Мутаційна мінливість. Матеріал для учнів 11 класу.

Мутаційна мінливість

      Мутації – це якісні та структурні (стійкі) зміни генетичного матеріалу, які передаються від покоління до покоління, виникають раптово і призводять до зміни тих чи інших спадкових ознак організму. 
       Основи вчення про мутації заклав голландський вчений Хуго де Фріз (1845 – 1935), який і запропонував сам термін «мутація».

      

Подальші дослідження показали, що здатність до мутацій є універсальною властивістю всіх живих істот. На сьогодні відомі мутації у всіх класів тварин, рослин і вірусів. Існує багато мутацій і у людини. Саме мутаціями зумовлений поліморфізм людських популяцій: різна пігментація шкіри, волосся, колір очей, форма носа, вух, підборіддя тощо. У результаті мутацій з’являються і успадковуються аномалії у будові тіла, спадкові хвороби людини. З мутаційною мінливістю пов'язана еволюція — процес утворення нових видів, сортів і порід.
       Мутації мають неспрямований характер і виникають випадково – будь-який ген може мутувати в будь-який момент. Частота виникнення мутацій у різних організмів різна, але пов’язана з тривалістю життєвого циклу: в особин з коротким життєвим циклом вона вища.
       Мутації можуть виникати в будь-яких клітинах організму і спричиняти різноманітні зміни генотипу і, відповідно, фенотипу. Мутації, які виникають у статевих клітинах, успадковуються при статевому розмноженні, а мутації які виникли в нестатевих клітинах, успадковуються лише за нестатевого чи вегетативного розмноження.

Типи мутацій:

   За характером клітин, в яких відбулися зміни:
1)    соматичні  - виникають в соматичних клітинах (нестатевих);
2)    генеративні – виникають в статевих;
   За ступенем впливу на життєдіяльність:
1)    летальні мутації – проявляючись у фенотипі, спричиняють загибель організму ще до моменту народження або до настання здатності до розмноження (загибель 100% носіїв мутацій), поділяються на:
•    напівлетальні (спричиняють загибель 50 – 90% носіїв);
•    сублетальні (спричиняють загибель 10 – 50% носіїв);

2)    нейтральні мутації – не впливають на життєздатність; у деяких випадках (ймовірність дуже мала), особливо за змін умов існування, можуть виявитися корисними для організму;
3)    корисні мутації – підвищують життєздатність. 
    За характером змін у структурі спадкового матеріалу:
1)    генні (точкові) мутації;
2)    хромосомні мутації;
3)    геномні мутації.

Причини мутацій

      Вперше штучні мутації отримані в 1925 році Г. А. Надсеном і Г. С. Філіпповим у дріжджів дією радіоактивного випромінювання радію ; в 1927 році Г. Меллер отримав мутації у дрозофіли дією рентгенівських променів. Здатність хімічних речовин викликати мутації (дією йоду на дрозофіли ) відкрита І. А. Рапопортом . У особин мух , які розвинулися з цих личинок, частота мутацій виявилася в кілька разів вище, ніж у контрольних комах. Фактори, які викликали мутації назвали мутагенними.
      Мутагени (від мутація і др.- греч. Γεννάω - народжую ) - хімічні та фізичні фактори, що викликають спадкові зміни - мутації.
      Мутагенами можуть бути різні фактори, що викликають зміни в структурі генів, кількості і структурі хромосом. За походженням мутагени класифікують на ендогенні, що утворюються в процесі життєдіяльності організму і екзогенні - всі інші фактори, в тому числі і умови навколишнього середовища.
       За природою виникнення мутагени класифікують на фізичні, хімічні та біологічні.
       Фізичні мутагени – іонізуюче випромінювання (рентгенівське), ультрафіолетові промені, підвищена температура і т. д.;
        Хімічні мутагени (значний внесок у їх вивчення зробив академік С.М. Гершензон) – алкалоїд колхіцин (руйнує веретено поділу, що призводить до подвоєння числа хромосомних наборів у клітині), газ іприт (підвищую частоту мутацій),  етиленаміди і нітрофугани; хімічні мутагени здатні спричиняти мутації всіх типів;
        Біологічні мутагени  - віруси (переносять  певну кількість власної генетичної інформації в генотип клітини-хазяїна); грають важливу роль в еволюції прокаріотів, оскільки віруси переносять генетичну інформацію між клітинами різних видів хазяїв.
        Також існують мутації, причини яких ще остаточно не з’ясовані. Це так званні, спонтанні мутації. Ось наприклад на малюнку зображена балійська кішка або балінез - одна з довгошерстих порід кішок. Порода була виведена в Америці. Виникла в результаті мутації нащадків різновидів сіамських кішок.

        Природна мутація привернула заводчиків і вони почали схрещувати, таких раніше потрібних, тварин між собою. Цю роботу розпочали Елен Сміт з Нью-Йорка і Маріон Дорсі з Каліфорнії, які розробили методику селекційного відбору. У відносно короткий термін вчені домоглися отримання чистих ліній довгошерстих сіамських кішок.
        Частота виникнення спонтанних генних мутацій становить від 10 до 10. Так як загальна кількість генів у людини дорівнює в середньому 100 000, то в кожній клітині протягом онтогенезу з'являється одна нова мутація. Вони виникають без помітного впливу мутагенних факторів, наприклад, як помилки при відтворенні генетичного коду. Припускають, що причинами можуть бути: природний радіаційний фон, космічні промені, які досягають поверхні Землі.