Факторы, вызывающие наследственную изменчивость

Первые исследования, относящиеся к изучению влияния факторов внешней среды на наследственную изменчивость, известны с начала нашего столетия.

В настоящее время убедительно доказано влияние температуры, ультрафиолетовых и рентгеновых лучей, Химических веществ и других агентов на возникновение мутаций. Исследование этой проблемы проводилось одновременно в трех направлениях:

1. познание физиологических и биохимических процессов, обусловливающих наследственную изменчивость организмов,
2. выяснение природы мутаций,
3. установление предела дискретности хромосом, т. е. изучение гена как единицы наследственной изменчивости.

Для решения этих задач были применены различные методы: генетические, цитологические и цитогенетические, а также физические, химические и др.

Наибольший успех был достигнут в изучении действия ионизирующих излучений. Еще в 20-х годах стал известен факт влияния рентгеновых лучей на процесс возникновения наследственных вменений. Исследованиями было показано, что рентгеновы лучи влияют на кроссинговер, нерасхождение хромосом и другие провесы, вызывая нарушения нормального деления клеточного ядра.

В нашей стране Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым в 1925 г. Шло впервые показано влияние лучей радия на наследственную Изменчивость у грибов.

Однако наиболее убедительное доказательство влияния рентгеновых лучей на наследственную изменчивость было получено Г. Мёллером в 1927 г. В опытах на дрозофиле он показал, что облучение

увеличивает частоту возникновения мутаций в сотни раз по сравнению с частотой спонтанных мутаций. Успех этого открытия в значительной мере был обязан разработанным к тому времени методам количественного учета мутаций и пониманию важности использования проникающей радиации с целью вызывания мутаций. К 1927—1929 гг. рядом исследователей (Л. Стадлером, А. А. Сапегиным и др.) было установлено влияние радиации на возникновение мутаций у высших растений — кукурузы, табака, ячменя, пшеницы. Вследствие этого открытия возник новый раздел генетики — радиационная генетика.

Открытие мутагенного эффекта ионизирующей радиации явилось настоящим триумфом материалистической теории в естествознании. Впервые после опубликования Ч. Дарвиным теории происхождения видов метафизике был нанесен сокрушительный удар, так как экспериментальным путем было доказано, что наследственная изменчивость является результатом взаимосвязи организма со средой.

Однако глубоко заблуждались те, исследователи, которые считали, что только ионизирующие агенты являются мутагенными факторами. Проникающие излучения позволили исследователям сделать лишь наиболее удачный прорыв в выяснении влияния агентов внешней среды на наследственную изменчивость организма. Последующее изучение показало, что любые факторы внешней и внутренней среды, выводящие организм из оптимального состояния, вызывают разного типа мутации. Теперь с полным основанием можно сказать, что в ряде случаев исследование мутагенного эффекта химических агентов оказывается более ценным для решения ряда специальных и общебиологических вопросов, чем изучение действия радиации. Следует учитывать, что современный человек с все возрастающей степенью испытывает на себе действие химических агентов в виде фармакологических синтетических препаратов, антибиотиков, газовой среды (например, на химических производствах) и пр. Многие из этих химических агентов могут быть мутагенами. Химический мутагенез стал предметом изучения особого раздела генетики.

Уже сейчас мы пришли к такому уровню знаний, когда можно с уверенностью утверждать возможность получения мутагенного эффекта почти от любого повреждающего фактора. Стало очевидным, что наследственная изменчивость является следствием нарушения равновесия между организмом и внешней средой. При этом индуцирование мутаций может происходить в обоих направлениях: как в прямом — от гена «дикого» типа к мутантному, так и в обратном — от мутантного к «дикому» типу. Эффективность мутагенных факторов определяется как их химической и физической природой, так и состоянием организма и его клеток, а также генотипом организма. В силу этого действие различных агентов на мутационный процесс оказывается специфичным.

Ниже приведены данные, показывающие относительную эффективность действия мутагенов, рассчитанную по частоте возникновения обратных мутаций у нейроспоры:

Частота возникновения обратных мутаций колеблется от 152,0 до 3,2 в локусе, контролирующем синтез аденина у нейроспоры, в зависимости от воздействия того или иного мутагенного фактора. Сходные данные получены у дрожжей. Однако при действии тех же агентов на другие локусы того же объекта получается иная эффективность, что указывает на специфичность действия агентов и специфичность реакции генов.

Изучение специфичности действия мутагенов приближает нас к раскрытию природы гена и к решению проблемы направленного его изменения. Решение проблемы управления наследственной изменчивостью откроет новую эру в развитии производительных сил общества. Именно поэтому в изучении действия химических, физических и прочих факторов среды на мутационный процесс включились ученые самых разных специальностей. Исследование влияния внешних факторов и физиологического состояния организма на мутационный процесс стало одной из центральных проблем современного естествознания.