И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Если получшот мутации, даю!цие селективное преимущество, то мутантов легко обнаружить методом отпечатков, или реплик, предложенным Э. и Дж. Ледербергами (рис. 4.б). Для выявления мутаций устойчивости Е спй к бактериофагу Т! клетки бактерий высевают на агаризованную среду в чашки Петри при таком разведении культуры, чтобы образовались отдельные колонии. Затем при помощи бархатной печатки эти колонии перепечатывают на чашки с нанесенной суспензией частиц фага Т!.
Большая часть клеток исходной чувствительной (Гшьэ) культуры не будет образовы- Метод отпечатков для обнаружения мутантов у бактерий. устойчивых к факу Т1: ! — получение отпечатка колоний на бархате, перепечатка на среду. л — ннкубапна отпечатка. Растущнс колонии — черньи вать колоний. поскольку их лизирует бактериофаг. Вырастут лишь отдельные мутантные колонии (Тон!с), устойчивые к фагу. Подсчитывая число колоний в контрольном и опытном (например, после облучения ультрафиолетовым светом) вариантах, легко определить частоту индуцированных мутаций. 4.2.2.
Спонтанные мутации В люоой популяции живых организмов всегда есть особи, несущие мутации. Многие годы до открытия искусственной индукции мутаций селекционеры и исследователи наследственности, включая Менделя и Моргана, использовали мутации этого типа. Их называют спонтанными. Начиная с 1925 г. С. С. Четвериков и его молодые коллеги Б. Л. Астауров, Н. К.
Беляев, С. М. Гершензон, 11. Ф. Рокицкий. Д. Д. Ромашов в результате экспериментальной проверки природных популяций дрозофилы нашли в них большое число различных мутаций. Каждый ген с той иди иной частотой спонтанно переходит в мутантное состояние (табл. 4.2). Причины индукции спонтанных мутаций не совсем ясны (см. разд. 8.1.5). Долгое время полагали, что к числу индуцирующих факторов относится естественный фон ионизирующих излучений. Однако, как показали расчеты, для дрозофилы естественный радиационный фон может быть ответствен только приблизительно за 0,1 % спонтанных мутаций. Хотя по мере увеличения продолжительности жизни организма воздействие естественного фона чожет накапливаться, и у человека от 1,'4 до 1,'1О спонтанных мутаций может быть отнесено за счет естественного фона радиации (Гершензон, 1983!.
Второй причиной спонтанных мутаций являются едуча)!ные повреждения хромосом и генов в ходе норчальных метаболических процессов, происходящих в клетке. По многочисленным данным. спонтанные мутации возникают во время деления хромосом и репликации ДНК. Считают вероятным, что спонтанные мутации представляют собой чаще всею следствие случайных ошибок в функционировании молекулярных механизмов. Третьей причиной спонтанных мутаций является перемещение по геному мобильных элементов (см. разд. 6.7), которые могут внедриться в любой ген и вызвать в нем мутацию. По расчетам американского генетика М. Грина, около 80 % мутаций, которые были открыты как спонтанные, возникли в результате перемещений мобильных элементов.
бо ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Таблнпн 4.2. Частота спонтанных мутаций некоторых генов !Гернаензога, 1983. С. 222) НаправлепиМутапионнос измсньни . Частота мутаций мутирования Тип, клаас Вид 2,8 — 3,3 х 10 2„5 — хх !О ' ",7х10 2-3,2 х !О ' 0,5 х 1[га Адьбинизм Фенидкетонурия Микраацефазия Гемофилии Анирилия + ь о + р(а +-я шс +-ь !а + -я Яю'г Человек Млскопитанаацис Зх!Ог Зх!О ' 3х10 г Ослабленная окраска Адьоипизм Псгость Мышь Желтое тело То акс Бслыс глаза Внльчатыс щетинки 1'о жс Вырезки на крыльях Коричневые глаза Дрозофи га Насекомое 1,! ас 10 2,4х!О 1,2х10 ' Пурпурный зндосперм Сахарный эпдоспсрм Морщинистый эндосперм +-рг + «ян + 'зй Цветков ос рвстснце Кукуруза Устойчивость к стрспто- мицину !х (Ом Хламидомонада Водоросль 4х !Оы 2-8 х 1О~ Потребность в аденинс 11отребггоасть в ипозитозс ньае -+ Ы+ гно шов Псйроспора Грнбьг 3,4-ба,» х ! 0 Пекарские дрожжи Потребность в метиопипе вмг»аеаа ах !О Зх(О ' 2х (О 1х10 2х!О ' 7х (О ЬП4 -~ ОП Ьи -ь (а(я4 гл'-д -я яп'-аг Потребность в гистидипс То жс Устойчнвоса ь к стренто- миципу Потребность в лактозс Устойчивость к фату Т5 Кишечная палочка Бактерии (аас - 7«г" Т5я — Г5а- Зоанписгый стафилококк Фаг Т2 Устой анвость к судьфамиду гаа( -я ги!4 1х!0 ' 3 х10 Ь" -«й + -» П! Изменение круга хозяев То жс 2 х 1Оьз (х10' Фаг Т4 Вирусы Вирус чозаичности Мо„агг,гг(„тг типа аукуо,а +, оке 1,бх10 табака Прнчечанче.
Частота мугаций указанных в таблице генов приведена нв одни цнкя размножения, дяя бактерий и дрожжей — ня одно клеточное деление. ддя прочих организмов -- нв одно поколение. 4.2.3. Индуцириеанные мутации мальной) формы». Мутанты оказались стабильнымн„так как «дальнейшие восемь генераций (восемь последовательных пересевов) уже не подвергались действию рентгеновских лучей и тем не менее сохраняли приобретенные свойства: они оказались стойко наследственно закрепленными». Их статья была опубликована только на русском языке, к тоыу же в работе не использовались какие-либо методы количественной оценки действия рентгеновских лучей, и в целом она осталась малозамеченной.
История открытия индуцированных мутаций знает много примеров. Тут н неудачная попытка Т. Моргана, и весьма успешная попытка Г. А. Надсона и Г. С. Филиппова в СССР, которые. облучая рентгеновскими лучами культуры плесневых грибов Мгасог дсагскснх(я, в 1925 г, получили расщепление культуры «на две формы или расы». «Таким образом получились две формы, два мутанта, отличающиеся не только друг от друга, но и от исходной (нор- + у +-ь у +-ь ая + -ь ( ь-!- +-» с( + — дага 1 х! 0 ' (у самок) 1 х ! О (у самцов) 2-4 х10 29х!О' 1,5 ас 1 0 ' 1,5 х10 Зх(О Гэаяп 4.
ИЗМЕЕ!ЧИВОСТЬ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА 61 Шарлотта Ауэрбах ( ! 899-- ! 994) Сергей Михайлович Гершензон (!906-!998) Таблица 4.3. Индукцня видимых мутаций в результате скармливания экзогенной ДИК у Р. те(алохах!ег (бегзпепзоп, А!ехапбгот, 1997. Р. 186) Контроль 1939 г. !940 г. Всего 208 413 621 !4Л8! 23 40! 37 8Ь2 О О О Эксперимент 1939 г. !940 г. Всего 228 422 650 12 684 20 76! ЗЗ 445 13 25 38 Число скрещиваний Число мух К Число мутаций В 1927 г. Г. Меллер сообщил о действии рентгеновских лучей на мутационный процесс у дрозофнлы и предложил ставший классическим количественный метод учета рецессивных летальных мутаций в Х-хромосоме (см.
рис. 4.4). В 30-х гг. был открыт химический мутагенез у дрозофилы; В. В. Сахаров (1932), М. Е. Лобашев и Ф. Л. Смирнов (1934) показали, что некоторые соединения, такие как йод, уксусная кислота, аммиак, способны индуцировать рецессивные летали в Х-хромосоме. В 1939 г. С. М. Гершензон (рис. 4.7) открыл сильный мутагенный эффект экзогенной ДНК у дрозофилы. Иод влиянием идей Н. К. Кольцова о том, что генная нить в хромосомах является цепью больших органических молекул или, возможно, одиночной гигантской молекулой, С.
М. Гершензон решил проверить свое предположение, что именно ДНК является та- кой молекулой. Он изолировал ДНК из тимуса и добавил ее в корм личинкам дрозофилы. Среди примерно 15 тыс. проанализированных контрольных мух (т. е. без ДНК в корме) не было получено ни одной мутации, в то время как в опытной серии среди примерно 13 тыс.
мух были получены 13 видимых мутаций (табл. 4.3). В 1941 г. Ш. Ауэрбах (рис. 4.8) и Дж. Робсон, используя метод С/В Меллера, показали, что горчичный газ (азотистый иприт) индуцирует мутации у дрозофилы. Из-за вполне понятной во время Второй мировой войны секретности результаты работы с этим отравляющим газом не были опубликованы до 1946 г. В том же 1946 г. И.
Л. Рапопорт (рис. 4.9) в СССР продемонстрировал мутагенную активность формальдегида. С тех пор в арсенал мутагенных факторов вошли разнообразные химические соединения. а2 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА .р 10 10 000 20 000 к 15 в -' 10 о Б с в Иосиф Абрамович Рапопорт (!9!2-!990) В последние годы используют аналоги оснований„включающиеся непосредственно в ДНК, это такие соединения, как азотистая кислота или гидроксиламин, соединения, алкилирующие ДНК (этилметансульфонат, метилметансульфонат и др.), соединения, интеркалирующие между основаниями ДНК (акридины и их производные).
Все эти вещества стали называть супермутагенами из-за их высокой эффективности в индукции мутаций. Так, в работе И. А. Рапопорта (1946) при действии сублетальной дозы водного раствора формалина на личинок дрозофилы было получено 47 летальных мутаций на 794 Х-хромосомы, изученные с помощью метода С!В (частота 5,9%), в контроле была найдена лишь одна летальная мутация на 833 хромосомы (частота 0,12 %).
В работах Ауэрбах и Робсона частота мутаций достигала 24% (в контроле — 0,2 %). В !958 г. С. И. Алиханяном и Т. С. Ильиной был установлен факт индукции мутаций у актиномицетов под действием актинофагов. После этого появились многочисленные публикации из разных лабораторий, в которых установлено, что в результате вирусной инфекции живых организмов (или клеток в культуре) индуцируются хромосомные или хроматидные перестройки (транслокации, делеции, фрагментации хромосом или их пульверизация), реже анеуплоидия и полиплоидия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
