Биология для тех, кто хочет понять и простить самку богомола

Особое место среди мутаций занимают соматические мутации, возникающие не в половых клетках, а в клетках тела. Принципиальное отличие соматических мутаций заключается в том, что при половом размножении они не передаются потомству. Они могут быть переданы только при бесполом размножении, если дочерние организмы развиваются из клетки или группы клеток, с мутировавшим геном.

К слову будь сказано, что мутации, возникающие в половых клетках и передающиеся потомству, называют генеративными мутациями.

Соматические мутации, как вы понимаете, не касаются всего организма в целом и потому не могут носить приспособительного характера. Проще говоря, пользы от них никакой, а вот вред может быть огромным. Нередко соматические мутации приводят к неконтролируемому росту клеток, то есть – к развитию онкологических заболеваний. Также они могут вызвать доброкачественные опухоли и нарушение работы внутренних органов. Есть гипотеза, связывающая процесс старения с накоплением в клетках мутагенов – факторов, вызывающих мутации.

Мутагены воздействуют на молекулы ДНК, изменяя их структуру, а также могут повреждать некоторые белки, участвующие в «тиражировании» молекул ДНК или же в процессе клеточного деления.

По своей природе мутагены подразделяются на физические, химические и биологические.

Самыми известными физическими мутагенами являются различные виды ионизирующего излучения: ультрафиолетовое, нейтронное, рентгеновское, гамма-излучение и др. Эти виды излучения называются ионизирующими благодаря своей способности образовывать ионы из нейтральных атомов или молекул в тех веществах, через которые они проходят. Грубо говоря, ионизирующее излучение своей энергией «выбивает» электроны из атомов. Атом, лишившийся электрона, становится положительно заряженным ионом. Другие атомы присоединяют бесхозные выбитые электроны и превращаются в отрицательно заряженные ионы.

При ионизации в молекулах ДНК возникают разрывы. Эти разрывы восстанавливаются, но при восстановлении последовательностей нуклеотидов в цепи ДНК могут происходить ошибки, изменяющие гены. Чем больше разрывов – тем больше ошибок при их ликвидации – тем больше мутаций.

Кстати говоря, не стоит чрезмерно пугаться ультрафиолетового излучения. Оно сильно поглощается тканями и потому у многоклеточных организмов, к которым мы с вами относимся, способно вызывать мутации только в поверхностно расположенных клетках. Для того, чтобы защитить себя от вредного ультрафиолетового излучения, будет достаточно головного убора и легкой тонкой одежды.

Высокие или низкие температуры также могут вызывать мутации, но в отличие от ионизирующего излучения, мутагенное действие температур избирательно. Так, например, у ржи или пшеницы температуры никаких мутаций не вызывают, а вот у мушек-дрозофил повышение температуры окружающей среды на 10 °C увеличивает частоту мутаций в три раза. На человека и вообще на всех млекопитающих температуры мутагенного действия не оказывают. Считается, что температурные колебания действуют на молекулы ДНК не прямо, а опосредованно, вызывая биохимические изменения в окружающей их среде.

Химических мутагенов существует великое множество. Счет им идет на тысячи. У всех химических мутагенов есть одно общее свойство – это активные вещества, охотно вступающие в реакцию с другими веществами. Неактивное вещество не вызовет разрыва молекулы ДНК и ничего от нее не отщепит, то есть – не вызовет необходимости «починки» молекулы, а также не сможет нарушить нормальное течение какого-то клеточного процесса.

Давайте рассмотрим действие колхицина, одного из самых известных химических мутагенов.

Колхицин представляет собой азотсодержащее органическое вещество природного происхождения, обладающее свойствами слабого основания.

Структурная формула колхицина

Колхицин способен связываться с белком тубулином из которого состоят микротрубочки, клеточные органеллы, принимающие активное участие в процессе деления. Вспомните, что во время деления клеток из микротрубочек формируются нити, которые протягиваются от центриолей к ядру. Эти нити растаскивают хромосомы по дочерним клеткам так, чтобы каждая из них получила бы одинаковый набор хромосом.

В больших дозах колхицин полностью блокирует процесс клеточного деления, а в малых – нарушает процесс равномерного распределения хромосом между дочерними клетками в результате чего образуются клетки с удвоенным количеством хромосом. Селекционеры, работающие с некоторыми видами растений (например – с орхидеями), используют колхицин для получения особей с бо́льшим количеством хромосом.

Химические мутагены подразделяются на мутагены прямого действия, у которых достаточно сил (химики называют силу вещества «реакционной способностью») для повреждения молекул ДНК, РНК и клеточных белков, а также на мутагены непрямого действия, которые сами по себе мутагенного действия оказывать не способны, но превращаются в мутагены после поступления в организм.

Как происходит подобное превращение?