Классификация мутаций по адаптивному значению

Летальные и сублетальныемутации вызывают гибель или снижение жизнеспособности организма. Мутации, увеличивающие жизнеспособность особей, повышающие плодовитость, относят к полезным.Пример– мутация, приводящая к увеличению синтеза антибиотиков в клетках грибов – продуцентов антибиотиков: она увеличивает вероятность выживания таких клеток среди других микроорганизмов. Мутации, которые не влияют на вероятность выживания особи или оставления ею потомства, называютсянейтральными.

Прямые и обратные мутации

Мутации, вызывающие изменения от дикого типа к новому, называют прямыми,а от мутантного к дикому –обратными(реверсии).

5. Спонтанные и индуцированные мутации

Спонтанные– это мутации, которые возникают самопроизвольно, без участия со стороны экспериментатора.

Индуцированные – это те мутации, которые вызваны искусственно, с использованием различных факторовмутагенеза.

Вообще, процесс образования мутаций называется мутагенезом,а факторы, вызывающие мутации, –мутагенами.

Мутагенные факторыподразделяются нафизические,химическиеибиологические.

Частота спонтанных мутаций одного гена составляет , для каждого гена каждого организма она своя.

Причины спонтанных мутаций: во-первых, естественный радиационный фон.

Второй причиной спонтанных мутаций являются случайные повреждения хромосом и геновво время деления клетки и репликации ДНК вследствиеслучайных ошибокв функционировании молекулярных механизмов.

Третьей причиной спонтанных мутаций является перемещениепо геномумобильных элементов, которые могут внедриться в любой ген и вызвать в нем мутацию.

В настоящее время к химическим мутагенамотносят:

а) природныеорганические и неорганические вещества;

б) продукты промышленной переработки природных соединений– угля, нефти;

в) синтетические вещества, ранее не встречавшиеся в природе (пестициды, инсектициды и т.д.);

г) некоторые метаболитыорганизма человека и животных.

Химические мутагенывызывают преимущественногенныемутации и действуют в период репликации ДНК.

В 70-80-е годы ХХ в. были синтезированы так называемые супермутагены (этилметансульфонат, метилметансульфонат, производные акридина и др.), которые повышают частоту мутаций на 2-3 порядка.

К биологическим мутагенам относятся:

а) вирусы(краснухи, кори и др.);

б) невирусные инфекционные агенты(бактерии, риккетсии, простейшие, гельминты);

в) мобильные генетические элементы.

Механизмы их действия:1) геномы вирусов и мобильных элементов встраиваются в ДНК клеток хозяина;

2) продукты жизнедеятельности паразитов – возбудителей болезней действуют как химические мутагены.

Индуцированный мутагенез, начиная с конца 20-х годовXXвека, используют для селекции новых штаммов, пород и сортов. Наибольшие успехи достигнуты в селекции штаммов бактерий и грибков – продуцентов антибиотиков и других биологически активных веществ.

Так, удалось повысить активность продуцентов антибиотиковв 10-20 раз, что позволило значительно увеличить производство соответствующих антибиотиков и резко снизило их стоимость. Активность лучистого гриба –продуцента витамина В₁₂ удалось повысить в 6 раз, а активность бактерии – продуцентааминокислоты лизина– в 300-400 раз.

Использование мутаций карликовости у пшеницыпозволило в 60-70 годах резко увеличить урожай зерновых культур, что было названо «зеленой революцией». Пшеница карликовых сортов имеет укороченный толстый стебель, устойчивый к полеганию, он выдерживает повышенную нагрузку от более крупного колоса. Использование этих сортов позволило существенно увеличить урожаи (в некоторых странах в несколько раз).

Автором «зеленой революции» считают американского селекционера и генетика Н. Борлауга, который в 1944 г., в возрасте 30 лет, поселился и стал работать в Мексике. За успехи в выведении высокопродуктивных сортов растений в 1970 году ему была присуждена Нобелевская премия мира.