Здатність мутувати універсальна властивість всіх форм життя від вірусів і мікроорганізмів до вищих рослин, тварин і людини; вона лежить в основі спадкової мінливості в живій природі. Мутації – це раптові стрибкоподібні стійкі зміни у структурі генотипу. В даній статті ви дізнаєтеся які причини виникнення мутацій.
Причини мутацій
Тривалий час причини мутацій залишалися нез’ясованими. Лише 1927 року американський генетик Г.Дж. Меллер, опромінюючи рентгенівськими променями дрозофіл, викликав у них різноманітні мутації.
Фактори, здатні спричиняти збільшення частоти мутацій, називають мутагенними. Мутації, спричинені мутагенними факторами, називають індукованими.
Види мутагенів:
– Фізичні (радіація, електромагнітне випромінювання, тиск, температура й т.д.)
– Хімічні ( цитостатики , спирти ,ф еноли й т.д.)
– Біологічні ( бактерії й віруси )
Фізичні мутагени
До фізичних мутагенів відносять:
– всі види іонізуючого випромінювання (гамма- і рентгенівські промені, електрони, позитрони, протони, нейтрони),
– ультрафіолетове випромінювання,
– високу і низьку температуру.
Найбільш небезпечним є іонізуюче випромінювання (іонізуюча радіація). Усі види іонізуючого випромінювання мають високу проникність і характеризуються біологічною дією. Проникаючи через тканини людського організму, вони передають свою енергію атомам цих тканин, викликаючи їх збудження та іонізацію. Особливо чутливими є проліферуючі тканини – лімфоїдні і кровотворні.
Іонізуюче випромінювання діє на всі компоненти клітини, але особливо вразливими є хромосоми ядра. У молекулах ДНК виникають розриви, з’являються хромосомні аберації, точкові мутації.
Індукція мутацій відбувається при дії будь-яких доз, а із збільшенням дози пропорційно зростає число мутацій. Генетичний ефект малих доз сумується. Будь-яке застосування іонізуючого випромінювання потребує додержання правил радіаційної безпеки і протипроменевого захисту пацієнтів і медперсоналу.
Ультрафіолетові промені не викликають іонізації, а лише збуджують електронні оболонки атомів, що збільшує їхню реакційну здатність і може призвести до мутацій. Найбільшу мутагенну активність мають УФ-промені з довжиною хвилі близько 260 нм, оскільки ДНК поглинає якраз цю частину спектра. Ультрафіолетові промені є причиною генних мутацій і рідше -хромосомних.
Підвищена температура може збільшити частоту генних, а зростання її до верхньої межі витривалості організмів, і хромосомних мутацій.
Хімічні мутагени
Хімічні мутагени були відкриті пізніше за фізичні. Значний внесок в їхнє вивчення зробила українська генетична школа, очолювана академіком С.М. Гершензоном. Дослідники щорічно відкривають нові хімічні мутагени (зокрема, акридинові барвники, нітритна кислота, гідроген пероксид, формальдегід (метаналь), деякі лікарські препарати тощо).
Алкалоїд колхіцин- унеможливлює утворення веретена поділу, що спричинює подвоєння числа хромосомних наборів у клітині.
Газ іприт (або гірчичний газ), який використовували як хімічну зброю, підвищує частоту мутацій у піддослідних мишей у 90 разів. Дія незначних концентрацій цього газу на самців дрозофіли значно підвищує частоту летальних мутацій в Х-хромосомі (до понад 7 %).
Нітритна кислота здатна спричиняти генні мутації, пов’язані зі зміною пар нуклеотидів, наприклад ГЦ – на АТ, АТ – на ЦГ.
Хімічними мутагенами, зокрема, є наркотичні речовини, небезпечний вплив яких виявляється не лише в людини, що їх вживає. Мутації, спричинені наркотиками, можуть передаватись нащадкам і викликати у них різноманітні спадкові захворювання і вади.
До хімічних мутагенів відносять різноманітні хімічні речовини, які використовуються в сільському господарстві як гербіциди (гідразид малеїнової кислоти), пестициди (ДДТ), медицині як лікарські препарати (цитостатичні і антимітотичні засоби), промисловості (бензол, важкі метали: кадмій, ртуть, свинець, нікель) у тому числі харчовій (харчові добавки), у побуті (лаки, фарби).
З метою профілактики мутагенезу кожна хімічна сполука, яку передбачають застосовувати, випробовується на мутагенність.
Біологічні мутагени
До біологічних мутагенів належать віруси та токсини, що виробляють деякі бактерії.
В уражених вірусами клітинах мутації відбуваються значно частіше, ніж у здорових. Вивільнення вірусної ДНК та утворення вірусної частинки, яка потім заражає інші клітини, може супроводжуватись захопленням частини ДНК хазяїна. У такий спосіб віруси здатні переносити генетичну інформацію між різними особинами одного або різних видів (горизонтальне перенесення генів). Цей процес має важливе значення в еволюції прокаріотів.
Якщо ви знаєте більше інформації про фактори, що спричиняють виникнення мутацій, пишіть в коментарях.
