Открытие молекулярно-генетических механизмов изменчивости

На молекулярно-генетическом уровне существует несколько механизмов изменчивости. Среди них - мутация генов - механизм непосредственного преобразования самих генов, находящихся в конкретной хромосоме при сильном внешнем воздействии. При этом механизме порядок расположения генов в хромосоме не изменяется. Мутации (изменения) генов являются основными " поставщиками" материала для прямого действия отбора.

К другому типу механизмов можно отнести рекомбинацию генов, т. е. создание новых комбинаций генов, располагающихся в конкретной хромосоме. При этом сами гены не изменяются, а происходит их перемещение генов с одного участка хромосомы на другой или же обмен генами между двумя хромосомами. Это так называемая классическая рекомбинация генов, которая имеет место, главным образом, у высших организмов при половом процессе. При этом не происходит уменьшения или увеличения общего объема генетической информации, он остается неизменным.

Однако, существует еще один тип изменчивости генов - нереципрокная рекомбинация или неклассическая рекомбинация генов, при котором происходит увеличение общего объема генетической информации. Этот тип изменчивости возникает за счет включения в геном клетки новых, привнесенных извне генетических элементов, которые носят название трансмиссивные (англ. - переносимые) генетические элементы. Начало изучения этого механизма изменчивости было положено в 1952г., когда П. Ледерберг и Н.Циндер открыли явление трансдукции (лат. - перемещения) генов. Суть этого явления состоит в возможности переноса молекул ДНК не в " голом виде", как при трансформации, а в составе вирусов бактерий.

В последнее время этот вид рекомбинации был тщательно изучен. Было обнаружено несколько типов трансмиссивных генов, различающихся структурой генома и способом связывания с хромосомой клетки-хозяина. Среди них - плазмиды - сложные генетические элементы в виде двухцепочной кольцевой ДНК, широко распространенные в клетках живых организмов, в том числе и высших. Это самые активные переносчики генетической информации. Именно им мы " обязаны" тем, что после длительного использования каких-либо лекарств, наступает " привыкание" к этим лекарствам. Патогенные бактерии, с которыми мы боремся медикаментозным путем, связываются с плазмидами, придающими этим бактериям устойчивость и новое лекарство перестает действовать на бактерии, они его как бы не замечают.

Мигрирующие генетические элементы могут вызывать как структурные перестройки в хромосомах, так и мутации генов. Возникла новая наука - генная инженерия, целью которой стало создание новых форм организмов, в том числе и высших, наделенных свойствами ранее у них отсутствующих. Теоретическую основу этой науки составляет создание рекомбинантных (гибридных) молекул с новыми (нужными) свойствами. Наука вторглась в самое святое - создание новых живых организмов и научилась управлять этим процессом.