Клетка-праматерь, от которой произошло все живое на нашей планете, заселила бы все подходящие для нее пространства, и на этом бы все развитие жизни закончилось.
Да, мутации могут быть и вредными, они могут вызывать болезни и даже гибель организма, но польза от них тоже есть, и немалая.
По результатам мутации делят на полезные, нейтральные и вредные, которые, в свою очередь, подразделяются на стерильные, полулетальные и летальные.
Нейтральные мутации – это мутации, которые никак не влияют на жизнеспособность организма.
Полулетальными называются вредные мутации, значительно снижающие жизнеспособность организма, но, в отличие от летальных, не приводящие к его гибели.
Стерильные мутации не влияют на жизнеспособность организма, но снижают его способность к размножению.
Польза и вред некоторых мутаций зависят от условий внешней среды. В разных условиях одна и та же мутация может оказаться полезной или вредной. Например, мутация, вызывающая альбинизм (полное или частичное отсутствие меланина в коже, волосах и радужной оболочке глаз), окажется полезной для животного, обитающего там, где круглый год или бо`льшую часть года лежит снежный покров. В таких условиях альбинизм является маскирующим признаком, увеличивающим шансы особи на выживание. А вот в степи заяц-альбинос будет хорошо заметен, здесь этот признак окажется вредным, демаскирующим.
А теперь давайте поговорим о воспитании. Точнее, о «воспитании» растений и животных и о влиянии этого «воспитания» на наследственность. Вспомним, что было сказано в первой главе о «воспитании» пшеницы холодом. Высаживаем пшеницу в северных условиях и дальше работаем с выжившими всходами – продолжаем высаживать их в прежних условиях и делаем так несколько раз. В результате такого вот закаливающего «воспитания» должен получиться новый холодоустойчивый сорт пшеницы.
Для далеких от генетики эта ахинея может звучать логично и убедительно – если человек может закаляться, то почему не может закалиться пшеница? Но на самом деле ни высаживанием в холодных условиях, ни высаживанием в жарком климате нового сорта пшеницы получить нельзя.
Новый сорт – это новый генотип. Отличающийся от прежнего. Точка!
Если вы хотите получить мутацию, то используйте такие факторы, которые ее вызывают. Эти факторы называют мутагенными факторами, или мутагенами. Мутагены воздействуют на молекулы ДНК, изменяя их структуру, а также могут повреждать некоторые белки, участвующие в «тиражировании» молекул ДНК (в процессе репликации) или 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 излучения называются ионизирующими благодаря своей способности образовывать ионы из нейтральных атомов или молекул в тех веществах, через которые они проходят. При ионизации в молекулах ДНК возникают разрывы.
Чем больше разрывов – тем больше ошибок при их ликвидации – тем больше мутаций.
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.
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.
Химических мутагенов существует великое множество – счет им идет на тысячи. У всех них есть одно общее свойство – это химически активные вещества, охотно вступающие в реакцию с другими веществами.
Давайте рассмотрим действие колхицина – одного из самых известных химических мутагенов.
Колхицин представляет собой алкалоиды – 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. 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. Селекционеров, работающих с некоторыми видами растений (например – с орхидеями), интересует получение особей, имеющих большое количество хромосом.