Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 73
Текст из файла (страница 73)
б Мутации 229 гв $6 ил л с ко хи «$г $ В 1О 10 20 Впчггч Э«спггзчцчч (ч) Рве. 5.47. Леля мегафаз с дяцентрическимя хромосомами (~ ) и кольцевыми хромосомами ( ~ ) после облучения (и гггго 2 Гр рентгеновских лучей. Уменьшение эффекэа с увеличением времени экспозиции и понижением мощности дозы (= увеличением времени экспозиции) ()400). могут быль вызваны как одним, так и двумя попаданиями.
Следовательно, найденная зависимость эффекта от дозы не противоречит этим соображениям. На рис. 5.4б приведены также данные, касающиеся образования кольцевых хромосом и фрагментов. На рис. 5.47 показано уменьшение числа дицентрических и кольцевых хромосом при понижении мощности дозы. Эти данные подтверждают существование эффекта мошности дозы, обнаруженного на других организмах, в частности на мышах. Приведенные результаты убедительно свидетельствуют о том, что основные феномены радиационной генетики могут в принципе быть продемонстрированы и на хромосомах человека. Человеческая популяция подвергается воздействию ионизируюшей радиации, излучаемой множеством источников, Обшество ждет от генетиков информации о масштабах возможной опасности.
Как мы ответим на эти волнуюшие людей вопросы? 5.2.1.2. Проблема оценки генетического риска, обусловленного радиацией и другими мутагенными факторами гэкрузжаиэщей среды Проблема оценки степени риска для человеческой популяции, обусловленного ради- ацией и всеми другими мутагенными факторами, включает следующие вопросы: !) Каким образом данный фактор действует. на генетический мат.ериал? 2) Насколько широко подвергается человеческая популяция воздействию этого фактора? 3) Каково вероятное увеличение частоты мутаций по сравнению с частотой «спонтанных» мутаций? 4) Каковы долговременные последствия увеличения частоты мутаций для популяции? В идеале на эти четыре вопроса должны отвечать ученые-естественники. Существует, однако, пятый вопрос, при подготовке ответа на который роль ученых-естественников может заключаться только в сборе данных.
Ответ на него лолжно дать обшество в целом. 5) Какова та степень увеличения числа мутационных повреждений, которую мы готовы терпеть в обмен на такие блага, как диагностическое и терапевтическое применение рентгеновских лучей, использование ядерной энергии, некоторых лекарств и др.
Принципы тестироваиил иа мутагенносты Вопрос относительно механизма действия мутагенов на генетический материал очень сложен. Его можно подразделить на ряд более конкретных вопросов. !. Какие типы мутаций индуцируются в данном конкретном случае — геномные, хромосомные или генные? 2. Где преимушественно онн возникают: в половых клетках или в соматических? 3. Если они индуцируются в половых клетках, то а) На какой стадии развития половых клеток происходит первичное поражение? б) Передаются лн эти мутации следуюшему поколению или они элиминируются, скажем, в процессе мейоза? в) Если они передаются, то какие фенотипические изменения можно ожидать у потомков? 4. Если мутации индуцируются в соматических клетках, то 230 б. Мутации а) Какие клетки особенно подвержены такой опасности? б) Каковы последствия их возникновения для индивида? Все эти вопросы должны изучаться в ходе выполнения комплексной программы тестирования на мутагенность.
Какие организмы должны при этом использоваться? С теоретической точки зрения ответ очевиден. Нас интересуют люди; поэтому было бы лучше всего, если бы мы изучали эти проблемы на человеке. Однако экспериментальные исследования на человеке невозможны по этическим соображениям. Мы можем изучать только ситуации, складывающиеся естественным образом; возникающие при этом обстоятельства обычно столь сложны, что у нас нет надежды на получение четких ответов. Поэтому во многих исследованиях, посвяшенных генетике человека, используются экспериментальные животные. Эти животные должны удовлетворять трем основным условиям. 1.
Они должны быть достаточно близки к человеку, чтобы можно было осуществлять имеющие смысл экстраполяции. Неизбежные различия между экспериментальными видами животных и людьми должны иметь такой характер и порядок величины, чтобы онн поддавались при проведении сравнения теоретическому или экспериментальному анализу. 2. Смена поколений должна быть быстрой, чтобы генетические эксперименты могли проводиться за разумное время. 3. Подопытные животные должны быть такими, чтобы их можно было содержать в большом числе на умеренные средства. Единственным животным, удовлетворяющим всем этим условиям, является мышь (Мпа шпзсп!пз).
Поэтому радиационная генетика млекопитающих представляет собой главным образом радиационную генетику мыши. Другие виды, такие как крысы, китайские хомячки или обезьянымармозетки, используются лишь эпизодически. По этой причине последующие разделы будут посвящены в основном мутагенезу у мышей, хотя они и содержат определенные выводы, касающиеся человека. Для сравнения приводятся имеющиеся данные о человеке и о других видах. Тест-системы для идентификации различных .чутаций !и огоо и нолоаььх клетках меиаи. Тест-системы с использованием этого животного можно подразделить на системы !и чгяо и !и ейго и на системы для идентификации мутаций в половых и соматических клетках. Существующие тест-системы для выявления мутаций в половых клетках представлены на рис.
5.48. Предположим, что мутация индуцирована в сперматогонии. Если эта мутация является хромосомной, она может быть идентифицирована сразу в процессе митотических делений сперматогониев. В течение первого и второго мейотических делений можно наблюдать влияние мейоза на индуцнрованные аберрации. Гаплоидная фаза сперматогенеза до сих пор была'недоступна для изучения (см., однако, !431, 4321). Последующие митотические деления происходят во время раннего эмбрионального развития особей поколения Р,.
На этой стадии эмбриогенеза можно вымывать зиготы из фаллопиевых труб и изучать их хромосомы. При приготовлении препаратов ооцитов из яичников можно наблюдать первые мейотические деления женской половой клетки. Регулируя время между копуляцией и умерщвлением животного, можно изучать или стадию ооцита, или стадию ранней зиготы. Культивирование ооцитов позволяет продлевать дробление на значительное число делений. Имплантация зиготы в матку происходит на 9-й день беременности; и это время зигота находится на стадии бластоцнсты.
Несколькими днями позже становится возможным выявление имплантированных эмбрионов. Признаком, по которому выявляют места имплантации эмбрионов, по1 ибших вскоре после имплантации, служат так называемые децидуомы. Визуальному обнаружению поддаются некоторые эмбрионы, погибшие на более поздней стадии, а также здоровые б. Мутации 231 «Ееь~~ь ' св'еи рис. 5Аб. Тест-системы для изучения последсз вий действия мутагенного фактора 1п что с использованием мышей. Подробности см. в тексте.
Для выявления точковых мутаций необходимо дожидаться рождения животного. Существуют методы идевтификации ряда доминантных и рецессивных мутаций при рождении. К доминантным принадлежат мутации, влияющие на скелет. Один из таких методов описан в разделе З.б.2.5. Индуцированные мутации скелета обнаруживают неожиданно высокую степень неполной пснетрантности и варьирующую экспрессивность. эмбрионы. Децидуомы вместе с эмбрионами, погибшими позднее, представляют собой следствие постимплантационных потерь зигот. Из различия между числом желтых тел в яичниках и общим числом имплантаций можно сделать вывод о существовании предимплантационных потерь. Предимплантационные и постимплантационные потери зигот обычно связывают, если не показано, что они обусловлены негенетическими факторами, с идоминантными леталями».
Несмотря на существование более современных методик, метод доминантных леталей все еще остается стандартным при тестировании на мутагенность [16033. Эмбрионы на поздней стадии развития мокнут проверяться на наличие у них хромосомных аномалий. Все методы, применявшиеся при исследованиях животных, доживающих до этой стадии поздней беременности,— это методы цитогенетические.
В настоящее время хромосомные и геномные мутации, индуцированные на ранних стадиях развития половых клеток, можно выявлять на всех этапах вплоть до сформирования новорожденного животного. Идентификация митотических хромосом в соматических тканях после рождения животного не вызывает никаких затруднений. Метод мноэзгегпгвенньгс рецеггивных мупщяий. Метод выявления рецессивных мутаций был одним из первых, разработанных для исследований в области радиационной генетики. Он позволяет с большой точностью выявлять мутации в неболыпом числе локусов. Многие из основных результатов в области радиационной генетики мыши получены с использованием этого метода.
В этом случае самцов дикого типа скрещивают с самками тестерной линии, гомозиготной по семи аутосомно-рецессивным мутациям. Если индукции мутаций не произошло, все животные Г, гетерозиготны и имеют нормальный (дикий) фенотип (рис. 5.49). Однако если в отцовской половой клетке индуцирована какая-либо из этих семи мутаций, животное Гз будет гомозиготно по данной мутации и проявит соответствующий фенотип.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
