетичним матеріалом наступному поколінню. Але в результаті мітотичного ділення, коли з 'являються нові клітини, що утворюють тканину, можуть утворюватися пухлинні ущільнення.

Мутації, які зачіпають статеві клітини, здатні передаватися наступному поколінню.

Конкретний приклад: мутація, що призводить до появи вкорочених крил у однієї з представників комахи, в подальшому часі проявиться у решти її видів, і, якщо ці комахи живуть в безвітряному районі, то пересуватися їм буде важко. У цьому випадку мова буде йти про придбане захворювання або навіть потворність.

Але ось якщо в такій місцевості почнуть дути сильні вітри, то початковий вид комах з довгими крилами будуть зазнавати незручності, а короткокрилі, навпаки, будуть мати переваги.


Таким чином, можна сказати, що мутації можуть породжувати новий вид організмів шляхом зміни геномної структури існуючого виду.