Мутации на популяционном уровне.

Считается, что любая мутация вредна, т. к. нарушает взаимодействие организма со средой. Однако, некоторые мутации вызывают незначительные изменения в организме и не представляют особой опасности для его жизни. Такие мутации – нейтральные – не препятствуют размножению особей и способны накапливаться в популяции (веснушки, приросшая мочка уха у человека).

Вредные мутации оказывают негативное влияние на жизнеспособность организма и его способность к размножению. Могут быть летальные, несовместимые с жизнью (отсутствие головного мозга) и полулетальные, снижающими жизнеспособность организма (синдром Дауна). Вредные мутации элиминируются из популяции в результате действия естественного отбора. Вредность мутации понятие относительное – в определенных условиях она может оказаться полезной (пример – ген чувствительности к ФТМ).

Положительные мутации повышают жизнеспособность организма и благоприятны для размножения (появление у хордовых двух-, трех- и четырехкамерного сердца). Встречаются относительно редко, однако, именно они являются элементарным материалом, лежащим в основе прогрессивной эволюции.

4. Мутагенез. Закон гомологических рядов Н. В. Вавилова. Факторы мутагенез а.

Процесс образования мутаций называется мутагенезом. Мутации происходят как в естественной среде, так и в условиях направленного действия различными агентами. В зависимости от причины различают два типа мутагенеза:

- естественный мутагенез, возникающий без видимого воздействия извне;

- индуцированный мутагенез, развивающийся под влиянием необычных для организма экстремальных факторов – мутагенов.

Всякий мутационный процесс характеризуется скоростью возникновения, т. е. частотой мутаций. Скорость естественного мутационного процесса зависит от генотипа и лежит в основе следующих закономерностей мутагенеза.

1. Уровень спонтанного мутирования почти у всех животных организмов низкий, но частота мутаций у разных видов животных и растений разная.

2. Различные гены в одном генотипе мутируют с различной частотой. Так, частота некоторых наследственных заболеваний у человека составляет: гемофилии – 3, 2 х 10^-5, альбинизма – 2, 8 х 10^-5, ихтиоза – 1, 1 х 10^-5, аниридии (отсутствие радужной оболочки) – 5 х 10^-6 (5 случаев на 1 млн. гамет).

3. Сходные гены в разных генотипах мутируют с различной скоростью. Это различие может быть обусловлено полом, возрастом, физиологическим состоянием организма.

4. «Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с таков правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейства».

Последнюю закономерность, известную, как закон гомологических рядов, сф ормулировалН. И. Вавилов в1920 г. в докладе на III Всероссийском селекционном съезде в Саратове. Согласно этому закону близким видам и родом организмов свойственны сходные ряды наследственной изменчивости. Чем ближе таксономически рассматриваемые организмы, тем больше сходство наблюдается в ряду (спектре) их изменчивости. Справедливость этого закона Н.И. Вавилов проиллюстрировал на огромном ботаническом материале. Так, черная окраска семян встречается у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и ряда других, исключая овес, просо и пырей. Удлиненная форма зерна – у всех изученных видов (табл.3).

Таблица 3. Изменчивость видов семейства злаковых.

Причина появления сходных мутаций – общность происхождения генотипов (см. Центры происхождения растений и животных). В процессе дивергенции различия между видами устанавливаются только в отношении генов, определяющих успех в борьбе за существование в данных конкретных условиях.

У видов, имеющих общее происхождение, многие гены остаются гомологичными и при мутировании дают сходные признаки.

Таким образом, обнаружение спонтанных или индуцированных мутаций у одного вида лает основание для поиска сходных мутаций у родственных видов растений или животных.

Закон Н.И. Вавилова находит подтверждение в изучении изменчивости животных (сходные мутации встречаются и у животных: альбинизм, отсутствие шерсти у млекопитающих; альбинизм и отсутствие перьев у птиц; короткопалость у крупного рогатого скота, овец, собак, птиц) и микроорганизмов и не только на уровне целых организмов, но и отдельных структур. Очевидно, что закон Н.И. Вавилова стоит в ряду научных достижений, приведших к современным представлениям об универсальности многих биологических структур и функций.

Закон Н.И. Вавилова имеет большое значение для селекционной практики, поскольку прогнозирует поиск определенных форм культурных растений и животных. Зная характер изменчивости одного или нескольких близких видов, можно целенаправленно искать формы, еще не известные у данного организма, но уже открытые у его таксономических родственников.