Классификация мутаций

Было установлено, что в природе встречаются как большие, так и малые мутации. Оказалось, что малые мутации встречаются чаще, чем большие. Они подхватываются и закрепляются естественным отбором, дают начало новым формам. В тоже время большие мутации не дают начало новым видам. Всё то, что отличает домашних животных от их диких предков есть результат мутационной изменчивости и естественного и искусственного отбора. Большой вклад теории мутаций внесли отечественные ученые Тимофеев- Ресовский, Серебровский, Дубинин, Лобашев и многие др.

Что понимают под мутацией в настоящее время? Это стойкое изменение в структуре ДНК и кариотипе клетки. Также под мутацией понимают, наследственное изменение признака не вызванное рекомбинацией генов. Или под мутацией понимают химическое изменение гена или мелкое структурное изменение хромосомы. В основе мутаций лежит количественное или качественное изменение генетического материала связанное с увеличением или уменьшением числа хромосом или изменением структуры молекулы ДНК.

Мутации могут появляться в любой период жизни организма, начиная от гаметы и зиготы и кончая старостью организма. Мутации, которые возникли в естественных условиях внешней среды, без вмешательства человека, как у животных так и растений называются спонтанными мутациями (например белая ворона, белая белка, голубой песец, голубая норка- дикая коричневая). Мутации, которые были вызваны искусственным путём с помощью человека называются индуцированными мутациями. Индуцированные мутации в основном получают на вирусах, бактериях, растениях, мелких животных, на с/х животных очень редко.

Классификация мутаций по фенотипу они делятся на морфологические, физиологические, биохимические.

Морфологические мутации приводят к наследственным изменениям в строении органов или отдельных признаков. Например у животных изменение окраски меха, отсутствие шерстного покрова и оперение у кур.

Физиологические проводят к снижению продуктивности или жизнеспособности, устойчивости или восприимчивости к болезням. Они в основном носят летальный или полулетальный характер. Например: укорочение нижней челюсти, позвоночника, беззубость у КРС.

Биохимические мутации изменяют характер обмена веществ в организме, что нарушает синтез веществ: ферментов, белков, аминокислот, жиров, углеводов, которые необходимы для нормальной жизни.

Организмы, у которых произошли мутации называют мутантами. Вещества, которые вызывают мутации называют мутагенами. Все мутагенные вещества делятся на три большие группы:

- Физические мутагены. Сюда относится ионизирующие излучения, радиация, температура и другие факторы.

- Химические мутагены. Это все вещества химической природы (кислоты, спирты, алколоиды, ОВ и многие другие вещества).

- Биологические мутагены. Сюда относятся все простейшие живые организмы (т.е. вирусы, бактерии) живые вакцины, лекарственные препараты.

Кроме мутагенов существуют вещества, которые называются антимутагены. Главной особенностью их является стабилизация мутационного процесса до естественного уровня. К антимутагенам относятся аминокислоты, витамины, антибиотики и ферменты. Необходимо отметить, что при передозировки антимутагенов они могут перейти в группы мутагенов.

В настоящее время нет чёткой классификации мутаций. Они все условные, схематичны, искусственны. Однако в медицинской, ветеринарной и зоотехнической практике используются следующие классификации.

1. По характеру проявления они могут быть полезными (анконские овцы США), вредными (голая курица), нейтральными. Мутации могут быть доминантными и рецессивными, в основном встречаются рецессивные мутации в гетерозиготной форме. В гомозиготной форме могут вызвать летальный исход. Мутации могут быть прямыми, когда А→а (карие глаза мухи дрозофилы→А в белые глаза→а) и обратные когда а→А.(белые глаза а в красные глаза А), чаще всего встречаются прямые мутации, чем обратные.

2. По месту возникновения: генеративные, которые возникают в половых клетках организма и соматических клетках тела организма. Все генеративные т.е. в половых клетках мутации считают наследственными, которые происходят на любой стадии образования половых клетках.

Соматические мутации у животных и человека не наследуются не передаются от родителей к потомству. О соматических мутациях можно узнать по появлению мозаичности, т.е. изменение отдельных участков тела животного. Например, кролик черной окраски меха, имеет голубые участки меха, наблюдается различная окраска ног у кур, одна нога имеет жёлтую окраску, другая серую, окраска шерсти у овец, белая шерсть участки чёрной шерсти, у человека один глаз карий, другой голубой и так далее.

3. Классификация мутаций по фенотипу; все они делятся на три группы морфологические, физиологические, биохимические.

Морфологические мутации приводят к наследственным изменениям в строении органов или отдельных признаков. Например у животных отсутствие шерстного покрова ( т.е. бесшерстность) у зверей окраска меха (норка-27 мутаций окраски меха) оперения у кур.

Физиологические. Приводят к снижению продуктивности, жизнеспособности, устойчивости или восприимчивости к болезням. Они в основном носят летальный или полулетальный характер. Например укорочение нижней челюсти и позвоночника у крупного рогатого скота), отсутствие зубов у животных и другие аномалии.

Биохимические изменяют характер обмена веществ в организме, что нарушает синтез веществ (т.е. белков, ферментов, аминокислот, жиров, углеводов), которые необходимы для нормальной жизни организма. А нарушение обмена веществ может привести к нежелательным последствиям различного проявления.

4. В зависимости от того в каких наследственных структурах произошли мутации принята следующая их генетическая классификация.

Различают следующие типы мутаций:

1. Геномные мутации - или изменения числа хромосом в клетке. К геномным мутациям относятся следующие: полиплоидия, гаплоидия, аллоплоидия, гетероплоидия.

2. Хромосомные аберрации или перестройки. Нарушение или изменение структуры хромосомы. Сюда относятся: делеция, инверсия, дупликация, фрагментация, трансплантация, нехватка.

3. Генные мутации. Изменение структуры ДНК на участке определенного гена. Этот тип мутаций наблюдается при замене нуклеотидов в молекуле ДНК или процессе вставки или выпадения нуклеотидов в молекуле ДНК.

Необходимо отметить, что более широкое распространение в научной литературе получила генетическая классификация мутаций.

Под геномными мутациями понимают изменения числа в клетке, или изменение числа хромосом в кариотипе.

Полиплоидия. Полиплоиды это организмы с кратным увеличением числа хромосом. В зависимости от кратности увеличения их числа выделяют несколько типов полиплоидов. Половые клетки имеют гаплоидный набор хромосом и обозначается n, то соматические клетки организма имеют диплоидный набор хромосом т.е. 2n. При полиплоидии возникают формы 3n- триплоид, 4n- тетраплоид, 5n- пентаплоид, 6n- гексаплоид и т.д.

При увеличении числа хромосом увеличивается объём ядра, изменяется соотношение между малой ядра и цитоплазмой. Увеличивается цитоплазма, что приводит к увеличению размеров клеток. Новая генетическая система возникшая при полиплоидии имеет более интенсивный синтез ДНК и белков. Всё это приводит к увеличению размеров всего организма, удлиняются сроки развития. Некоторые однолетние растения становятся многолетними. Необходимо отметить, что полиплоидия широко распространена в растительном мире, как среди диких. так и культурных растений. По данным ряда исследователей на долю полиплоидов приходится около 30% всех растений, которые произрастают в разных странах. В питании человека используется около 60% полиплоидных культурных растений. Среди культурных растений большое значение приобрели тетраплоидная твёрдая пшеница, картофель, подсолнечник и другие растения. Большое распространение в последние годы получила триплоидная сахарная свёкла, которая даёт на 15-20% больше сахара с гектара, чем обыкновенная диплоидная. Широкое распространение получает в разных странах триплоидный арбуз, который имеет высокую сахаристость и мягкость семечных оболочек. Широко полиплоидия распространена в цветоводстве, различные формы, окраска цветов.

При всех ценных качествах полиплоиды имеют свои недостатки, особенно в первых поколениях. К ним относится - нарушение плодовитости особенно у триплоидов. Нарушение плодовитости связано с нарушением мейоза. В результате чего по дочерним клеткам хромосомы распределяются неправильно, полноценные комлексы не образуются и половые клетки погибают.

В связи с тем, что полиплоидия имеет большое распространение, среди культурных и диких растений, важным является установить причины, вызывающие полиплоидию. Необходимо отметить, что методы искусственного получения полиплоидов хорошо изучены и было установлено, всё то, что задерживает деление клетки, но не задерживает деления ядра способствует возникновению полиплоидных форм.