Айала, Кайгер - Современная генетика - т.3 (947306), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Лучше всего это можно показать, инфицируя облученные и не облученные ультрафиолетом клетки Е. сой частицами фага, не подвергавшимися действию ультрафиолетового излучения. Частота мутаций у потомства фатов, инфициронавших облученные клетки, по Эволюция генетического материала крайней мере на порядок выше, чем у инфицировавших необлученные клетки. В процессе БО$-репарации происходят как транзиции, так и трансверсии, и иногда смежные основания мутируют одновременно (рис. 20.12). У клеток, проявляющих БОБ-ответ, была отмечена активность ДНК-полимеразы, вызывающая дополнительные мутации, и идентифицирован по меньшей мере один ген, а именно ити С, продукт которого необходим для индуцируемого системой ВОЯ мутагенеза.
Штаммы с инактивированным геном итнС не проявляют УФ-индуцированного мутагенеза, а их чувствительность к летальному действию ультрафиолета лишь несколько возрастает. Селективное преимущество индуцируемых систем репарации повреждений ДНК очевидно, однако роль индуцируемой системы мутагенеза не столь ясна. Возможно, что некоторые типы повреждения ДНК могут устраняться, только если пожертвовать неизменностью последовательности оснований ради сохранения неповрежденным фосфодиэфирного скелета ДНК.
С другой стороны, не исключено, что подвергнутая сильному воздействию бактериальная популяция теряет сравнительно немного вследствие увеличения частоты мутаций, однако возникающие при этом некоторые новые мутации могут оказаться полезными в изменившихся условиях. Частота мутаций Мутации происходят редко. Так, например, вероятность того, что данная клетка Е сой мутирует от Т1 (чувствительность к фагу Т1) к типу Т1а (устойчивость к фагу Т1), очень мала.
Когда вероятность каждого отдельно взятого события очень мала, а число испытаний, в которых может возникнуть событие, очень велико, то частота событий подчиняется распределению Пуассона (см. приложение П.1У). Пуассоновское распределение можно использовать для оценки частоты мутаций за поколение (т) от Т1з к Т1а.
Для этого Сальвадор Луриа и Макс Дельбрюк приготовили 20 образцов бактериальной культуры, каждый из которых содержал в 0,2 мл питательной среды клетки Е. сай типа Т1з в концентрации 10з/мл, образцы инкубировали до тех пор, пока титр клеток не достигал примерно 10в/мл. Для этого потребовалось около 20 генераций. В девяти из двадцати опытных культур было обнаружено различное количество клеток Т1", в одиннадцати культурах клеток Т1" не было. Нулевой член пуассоновского распределения имеет вид Р =е где Ж число клеток в культуре (в данном случае 0,2 10в = 2 10в) определяет вероятность того, что культура не содержит мутантных клеток. Логарифмируя, получаем )и Ро = тгч т = )про/~.
Поскольку 11 культур не содержали клеток типа Т1Я, то рв = 11/20= = 0,55. Следовательно, — )п 0,55 0,598 2 10в 2 10в 20. Мутации генов 19 Таблица 20.2. Частота возникновения мутаций в некоторых генах различных организмов Частота мутецнй (пе секем пе поколение) Организм и признак Бактгриафаг Т2 (вирус) Круг хозяев Ингнбнрованне лнзнса Езсйвнсрйа сой (бактерия) Устойчивость к стрептомнцнну Чувствительность к стрептомнцнну Устойчивость к фагу Т! Сбражннанне лактозы Яаьпопейа гурйитшг!ит (бактгрич) Независимость от трнптофана С(г!атуг(отопаз ге!пйап(! (водоросль) Устойчивость к стрептомнцнну Нгигозрога сгазза (гриб) Рост в отсутствие еленина Рост в отсутствие ннозитола 2га тауз (кукуруза) Мори)илистые зерна Фиолетовые зерна Ргазор)г!!а те!аподатвг (плодовая муилка) Электрофоретнческне варианты Белые глаза Желтое тело Мы тизси!из (мыть) Коричневая окраска Пего сть Ното зар!гпз (человек) Хорея Гентннгтона Аннрндня (отсутствнс радужной оболочки) Ретннобластома (опухоль сетчаткн) Гемофилия А Ахондроплазня (карлнковость) Нейрофнброматоз (опухоль нервной ткани) 310 е 110 е 4.
1О ге 1.10 е 3 ГО е 5,10-е 110' 4.10 е 3.10-е ГО 1.10 е ,! 10-е 4 10-з 1 ° 10 л 810 е 310 е 110 е 510 е 110 л 3.10 л 4-3 ГО 2.10 е У бактерий и фагов оценивать частоту спонтанных мутаций довольно легко, поскольку в лабораторных условиях можно исследовать очень большие популяции. Измерение частоты мутаций у высших организмов затрудняется малочисленностью популяций, доступных изучению, н диплоидностью, скрывающей от учета рецессивные мутации. Наиболее тщательные исследования частоты мутаций в отдельных генах проводились на кукурузе и на дрозофиле. Как правило, наблюдавшиеся частоты мутаций низки, хотя некоторые гены явно превосходят по мутабильности остальные (табл.
20.2). В большинстве исследований мутагенеза у высших организмов мутации отдельных генов не рассматриваются, поскольку они очень редки. Вместо этого оценивают частоту возникновения мутаций в хромосоме в целом. В 1927 г. Г. Меллер разработал быстрый и простой способ выявления сцепленных с полом летальных мутаций у самцов дрозофилы. Сконструированная для этих исследований Х-хромосома Меллер-5 маркироваиа полудоминантным геном Ваг (В), влияющим на форму глаз, Эволюция генетического материала 20 (Обраблтзлм на в 7 н Е, Ет наличии латала иля мутации) мутацией В н, кроме того, содержит инверсию, запирающую кроссннговер. Цветом выделена Х-хромосоыл дикого тяпа, исследуемая на присутствие рснесснвных мутаций.
Рнс. 20.13. Метод Моллер-5 для вы- явления сцепленных с полом ле- тальных мутаций у дрозофнды. Хро- мосома Мсллер-5 млрхнроввнл ре- цссснвной мутацией ил, доминантной и рецессивным геном арг)сог (нл), определяющим цвет глаз. Она содержит также инверсии, запирающие кроссинговер (см.
гл. 21). Самки, гомозиготные по хромосоме Меллер-5, скрещиваются с самцами дикого типа, спермии которых исследуются на предмет присутствия рецессивных летальных мутаций (рис. 20.13). Дочери от таких скрещиваний обладают одной хромосомой Меллер-5 и одной исследуемой хромосомой; каждая из них скрещивается индивидуально в отдельной пробирке с самцом — носителем хромосомы Меллер-5.
Появление самцов дикого типа в поколении Ря свидетельствует о том, что в анализируемой хромосоме нет ни одной рецессивной гемизиготной летальной мутации. Напротив, отсутствие самцов дикого типа в потомстве указывает на то, что исследуемая хромосома содержит по меньшей мере одну вновь возникшую летальную мутацию. Пусть, например, в некотором эксперименте индивидуально скрещивали 634б самок нз поколения Р, и было обнаружено, что 8 из них — носители вновь возникших, сцепленных с полом леталей. Это означает, что спонтанная частота возникновения мутаций в хромосоме составляет 0,13%.
Различные линии дрозофилы )У. тв1анодажег характеризуются различной частотой возникновения спонтанных сцепленных с полом летальных мутаций от 0,08% до более чем 1%. Изображенные на рис. 20.13 скрещивания позволяют «заготавливать впрок» для последующих исследонаний Х-хромосомы, которые содер- 20.
Мупшиии генов 21 Рис. 20.14. При облуче. нин рензтеновскими лучами частота сцеп- ленных с полом ле- тальных мутаций у дрозофилы растет прямо пропорциональ- но дозе радиации. 15 аа н е К 1О о ы в о з о 1000 2000 5000 Доза (рензгены) ' Мбллер описал мутегенное действие рентгеновских лучей на дрозофил в 1927 г.
Зн дна года до этого, в !925 г., влияние рентгеновских лучей на мутагенез у низших грибов бьшо открыто Г.А. Надсоном и Гл 2 Филипповым; Прим. перев. жат вновь возникшие летальные мутации, поскольку носителями этих хромосом являются самки, гетерозиготные по Меллер-5, а кроссинговер в Х-хромосоме «заперт» инверсиями. Этот тип скрещиваний используется также для выявления ре11ессивных видимых Мутаций и Рецессивных мутаций, обусловливающих стерильность самок и самцов.
Метод Меллер-5 оказался полезным для выявления мутагенности факторов. Меллер первым показал, что частота возникновения мутаций сильно возрастает при облучении рентгеновскими лучами'. Он обнаружил это„наблюдая потомство самцов дикого типа, подвергнутых облучению перел скрещиванием с самками, гомозиготными по хромосоме Меллер-5 (рис.
20.14). Вообще говоря, частота возникновения мутаций прямо пропорциональна дозе рентгеновского излучения, измеряемой в рентгенах. (За один рентген принимают дозу, приводящую к образованию 2,08 10о пар ионов в кубическом сантиметре воздуха.) Рентгеновские лучи вызывают мутации опосредованно. Ионизация самой молекулы ДНК или ее непосредственного окружения приводит к повреждению ДНК; это повреждение может оказаться летальным, а может быть «залечено» (репарировано). Если при репарации последовательность нуклеотидов восстановится неточно, это приведет к мутации. Мутагенная активность химического соединения была впервые обнаружена тоже с помощью метода Меллер-5.
Во время первой мировой войны в каче- стае химического оружия применялся горчичный газ (иприт). В годы второй мировой войны было показано, что обработка самцов дрозофилы сравнительно малыми сублетальными дозами пирита сильно увеличивает частоту летальных мутаций в Х-хромосоме (до 7,3;4). В настоящее время метод Меллер-5 широко используется при проверке на мутагенность химических соединений, загрязняющих окружаюшую среду. Эволюция генетического материала гг Мутагенез и эволюция Новые мутации представляют собой важнейший источник генетической изменчивости, служащей основой биологической эволюции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
