Айала, Кайгер - Современная генетика - т.3 (947306), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

сой мутаций устойчивости к фату Т1. В их эксперименте, получившем название флуктуациоинаго .геста, сравнивалось число Т1"-мутантов, возникающих в «маленьких» культурах Т1 -клеток, с числом мутантов в «большой» культуре (табл. 20.3). Эта работа опубликованная в 1943 г., ознаменовала рождение бактериальной генетики. Суть опыта заключалась в следующем, В 20 маленьких пробирок («малеиьыие» культуры) вносили по .0,2 мл суспензии бактериальных клеток Т1з и инкубировали на качалке до тех пор, пока титр суспензии не достигал 10в клеток в 1 мл.

Одновременно в большой пробирке («большая» культура) суспензию тех же клеток выращивали примерно до той же плотности. Затем содержимое ыаждой маленькой пробирки высевали на чашку, зараженную фатом Т1, и подсчитывали число Т1"-колоний. Бактериальную суспензию из большой пробирки рассевали (по 0,2 мл) на чашки с фатом Т1 и затем подсчитывали число Т1"-колоний (табл. 20.3).

При таыой постановке опыта в обоих вариантах на каждую чашку попадало по 2 10' клеток (0,2 мл 10в клеток/мл), так что число фагоустойчивых колоний, образовавшихся на каждой чашке, зависело лишь от того, взяты ли эти клетки из маленьких пробирок или из большой. При посеве 11 из 20 культур из маленьких пробирок Т1"-колоний не обнаружено, а в тех 9 культурах, где колонии возникли, число их 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 !5 16 17 18 19 20 Среднее (8) Дисперсия Диснсрсняг(8) 1 0 3 0 0 5 0 5 О 6 107 О 0 О 1 0 0 64 О 35 11,4 694 61 Эволюция генетического материала 2б сильно варьировало: от одной до 107. Напротив, все пробы, взятые из большой культуры, дали примерно по одинаковому числу фагоустойчивых колоний (в среднем 16,7). Если бы Т1"-колонин возникали в результате действия фага Т1 на чувствительные клетки (то есть каждая клетка обладала некоторой малой вероятностью превратиться под действием фага Т1 в Т1"-клетку), то все чашки должны были бы содержать одинаховое число Т1"-колоний.

Оказалось, однако, что количество устойчивых колоний сильно зависит от объема, в котором культивировались клетки, а это свидетельствует о том, что клетки Т1" возникли до посева на чашки и, следовательно, независимо от действия на них фага Т1. Вывод, к которому пришли Луриа и Дельбрюк, состоял в том, что Т1"-клетки возникли спонтанно в отсутствие селективного фактора (фага Т1). Этот вывод основывался на статистических аргументах-большей изменчивости числа Т1" колоний среди чашек, засеянных клетками нз малых пробирок, по сравнению с теми, на которые высевали пробы большой пробирки. Прямое доказательство спонтанной природы Т1а-клеток были получены Джошуа Ледерберг и Эстер Ледерберг в 1952 г.

(см. рис 8.1) Около 10" клеток чувствительного к фагу Т1 штамма Е. са11 высевали на чашку с питательной средой н культивировали в течение нескольких часов до появления бактериальных колоний. Эти колонии перепечатывали на бархат, а с него на 3 чашки, предварительно засеянные фагом Т1 (рнс. 20.15). Тот факт, что Т1а-колонии появлялись на всех трех чашках в одних и тех же точках, указывал иа то, что эти колонии происходят от конкретных колоний на исходной чашке н что фагоустойчивосп возникла до контакта с этим фагом. Если бы появление Т1а-колоний было индуцировано фатом Т1, то такие колонии располагались бы на разных чапжах в разных точках.

Этот эксперимент окончательно убедил биологов в том, что бактерии содержат спонтанно мутирующие гены, подобно всем другим организмам. Случайность возникновения спонтанных и индуцированных мутаций может дать способ оценки числа потенциально мутируюшдх единиц в геноме, т.е. числа генов. Число потенциально летальных групп комплементацин (т.е. жизненно важных функций) в Х-хромосоме Р.

те!алоаавгег — между 950 н 1000. Это число находится в замечательном соответствии с количеством полос, насчитываемом в политенной Х-хромосоме дрозофилы (1012). Однако, по-вндимому, это всего лишь совпадение, поскольку взаимно однозначное соответствие между генами и полосами не доказано и, кроме того, в Х-хромосоме заведомо существуют гены, не кодирующие жизненно важные функции, мутации которых, следовательно, не летальны. Можно также оценить число генов, связанных с определенной Функцией.

В таблице 20.4 представлено распределение сцепленных с полом мутаций женской стерильности, индуцируемых у Р. те(алодавгег этилметансульфонатом; число мутаций в каждом цистроне определялось комплементацнонным анализом. В таблицу включены мутации, обусловливающие появление яичек, нз которых личинки не вылупляются. Следовательно, это мутации, летальность которых определяется скорее генотипом матери, а не генотипом зародыша. 20.

Мума!/ии генов гу Таблица 20.4. Частотное распределение мутаций женской стерильности в Х- хромосоме дгоаоррй!и им!лиодцв!ег Число мутации Число мутаций и циатроиа Чисио циотроиоа 1 2 3 4 5 6 7 8 9 15 р,=хе " хг Рг = — е 2 Поделив р, на р„получаем рх хге" х р, 2хе" 2 Используя данные табл.

20.4, имеем рх 12/М = 0,4, р, ЗО/М откуда х/2=0,4, илн х=0,8. Подставляя это значение в уравнение (1), окончательно получаем 131 0„8= —, нлн У=164. Л! 131 х= —, )1/ Следовательно, в Х-хромосоме сушествует около 160 цистронов, работа которых существенна для жизнеспособности яиц, хата в использованной таблице было идентифицировано всего лишь 59 мутабильных цистронов.

Ясно, что для определения всех 160 цнстронов по происходящим в них мутациям потребовалось бы обследовать много больше потенциально мутантных Х-хромосом, чем те 6 тысяч, на основании изучения которых была построена табл. 20.4. В табл. 20.4 вюпочены ЗО цистронов, для которых известно по одной мутации, 12 цнстронов с двумя мутациями в каждом и т.д. В целом распределение числа мутаций, приходящихся на один цистрон, совпадает с пуассоновскнм распределением, если не считать того, что цистронов с большим числом мутаций оказывается больше, чем следовало бы ожидать.

В частности, есть цистрон„для которого известно 15 мутаций. Такие горячие точки-редкие исключения. Одна из возможных причин нх существования обсуждается в этой главе. Если исключить из рассмотрения горячую точку с 15 мутациями, то табл. 20.4 содержит 131 мутацию женской стерильности. Среднее число мутаций на мутабнльный цистрон, следовательно, составляет где л1-число цистронов в Х-хромосоме, содержащих мутации женской стерильности (материнского летального эффекта), т.е. число, которое мы хотим оценить.

Первый и второй члены пуассонов- ского распределения (см. приложение П.1У), т.е. число щустронов, в которых происходит только одна н только две мутации соответственно, задаются выражениями: 30 !2 5 3 1 ! ! 1 1 Итого 59 30 24 15 12 20 6 7 8 9 15 146 Эволюция генетического материала 28 Иохоннаа чашка, оохарнашаа 10~ Т1а.кононов Е. оои Чашка 3 Чашка 1 Мутации и адаптация Мутации возникают независимо от того, полезны они или вредны для своих носителей. Более того, вновь возникающие мутации гораздо чаще бывают вредными, чем полезными.

Легко понять, почему иначе и быть не может. Присутствующие в популяции гены подвержены действию естественного отбора, следовательно, вплели, более или менее часто встречающиеся в популяции, адаптивны: они именно потому широко распространены, что являются селектнвно предпочтительными. Любая вновь возникшая мутация скорее всего уже встречалась в истории популяции, и если такая мутация не распространилась в популяции, то это произошло потому, что она элиминируется естественным отбором илн поддерживается им при низкой частоте, поскольку оказывает вредное воздействие на организм. Важно отдавать себе отчет в том, что мутации полезны или вредны не сами по себе, но лишь в некоторых определенных условиях существования.

Мутация, увеличивающая плотность волосяного покрова, Рис. 20.15. Доказательство спонтанного возннкнонония Т1"-мутантов н популяции кнеток Т1з. 1О' клеток Е. сой, чувствительных к фагу Т1, высенают на чашку Петри с питательной средой и кнкубнруют до цояняеннн на поверхности агара мелких колоний. Выросшие колонии, ввкогла до этого не на- ходившнеся в контахто с фагом, перепечаты- вают ва три другие чашки, зараженные фа- том Т1.

На всех трех чашках в одних и тех же местах появляются колонии устойчивых к фату Т1 клеток, что указывает ва их при- сутствие н исходной чашке. 20. Мутаг)ии генов 29 может быть адаптивна в популяции млекопитающих Аляски, но скорее всего будет подвержена отрицательному отбору в популяции Флориды. Усиление пигментации может быть полезно людям в тропической Африке, где темная кожа запппцает от ультрафиолетового излучения Солнца, но не в Скандинавии, где светлая кожа благоприятствует индуцируемому солнечным светом синтезу витамина (3.

Адаптивная ценность мутаций ауксотрофности и устойчивости микроорганизмов к различным препаратам полностью определяется условиями их обитания. Ауксотрофы способны к росту на обогащенной среде, ио не могут развиваться на минимальной среде. Мутации, вызывающие устойчивость к стрептомицину, полезны бактерии лишь в присутствии стрептомицина. Хорошо изученным примером зависимости адаптивных свойств высших организмов от условий обитания могут служить температурочувствительные летальные мутации у дрозофилы.

Характеристики

Список файлов книги