1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Тогда рассматривают мутации летальные, морфологические, биохимические, поведенческие, устойчивости или чувствительности к повреждающим агентам и т. д. Возможно, этонаиболее эклектичный способ классификации, но им довольночасто пользуются в повседневной практике и специальной литературе.342 #Часть 3. ИзменчивостьВ общем виде можно сказать, что мутации — это вновь возникшие и наследуемые изменения генетического материала. Более строго — не сводимые к характеристикам генетическогоматериала родителей.
Очевидно, что это дополнение ставит подсомнение общепринятую классификацию типов наследственнойизменчивости. О появлении мутаций судят по изменениям признаков. В первую очередь это относится к генным мутациям.Хромосомные и геномные мутации тоже могут иметь самостоятельное фенотипическое проявление, но они выражаются также в изменении характера наследования признаков (см. гл.
14 и15). Предложенное определение мутации должно, прежде всего, отделить их от результатов комбинативной изменчивости,в особенности обусловленной рекомбинацией в пределах гена(см. гл. 16).13.3. Спонтанные и индуцированные мутацииДо 1925-1927 гг. генетики имели дело только со спонтаннымимутациями. Различные попытки повысить частоту мутаций, в томчисле и предпринятые Т. X. Морганом, не приносили успеха. Создавалось впечатление, что мутационный процесс не зависит от окружающей среды.
Это стимулировало автогенетические концепции,согласно которым эволюцию организмов связывали только с действием внутренних факторов.Овладение методами индуцированного мутагенеза сыгралоогромную роль в преодолении таких тенденций, а также расшириловозможности генетического анализа. Впервые повышение частотынаследственной изменчивости под влиянием внешних агентов обнаружили в 1925 г. советские микробиологи Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов. Они наблюдали увеличение разнообразия наследственныхформ — сальтантов, как они их назвали, после воздействия «лучамирадия» на низшие грибы.В 1927 г. Г.
Меллер сообщил о действии рентгеновых лучей намутационный процесс у дрозофилы и предложил ставший классическим количественный метод учета рецессивных летальных мутацийв Х-хромосоме у этого объекта. Почти одновременно Дж. Стадлер(1928) описал влияние рентгеновых лучей на мутационный процессу ячменя. В том же году М. Н. Мейсель в лаборатории Г.
А. Надсонаполучил мутации у дрожжей под действием химических соединений(хлороформ и др.).В 1930-х годах открыт химический мутагенез у дрозофилы: сначала В. В. Сахаров (1932), а затем М. Е. Лобашев и Ф. А. СмирновГлава 13. Мутационный процесс. Генные мутации#343(1934) показали, что некоторые соединения (йод, уксусная кислота,аммиак) способны индуцировать рецессивные летали в Х-хромосоме.В 1939 г. С. М.
Гершензон открыл сильный мутагенный эффект экзогенной ДНК у дрозофилы. Мощные химические мутагены были открыты в 1946 г. И. А. Рапопортом (этшенимин) в СССР и Ш. Ауэрбах и Дж. Робсоном {азотистый иприт) в Англии.С тех пор в арсенал мутагенных факторов вошли разнообразныехимические соединения: аналоги оснований, включающиеся непосредственно в ДНК, такие агенты, как азотистая кислота или гидроксиламин, модифицирующие основания, соединения, алкилирующие ДНК {этилметансулъфонат, метилметансулъфонат и др.),соединения, интеркалирующие между основаниями ДНК (акридиныи их производные), и многие другие.Наряду с мутагенами были найдены вещества-антимутагены(см.
гл. 23).Возможность изменять скорость мутационного процесса послужила решающим стимулом к выяснению причин спонтанных мутаций. Одна из первых попыток объяснить причины спонтанных мутаций сводилась к предположению о том, что в действительностиих индуцирует естественный фон радиоактивности. Однако выяснилось, что таким путем можно объяснить возникновение лишь около0,1 % всех спонтанных мутаций у дрозофилы. Не подтвердилась игипотеза о тепловом движении атомов как главной причине спонтанных мутаций. Более перспективными были попытки объяснитьспонтанные мутации результатом действия продуктов метаболизмаклетки и организма, например появление необычных для ДНК оснований (аналогов оснований).Современная точка зрения на причины спонтанных мутацийсформировалась в 60-х годах XX в.
благодаря выяснению механизмов воспроизведения, репарации и рекомбинации генов и открытию ферментных систем, ответственных за эти процессы(см. гл. 5, 6). Возникла тенденция объяснять генные мутации какошибки в работе ферментов матричного синтеза ДНК. Сейчас этагипотеза общепризнана. Притягательность гипотезы заключаетсятакже в том, что она позволяет рассматривать и индуцированныймутационный процесс как результат вмешательства внешних факторов в нормальное воспроизведение генетического материала, т. е.дает единое объяснение причин спонтанных и индуцированныхмутаций.
Большое влияние на развитие теории мутационного процесса оказало изучение его генетического контроля. Были открытыгены, мутации которых могут повышать или понижать частоту как344 &Часть 3. Изменчивостьспонтанных, так и индуцированных мутаций. Эти и другие факты,которые будут рассмотрены далее, — убедительные аргументы впользу существования общих причин индуцированного и спонтанного мутационного процесса.Первое объяснение механизма мутационных изменений (генныхмутаций и хромосомных аберраций) было предложено в 1935 г. биологом Н.
В. Тимофеевым-Ресовским, математиком К. Циммером ифизиком М. Дельбрюком на основании анализа радиационного мутагенеза у дрозофилы. Мутацию рассматривали как результат мгновенной перестройки атомов в сложной молекуле гена. Причиной такой перестройки считали непосредственное попадание в ген квантаэнергии или ионизирующей частицы (принцип попадания) или жеслучайные колебания атомов. Открытие в дальнейшем эффекта последействия ионизирующих излучений показало, что мутации возникают в результате процесса, длящегося во времени, а не непосредственно в момент прохождения кванта энергии или ионизирующейчастицы через ген.Перспективы преодоления этих и других противоречий зарождающейся теории мутационного процесса были намечены в физиологической гипотезе мутационного процесса, высказанной в 1946 г.М.
Е. Лобашевым в его докторской диссертации.Сущность гипотезы М. Е. Лобашева заключалась в том, что «благодаря способности клетки репарировать полученные повреждениястановление мутации должно осуществляться в процессе обратимости повреждения, т. е. в процессе восстановления (репарации)»*.Это означало, что появлению мутации должно предшествоватьпредмутационное состояние или потенциальное изменение, котороеможет быть устранено (тождественная репарация) либо реализуетсяв виде мутации (нетождественная репарация). Для доказательстваэтой гипотезы М. Е.
Лобашев, его ученики К. В. Ватти, М. М. Тихомирова и другие в опытах с дрозофилой, облученной рентгеновымилучами, дополнительно воздействовали на нее высокой температурой, которая сама по себе мутаций практически не вызывала. Мухи,подвергнутые такому комбинированному воздействию, обнаруживали более высокую мутабильность, чем после воздействия толькорентгеновыми лучами.Несмотря на то что физиологическая гипотеза мутационного процесса была сформулирована на основе распространенных в то время* Лобашев М. Е. Физиологическая (паранекротическая) гипотеза мутационногопроцесса // Вестн. ЛГУ. 1947. № 8. С. 10-9.Глава 13. Мутационный процесс.
Генные мутации345представлений о белках как носителях генетической информации,она оказалась справедливой и в отношении молекул ДНК. Действительно, многие повреждающие агенты приводят к локальной денатурации молекул ДНК (см. гл. 6), а устранение этих нарушений структуры (репарация) может сопровождаться мутациями. Связь мутацийс процессами репарации в настоящее время доказана практическидля всех исследованных объектов.
Ныне физиологическая теориявыросла из рамок гипотезы, символизируя современный период визучении мутационного процесса.13.4. Методы изучения мутацийИсследование мутационного процесса как часть генетического анализа ставит две связанные задачи: изучение механизмов спонтанного ииндуцированного мутагенеза и получение мутантов для маркированиягенетического материала или для получения полезных форм организмов.Частота мутационного процесса служит также критерием присутствияв окружающей среде генетически активных факторов (см.
гл. 23).Основной метод изучения мутационного процесса — определение его частоты. При этом экспериментаторы следуют правилам, которые сформулировал Н. В. Тимофеев-Ресовский (1934).1. Работа возможна только с генетически чистым материалом, т. е.инбредными или чистыми линиями, гомозиготными по исследуемым генам.2. Необходимо оперировать достаточно большими численностямикак в контроле, так и в обработанном мутагенами материале.3. Для регистрации возникающих мутаций следует применять удобные генетические методы.4. Анализировать любые полученные изменения, с тем чтобы установить, наследственны ли они (цитоплазматические или ядерные,хромосомные или генные).5. Требуется знание способа действия мутагена на зародышевыеклетки обработанного организма.Эти правила касаются изучения индуцированного мутационногопроцесса, и его частоту обычно определяют, вычитая частоту мутаций, возникающих в контрольном варианте (без обработки), из частоты мутаций в опытном варианте (после обработки мутагеном).Учет мутаций у микроорганизмов.
Такой эксперимент достаточно просто провести на гаплоидных микроорганизмах, у которых каждая клетка на плотной среде может образовать отдельную колонию,представляющую собой клон, и все эти клоны проверяют по интересующему признаку.346 «Часть 3. ИзменчивостьЕсли исследуют мутации,дающие селективное преимущество, то мутантов легко выявитьметодом отпечатков, или реплик,предложенным Э.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
