Вопрос 71. Химический и радиационный мутагенез. Гомологические ряды в наследственной изменчивости

1. Мутагенная роль химических веществ

2. Действие излучения

3. Закон гомологических рядов

1. Открыты сотни химических мутагенов. Некоторые из них уси­ливают мутагенный эффект во много раз по сравнению со спонтанными и называются супермутагенами. В экспериментах мутации индуцируются разнообразными химическими агента­ми. По-видимому, и в естественных условиях подобные фак­торы служат причиной появления спонтанных мутаций у раз­личных организмов, в том числе у человека. Доказана мутагенная роль различных химических веществ и даже некоторых лекарственных препаратов, что говорит о не­обходимости изучения мутагенного действия новых фармако­логических веществ и других химических соединений, широко используемых в медицине и сельском хозяйстве. Химические мутагены обладают тремя качествами:

• высокой проникающей способностью;

• свойством изменять коллоидное состояние хромосом;

• определенным действием на состояние гена или хромосомы.

2. Индуцированные мутации, вызванные облучением (радиацией),

впервые были обнаружены советским ученым Г.А. Надсоном. 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;

• другие присоединяют их;

• образуются положительно или отрицательно заряженные ионы. Подобный процесс внутримолекулярной перестройки, если он происходит в хромосомах, может привести к их фрагментации. 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. Одно из самых опасных последствий облучения — образование свободных радикалов ОН или НО2 при радиолизе воды, нахо­дящейся в тканях. Эти радикалы обладают высокой реакцион­ной способностью и могут воздействовать на многие органиче­ские вещества, в том числе нуклеиновые кислоты.

3. Многообразие мутирования подчиняется определенным зако­номерностям, которые впервые были обнаружены в 1920 г. Н.И. Вавиловым. При сравнении признаков различных сортов культурных растений и близких к ним диких видов обнаружилось много общих наследственных изменений, что 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.