Какие факторы могут способствовать возникновению мутаций кратко

Обновлено: 07.07.2024

Мутация или мутационная изменчивость — это явление, которое подразумевает устойчивое изменение генетического аппарата: оно возникает внезапно и меняет определенные наследственные черты организма.

Известно, что мутации способны возникать в любой из периодов жизни организма, затрагивать не только половые, но и соматические клетки организма. При этом мутации, которые возникают в половых клетках, обязательно передаются по наследству.

Г. де Фриз высказал следующие положения:

возникновение мутаций носит внезапный характер;
мутационные изменения являются устойчивыми и способны передаваться по наследству;
мутации не являются направленными и не носят приспособительный характер. Поэтому они могут быть вредными, нейтральными или полезными для организма;
одни и те же мутации возникают неоднократно;
мутации являются универсальными свойствами любого живого организма.

Виды мутационной изменчивости

Мутации возникают в любых клетках организма, в результате чего происходят различные изменения в генетическом аппарате и фенотипе. Все мутации делятся на 2 группы: соматические и генеративные мутации.

Соматические мутации — это мутации, возникающие в неполовых или соматических клетках организма.

У них есть способность передаваться по наследству, но только в случае неполового или вегетативного размножения.

Генеративные мутации — это мутации, возникающие в половых клетках (гаметах) и наследуются в ходе полового размножения.

Есть еще одно деление мутаций — оно основано на влиянии мутаций на организм. В этом случае выделяют:

Летальные мутации. Как видно из названия, в результате таких мутаций происходит гибель организма.
Сублетальные мутации. Они снижают жизнеспособность организма, а в некоторых случаях могут стать причиной его гибели.
Нейтральные мутации. В конкретных условиях среды не способны оказывать влияния на жизнеспособность организмов.

Также стоит остановиться на полезных мутациях. В данных условиях они приводят к появлению признаков, благодаря которым организм получает определенные преимущества (в первую очередь это касается выживания).

Однако стоит отметить, что полезные мутации возникают не так уж и часто. Это связано с тем, что мутационный процесс — явление ненаправленное и хаотичное.

Виды генеративных мутаций

В основе деления мутаций также лежит степень изменения наследственного аппарата. Здесь выделяют генные, хромосомные и геномные мутации.

Генные мутации представляют собой мутационные процессы, приводящие к изменению структуры ДНК в участке, соответствующем определенному гену.

Эти мутации также называются точечными. В случае такой мутации есть вероятность того, что одно азотистое основание заменится на другое, а это, в свою очередь, приведет к замене аминокислот при синтезе белка.

Хромосомные мутации или хромосомные перестройки — это процессы, приводящие к изменениям в строении хромосом.

Еще одно название таких мутаций — перестройки или аберрации. Есть несколько типов аберраций:

нехватка. Это случаи, когда хромосома теряет концевой участок;
деление. Под ним понимают потерю участка в средней части хромосомы;
дупликация. Случай, когда участок повторяется несколько раз;
инверсия. При ней участок хромосомы переставляется на 180 градусов;
транслокация. Здесь происходит обмен участками между негомологическими хромосомами;
фрагментация. Это распад хромосом на части.

Геномные мутации — это такие мутации, в результате которых происходит изменение набора хромосом.

Такие мутации случаются, когда в ходе деления хромосомы не расходятся к полюсам, а остаются в том же ядре.

Когда происходит кратное увеличение набора хромосом, речь идет о полиплоидии.

Причины мутаций

Довольно долго ученые не могли разгадать и понять причины мутаций. Все изменилось в 1927 году, когда один из сотрудников Т. Х. Моргана — Г. Меллер доказал, что мутации можно вызвать искусственным путем. Таким образом он получил мутации у дрозофил — в результате воздействия на них рентгеновских лучей.

Позже ученые установили факторы, способствующие появлению мутаций. Эти факторы получили название мутагенных. Условно их можно разделить на физические, к которым относят температуру и ионизирующее излучение, химические (химические вещества) и биологические, составляющие вирусы.

Мутациями называют спонтанные и ненаправленные изменения в клеточных структурах. Они передаются по наследству и по степени воздействия подразделяются на нейтральные, полезные и вредные.

Возникновению мутаций способствуют различные факторы. На основании этого различают следующие их виды:

Генные

Связаны с изменением строения одного гена. Данный характер изменений затрагивает в результате нарушений при репликации (удвоении) последовательность нуклеотидов. Различают следующие их разновидности:

инсерции (вставка молекул ДНК в ген);
инверсия (поворот фрагмента ДНК на 180 градусов);
дупликация (удвоение сегмента ДНК);
деления (утрата сегмента ДНК).

Пример: развитие заболевания серповидноклеточной анемии.

Хромосомные

Происходящие изменения затрагивают строение хромосом. Различают их:

перенос;
поворот на 180 градусов;
удвоение;
выпадение участка хромосомы.

Причиной появления таких мутаций является сбой в работе кроссинговера.

Геномные

Возникают вследствие изменения хромосом. К примеру, развитие у растений полиплоидии (кратного увеличения хромосом). Полиплоидию вызывают нарушения хода мейоза и митоза. Именно геномные мутации приводят к возникновению различных форм рака. Геномные мутации появляются вследствие нарушения процесса расхождения хромосом.

Пример: увеличение в геноме человека числа хромосом на 1 единицу (47 вместо положенных 46) приводит к развитию синдрома Дауна.

Соматические

Мутированию подвержены и соматические клетки. Не передаются по наследству при половом процессе, но наследуются вегетативно у растений и почковании у кишечнополостных.

Пример: появление белой пряди волос.

Цитоплазматические

Происходящие изменения затрагивают ДНК, находящуюся в пластидах и митохондриях. Такие мутации передаются только у женщин из-за того, что из сперматозоидов пластиды с митохондриями не проникают внутрь зиготы.

Пример: пестролистность у растений.

Причины

Появлению мутаций у живых организмов способствует влияние следующих факторов:

рентгеновское излучение;
радиация;
ультрафиолетовые лучи.

Все виды перечисленных мутаций играют важную роль в эволюционном процессе, так как служат материалом для естественного отбора. Полезные мутацию помогают организмам выжить, и приспособиться к меняющимся условиям среды.

Мута́ция (лат. mutatio — изменение) — стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) изменение генотипа, происходящее под влиянием внешней или внутренней среды. Термин предложен Гуго де Фризом. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза.

Содержание

Причины мутаций

Мутации делятся на спонтанные и индуцированные. Спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей жизни организма в нормальных для него условиях окружающей среды с частотой около " width="" height="" />
— " width="" height="" />
на нуклеотид за клеточную генерацию.

Индуцированными мутациями называют наследуемые изменения генома, возникающие в результате тех или иных мутагенных воздействий в искусственных (экспериментальных) условиях или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды.

Мутации появляются постоянно в ходе процессов, происходящих в живой клетке. Основные процессы, приводящие к возникновению мутаций — репликация ДНК, нарушения репарации ДНК и генетическая рекомбинация.

Связь мутаций с репликацией ДНК

Многие спонтанные химические изменения нуклеотидов приводят к мутациям, которые возникают при репликации. Например, из-за дезаминирования цитозина напротив него в цепь ДНК может включаться урацил (образуется пара У-Г вместо канонической пары Ц-Г). При репликации ДНК напротив урацила в новую цепь включается аденин, образуется пара У-А, а при следующей репликации она заменяется на пару Т-А, то есть происходит транзиция (точечная замена пиримидина на другой пиримидин или пурина на другой пурин).

Связь мутаций с рекомбинацией ДНК

Из процессов, связанных с рекомбинацией, наиболее часто приводит к мутациям неравный кроссинговер. Он происходит обычно в тех случаях, когда в хромосоме имеется несколько дуплицированных копий исходного гена, сохранивших похожую последовательность нуклеотидов. В результате неравного кроссинговера в одной из рекомбинантных хромосом происходит дупликация, а в другой — делеция.

Связь мутаций с репарацией ДНК

Спонтанные повреждения ДНК встречаются довольно часто, такие события имеют место в каждой клетке. Для устранения последствий подобных повреждений имеется специальные репарационные механизмы (например, ошибочный участок ДНК вырезается и на этом месте восстанавливается исходный). Мутации возникают лишь тогда, когда репарационный механизм по каким-то причинам не работает или не справляется с устранением повреждений. Мутации, возникающие в генах, кодирующих белки, ответственные за репарацию, могут приводить к многократному повышению (мутаторный эффект) или понижению (антимутаторный эффект) частоты мутирования других генов. Так, мутации генов многих ферментов системы эксцизионной репарации приводят к резкому повышению частоты соматических мутаций у человека, а это, в свою очередь, приводит к развитию пигментной ксеродермы и злокачественных опухолей покровов.

Мутагены

Существуют факторы, способные заметно увеличить частоту мутаций — мутагенные факторы. К ним относятся:

химические мутагены — вещества, вызывающие мутации,
физические мутагены — ионизирующие излучения, в том числе естественного радиационного фона, ультрафиолетовое излучение, высокая температура и др.,
биологические мутагены — например, ретровирусы, ретротранспозоны.

Классификации мутаций

Существует несколько классификаций мутаций по различным критериям. Мёллер предложил делить мутации по характеру изменения функционирования гена на гипоморфные (измененные аллели действуют в том же направлении, что и аллели дикого типа; синтезируется лишь меньше белкового продукта), аморфные (мутация выглядит, как полная потеря функции гена, например, мутация white у Drosophila), антиморфные (мутантный признак изменяется, например, окраска зерна кукурузы меняется с пурпурной на бурую) и неоморфные.

В современной учебной литературе используется и более формальная классификация, основанная на характере изменения структуры отдельных генов, хромосом и генома в целом. В рамках этой классификации различают следующие виды мутаций:

Геномные: — полиплоидизация (образование организмов или клеток, геном которых представлен более чем двумя (3n, 4n, 6n и т. д.) наборами хромосом) и анеуплоидия (гетероплоидия) — изменение числа хромосом, не кратное гаплоидному набору (см. Инге-Вечтомов, 1989). В зависимости от происхождения хромосомных наборов среди полиплоидов различают аллополиплоидов, у которых имеются наборы хромосом, полученные при гибридизации от разных видов, и аутополиплоидов, у которых происходит увеличение числа наборов хромосом собственного генома, кратное n.

При хромосомных мутациях происходят крупные перестройки структуры отдельных хромосом. В этом случае наблюдаются потеря (делеция) или удвоение части (дупликация) генетического материала одной или нескольких хромосом, изменение ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах (инверсия), а также перенос части генетического материала с одной хромосомы на другую (транслокация) (крайний случай — объединение целых хромосом, т. н. Робертсоновская транслокация, которая является переходным вариантом от хромосомной мутации к геномной).

На генном уровне изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутаций менее значительны, чем при хромосомных мутациях, однако генные мутации встречаются более часто. В результате генных мутаций происходят замены, делеции и вставки одного или нескольких нуклеотидов, транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена. В том случае, когда под действием мутации изменяется лишь один нуклеотид, говорят о точечных мутациях. Поскольку в состав ДНК входят азотистые основания только двух типов — пурины и пиримидины, все точечные мутации с заменой оснований разделяют на два класса: транзиции (замена пурина на пурин или пиримидина на пиримидин) и трансверсии (замена пурина на пиримидин или наоборот). Возможны четыре генетических последствия точковых мутаций: 1) сохранение смысла кодона из-за вырожденности генетического кода (синонимическая замена нуклеотида), 2) изменение смысла кодона, приводящее к замене аминокислоты в соответствующем месте полипептидной цепи (миссенс-мутация), 3) образование бессмысленного кодона с преждевременной терминацией (нонсенс-мутация). В генетическом коде имеются три бессмысленных кодона: амбер — UAG, охр — UAA и опал — UGA (в соответствии с этим получают название и мутации, приводящие к образованию бессмысленных триплетов — например амбер-мутация), 4) обратная замена (стоп-кодона на смысловой кодон).

По влиянию на экспрессию генов мутации разделяют на две категории: мутации типа замен пар оснований и типа сдвига рамки считывания (frameshift). Последние представляют собой делеции или вставки нуклеотидов, число которых не кратно трём, что связано с триплетностью генетического кода.

Первичную мутацию иногда называют прямой мутацией, а мутацию, восстанавливающую исходную структуру гена, — обратной мутацией, или реверсией. Возврат к исходному фенотипу у мутантного организма вследствие восстановления функции мутантного гена нередко происходит не за счет истинной реверсии, а вследствие мутации в другой части того же самого гена или даже другого неаллельного гена. В этом случае возвратную мутацию называют супрессорной. Генетические механизмы, благодаря которым происходит супрессия мутантного фенотипа, весьма разнообразны.

Почковые мутации (споры) — стойкие соматические мутации происходящие в клетках точек роста растений. Приводят к клоновой изменчивости [1] . При вегетативном размножении сохраняются. Многие сорта культурных растений являются почковыми мутациями [2] .

Последствия мутаций для клетки и организма

Мутации, которые ухудшают деятельность клетки в многоклеточном организме, часто приводят к уничтожению клетки (в частности, к программируемой смерти клетки, — апоптозу). Если внутри- и внеклеточные защитные механизмы не распознали мутацию и клетка прошла деление, то мутантный ген передастся всем потомкам клетки и, чаще всего, приводит к тому, что все эти клетки начинают функционировать иначе.

Мутация в соматической клетке сложного многоклеточного организма может привести к злокачественным или доброкачественным новообразованиям, мутация в половой клетке — к изменению свойств всего организма-потомка.

В стабильных (неизменных или слабо изменяющихся) условиях существования большинство особей имеют близкий к оптимальному генотип, а мутации вызывают нарушение функций организма, снижают его приспособленность и могут привести к смерти особи. Однако в очень редких случаях мутация может привести к появлению у организма новых полезных признаков, и тогда последствия мутации оказываются положительными; в этом случае они являются средством адаптации организма к окружающей среде и, соответственно, называются адаптационными.

Роль мутаций в эволюции

При существенном изменении условий существования те мутации, которые раньше были вредными, могут оказаться полезными. Таким образом, мутации являются материалом для естественного отбора. Так, мутанты-меланисты (темноокрашенные особи) в популяциях березовой пяденицы в Англии впервые были обнаружены учеными среди типичных светлых особей в середине XIX века. Темная окраска возникает в результате мутации одного гена. Бабочки проводят день на стволах и ветвях деревьев, обычно покрытых лишайниками, на фоне которых светлая окраска является маскирующей. В результате промышленной революции, сопровождающейся загрязнением атмосферы, лишайники погибли, а светлые стволы берез покрылись копотью. В результате к середине XX века (за 50-100 поколений) в промышленных районах темная морфа почти полностью вытеснила светлую. Было показано, что главная причина преимущественного выживания чёрной формы — хищничество птиц, которые избирательно выедали светлых бабочек в загрязненных районах.

Исследование мутаций в митохондриальной ДНК (наследуется по материнской линии) и в Y-хромосомах (наследуется по отцовской линии) широко используется в эволюционной биологии для изучения происхождения рас и народностей, реконструкции биологического развития человечества.

Проблема случайности мутаций

В 40-е годы среди микробиологов была популярна точка зрения, согласно которой мутации вызываются воздействием фактора среды (например, антибиотика), к которому они позволяют адаптироваться. Для проверки этой гипотезы был разработан флуктуационный тест и метод реплик.

Флуктуационный тест Лурии-Дельбрюка заключается в том, что небольшие порции исходной культуры бактерий рассеивают в пробирки с жидкой средой, а после нескольких циклов делений добавляют в пробирки антибиотик. Затем (без последующих делений) на чашки Петри с твердой средой высевают выживших устойчивых к антибиотику бактерий. Тест показал, что число устойчивых колоний из разных пробирок очень изменчиво — в большинстве случаев оно небольшое (или нулевое), а в некоторых случаях очень высокое. Это означает, что мутации, вызвавшие устойчивость к антибиотику, возникали в случайные моменты времени как до, так и после его воздействия.

Метод реплик заключается в том, что с исходной чашки Петри, где на твердой среде растут колонии бактерий, делается отпечаток на ворсистую ткань, а затем с ткани бактерии переносятся на несколько других чашек, где рисунок их расположения оказывается тем же, что на исходной чашке. После воздействия антибиотиком на всех чашках выживают колонии, расположенные в одних и тех же точках. Высевая такие колонии на новые чашки, можно показать, что все бактерии внутри колонии обладают устойчивостью.

В данном видеоуроке описываются причины возникновения мутаций. Перечисляются мутагенные факторы, воздействующие на живые организмы. Рассказывается о том, что такое соматические и генеративные мутации. Также в уроке рассматриваются летальные, полулетальные, нейтральные и полезные мутации. В данном уроке приводятся следующие понятия: мутация, ионизирующее излучение, соматические мутации, генеративные мутации.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Причины мутаций. Соматические и генеративные мутации"

Мутация – это форма изменчивости меняющая наследственные задатки организма.

Мутации не возникают сами по себе. Они происходят под влиянием разнообразных факторов внешней и внутренней среды. Появляются мутации редко, но приводят они к внезапным скачкообразным изменениям признаков, которые передаются из поколения в поколение.

Значит, мутации возникают по каким-то причинам. Причины возникновения мутаций называются мутагенными факторами.

К мутагенным факторам относят некоторые физические воздействия на организм.

Это ионизирующее излучение, ультрафиолетовое излучение, температура, некоторые химические вещества и даже вирусы.

Первые физические мутагены, открытые учёными, — это разные виды излучений. Ещё в 1925 г. российский генетик Гео́ргий Адамович На́дсон показал, что при облучении дрожжей лучами радия возникают разнообразные новые формы.

Рассмотрим влияние ионизирующего излучения на организм.

Ионизирующее излучение – это излучение, которое вызывает ионизацию (образование ионов) вещества (среды).

Электромагнитные волны испускаются в виде отдельных порций (квантов), причём энергия кванта тем выше, чем короче длина волны. Кванты ионизирующего излучения проникают в ткани организма, повреждая различные молекулы, и в частности молекулы ДНК.

Обнаружено, что рентгеновские лучи вызывают мутации у самых разных животных, растений и микроорганизмов. При этом мутации, вызванные излучениями, могут затрагивать любые признаки организма.

Число возникающих мутаций тем больше, чем выше интенсивность излучения, то есть чем больше квантов или частиц попадало в клетку в единицу времени. Таким образом даже небольшие дозы излучения, которые не представляют прямой угрозы для организма, могут приводить к возникновению разнообразных врождённых уродств в потомстве организмов, подвергшихся облучению.

Строительство атомных электростанций, использование радиоактивных веществ в разных приборах, а также радиоактивных изотопов в исследовательских целях заметно увеличило вероятность воздействия на людей разнообразных физических мутагенов.

Некоторые другие виды электромагнитных волн с маленькой длиной волны — например ультрафиолетовое излучение — тоже вызывают мутации.

В отличие от рентгеновских, ультрафиолетовые лучи не действуют на половые клетки большинства многоклеточных организмов, поскольку проникают в ткани очень слабо.

Мутагенный эффект ультрафиолетовых лучей (возникновение генных мутаций и хромосомных перестроек) обнаруживается лишь в клетках, у которых поверхностный слой представлен монослоем. Например, у микроорганизмов и в клетках пыльцы.

Ультрафиолетовые лучи вызывают образование в клетках свободных радикалов и перекисей, обладающих мутагенными свойствами.

Перекиси возникают под действием ультрафиолетового света в жидких питательных средах для культивирования бактерий, что заметно увеличивает у них частоту мутаций.

Повышенная температура.

Она также может вызывать мутации.

В 1928 г. американский генетик Герман Джозеф Мёллер показал, что при культивировании мушек дрозофил в условиях повышенной температуры у особей повышается частота мутаций.

Сильнейшим мутагенным действием обладают соединения из многих классов химических веществ.

Например, мутации вызывают соли свинца и ртути, хлороформ, формальдегид, перекись водорода,

лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты, некоторые алкалоиды);

препараты для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды).

Некоторые красители из класса акридинов приводят к делециям и транслокациям в процессе репликации ДНК.

Половые клетки человека также несут те или иные мутации. Однако в большинстве случаев они не проявляются, так как являются рецессивными.

Также мутации могут и не проявится благодаря способности организмов защищать свой генотип от действия мутагенных факторов. Оказывается, если в клетке при репликации ДНК возникает мутация. Если межу между азотистыми основаниями аденином и тимином отсутствуют связи.

Перечислим характеристики мутационной изменчивости:

– мутационные изменения возникают непредсказуемо, и в результате в организме могут появиться новые свойства;

– мутации наследуются и передаются потомству;

– мутации не имеют направленного характера, то есть нельзя достоверно утверждать, какой именно ген мутирует под действием данного мутагенного фактора;

– мутации могут быть полезными или вредными для организма, доминантными или рецессивными.

Соматические и генеративные мутации

Мутации возникают в клетках любых тканей многоклеточного организма и на различных стадиях его развития.

Соматические мутации — это такие мутации, которые возникают в любых клетках тела, кроме половых.

Например, если мутировала одна клетка растения, из которой затем разовьётся почка, а впоследствии – побег, то все клетки этого побега будут мутантными.

Так, на кусте чёрной смородины может возникнуть ветка с белыми или красными ягодами. При вегетативном размножении – в данном случае черенком этого побега – новые свойства будут наблюдаться и у потомства. Таким образом можно вывести новый сорт смородины.

Соматические мутации у растения львиного зева вызваны ионизирующей радиацией (рентгеновские или гамма-лучи). Наблюдается появление белой окраски в красных цветках у львиного зева.

Если соматическая мутация возникла на ранних стадиях индивидуального развития (онтогенеза), то из мутированной клетки может развиться большой участок ткани, все клетки которого будут мутантными. Такие особи называют мозаиками. Например, кошка с глазами разного цвета является мозаикой.

При половом размножении новый признак, появившийся в результате соматической мутации, потомству не передаётся, так как в гаметах этой мутации нет.

Мутацию называют генеративной, если она произошла в первичных половых клетках или в образовавшихся из них гаметах. Такие мутации передаются следующему поколению.

При близкородственном скрещивании (браке между родственниками) рецессивные мутировавшие гены могут перейти в гомозиготное состояние и проявиться в фенотипе потомства.

По характеру воздействия на организм мутации делят на летальные, полулетальные, нейтральные и полезные.

Летальными во многих случаях являются хромосомные и генные мутации. Известны случаи, когда один летальный (смертельный) ген может оказывать влияние на несколько признаков, в том числе и на жизнеспособность.

Летальные мутации вызывают такие изменения в развитии, которые несовместимы с жизнедеятельностью. Поэтому обладатели летальных генов чаще всего погибают или в эмбриогенезе, или вскоре после рождения.

Например, у человека и у других млекопитающих определённый летальный ген вызывает образование внутренних спаек лёгких, что приводит к смерти при рождении.

Другой летальный ген влияет на формирование хряща и вызывает врождённые уродства, ведущие к смерти новорождённого.

Воздействие летального гена ясно видно на примере наследования окраски шерсти у мышей. У мышей дикого типа шерсть обычно серая, но у некоторых мышей шерсть белая и жёлтая. При скрещивании особей жёлтого цвета в потомстве получаются как жёлтые мыши, так и серые. Единственное возможное объяснение таких результатов состоит в том, что жёлтая окраска шерсти доминирует над серой, и что все жёлтые мыши гетерозиготны. Менделевское отношение объясняется гибелью гомозиготных жёлтых мышей до рождения.

Наглядный пример, иллюстрирующий летальное действие генов у растений, — явление хлорофильных мутаций. У гомозиготных по хлорофильной мутации растений нарушен синтез молекулы хлорофилла. Такие растения развиваются до тех пор, пока запасы питательных веществ в семени не иссякнут, поскольку они не способны к фотосинтезу.

Полулетальные мутации

Они приводят к резкому ухудшению каких-либо процессов жизнедеятельности, что в большинстве случаев также рано или поздно приводит к смерти.

При полулетальной мутации рецессивные гомозиготы какое-то время могут жить, но затем погибают из-за резко сниженной жизнеспособности (например, гемофилия и отсутствие оперения у кур и другие).

Нейтральные мутации – понятие относительное, так как любое изменение в генотипе едва ли может быть неважным для организма. К таким мутациям относят, например, мутации в участках хромосом, которые не кодируют белков.

Полезные мутации, по-видимому, лежат в основе эволюционного процесса, приводя к появлению полезных для вида признаков. Эти признаки, закрепляясь естественным отбором, могут привести к образованию новой систематической единицы – подвида или даже вида.

Роль мутаций в эволюции

Мутации затрагивают те или иные признаки организма и изменяют их в разных направлениях.

Постоянно возникающие у любого вида живых существ мутации многие, из которых к тому же длительно сохраняются в популяции в скрытом виде (рецессивные мутации), служат резервом наследственной изменчивости, который позволяет естественному отбору перестраивать наследственные признаки вида, приспосабливая его к меняющимся условиям среды (изменению климата или биоценоза, переселению в новый ареал и т. п.).

При этом мутации, бывшие в одних условиях вредными или нейтральными, могут оказаться полезными в изменившихся условиях.

Например, в лесу юга Англии обитают светлоокрашенные бабочки берёзовой пяденицы, гомозиготные по рецессивному аллелю. Из-за активного развития промышленности кора берёз покрывается чёрной сажей, и белые бабочки на тёмном фоне становятся очень заметны и быстро поедаются птицами.

Со временем стали появляться особи более темной окраски, сероватого тона, с большим количеством сливающихся темных пятен (гомозиготные по данному аллелю АА). Тёмноокрашенные бабочки хорошо маскируются и не поедаются птицами.

Но на протяжении длительного времени в покрытых чёрной сажей берёзовых лесах постоянно встречаются светлые бабочки берёзовой пяденицы.

Хотя большинство мутаций в данных конкретных условиях оказываются вредными и в гомозиготном состоянии мутации, как правило, снижают жизнеспособность особей, они сохраняются в популяциях благодаря отбору в пользу гетерозигот.

Оказалось, что гусеницы, гомозиготные по доминантному аллелю, плохо усваивают листья берёз, покрытые гарью и копотью, а гетерозиготные гусеницы растут на этом корме гораздо лучше. Следовательно, большая биохимическая гибкость гетерозиготных организмов приводит к их лучшему выживанию.

Читайте также: