МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ, АНАТОМІЯ, ФІЗІОЛОГІЯ ТА ПАТОЛОГІЯ ЛЮДИНИ - Я.І.Федонюк 2010

БІОЛОГІЯ

РОЗДІЛ 1. БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ

1.4. ОНТОГЕНЕТИЧНИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ

1.4.2. Основи генетики людини

Спонтанні та індуковані мутації

Спонтанні (природні) мутації виникають самовільно в природних умовах. Серед спонтанних мутацій найбільше еволюційне значення мають генні мутації. Вони збільшують число алелей певного локуса і, отже, генофонд популяції, її гетерозиготність і внутрішньопопуляційну мінливість. Здатність мутувати (мутабільність) - характерна ознака гена. Мутувати може будь-який ген, у будь-який момент, у різних напрямах і з невстановлених причин. У цьому відношенні спонтанні мутації називаються випадковими. Середня частота спонтанних мутацій низька — 10^-4-10^-6 на один локус за одне покоління у вищих організмів. Але генів у геномі багато, тому загальне число мутацій велике. Якщо припустити, що середня частота мутацій в людини становить 10⁵, то кожна людина є носієм від 1 до 10 мутацій, яких не було в жодного з її батьків. Різні гени того самого організму змінюються з неоднаковою частотою, але для даного гена середня частота мутацій є більш або менш постійною. Мутація в людини, яка веде до карликовості, зустрічається в 5-13 гаметах на мільйон, м'язової дистрофії - в 8-11, мікроцефалії - в 27. Найменша частина гена, здатна до мутацій, називається мутоном. Вона може дорівнювати одній парі нуклеотидів. Оскільки нуклеотидів в одному гені багато, то теоретично число мутацій одного гена може бути значним. За даними міжнародного Консорціуму з генетичного аналізу фенілкетонурії до 2000 р. було ідентифіковано понад 400 мутацій гена фенілаланінгідроксилази, утому числі 255 міссенс-мутацій, 22 нонсенс-мутацій, 47 мутацій сайтів сплайсингу, ін.

Спонтанні мутації виникають незалежно від їх адаптивного значення і бувають корисними, шкідливими і нейтральними. Більшість мутацій шкідлива. Це пояснюється тим, що мутації виникають в інтегрованій і коадаптованій (взаємопристосованій) генетичній системі, де кожен ген впливає на всю систему і система впливає на кожний ген. Ця генетична система сформувалася в процесі еволюції під контролем природного добору і забезпечує оптимальну пристосованість популяції до середовища. Тому будь-яка зміна в генетичній системі виявиться скоріше шкідливою, ніж корисною. Шкідливі мутації у разі їх фенотипового вияву підпадають під контроль природного добору і елімінуються (усуваються) шляхом загибелі або зниження плодючості носіїв цих мутацій. Елімінуюча дія природного добору в людини особливо помітна на ранніх стадіях ембріонального розвитку. Якщо 41,5 % всіх вагітностей переривається спонтанними абортами, то в зв'язку з хромосомними порушеннями - 5-6 %, що в 10 разів більше від кількості дітей, що народилися живими з хромосомними синдромами (0,50,6 % серед живонароджених). Спонтанна частота мутацій залежить від віку батьків, особливо чоловіків. У жінок після 35 років різко підвищується ймовірність народження дітей з хворобою Дауна (стор. 71).

Мутації бувають домінантні і рецесивні. Домінантні мутації за умови повного домінування і повної пенетрантності виявляються вже в першому поколінні і відразу починається їх позитивний або негативний добір. Більшість мутацій рецесивна, поширена в популяції в гетерозиготному стані, фенотипово не проявляється і прихована від контролю природного добору до того часу, поки не перейде в гомозиготний стан (аа). Рецесивні мутації в гетерозиготному стані становлять резерв спадкової мінливості, який використовується в кожному поколінні при статевому розмноження для утворення нових комбінацій генів (нових генотипів). Поняття "шкідливість" мутацій у певній мірі є відносним. Рецесивний алель може бути летальним у гомозиготному стані, а в гетерозиготному сприяти виживанню організмів.

До ендогенних факторів спонтанного мутагенезу належать: 1) помилки реплікації ДНК; 2) помилки репарації ДНК; 3) помилки рекомбінації ДНК; 4) дія генів мутаторів і антимутаторів; 5) транспозиція мігруючих генетичних елементів (МГЕ).

Індуковані (штучні) мутації спричинює людина, діючи на організми в експерименті мутагенами, які свідомо перевищують допустимі дози. Частота індукованих мутацій на кілька порядків вища від частоти спонтанних мутацій. Штучний мутагенез є важливим джерелом утворення вихідного матеріалу в селекції рослин, мікроорганізмів.