МУТАЦИЯ

МУТАЦИЯ (от лат. mutatio—перемена, изменение). Под этим термином в генетике в настоящее время понимают всякое вновь возникающее в организме наследственное изменение. Однако различные исследователи придают этому слову не совсем одинаковый смысл. М. как генетическое понятие следует отличать от палеонтологического, введенного Ваагеном (Waagen) в 1869 г. В 1901 г. голландский ботаник де Фриз опубликовал книгу под названием «Мутационная теория». В ней он отчетливо разграничил модификации или флюктуации (см.), представляющие собой мелкие отклонения от средней величины, к-рые являются ненаследственными по своей природе и возникают благодаря многообразным влияниям внешних условий, от М.-—-резких уклонений от нормы, передающихся по наследству. В настоящее время критерием различия между модификациями и М. является только ненаследственный характер первых и наследственный—последних, а не степень изменения. Де Фриз указал на значение М. как материала для эволюционного процесса и на основании гл. обр. изучения М. у растения Oenothera lamar-ckiana высказал ряд (8) положений своей мутационной теории: о внезапности появления новых элементарных видов, их постоянстве и характере, периодичности М. и т. д. Наблюдения де Фриза не были абсолютно новыми. Животноводы и растение-' воды знали, что иногда в совершенно чистых породах появляются отдельные особи с чрезвычайно уклоняющимися свойствами и что такие новые признаки с самого начала являются наследственными. Дарвин в книге «Прирученные животные и возделанные растения» собрал значительное число таких достоверно установленных случаев скачкообразной изменчивости (анконские и моша-новские овцы, черноплечие павлины и т. д.). В 1894 г. писал о прерывистой изменчивости Бетсон. Непосредственным же предшественником де Фриза был русский ботаник Кор-жинский («Гетерогенезис и эволюция», 1899). Основываясь на большом числе фактов из растительного мира, он установил существование т. н. «гетерогенных» вариаций— вариаций, появляющихся в резком виде у одного единственного экземпляра благодаря каким-то внутренним изменениям половых клеток - и в дальнейшем оказывающихся •и 32? наследственными. Взгляды Коржинского являются типичным примером автогенетической точки зрения, т. к. автор подчеркивает полную независимость возникновения наследственных изменений от внешней среды. «Чтобы объяснить происхождение высших форм из низших, необходимо принять у организмов наличие особой тенденции к прогрессу», пишет Коржинский, обнаруживая идеалистическую установку в вопросе о факторах эволюции. Хотя ослиннику (Oenothera), изучение которого позволило де Фризу развить мутационную теорию, оказались присущи весьма сложные и запутанные явления, породившие и сейчас порождающие богатую литературу (т. н. «спор об энотерах»), существование М. было в дальнейшем абсолютно доказано, и сейчас известно множество М. у громадного числа видов животных и растений. После 1901 г. появились по М. у растений работы Баура (львиный зев—Antirrhinum "та^иБ), Корренса (ночная красавица—-Mirabilis jalapa), Иста, Джонса, Эмерсона (кукуруза), Блёксли (дурман), Нильсона-Эле (овес) и мн. др. Принципиально важно было также открытие Иогансеном М. в чистых линиях фасоли. М. обнаружены и у животных, причем пальма первенства по числу найденных и изученных М. принадлежит необычайно популярному теперь генетическому объекту—плодовой мушке дрозофиле (Drosophila melanogaster). С 1911 года началось изучение генетики дрозофилы в лаборатории американского ученого Моргана, и с тех пор были получены многие сотни М., в том числе и в СССР. Их анализ позволил установить более точно понятие М., классифицировать их и до известной степени приблизиться к пониманию закономерностей в их появлении. Привычный термин «мутация», употребляемый и Морганом в широком смысле слова для обозначения всякого вновь возникающего наследственного изменения, в действительности объединяет очень разные типы явлений, происходящих в наследственных элементах. Наследственные изменения генотипа могут во-первых обусловливаться изменениями в числе хромосом и различной перегруппировкой отдельных их частей. Эта группа М. может быть названа хромосомными аберрациями (уклонениями от обычного типа). Вторая категория М. охватывает изменения отдельных, единичных наследственных факторов или генов, расположенных по длине хромосомы. Таковы локальные М. (под locus обычно понимают то место, где находится мутировавший ген), или иначе «точковые» мутации или трансгенации (американцы употребляют разную терминологию—-point mutations, gene-mutations и т. д.). Хромосомные ненормальности также могут быть очень различными: кратные умножения числа хромосом гаплоидного набора—полиплоидия (триплоидия, тетра-плоидияит. д.); прибавление к нормальному набору или утеря одной, двух, трех и т. д. хромосом—полисомия (моносомия, дисомия и т. д.) и гетероплоидия; перемещения отдельных участков из одной хромосомы в другую—транс локации; удвоение отдель- ных участков—дупликации; выпадения или инактивации участков разной величины— делеции и дефишенси; перевертывание хромосом—-инверсии и т. д. Если сначала термин М. относился в первую очередь к появлению новых наследственных признаков, то теперь названием М. обозначаются изменения в генной или хромосомной структуре. Поэтому вполне законен и начинает распространяться термин, предложенный Четвериковым, —- геновариация =мутации в смысле Моргана. По месту возникновения М. можно классифицировать на гаметические, если они происходят в зачатковом пути или гамете, и соматические, если мутирует какая-либо из клеток развивающегося организма (так получаются напр. мозаики у животных и почковые М. у растений). Появившееся вследствие М. изменение будет наследоваться по разному в зависимости от того, где и какая М. произошла (сцепленные с полом и ауто-сомные, доминантные и рецессивные и т. д.). М. очень различны как по числу и степени затрагиваемых ими внешних признаков, так и по жизнеспособности. Здесь встречаются все переходы от изменений мало специфичных, очень разнообразных по своему внешнему выражению, до высоко специфичных, от обладающих вполне нормальной жизнеспособностью до почти или вполне летальных. Одни и те же М., как трансгенации, так и хромосомные аберрации, могут повторяться по многу раз. Морган в. сводке 1925 г. (Genetics of Drosophila) указывает напр., что в locus'е, занимаемом геном «белых глаз» («white»), появилось около 25 изменений, из них 11 разных, причем все они влияли на окраску глаза; столько же раз возникала М. «Notch» (вырезки на крыльях) и т. д. В действительности все эти числа можно значительно увеличить, особенно после применения действия рентген, лучей, при помощи к-рых удается получить как хромосомные нарушения, так и локальные М. в почти неограниченном количестве. Характерно, что наряду с точками, мутирующими многократно, существуют и такие, в к-рых М. наблюдались всего по 1—-2 раза. Это как будто бы указывает на разную степень устойчивости и способности меняться отдельных точек хромосом, но возможны и иные объяснения этих фактов. В среднем в обычных лабораторных условиях разведения у дрозофил одна М. возникает на 8— 10 тыс. исследованных особей. Но если принять во внимание, что по внешнему выражению М. могут быть очень различными—от сильных и хорошо заметных до чрезвычайно мелких, о появлении к-рых подчас можно судить лишь окольным путем (напр.»данные Zeleny по подбору числа фасеток, доказывающие возникновение мелких М., влияющих на число фасеток),—-действительная частота М. значительно выше. Подсчеты Аль-тенбурга и Меллера (Altenburg, Muller) показали, что приблизительно в 1% ж-хромо-сом дрозофилы возникает летальная М. Локальная М. (трансгенация) одного и того же гена может происходить в разных направлениях, т. е. возникшая М. какого-либо гена может мутировать обратно к исход- ному положению (обратные М.) по схеме A-* Aj-> А. В этом смысле мутационный процесс обратим. Данные по нек-рым генам дрозофилы позволяют судить и о сравнительной скорости «прямого» и «обратного» мутирования (Тимофеев-Ресовский). Когда мы говорим о повторном возникновении одних и тех же М., следует иметь в виду, что критерий идентичности М. весьма условен. М. white («белые глаза») у дрозофилы появлялась много раз, но у нас нет достаточных оснований считать все white одинаковыми. Анализ многих аллеломорфов гена «scute» (Дубинин и др.) показал, что все они отличаются в той или иной степени по своему действию. Это же относится и к обратным М. Обратная М. не всегда (а м. б. даже никогда) является точным возвратом гена к исходному нормальному состоянию. Громадное большинство М., в частности у дрозофилы, возникало в условиях разведения в лаборатории, что раньше давало повод указывать на условия лабораторного содержания как на причину мутационных явлений у дрозофилы. Однако и в природе внутри внешне однородного вида все время возникают М., к-рые в течение долгого времени находятся в скрытом (гетерозиготном) состоянии и насыщают данный вид (Четвериков). Долгое время не удавалось ни вызвать М. путем искусственных воздействий ни даже увеличить частоту их появления. Старые материалы ламаркистов приходилось отбрасывать как неудовлетворительные по методике и построенные на неправильных принципиальных основаниях (см. Ламаркизм, Наследственность и др.), точные же эксперименты га дрозофиле давали отрицательные результаты. В 1927 г. Меллер сообщил, что ему удалось получить у дрозофилы путем воздействия рентгеновск. лучами М. различных типов, причем частота появления М. в эксперименте оказывалась в 150 раз больше, чем в обыкновенных условиях. С этого момента проблема М. вступила в новую фазу. Последующие годы принесли полное подтверждение и углубление данных Меллера на различных животных и растительных объектах. Что касается хромосомных аберраций, то известны уже многие воздействия, физ. и химич. применение к-рых вызывает появление многих хромосомных неправильностей. Но какие еще факторы кроме такого специфического типа лучистой энергии, как рентген, лучи, способны вызывать трансгенации, сказать трудно, хотя они вполне возможны. Были лишь попытки показать роль радиоактивного излучения земли, космического излучения, наконец высокой t° (Goldschmidt, Jollos). С этим непосредственно связан коренной вопрос о причинах М. Генетики в этом вопросе разбиваются на два направления: автогенетиков, признающих, что причина появления М. лежит в самих мутирующих генах, и эктогенетиков, считающих, что М.— результат действия на гены каких-то факторов внешней среды. Одним из ярких представителей автогенетического направления является Коржинский, аналогичные взгляды развивались до последнего времени Морганом и рядом других американок. генетиков, в СССР в пользу автогенеза высказывался Филипченко («Эволюционная идея в биологии»). Эктогенез был отчетливо сформулирован Жоффруа Сент-Илером, отчасти Гек-келем и Спенсером. Ряд советских генетиков, работавших по вопросу об искусственном получении М. действием рентген, лучей (Агол, Левит, Серебровский), остаются по существу на идеалистической позиции автогенетиков, утверждая, что внешние условия вызывают лишь ускорение того процесса возникновения М., который протекает и без экспериментального воздействия. «Мутации закономерно возникают в любой среде, в значительной мере автономно от последней. Среда, окружающая организм, может естественно, трансформируясь внутри организма и его половых клеток, лишь ускорять, усиливать (или, наоборот, замедлять) спонтанно протекающий процесс» (С. Г. Левит). При изучении сущности мутационного процесса необходимо иметь в виду как свойства самих зародышевых клеток и их составных частей (хромосомы, гены), так и специфические (равно и неспецифические) воздействия внешней среды. . * При М. типа хромосомных аберраций в громадном большинстве случаев можно с уверенностью сказать, что произошло в хромосоме или хромосомном комплексе. Прибавления или утери целых хромосом обычно сразу же доказываются цитологическим путем. Но даже такие изменения, как перемещение кусков от одной хромосомы к другой или выпадения участков хромосом, доказываемые генетическим анализом, нередко блестяще подтверждались цитологическими картинами (Painter, Меллер). Не то при трансгенациях. Основанная на Бетсо-новской теории «присутствия-отсутствия» точка зрения, что при трансгенации происходит выпадение участка хромосомы, не может быть признана в какой бы то ни было степени доказанной, хотя принятие ее и заманчиво, т. к. она позволяет набросать единую схему М., охватывающую столь как-будто бы различные типы, как выпадение целых хромосом или их кусков, с одной стороны,и локальные М.-—с другой (Серебровский). Считая, что гены—это части (м. б. радикалы) гигантской белковой молекулы (Кольцов), надо думать, что малейшие хим. изменения в них, отрыв одних атомов, замена их другими, должны явиться источниками новых М. Не удивительно, что до сих пор мы достоверно имеем в качестве источника мутационных изменений рентген, лучи и температурные воздействия, т. к, все грубые хим. или механические воздействия бесповоротно нарушают сложную белковую структуру хромосомы. М. в отличие от модификаций являются важным звеном эволюционного процесса, создавая новые признаку, служащие материалом для искусственного и естественного отбора. Учение о наследственной изменчивости (мутациях) вместе с Дарвиновской идеей отбора в основном исчерпывает содержание эволюционной теории. Очередной задачей изучения М. является выяснение закономерностей мутационного процесса в экспериментальных условиях и решение вопроса о факторах, вызывающих М. в природе. В наст, время ведутся работы по изучению влияния темп-ры ультрафиолетовых лучей и др. факторов на мутационный процесс. Серьезного внимания требует и природа реагирующей на внешние воздействия системы, каковой является зародышевая клетка, носительница наследствен, зачатков. М. у человека. Хотя несомненно, что многочисленные известные нам наследственные заболевания или уродства появились благодаря М., число таких случаев, когда появление М. было действительно прослежено, насчитывается единицами. Главное объяснение конечно в том, что исследователю удается проследить лишь очень небольшое число поколений. Чаще всего ^практически же и это чрезвычайно редко) можно проследить появление доминантной М. Если в течение одного или больше поколений ни один представитель семьи не имел соответствующего изменения и если в дальнейших поколениях оно появляется и ведет себя как доминант, мы бесспорно имеем дело с происшедшей М. Таков описанный С. Г. Левитом случай гетерогемофилии в одной семье. Рокицкий считает его бесспорным; если это так, то это пожалуй один из немногих точно зарегистрированных случаев мутации. Кольцов описал случай доминантной шестипалости, а Патлис—-клешневидной конечности, где также первое поколение не имедо этого признака. Но даже в случае доминантности изменения возможны ошибки при определении момента М., ;т. к. 1) доминантность может быть неполной,и в силу каких-либо причин, повлиявших на степень доминирования, особенность «перескочит» поколение; 2) если признак или б-нь таковы, что по бытовым условиям старались ее скрывать, детям может остаться неизвестным ее присутствие у отцовского или дедовского поколения. Это обстоятельство все сильнее будет сказываться, чем дальше вверх приходится подыматься по родословной. Рецессивная, но сцепленная с полом М. обнаруживается не на много труднее доминантной. Если М. возникла в половых клетках матери, то уже ее сыновья проявят новую особенность. Пря возникновении М. у отца его дочери будут «носителями» нового гена, но проявят его только их сыновья, т. е. особенность не проявится лишь одно поколение. Возможность проследить рецессивную аутосомную М. значительно меньше. Рецессивное изменение, раз возникнув, может неопределенно долгое время находиться в скрытом состоянии, пока не произойдет брак между двумя гетерозиготами. Поэтому, наблюдая видимое появление какого-либо рецессивного признака, мы в громадном большинстве случаев должны искать ту М., результатом к-рой он является, в глуби веков. Наглядным образчиком, продолжительности нахождения рецессивного гена в гетерозиготном состоянии может служить описанный Рютимейе-ром и Фреем (Riitimeyer, Frey) случай Фридрейховекой атаксии у 20 б-ных одной швейцарской деревушки. Оказалось, что их общий предок жил в 16 в. и отстоит от обследованных семей на 11—12 поколений. Но при всех трудностях отыскания М. у человека поиски их бесспорно необходимы •и имеют большое значение при изучении наследственности человека (см. также Соматическая мутация). Лит.: Вавилов Н., Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, Саратов, 1920; Кольцов Н., Об экспериментальном получении мутаций, Ж. эксп. биологии, т. VI, в. 4, 1930; Коржи н с к и й С, Гетерогенезис и эволюция, Зап. Росс, академии-наук, том IX, кн. 2, 1899; Новейшие экспериментальные работы по искусственному вызыванию мутаций, Усп. эксп. биол., т. VIII, в. 4, 1929; Серебровский А., Хромосомы и механизмы эволюции, Ж. эксц. биологии, сер. Б, т. V, в. 1, 1926; Филипченко Ю., Изменчивость и методы ее изучения, Москва—Ленинград, 1927 (приведена литература); Четвериков С, О нек-рых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики, Журн. экспериментальн. биологии, сер. А, т. II, в. 1, 1926; Muller H., Artificial transmutation of the gene, Science, v. LXVI, p.84, 1927; d e V r i e s H., Die Mutationstheorie, B. I—II, Lpz., 1901—03. См. также лит. к статьям Генетика, Изменчивость и Наследственность. П. Рокицкий.

Смотрите также:

МУТИЗМ, или мутацизм (от лат. mutus— немой), полное молчание, немота, наблюдаемая при схизофрении (кататояии) и при истерии. При схизофрении дело идет о негативизме,-о заторможенности речевой функции наряду с заторможенностью и ...
МУТИЛЯЦИЯ (от лат. mutilare — обрезывать, укорачивать, убавлять), отделение части конечности, термин, употребляемый в тех случаях, когда более или менее крупный дистальный отрезок ее (одна или несколько пальцевых фаланг, кисть, стопа ...
МУТУАЛИЗМ (от лат. mutuus—взаимный), взаимничество, одна из форм симбиоза организмов, когда оба симбионта оказывают друг другу известную пользу. Определение момента взаимной выгоды весьма трудно и относительно; поэтому М. является менее изученным, ...
МУХИ, общее название насекомых отряда двукрылых (Diptera), группы короткоусых (Brachycera), класса насекомых (Insecta), типа членистоногих (Arthropoda); характеризуются массивным телом и короткими трехчлениковыми усиками. Свободно подвижная голова несет пару в большинстве ...
МУЦИДАН (Mucidan), препарат, содержащий роданистый аммоний и калий; обладает отхаркивающими свойствами и способствует разбуханию белка; растворяет слизь, отделяемое верхних дыхательных путей, корки в носу и т. д. Применяется при фарингите, лярингите ...