Закономерности изменчивости: мутационная изменчивость

Вопрос 1. В чем основные различия между модификациями и мутациями?

Модификационная изменчивость — фе­нотипическая, т. е. не затрагивает геноти­па. Поэтому модификации не передаются из поколения в поколение. Если фактор, ее вызывающий, прекращает свое дейст­вие, то через какое-то время модифика­ция может исчезнуть. Мутационная из­менчивость представляет собой измене­ния генотипа, возникающие под влияни­ем факторов внешней и внутренней сре­ды, относится к генотипической, т. е. му­тации передаются из поколения в поко­ление.

Модификации носят адаптивный ха­рактер: благодаря им организм приспо­сабливается к изменившимся условиям среды. Например, загар, образующийся при избыточной инсоляции, служит за­щитой глубоких слоев кожи и других ор­ганов и тканей от сильного ультрафиоле­тового излучения. Это происходит благо­даря пигменту меланину, который на солнце образуется в коже в больших коли­чествах. Мутации же далеко не всегда яв­ляются полезными. Часто они вредны для организма и снижают жизнеспособность особи.

Модификации носят групповой харак­тер: в одинаковых условиях все особи од­ного вида изменяются сходным образом. Кроме того, зная, какой фактор действует на группу организмов одного вида, можно предположить, в каком направлении про­изойдут изменения. Мутации возникают внезапно, ненаправленно, один и тот же мутаген у разных организмов может выз­вать разные мутации.

Генные, или точечные, мутации затрагивают структуру гена, т. е. происхо­дит нарушение последовательности нук­леотидов в молекуле ДНК. Например, нарушение в последовательности нук­леотидов АГГЦЦА может быть связано с потерей (АГ_ЦЦА), с добавлением (АГГТЦЦА) или заменой (АГТЦЦА) одно­го из них.

Результатом генных мутаций является образование нового белка. Даже один из­мененный нуклеотид может оказать боль­шое влияние на жизнеспособность орга­низма. Если новый белок, появившийся при участии мутантного гена, будет силь­но отличаться по своей структуре и свойст­вам от первоначального, организм может погибнуть. Несущественные изменения в белке не отразятся на жизнеспособности особи.

Хромосомные мутации связаны с изменением структуры хромосом. Струк­тура хромосомы изменяется при нару­шении порядка расположения в ней ге­нов. Так, правильная последовательность A-B-C-D-E-F при утрате участка может превратиться в A-_-C-D-E-F, а при внезап­ном удвоении — в A-B-C-D-C-D-E-F. Мо­гут быть и другие изменения.

Число хромосом также подвержено из­менениям. В этом случае имеют место так называемые геномные мутации.

Геном — совокупность генов, характер­ных для гаплоидного набора хромосом в организме определенного вида. Если число хромосом удваивается, утраивает­ся, т. е. увеличивается на целые хромо­сомные наборы, то речь идет о полипло­идии (от греч, polyplos — многократный, eidos — вид). Возникает полиплоидия в результате нарушения расхождения хро­мосом в мейозе.

Хромосомный набор может увеличи­ваться или уменьшаться на одну, две и бо­лее хромосом. Такие мутации, как прави­ло, влекут за собой нарушения в строении и функционировании жизненно важных систем органов. Болезнь Дауна — класси­ческий пример подобной мутации: у лю­дей с таким заболеванием в 21-й паре три хромосомы.

Вопрос 3. Чем можно искусственно увеличить число мутаций?

Число и многообразие мутаций можно увеличить, используя мутагены. К мута­генам — факторам, вызывающим мута­ции, относят в первую очередь ионизи­рующее излучение. Радиация увеличива­ет число мутаций в сотни раз. Мутагенами являются также ультрафиолетовая ради­ация, различные химические соединения, в том числе токсичные для организма ве­щества.

Вопрос 4. Какие мутации встречаются ча­ще — полезные или вредные?

Так как мутации — нарушения отрегу­лированного в течение миллионов лет ес­тественным отбором генотипа, то в основ­ном они вредны для организма, даже не­редко приводят к гибели особи. Иногда мутации могут быть выгодны организму в определенных условиях. Например, на островах часты сильные ветры, и летаю­щие насекомые часто гибнут. В этих усло­виях благодаря мутациям появились бес­крылые формы, которые оказались в бо­лее выгодных условиях, чем насекомые с крыльями.