Мутацияның эволюциялық рөлі
Қазақстан тарихы одомашнивания өсімдіктер мен жануарлардың және олардың жақсарту ғасырлар бойы бұл негізінен қазақстан тарихы адам пайдалану генных мутациялар. Қатты деп мутациялар пайда, және қазір, және күтуге болады, бұл олар үшін негіз болып табылады одан әрі жақсарту, мәдени өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдер.
Мутациялар — үзік-үзік, скачкообразные өзгерістер тұқым қуалаушылықтың, белгілі бір түрде әсер ететін белгілері. Мутациялар ұсынады материал үшін табиғи іріктеу процесінде эволюциясы.
Жекелеген мутациялар белгілі ғылым әлдеқашан, Ч. Дарвин өз кітабында «Өзгерту өсімдіктер мен жануарлардың үй жағдайы» сипаттады едәуір саны мутацияларды, ол marca «бірлі-жарым өзгеріс», немесе «спорными». Арасында сипатталған Дарвином мутацияларды ірі және жақсы көрінетін: «анконские» қой, ұзын, тегіс, тік және жібек жүн; және өте шағын мутациялар, байқауға болады және бөлу кезінде ең мұқият бақылау.
И. В. Мичурин қабылданбады өзінің белгілі сорт Антоновка полуторафунтовая келген ауытқу, пайда болған бір тармағында ағаш әдеттегі антоновки.
1930 ж. Швеция арасында түлкі фермада пайда болды бір мутантная дарақ деп аталатын платина бояу. Бұл доминантная шойбеков болды размножена және дала начало бағалы коммерциялық тұқымы.
Қазіргі уақытта құрылды және көптеген сорттарын мәдени өсімдіктердің көмегімен мутационной селекция пайдаланатын химиялық және радиациялық алу әдістері мутант.
Индуцированный мутагенез бірі болды пәрменді әдістерін өсімдіктер селекциясы. Тікелей көбейтуге жәрдемдеседі үздік индуцированных мутант және пайдалану, оларды скрещиваниях түрлерімен алынған басқа әдістермен селекция, әлемдік ауыл шаруашылығы өндірісіндегі іске асырылды, көптеген жаңа сорттары. Мутантные сорттары, сондай-ақ алынған у сәндік және вегетативті размножаемых өсімдіктер.
Пайдалану индуцированных мутацияларды екен тек пайдалы жұмыс микроорганизмдер (бактериялар, саңырауқұлақтар және т. б.).
Кеңінен қолданылады мутагенез және осындай маңызды жаңа бағытта биология, биотехнология.
Дегенмен қазіргі заманғы нысандары, мәдени өсімдіктердің және үй жануарларының құрылды пайдалану нәтижесінде өте үлкен санының әр түрлі мутацияларды және олардың байланыс қол жеткізілген кезде скрещивании, дегенмен жаңа мутациялар және қазір маңызы зор селекциялық өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдер.
1. Мутационная теория Де Фриза
Жүйелі және кеңінен зерттеу мутациялар ғана басталды зерттеулер голландия ғалымы Гуго де Фриза жатады, 1880 ж.
Өз зерттеу де Фриз жүргізген өсімдіктермен бірі-отағасы онагриновых (ослинник Ламарка), болып жатқан Америка, бірақ одичавшим және кеңінен распространившимся Голландияда. В зарослях одичавшей шешек де Фриз және жинады бастапқы материал үшін зерттеу. Жыл сайын ол балықтың бірнеше мың өсімдіктердің шешек, мұқият зерттеді, оларды бөлсе жалтаратын өсімдіктер жинаған, олардан тұқым, содан кейін сынап, қандай шамада тән осы өсімдіктер жалтарған есептелген ұрпағы.
1901 ж. съезде неміс естествоиспытателей дәрігерлер мен Гамбургте де Фриз баяндады өзінің зерттеу баяндамасында, называвшемся «Теориясы мутациялар. Мутациялар және мутационные кезеңдерде шығу тегі. Де Фриз деп көп жыл бойы зерттеу ұрпақтарының аздаған бастапқы өсімдіктердің шешек ол жыл сайын обнаруживал бірқатар күрт жалтарып өсімдіктер, олар толығымен бабаларымыз барлық өзіндік ерекшеліктері тұқымдық ұрпағы. Де Фриз деп атады мұндай бас тартатын өсімдіктер мутациями келтірді, олардың сипаттамасы. Мәселен, өсімдіктер ерекшеленді нысаны мен мөлшері жапырақтарының, гүлдерінің ірілігі және тұқым бояу жапырағы. Де Фриз деп санаған зерттелген атындағы мутациялар шешек көп жағдайда ерекшеленеді, өзінің бастапқы формасы ретінде күшті бір-бірінен ерекшеленеді, әр түрлі түрлері мен ақшам примуласы, және білдірді жорамал, бұл мутациялар бірқатар жағдайларда бере алады басындағы жаңа түрлері.
Де Фриз жүргізген тиянақты ізденістер басқа да түрлерін, олардың мутациялар пайда болған еді сол жиі, примула, бірақ бұл ізденістер болмаған жетістік. Осыған орай, ол білдірді болжам, тарих, түрлерін жүреді кезектестіру, өте ұзақ межмутационных кезеңдер ішінде мутациялар пайда өте сирек және қысқа мутационных кезеңдері, мутация орын өте жиі, бұл энотера орналасқан осындай қысқа уақыт мутационном кезеңде.
Осы ұсынымдардың және де Фриз ұсынған мутационную «теориясын» эволюция сәйкес прогресс әлемде тірі жаратылыстар жүреді итерулермен. Мыңдаған жылдар бойы, межмутационных кезеңдері, түрлері күйде тыныштық, бірақ кезде мутационного кезеңнің у түрі қысқа уақыт ішінде пайда үлкен саны әр түрлі мутацияларды күрт түйіндеме бастапқы нысаны. Мутациялар төмендетілген жизнеспособностью өледі, ал мутациялар қалыпты жизнеспособностью алады ерекше экологиялық тауашаларды ретінде дербес түрлері. Егер де Фриз связывал прогрессивті эволюциясын және пайда жаңа түрлерін мутационными кезеңдері ішінде олардың пайда үлкен саны мутацияларды беретін басындағы жаңа түрлері.
Кейінгі зерттеулер доставляли ғылым бай нақты материал негізгі ерекшеліктері туралы мутацияларды және маңызы туралы мутацияларды үшін эволюция енгізді өте маңызды түзетулер ұсыну де Фриза.
2. Мутацияларды жіктеу, жасанды мутагенез, олардың рөлі эволюция
Деп табиғатта пайда үлкен мутациялар сияқты, олар сипатталған де Фризом, сондай-ақ шағын ерекшеленетін бастапқы нысандарын ғана аз байқалатын белгілері бар, және бұл шағын мутация кездеседі көп есе жиі қарағанда үлкен. Анықталғандай, өмірде түрлері жоқ күрт түрлі мутационные және межмутационные кезеңдері және бұл мутациялар пайда шамамен тең жиілігі барлық кезеңдерінде өмір сүру түрі.
Сайып келгенде, бұл үлкен мутациялар ешқашан дерлік береді басынан жаңа түрлері, т. б. мұндай мутанты болады жеткілікті жақсы бейімделген сыртқы жағдайларына және табысты бәсекеге түсе отырып, бастапқы нысандары. Керісінше, үйлесімін шағын мутацияларды құрылатын және закрепляемых табиғи іріктеу береді басындағы жаңа нысандар өте жақсы бейімделген, қоршаған ортаға бірте-бірте превращающимся жаңа түрлері.
Сонымен, белгіленген эксперименттік генетикамен негізгі қасиеттері ахуалдан тосын мутациялар бермесе, ешқандай күмән шешуші мәні табиғи іріктеу үшін пайда болған жаңа түрлерін, сонымен қатар, өте жақсы түсіндіреді жолдары мен тәсілдері пайда сол шағын тұқым қуалайтын вариация, олармен ісі бар табиғи іріктеу.
Қазіргі уақытта спонтанды мутациялар табылған көптеген өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдердің белгілі өте үлкен саны әр түрлі ахуалдан тосын мутациялар. Барлық мутациялар іс-қимыл және өмір сүру қабілетін өсімталдығы бөлуге болады төрт топ:
Бірінші топқа кіреді мутациялар туғызатын жойылуы ағзаның атауымен белгілі өлім. Мысалы, мутация бар өсімдіктер бола алады:
1) мутациялар туғызатын ұрығының жойылуы;
2) мутациялар, шартты белгілері қабілетсіздігі білімге тамыр жүйесі;
3) мутация байланысты жұмыс қабілетін құруға хлорофилла.
Жануарлардың бұл мутациялар туғызатын эмбриондардың өліміне немесе болмауы өмірлік маңызды органдардың, онсыз болуы мүмкін емес ересектер.
Екінші топқа жатады мутациялар, күрт төмендету өміршеңдігі, және деп аталатын полулетальными, немесе сублетальными. Олар үшін тән, бұл мутанты өмір сүреді біраз уақыт, бірақ содан кейін өледі-мұралық ақау. Мысалы, мутация болуы мүмкін полулетальные карлики, белгілі бірқатар өсімдіктер, балапандар айырылған қанатшаланудың және т. б.
Үшінші топты құрайды мутациялар, айтарлықтай өзгертетін өміршеңдігі, бірақ күрт азайтатын фертильділігі және атауымен белгілі стерильді мутациялар.
Төртінші тобын құрайды мутацияның маңызын өзгертпейтін, өміршеңдігі мен плодовитости немесе тіпті айтарлықтай арттыратын өміршеңдігі немесе өсімталдығы мутант.
Көпшілігі ахуалдан тосын мутациялар жатады алғашқылардың бірі болып үш топ. Бұл байланысты, шамасы, сонымен қатар, пайда болуы мутацияларды бұзады, ішкі тепе-зат алмасу процесстерінде және жеке организмнің дамуы, және бұл бұзылуы әкеледі пайда болуына бірқатар ауытқулардың төмендету өміршеңдігі мен фертильділігі мутант. Және салыстырмалы сирек мұндай баланстың бұзылуы әсер етпейді өміршеңдігі мен фертильділігі мутант немесе тіпті арттырады, оларды құру арқасында жаңа балансы, жоғары деңгейде, оның орнына қираған тепе-теңдік.
Бар және басқа да кейбір мутацияларды жіктеу.
«Термині шойбеков қамтиды барлық скачкообразные тұқым қуалайтын өзгерістер, бірақ бұрыннан екен, бұл мутациялар анық гетерогенді және жасасады екі күрт түрлі санаттағы — хромосомалық және точковые мутациялар.
Хромосомдық мутациялар нәтижесінде пайда болады, әр түрлі өзгерістер санының және құрылысының хромосомалардың: қысқаша көбейту негізгі жиынтықтың хромосомалардың; қосу немесе жоғалған бірі хромосомалардың; қосу немесе жоғалған жекелеген учаскелерін хромосомалардың; көшіру жекелеген учаскелерін хромосомалардың бір хромосоманың басқа (транслокации); бұрылу бірінің ішкі учаскелерін хромосоманың 180 град. (инверсия учаскесінің хромосоманың) және т. б.
Точковые мутациялар шақырылады жоқ өзгеруіне санының немесе құрылысының хромосомалардың, ал құрылыстың өзгеруіне және гендердің. Бірқатар жағдайларда өте қиын ажырата точковые мутациялар өзгеруінен пайда болған құрылыстар гена, хромосомдық мутацияларды, шақырылатын жаууына учаскелерін немесе кішкентай ақаулары. Бірақ жеткілікті толық зерттелген жағдайларда бөлуге болады, бұл екі топ тұқым қуалайтын өзгерістердің барлығы әбден болады. Ең сенімді тәсілдерінің бірі болып табылады деп аталатын қайтарымды мутациялар.
Бұл кезде точковой мутациялар орын алуы мүмкін жаңа өзгерту гена, ол әкеледі қалпына келтіру, оның бұрынғы құрылыстар мен оның бастапқы қабілетін болмауға білім белгілі бір фенотипті. Көптеген точковых мутацияның мұндай қайтымды (кері) мутациялар шын мәнінде алынды. Үшін хромосомдық мутацияларды, шақырылатын түсуіне шағын учаскелерін, хромосомалардың мұндай қайтару бастапқы жағдайы арқылы кері мутациялар мүмкін емес. Сондықтан болуы қайтарымды мутацияларды бола алады сенімді дәйекке бұл точковая емес, өсімдіктің хромосомалық өскенбаев.
Басым бөлігі точковых мутацияларды толық рецессивна, аз бір бөлігін олардың ішінара көрінеді гетерозиготном жай-күйі, және өте сирек кездеседі доминантные мутациялар.
Пайда болу жиілігі ахуалдан тосын мутациялар өте төмен және мүмкіндігінше бірнеше мәрте оны арттыру. Сонымен қатар, теория эволюция және шешім бірқатар маңызды общебиологических проблемаларды өте үлкен маңызға ие мәселені анықтау, қандай шамада пайда болуы мутацияларды байланысты организмге сыртқы жағдайлар мен және менің осындай сыртқы орта факторларының әсер пайда болуына мутацияларды әсіресе күшті және қатаң түрде өзіндік әсері бар.
Әрекеттерін түбірімен өзгертуі өсімдіктер көмегімен жасанды жобасы — рентген немесе ультракүлгін сәулелері — алғаш рет қолданды 1922 ж. Болған. 1927 г. меллер тағайындалды, деп хабарлады рентген сәулелері айтарлықтай арттырады жиілігін мутацияларды у дрозофилы, сондай растады қатысты арпа және жүгері, пайда қызығушылық пайдалану мүмкіндігі индуцированных мутацияларды жақсарту үшін көптеген сорттарын дақылдар.
Настойчивое және мұқият зерделеу әрекеті рентген сәулелерінің болған Густафссоном және оның әріптестері Швеция, жаңадан пробудило қызығушылық радиациялық генетика және мутационной селекция. Густафссон бастады бұл зерттеулер 1928 жылдың шоғырландырған өз назарын негізінен ячмене. Үлкен саны мутационных агенттер түрінде иондаушы сәулелер мен химиялық заттар үшін қолжетімді селекционер Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін. Кейбір жағдайларда, Швецияда, басқа елдерде де қолдануға жобасы әкелді табысқа, және бірнеше сорттарын нәтижесінде алынған бағдарламалар мутационной селекция, енді ауыл шаруашылығы тәжірибе.
Кейінірек анықталғандай, қабілеті күрт арттыруға жиілігін пайда болған мутацияларды ие ғана емес, Х-сәулелер, және басқа да физикалық факторлар, химиялық заттар: гамма-сәулесі, нейрондық, ультракүлгін сәулелері, акрит, этиленамин, формальдегид, фенол және басқа да көптеген химиялық мутагены.
1931 ж. Левитский Г. А. және М. С. Новошеин анықтағандай, сәулелену тұқым Х-сәулелері тудырады әр түрлі нысандарын бұзу және қайта құру хромосомалардың. Өсімдіктер өскен из сәулеленген тұқымдардың қалып күрделі хромосомными химерами.
Зерттеулер нәтижесінде белгілі болғандай, барлық мутационные факторлар бөлуге болады екі үлкен топқа:
1) туғызатын точковые мутациялар және хромосомалық мутациялар шамамен бірдей жиілікпен;
2) туғызатын, негізінен немесе тек қана точковые мутациялар.
Бірінші топқа әр түрлі нысандары радиация және ішінен химиялық жобасы иприт (қыша газ) және т. б., ал екінші топқа — ультракүлгін сәулелер және көптеген химиялық жобасы.
Иондық сәулеленулер және химиялық мутагены күшейтеді мутирование мың есе жеңілдетеді мүмкіндігін зерделеу өзгергіштік заңдылықтарын және эволюция нысандары табиғат және мәдениет. Заңдылығын пайдалану әдісін индукцияланған мутагенез проблемаларды шешу үшін эволюция ретінде қызмет етеді жалпы бірдей жаратылыстану және индуцированных спектрлерін мутациялар, бұл байқалады деңгейінде ағза және жасушалық деңгейде.
Бар үш негізгі фактор: шойбеков, іріктеу және комбинациясы қатысатын білім беру жаңа формалары.
Атап өту қажет, бұл пайдалану кезінде жеке, сондай-ақ химиялық жобасы, көп көңіл әдістемесін әзірлеу. Иондаушы сәуле көзі қызмет етеді рентген аппараттары. Радиоактивті изотоптар көздері гамма — және бета-сәуле шығару емес, өте ыңғайлы, бірақ олар жақсы қамтамасыз етеді терең ену радиация мата. Радиоизотопы кейде ішке енгізеді өсімдіктер; жиі пайдаланады фосфордың (Р32), күкірт (S35), көміртегі (С14). Иондаушы сәуле тудыруы мүмкін гендік және хромосомдық мутациялар; өзгеріс оның ішінде хромосомалардың; басу жасушалық бөлу; жойылуы ядро немесе жасушалар; ішінара немесе толық стерилдігін; баяулауы немесе ынталандыру өсу; ненормальный өсуі. Қолдану иондаушы сәулелердің талап етеді және барынша абай болуды.
Қолдану ультракүлгін сәуле пайда болуына әкеледі көп генных мутацияларды және аз хромосомдық. У өсімдік объектілерді ультракүлгін сәулесімен үйренеді ғана пыльцевые астық.
Көптеген химиялық жобасы: иприт және оның аналогтары, этиленимины, уретан, алкалоидтары, тотығы, формальдегид, туынды нуклеиновой және азотистой қышқылдар. Хромосомалық қайта құру және гендік мутациялар алынды тіпті көмегімен өсімдік майлары.
Қолданысқа химиялық жобасы сходно әрекетімен иондаушы сәуле, бірақ арақатынасы хромосомдық және генных мутациялар айтарлықтай ауытқиды байланысты қолданылатын заттар. Химиялық мутагены тудырады көп генных және аз хромосомдық өзгерістер қарағанда, иондаушы сәуле.
Пайдалану кезінде жобасы бар өсімдіктер өңдейді белгілі бір бөлігі өсімдіктер. Мәселен, облучают әдетте тұқым. Көпшілігі үшін мәдени өсімдіктердің доза орнатылған.
Доза рентгендік сәулелену өңдеу үшін тұқым кейбір дақылдар (рентген):
— бұршақ 5000 — 15000 ;
— арпа 10000 — 15000 ;
— бидай 15000 — 20000 ;
— зығыр 40000 — 50000 ;
— қыша 100000.
Неғұрлым кеңінен индуцированный мутагенез қолданылды зерттеу үшін эволюция бидай.
Арасында көптеген радиациялық мутант у пшениц ең перспективалы жатқызады неполегающие нысанын жақсы астықпен, крупноколосые және тұрақты — грибным аурулар. Көптеген ғылыми мекемелерінде, біздің еліміз және шетелде алынған мутагенді сортты күздік бидай ерекшеленетін неполегаемостью тіпті ең қолайсыз ауа райы жағдайларында асатын бастапқы сорттары бойынша түсім арналған 36-58 %.
Қолданысқа жасанды жобасы зерттелді, сондай-ақ ячмене, рисе, жүгері, сорго, арахисе, нуте, картоп, горчице, винограде және басқа да байқады.
Қызықты өзгерістер әсерінен рентген сәулелерінің және гибберелловой қышқылы байқалды у сәндік өсімдіктер.
Осылайша, цитрусты және ағаш өсімдіктерінің мутациялар әкелді үлкен түрлілігі нысанын және бояу жапырағы мен гүлдерінің.
Пайдалану жобасы үшін үлкен мүмкіндіктер ашады алудың мүлдем жаңа нысандарын өсімдіктер сипатталатын жаңа морфологическими және физиологиялық-биохимическими ерекшеліктері бар. Ерекше мәні бар, ол бар анықтау үшін эволюция жолдарының мәдени өсімдіктерді жабайы өсетін түрлері.
3. Мәні мутацияларды практика үшін ауыл шаруашылығы және биотехнология
Міндеттері ауыл шаруашылығы өндірісін қамтиды дүниежүзілік арттыру өнім астық, техникалық, көкөніс және жеміс-жидек дақылдарының.
Осы міндеттерді шешу мүмкін болған жағдайда, жаңа перспективті, қарқынды сорттарын түрлі мәдениеттер. Жаңа сорттар интенсивті типті болуы мүмкін, атап айтқанда, көмегімен химиялық жобасы.
Әсері мутагенными факторлар бастапқы нысандары жиілігін мутацияларды және құруға мүмкіндік береді бай селекциялық материалдарын өндіруді кешенді бағалы шаруашылық белгілері мен қасиеттері.
Себебі, көптеген ғылыми мекемелер біздің еліміз және шетелде алынған жаңа сорттарын қолдану нәтижесінде физикалық және химиялық жобасы. Бұл сортты жаздық және күздік бидай, ерекшеленетін жоғары, орташа өнімділігі, тұрақтылығы көптеген ауруларға және басқа да пайдалы қасиеттері. Алынды, сондай-ақ сортты қызанақ ерекшеленетін, жоғары өнімділігімен, жоғары дәмімен және технологиялық қасиеттері үшін жарамды механикалық тазалау.
Соңғы уақытта, сондай-ақ қарқынды жүргізілуде бойынша зерттеулер индуцированному мутагенезу объектілердегі өнеркәсіптік балық — карпе, толстолобике, құбылмалы бахтахтың. Мақсаты мұндай зерттеулердің тиімділігін анықтау және қолданылу ерекшеліктері әр түрлі химиялық жобасы кейіннен іріктеумен мутант одан әрі селекция.
Жүргізілуде, сондай-ақ ғылыми-зерттеу жобасы-микробиология. Алынды мутантные микроорганизмдердің штаммдары бар қабілеті бұза құрамындағы зиянды заттар ақаба суларда каучук өндіру.
Газдікі-қуатын жаңа әдістерін ерекше күшпен проявлялась селекциясында сол организмдер, олардың алу үшін мутация және іріктеу болады көп дарақ беретін жылдам ауысымда ұрпақ. Мұндай жағдай ең үздік нысаны сақталған микроорганизмдердің. Көптеген бактериялар, саңырауқұлақтар, антиномицеты және басқа да нысандарын ұсынады үлкен практикалық қызығушылық, ауыл шаруашылығы және медицина. Алдында микробиологиялық өнеркәсіпті беретін амин қышқылдары, витаминдер, антибиотиктер, майлар және басқа да заттар, ашылған үлкен мүмкіндік.