Вопрос 75. Химический и радиационный мутагенез. Гомологические ряды в наследственной изменчивости

Мутагенная роль химических веществ

Химические мутагены должны обладать тремя качествами : высокой проникающей способностью, свойством изменять коллоидное состояние хромосом, определенным действием на состояние гена или хромосомы. Открыты сотни химических мутагенов. Некоторые из них усиливают мутагенный эффект во много раз по сравнению со спонтанными. Они получили название супермутагенов.

В экспериментах мутации индуцируются разнообразными химическими агентами. Этот факт свидетельствует о том, что, по-видимому, и в естественных условиях подобные факторы также служат причиной появления спонтанных мутаций у различных организмов, в том числе и у человека.

Доказана мутагенная роль различных химических веществ и даже некоторых лекарственных препаратов. Это говорит о необходимости изучения мутагенного действия новых фармакологических веществ и других химических соединений, широко используемых в медицине и сельском хозяйстве. Индуцированные мутации, вызванные облучением (радиацией), впервые были обнаружены советскими учеными Г.А. Надсоном и Г.С.

Излучения

Для вызывания искусственных мутаций часто используются гамма-лучи , источником которых может быть, например, радиоактивный кобальт. Облучение индуцирует как генные мутации, так и структурные хромосомные перестройки всех описанных выше типов – нехватки, инверсии, удвоения и т. д. Все структурные изменения связаны с разрывом хромосом. Причиной этого являются некоторые особенности процессов, происходящих в тканях при действии излучения.

Жесткие излучения вызывают в тканях ионизацию, в результате которой одни атомы теряют электроны, а другие присоединяют их, в результате чего образуются положительно или отрицательно заряженные ионы. Подобный процесс внутримолекулярной перестройки, если он происходит в хромосомах, может привести к их фрагментации.

В последнее время доказано, что связь между облучением и мутационными изменениями может носить и непрямой характер . По-видимому, энергия излучения может вызывать в среде, окружающей хромосому, химические изменения, которые ведут к индуцированию генных мутаций и структурных перестроек в хромосомах.

Одним из самых опасных последствий облучения является образование свободных радикалов ОН или НО2 при радиолизе находящейся в тканях воды. Эти радикалы обладают высокой реакционной способностью и могут расщеплять многие органические вещества, в том числе нуклеиновые кислоты.

Закон гомологических рядов

Известно, что мутирование происходит в различных направлениях . Однако это многообразие подчиняется определенным закономерностям, впервые обнаруженным в 1920 г. Н.И. Вавиловым . При сравнении признаков различных сортов культурных растений и близких к ним диких видов обнаружилось много общих наследственных изменений. Это позволило Вавилову сформулировать закон гомологических рядов в наследственной изменчивости: «Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть существование параллельных форм у других видов и родов». Вавилов указывал, что гомологические ряды часто выходят за пределы родов и даже семейств.

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости имеет прямое отношение к изучению наследственных болезней у человека. Вопросы лечения и профилактики наследственных заболеваний не могут быть решены без широкомасштабных исследований на животных с наследственными аномалиями.

Согласно закону Вавилова , мутации, аналогичные наследственным болезням человека, должны встречаться у животных. Так, у собак наблюдается гемофилия, сцепленная с полом. Альбинизм зарегистрирован у многих видов грызунов, кошек, собак и птиц. Моделями для изучения мышечной дистрофии могут служить мыши и крупный рогатый скот, эпилепсии – кролики и крысы, аномалий в строении глаз – многие виды грызунов, собаки и свиньи. Наследственная глухота обнаруживается у морских свинок, мышей и собак. Аномалии, аналогичные заячьей губе и волчьей пасти, бывают у мышей, собак, свиней.