Мутації як фактор еволюції

частота мутацій

Частота мутацій - це частка гамет з знову виникли мутаціями, віднесена до загальної кількості гамет одного покоління. При безстатевому розмноженні (у агамное організмів) частота мутацій означає кількість клітин або особин, що мають знову виникли мутації, віднесене до загальної кількості клітин або особин одного покоління. Великий інтерес викликає частота спонтанних мутацій - частота мутацій в звичайних для даного виду умовах проживання, частота мутацій без впливу мутагенів. Частота спонтанних мутацій невелика. Залежно від досліджуваного гена вона коливається від 1. 100 000 до 1. 1 000 000.

Наприклад, частота спонтанних мутацій у кишкової палички, що викликає стійкість до стрептоміцину, 4 на 10 млн. Особин. У разі відсутності мутації за певним гену, стрептоміцин пригнічує синтез білка у бактерії шляхом порушення транскрипції і трансляції. Це і веде до загибелі немутантний бактерії. Білі очі у дрозофіли викликаються мутацією, що виникає з частотою 4 мутанта на 100 тис. У мікобактерії, що викликає туберкульоз, в результаті спонтанного мутагенезу виникає стійкість до пеніциліну, в середньому, в одній клітці на 10 млн. Мікобактерії. Пеніцилін пригнічує синтез муреина, молекула якого утворює каркас клітинної стінки. У присутності пеніциліну утворюються клітини без клітинної стінки, і вони руйнуються. Але, в середньому, одна з 10 млн. Мікобактерії має мутацію, що дозволяє синтезувати муреин і в присутності пеніциліну. Мутант завдяки мутації містить багато пеніцилінази - ферменту, що каталізує відрив води від пеніциліну. Після цього кільця молекул пеніциліну розриваються, і він стає нешкідливим. Хорея Гентінг-тону (спадкове захворювання, при якому відбувається атрофія клітин кори головного мозку) викликається мутацією, що виникає з частотою одна на мільйон гамет.

Мутаційний процесний фактор

Елементарний еволюційний-мутаційний процес - це постійно йде процес мутації генів, що поповнює генофонд мутаціями. Імовірність того, що у даної особини в тому чи іншому локусі виникне нова мутація дуже мала. Але так як генів в генотипі особини багато, то загальна кількість мутованих генів досягає 25-30%.

Мутаційний процес - це, в основному, спонтанний процес виникнення мутацій. За своєю природою мутаційний процес - статистичний процес. Це означає, що для кожного алелі певного гена можна вказати лише ймовірність його переходу в якийсь інший стан. Мутаційний процес - потужний фактор зміни генотипу і генофонду. Академік О. Г. Газенко наводить такий розрахунок.

В процесі еволюції від виникнення першої клітини до появи людини сталося 10 18 мутацій. Стільки ж приблизно секунд (10 з 18 нулями) триває біологічна еволюція на Землі.

Мутаційний процес змінює вихідні ознаки в різних напрямках, здійснюючи дарвиновскую "невизначену мінливість". Ненаправленим мутаційного процесу виключає його направляє дію на еволюційний процес. Необхідно мати на увазі, що ймовірність збереження нової мутації, по Р. Фішеру, невелика. Якщо мутантний аллель має 1% переваги в порівнянні з немутантний, то і в цьому випадку ймовірність його зникнення до 31 поколінню дорівнює 93%.

Великий вплив на мутаційний процес надають мутагени - фактори, які викликають стійкі успадковані зміни в молекулах ДНК, в хромосомах, в генотипі. Мутагенами можуть бути фізичні агенти (ультрафіолетове, рентгенівське, космічне випромінювання, нейтрони, протони, гамма-частинки, альфачастіци, бета-частинки), хімічні та біологічні агенти. Фізичні мутагени - іонізуючі фактори. Вони викликають хромосомні перебудови.

Чутливість різних організмів до іонізуючого випромінювання різна: для людини 700 рентген - смертельна доза, для бактерій, вірусів такий є доза в мільйони рентген. Частота мутацій залежить і від звичайних факторів середовища. Так, підвищення на 10 ° С температури в местообитании викликає 5-кратне збільшення частоти точкових мутацій.