Биология

Эволюционное значение мутаций

Мутация может иметь эволюционное значение только при условии передачи ее по наследству. Для этого мутация должна произойти в предшественниках половых клеток. Сами половые клетки: для животных это яйцеклетка и сперматозоид будут носителями такой мутации (рис. 1).

Рис. 1. Предшественники половых клеток и половые клетки

Мутации в половых клетках называются генеративными, мутации в прочих клетках называются соматическими. 

Соматические мутации не играют большой роли в эволюции, так как они не наследуются. Причины, приводящие к возникновению мутаций, вызываются факторами, которые повреждают молекулы ДНК (рис. 2), это ультрафиолет, радиационное излучение и высокие температуры.

Рис. 2. Факторы, повреждающие молекулы ДНК

Кроме того, мутации вызываются специальными химическими веществами, которые называются мутагены (рис. 3).

Рис. 3. Мутаген

Мутагены могут поступать в организм с пищей или вдыхаемым воздухом, они также могут образовываться и внутри организма. Наиболее типичный внутренний мутаген – это перекиси водорода, образующиеся при дыхании.

Мутации возникают не только при повреждении самой ДНК, но и при повреждении механизмов копирования и восстановления ДНК. Частота мутаций, обусловленных внутренними причинами, более или менее постоянна, она составляет около одной мутации на копирование десяти миллионов пар нуклеотидов – у взрослого мужчины около 10–15 % сперматозоидов (рис. 4) имеют как минимум одну новую мутацию.

Рис. 4. Сперматозоиды

Разные регионы генома имеют разную частоту возникновения мутаций, в высоко мутабельных регионах частота гораздо выше, чем в консервативных.

В природе существуют механизмы, которые специально увеличивают скорость мутаций, например в иммунных клетках (рис. 5).

Рис. 5. Лимфоцит

Для успешного иммунного ответа требуется наличие очень большого разнообразия антител, чтобы при каждой новой инфекции можно было быстро подобрать нужное антитело. Для этого клетки, синтезирующие антитела, должны часто мутировать, чтобы антитела постоянно отличались друг от друга. Во многом эффективность нашего иммунитета зависит от скорости мутаций иммунных клеток. А частота мутаций, вызванных внешними факторами, зависит в первую очередь от интенсивности самого фактора и индивидуальной устойчивости.

Мутационная теория Хуго де Фриза

Представление о мутациях достаточно полно сформулировал голландский ботаник Хуго де Фриз (рис. 6).

Рис. 6. Хуго де Фриз

Эти положения сейчас называются мутационной теорий де Фриза, она состоит из следующих тезисов:

1. Мутация – это дискретное изменение наследственного материала.
2. Мутация – это редкое событие. Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследованных особей.
3. Мутации устойчиво передаются из поколения в поколение.
4. Мутации возникают ненаправленно (спонтанно) и, в отличие от модификаций, не образуют непрерывных рядов изменчивости.

Мутации создают основу для естественного отбора, в результате мутаций появляются особи с резко отличающимися признаками (рис. 7).

Рис. 7. Альбинос

Как правило, такие признаки неудобны и приводят к элиминированию особей, но иногда эти признаки оказываются полезными и такая особь дает начало новому виду. Чаще всего полезные мутации возникают при изменчивых факторах внешней среды.

 

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И.  Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. – 5-е издание, стереотипное. – Дрофа, 2010.
2. Беляев Д.К. Общая биология. Базовый уровень. – 11 издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012.
3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Общая биология, 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2005.
4. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. 

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «activestudy.info» (Источник)
2. Интернет-портал «big-archive.ru» (Источник)

 

Домашнее задание

1. Какие мутации могут иметь эволюционное значение?
2. Назовите причины, приводящие к возникновению мутаций.
3. Из чего состоит мутационная теория де Фриза?