Закономерности мутационного процесса
Ключевые слова: закономерности мутационного процесса, Мутант, мутагены, закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.
Раздел ЕГЭ: 3.6. Закономерности изменчивости. … Наследственная изменчивость: мутационная, комбинативная. Виды мутаций и их причины. Значение изменчивости в жизни организмов и в эволюции.
Генотип организма — устойчивая и консервативная система, а процесс репликации ДНК близок к совершенству. Стойкость гена имеет важное биологическое значение. Она обеспечивает постоянство вида и его неизменность в относительно стабильных условиях внешней среды. Однако кроме этого свойства гену присуща и способность к мутированию.
Частота и причина мутаций
Мутации возникают случайным образом. В природе каждый отдельно взятый ген мутирует крайне редко, и на первый взгляд может показаться, что изменения в генах несущественны для особи. Но в действительности у организма имеется несколько тысяч генов. Если учесть, что мутации могут происходить в любом из них, общее число возможных мутаций резко возрастает. Исследования мух дрозофил в природе показали, что среди них особи с мутациями — мутанты — встречаются довольно часто. У таких мух наблюдаются самые разнообразные мутации: недоразвитые крылья, изменённая форма глаз, уродливое брюшко и др. Подсчитано, что около 5 % гамет дрозофилы несут мутантные гены.
Каждая отдельная мутация, связанная с изменением структуры ДНК, вызвана какой-то причиной. Однако в большинстве случаев эти причины выяснить трудно. Известно, что некоторые факторы — мутагены — могут существенно повысить частоту мутаций. Впервые такие свойства были обнаружены у рентгеновских лучей. У экспериментально облучённых растений и животных в 150 раз чаще происходили мутации. Позже выяснилось, что аналогичным действием обладают α-, β- и γ-лучи, образующиеся при радиоактивном распаде, а также ионизирующее излучение, ультрафиолетовые лучи. Возникающие при этом мутации не адекватны воздействию факторов, единичны и разнообразны. Мутагенным действием обладают и химические вещества, такие как иприт, формальдегид, колхицин, некоторые пищевые консерванты.
Частота возникновения мутаций различна и связана прежде всего с продолжительностью жизненного цикла организма. Чем он короче, тем выше частота мутаций. Мутации чаще всего рецессивны и скрыты в гетерозиготах. Проявляются они только в гомозиготном состоянии. Они могут длительное время сохраняться в гетерозиготном состоянии, никак себя не проявляя. Поэтому определить наличие мутаций можно только при анализе нескольких поколений. При коротком жизненном цикле возобновление идёт с высокой скоростью и рецессивные мутации проявляются чаще.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости
Русский учёный Николай Иванович Вавилов установил характер возникновения мутаций у близкородственных видов. Исследовав растения семейства Злаковые, он обнаружил, что у многих видов этого семейства имеются одинаковые наследственные изменения. Например, у твёрдой, мягкой и других сортов пшеницы колос бывает красным, белым и чёрным с длинной и короткой остью.
Проявление закона гомологических рядов в наследственной изменчивости на примере разных сортов пшеницы
У других злаков были также обнаружены сходные изменения. Эта важная закономерность была проверена и на растениях других семейств. В результате многолетней работы Н. И. Вавилов вывел закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.
Основные положения закона гомологических рядов в наследственной изменчивости
- Роды и виды, генетически близкие между собой, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть наличие параллельных форм у других видов и родов.
- Чем ближе генетически в общей системе расположены роды и виды, тем полнее тождество в рядах их изменчивости.
- Целые семейства растений характеризуются определённым циклом изменчивости, проходящей через все роды, составляющие семейство.
Закон Н. И. Вавилова облегчает поиски наследственных отклонений: зная изменчивость и мутации у одного вида, можно предвидеть возможность их появления и у близкородственных видов, например у организмов одного семейства. Эта закономерность имеет важное значение для селекционной работы, так как облегчает выведение новых сортов.
Однако дальнейшее изучение изменчивости у растений и животных показало, что наряду с параллелизмом изменчивости в пределах отдельных близкородственных групп проявляется параллелизм изменчивости одновременно в разных семействах и даже классах, генетически не связанных.
Например, явление наследственного альбинизма, т. е. появление бесхлорофилльных растений, отмечается в самых разных семействах растений: злаков, сложноцветных, бобовых, розоцветных и др. Образование карликовых форм и — в противоположность им — гигантов наблюдается у генетически не связанных друг с другом растений: гороха, фасоли, пшеницы, ячменя, малины, хмеля, энотеры, примулы и т. д.
Наряду с такими всеобщими типами наследственной изменчивости известны и более редкие, присущие многим семействам растений и животных, генетически не связанным друг с другом. Например, представители отдельных родов или видов многих семейств цветковых растений образуют корнеплоды. Это морковь, свёкла, репа, редька и др. Виды растений самых разных семейств имеют две разновидности листьев — опушённые и гладкие.
Изучая детально комплексы признаков, характеризующих сорта (расы) отдельных видов растений из разных родов и семейств, можно с большей или меньшей вероятностью предвидеть получение аналогичных сортов и у растений других семейств. Например, наличие махровости у цветков розы, гвоздики позволило селекционерам вывести подобные сорта тюльпанов, лилий, нарциссов.
Альбинизм у позвоночных животных: 1 — дрозд-альбинос; 2 — белка-альбинос
Аналогичные явления можно проследить и у животных. Карликовость, гигантизм, альбинизм встречаются среди представителей всех классов не только позвоночных, но и беспозвоночных животных.
Это конспект для 10-11 классов по теме «Закономерности мутационного процесса». Выберите дальнейшее действие:
- Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии