да и самой эволюции тоже не было бы.
А что было бы?
Клетка-праматерь, от которой произошло все живое на нашей планете, заселила бы все подходящие для нее пространства, и на этом бы все развитие жизни закончилось.
Да, мутации могут быть и вредными, они могут вызывать болезни и даже гибель организма, но польза от них тоже есть, и немалая.
По результатам мутации делят на полезные, нейтральные и вредные, которые, в свою очередь, подразделяются на стерильные, полулетальные и летальные.
Нейтральные мутации – это мутации, которые никак не влияют на жизнеспособность организма.
Полулетальными называются вредные мутации, значительно снижающие жизнеспособность организма, но, в отличие от летальных, не приводящие к его гибели.
Стерильные мутации не влияют на жизнеспособность организма, но снижают его способность к размножению.
Польза и вред некоторых мутаций зависят от условий внешней среды. В разных условиях одна и та же мутация может оказаться полезной или вредной. Например, мутация, вызывающая альбинизм (полное или частичное отсутствие меланина в коже, волосах и радужной оболочке глаз), окажется полезной для животного, обитающего там, где круглый год или бо`льшую часть года лежит снежный покров. В таких условиях альбинизм является маскирующим признаком, увеличивающим шансы особи на выживание. А вот в степи заяц-альбинос будет хорошо заметен, здесь этот признак окажется вредным, демаскирующим.
А теперь давайте поговорим о воспитании. Точнее, о «воспитании» растений и животных и о влиянии этого «воспитания» на наследственность. Вспомним, что было сказано в первой главе о «воспитании» пшеницы холодом. Высаживаем пшеницу в северных условиях и дальше работаем с выжившими всходами – продолжаем высаживать их в прежних условиях и делаем так несколько раз. В результате такого вот закаливающего «воспитания» должен получиться новый холодоустойчивый сорт пшеницы.
Для далеких от генетики эта ахинея может звучать логично и убедительно – если человек может закаляться, то почему не может закалиться пшеница? Но на самом деле ни высаживанием в холодных условиях, ни высаживанием в жарком климате нового сорта пшеницы получить нельзя.
Новый сорт – это новый генотип. Отличающийся от прежнего. Точка!
Если вы хотите получить мутацию, то используйте такие факторы, которые ее вызывают. Эти факторы называют мутагенными факторами, или мутагенами. Мутагены воздействуют на молекулы ДНК, изменяя их структуру, а также могут повреждать некоторые белки, участвующие в «тиражировании» молекул ДНК (в процессе репликации) или в процессе клеточного деления.
По своей природе мутагены подразделяются на физические, химические и биологические.
Самыми известными физическими мутагенами являются различные виды ионизирующего излучения: ультрафиолетовое, нейтронное, рентгеновское, гамма-излучение и др. Эти излучения называются ионизирующими благодаря своей способности образовывать ионы из нейтральных атомов или молекул в тех веществах, через которые они проходят. При ионизации в молекулах ДНК возникают разрывы.
Чем больше разрывов – тем больше ошибок при их ликвидации – тем больше мутаций.
Не стоит чрезмерно пугаться ультрафиолетового излучения. Оно сильно поглощается тканями, и потому у многоклеточных организмов, к которым мы с вами относимся, способно вызывать мутации только в поверхностно расположенных клетках.
Высокие или низкие температуры также могут вызывать мутации, но в отличие от ионизирующего излучения, мутагенное действие температур избирательно. Так, например, у ржи или пшеницы температуры никаких мутаций не вызывают, а вот у мушек-дрозофил повышение температуры окружающей среды на 10 °C увеличивает частоту мутаций в три раза.
Химических мутагенов существует великое множество – счет им идет на тысячи. У всех них есть одно общее свойство – это химически активные вещества, охотно вступающие в реакцию с другими веществами.
Давайте рассмотрим действие колхицина – одного из самых известных химических мутагенов.
Колхицин представляет собой алкалоиды – азотсодержащее органическое вещество природного происхождения, обладающее свойствами слабого основания.
Структурная формула колхицина
Колхицин способен связываться с белком тубулином, из которого состоят микротрубочки, клеточные органеллы, принимающие активное участие в процессе деления. В больших дозах колхицин полностью блокирует процесс клеточного деления, а в малых – нарушает процесс равномерного распределения хромосом между дочерними клетками, в результате чего образуются клетки с удвоенным количеством хромосом. Селекционеров, работающих с некоторыми видами растений (например – с орхидеями), интересует получение особей, имеющих большое количество хромосом.
Химические мутагены подразделяются на мутагены прямого действия, у которых достаточно сил (химики называют силу вещества реакционной способностью) для повреждения молекул ДНК, РНК и ряда белков, а также на мутагены непрямого действия, которые сами по себе мутагенного действия оказывать не способны, но превращаются в мутагены после поступления в организм. Как превращаются? Очень просто – вступают в химическую реакцию с каким-нибудь веществом, имеющимся в организме, и в результате образуют мутагенное вещество.
У подавляющего большинства мутагенных факторов мутагенность сочетается с канцерогенностью. Иными словами, почти все, что вызывает мутации, способно вызывать онкологические заболевания. Комментарии тут излишни, ведь способность к неукротимому и неконтролируемому делению, которая лежит в основе всех онкологических процессов, нормальные соматические клетки приобретают в результате мутаций.
А как по-вашему – есть ли разница между мутациями, вызываемыми физическими факторами, и мутациями, вызываемыми химическими факторами?
Никакой разницы нет. Что в лоб, что по лбу. Мутация есть мутация.
К биологическим мутагенам относят некоторые белки и продукты окисления жиров, транспозоны – специфические элементы ДНК, способные к самовоспроизводству, и некоторые вирусы (например – вирусы кори и краснухи). Те ученые, которые считают вирусы неживыми структурами, относят их к химическим мутагенам.
Не стоит думать, что мутации происходят только под действием мутагенных факторов. Ошибки в репликации ДНК происходят и «сами по себе», без действия каких-то внешних факторов. Разумеется, при действии мутагенов частота возникновения подобных ошибок возрастает. Иначе говоря, мутагены значительно увеличивают количество мутаций, но нельзя говорить, что мутагены запускают этот процесс, он идет и без их участия.
Не так давно ученым удалось выяснить, что большинство мутагенов взаимодействует со строго определенными фрагментами молекулы ДНК. Более того, в ряде случаев удалось установить конкретное азотистое основание, на которое действует конкретный мутаген – аденин, тимин, гуанин или цитозин. Сегодня с уверенностью можно сказать, что недалек тот день, когда генетики смогут вызывать строго направленные, «прицельные» мутации – вносить заранее спланированное изменение в конкретный фрагмент ДНК. Но пока еще до этого дело не дошло.
Что важно
