Główne postanowienia teorii mutacji. Teoria mutacji Hugo de Vriesa

Szeroko znana jest mutacyjna teoria ewolucji Hugo de Vries (N. de Vries), stworzona w latach 1901-1903. Badając przez długi czas zmienność w rodzaju Oenothera i innych roślinach, de Vries odkrył zjawisko sporadycznego występowania wśród gatunków Linneusza osobników z niezwykłą nową cechą, która jest uporczywie przekazywana potomstwu w nieograniczonej liczbie pokoleń. Na określenie tego zjawiska zaproponował termin „mutacja”, który stał się podstawowym pojęciem w genetyce. Nie trzeba dodawać, że genetyczny termin „mutacja” nie ma nic wspólnego z mutacją Waagena, koncepcją wprowadzoną wcześniej do paleontologii.

Zarejestrowawszy pojawienie się stałych zmutowanych form, de Vries miał powód, by uważać zwykłe gatunki Linneusza lub gatunki taksonomistów za mieszaninę monotypowych, genetycznie dalej nierozkładalnych gatunków elementarnych (Jordanonów), różniących się od siebie jedną cechą dziedziczną. Na przemianach właśnie takich elementarnych gatunków de Vries zbudował swoją mutacyjną teorię ewolucji.

Zgodnie z tą teorią przemiany ewolucyjne zachodzą skokowo. Od czasu do czasu, pod wpływem rozbudzonej „twórczej siły” natury, ten czy inny gatunek, który do tej pory pozostawał w niezmienionym stanie przez długi czas, przechodzi mutację i niemal nagle zamienia się w nowy gatunek, który teraz natychmiast i na tak długo, jak jego poprzednik, staje się trwały. Okresy spoczynku, trwające tysiące lat, przeplatają się z okresami mutacji, które w porównaniu z pierwszym wydają się zaledwie chwilami.

De Vries zauważa, że ​​mutacje, aw konsekwencji powstawanie nowych gatunków, „nie zależą od warunków życia” (Vries de, 1904, s. 199). Specjacja zachodzi również niezależnie od doboru naturalnego. „Do tego”, według niego, „nie potrzeba ani liczby pokoleń, ani walki o byt, ani usuwania osobników bezwartościowych, ani selekcji” (tamże, s. 196).

Walka o byt w przyrodzie ma miejsce, ale nie między osobnikami tego samego gatunku, jak sądził Darwin, ale między różnymi gatunkami. Jednocześnie walka o byt, w przeciwieństwie do Darwinowskiego punktu widzenia, nie zwiększa różnorodności gatunkowej, ale ją zmniejsza poprzez eliminację nieżywotnych form. W ten sposób H. de Vries zredukował złożony proces specjacji i ewolucji do jednego czynnika – „zmienności specjacji” (Zavadsky, 1973, s. 274) – i tym samym uchronił swoich przeciwników przed koniecznością długiej krytyki swojej koncepcji.

Ryż. 3. Schemat specjacji (za: de Vries. 1904)

De Vries wyraźnie przedstawił swoją koncepcję wybuchowej specjacji w postaci schematycznego drzewa genealogicznego (ryc. 3), na zewnątrz bardzo przypominającego dobrze znane akwarystom algi kabomba. Jest to długa, czasem rozgałęziająca się nić, tworząca masę okółków rozmieszczonych w równych odległościach od siebie. Każda gałąź okółka to gatunek lub podgatunek, który ma początek i koniec, a każde ogniwo nici między sąsiednimi okółkami jest niezmienionym stanem gatunku macierzystego. Każdy okółek odpowiada okresowi mutacji, ale drzewo jako całość reprezentuje rodzaj.

Ten de Vries nie jest ograniczony. Dodaje, że rysunek można by podobnie kontynuować w dół „aż do najstarszych istot żywych”, i dalej pisze: „Na rysunku… wznosimy się od gatunku do zbiorowisk (Oenothera lamarckiana), od zbiorowisk do podrodzajów (Onagra i Euoenothera ), a stąd do rodzajów ( Oenothera ). Podrodziny, rodziny i wszystkie wyższe systemy odpowiadały bardziej starożytnym eksplozjom. Gdyby cały system był nam znany bez luk, a drzewo genealogiczne miałoby postać zwykłej dychotomicznej tabeli do definicji, to każdy punkt rozgałęzienia oznaczałby dla nas miejsce eksplozji ... ”(Fries de, 1904. P. 192).

Porównując schemat specjacji de Vriesa z diagramem dywergencji Darwina, zobaczymy, że zarówno one, jak i interpretacja obu naukowców metod ewolucji ponadgatunkowej są zasadniczo podobne. W obu przypadkach nowe formy powstają przez odgałęzienie się od poprzednio pojedynczego przodka. To prawda, zgodnie z diagramem Darwina, rozgałęzienia są dychotomiczne, ponieważ formy pośrednie wymierają; u de Vries ma kształt wachlarza (whirled), ponieważ formy pośrednie, podobnie jak pierwotna, są zachowane przy braku walki wewnątrzgatunkowej. Ale te różnice nie są tak fundamentalne. Znacznie ważniejsza jest inna różnica. Dla Darwina narodziny nowych gatunków to płynny proces, który odbywa się powoli i stopniowo, dla de Vriesa jest ostry i nagły.

Ryż. 4. Fragment diagramu Darwina (tylko A) (za: Skovron, 1987)

Jednak w zrozumieniu dróg ewolucji ponadgatunkowej de Vries i Darwin są zgodni. W przypadku obu formacja wyższych taksonów jest wynikiem stopniowego kumulowania się zmian, a zatem kwestią czasu. Według de Vriesa każdy główny krok ewolucyjny składa się z serii mutacji. De Vries, podobnie jak Darwin, nie czyni jakościowej różnicy między procesami specjacji a ewolucją na dużą skalę.

Podchodząc do skrajnie uproszczonej oceny postępującego rozwoju związanego z „udoskonalaniem organizacji”, de Vries uważał, że dla realizacji ewolucji od początku życia do jego nowoczesnych, wyższych form, pojawienie się zaledwie kilku tysięcy jednostek dziedzicznych, czyli ewolucyjnych kroków, było wymagane. „Zwykle w każdym okresie mutacji”, napisał de Vries, „organizacja posuwa się o krok do przodu. W konsekwencji, jak wiele takich kroków organizacja zrobiła od samego początku, tyle też było okresów mutacji” (tamże, s. 201–202).

Przyjmując długość życia na Ziemi równą 24 milionom lat, a liczbę okresów mutacyjnych równą 6000, de Vries stwierdził, że średni czas trwania fazy spoczynku między okresami mutacyjnymi powinien wynosić 4000 lat (według samego de Vriesa jest to „bardzo przybliżone przybliżenie”). Liczby te charakteryzują najszybszy postęp, jakiego dokonały wyższe rośliny i zwierzęta. W przypadku niższych liczba okresów mutacji była niewielka, a fazy spoczynku bardzo długie. De Vries dodaje jednocześnie, że jeśli, idąc za Darwinem, postępową ewolucję tłumaczy się selekcją i akumulacją drobnych zmian, to „miliardów wieków nie wystarczy… nawet miliardów lat” (Fries de, 1932, s. 70).

W pierwszej połowie historii geologicznej rozwój świata istot żywych musiał przebiegać kilka razy szybciej niż w okresie późniejszym. Stopniowo postęp zanikał. „Wraz z pojawieniem się człowieka wydaje się, że cel został osiągnięty, a teraz wszystko idzie tak leniwie, że wydaje się, że postęp się skończył: wydaje nam się, że razem z nim stawiamy tylko jego ostatnie kroki” (Fries de, 1904). , s. 209). Tym rozważaniem o charakterze czysto finalistycznym de Vries antycypował koncepcję cykliczności i rozpadu ewolucji, popularną wśród finalistów lat 30. i 40. XX wieku.

Jak nieoczywisty jest ogólny postęp żywych, związany ze „stopniowym mnożeniem się liczby właściwości i cech”, progresywne mutacje występują, zdaniem de Vriesa, bardzo rzadko. W przyrodzie znacznie częściej występują mutacje regresywne („retrogresywne”), związane na przykład z utratą cechy, a „… 124).

W teorii de Vriesa wyraźnie przedstawiono dwa sposoby specjacji: 1) „grupowy sposób specjacji”, w którym nowe formy pojawiają się po stronie głównego pnia w postaci gałęzi tworzących okółek, oraz 2) „filogenetyczny ", prowadzone na liniach łączących okółki. Według de Vriesa pierwszy sposób specjacji zapewnia bogactwo i różnorodność przyrody, a drugi – „podział tkwiący w systemie”, ale nie są one oddzielone od siebie ostrą linią (Vries de, 1918; Friese de, 1932, s. 118–119). W tych metodach specjacji można łatwo odgadnąć bliskość współczesnych poglądów na temat specjacji kladystycznej i filetycznej.

Kończąc analizę teorii de Vriesa, należy stwierdzić, że pomimo pewnych twierdzeń wspierających ewolucyjną rolę doboru naturalnego (Vries de, 1918), de Vries był autorem generalnie antydarwinowskiej, raczej mechanistycznej i uproszczonej koncepcja, którą K.M. Zavadsky (1973) odniósł się do jednej z głównych odmian genetycznego antydarwinizmu. Jednocześnie należy zauważyć, że jako bezstronny i błyskotliwy badacz, obdarzony wielką intuicją naukową, de Vries sformułował trzy kardynalne twierdzenia, które stanowiły rdzeń współczesnej teorii przerywanej równowagi i były do ​​niedawna przedmiotem gorących dyskusji . Należą do nich idea okresowości mutacji i wybuchowości specjacji, zaprzeczenie walki wewnątrzgatunkowej i uznanie makroewolucyjnej roli walki międzygatunkowej, stanowisko w sprawie formowania się większości nowych gatunków z powodu gałęzi bocznych.

Zupełnie inny pogląd na związek między ewolucją wewnątrzgatunkową i ponadgatunkową prezentował inny genetyk – rówieśnik de Vries L. Keno.

L. Keno wszedł do historii ewolucjonizmu jako autor teorii preadaptacji. Główna idea tej teorii została wyrażona przez Quenota już w 1901 roku (Cuenot, 1901); dopóki de Vries nie opublikował teorii mutacji, a następnie sformułował ją jako kompletną doktrynę w wielu publikacjach (Cuenot, 1925, 1929, 1936). Keno od samego początku uważał, że nie ma związku przyczynowego między warunkami środowiska, w którym rodzi się nowy gatunek, a jego przystosowaniem się do niego, a cechy organizacji gatunkowej w ogóle nie powstają pod wpływem czynników lamarckowskich czy selekcja naturalna. Chętnie akceptował mutacjonizm, uważając, że koncepcja ta i jego własna teoria wzajemnie się uzupełniają, ponieważ jego zdaniem nowe struktury mogą powstawać w wyniku mutacji. Nie bez dumy Quenot uważał się za jedną z najmłodszych szkół ewolucjonistów, którą nazwał „mendlowską, mutacjonistyczną, a nawet preadaptacjonistyczną” (Cuenot, 1921, s. 467).

Z biegiem czasu jednak Keno stawał się coraz bardziej jasny, że pomimo całego znaczenia procesu mutacji jako materialnej podstawy ewolucji, jego możliwości są ograniczone przez ramy specjacji. Stopniowo dochodzi do wniosku, że teoria mutacji, uzupełniona o czynnik izolacji, jest w stanie w zadowalający sposób wyjaśnić pojawienie się Jordanonów (gatunków elementarnych), ras geograficznych i odmian, które ostatecznie osiągają poziom gatunkowy, ale nie może dać nic dla zrozumienia prawdziwa (tj. makro-) ewolucja, charakteryzująca się pojawieniem się nowych organów i struktur morfologicznych. Odrzucając twórczą rolę selekcji, Queno uporczywie poszukiwał innych powodów, aby wyjaśnić tę ewolucję na dużą skalę. W swoich poszukiwaniach skłaniał się coraz bardziej ku finalizmowi (szerzej zob. Nazarow, 1984).

Decydujące znaczenie w przejściu Keno do pozycji finalizmu miało najwyraźniej eksperymentalne badanie występowania w embriogenezie zrogowaciałych stwardnień na nadgarstkach kończyn przednich guźca afrykańskiego (Phacochoerus africanus), przeprowadzone wspólnie z R. Anthonym (Anthony i Cuenot, 1939). To dzięki tej pracy Keno uwierzył w cudowny systemowy efekt jednej wielkiej mutacji, która wraz z powstaniem nowego narządu miała dać początek odpowiadającemu mu instynktowi produkcji żywności.

Od tego momentu Keno zostaje owładnięty myślą finalisty, że złożone narządy, takie jak oko kręgowców, skrzydło ptaka czy narządy elektryczne ryb, nie powstają w wyniku stopniowych małych i przypadkowych zmian nagromadzonych w wyniku doboru, ale wszystko naraz, w wyniku jednego niepodzielnego aktu pod wpływem immanentnej żywej „pomysłowości embrionalnej”. Jednocześnie nowe narządy muszą mieć pełną doskonałość już od momentu ich pojawienia się. Uciekanie się do darwinowskiej metody wyjaśniania za pomocą drobnych ulepszeń jest zdaniem Keno w tym przypadku bez sensu, gdyż nowe narządy, dopóki nie zostaną w pełni uformowane, nie są w stanie funkcjonować i są całkowicie bezużyteczne.

Pod koniec lat czterdziestych Keno ostatecznie rozczarował się teorią mutacji, ograniczając zakres jej zastosowania do rasy i specjacji (mikroewolucji). Odrzuca też teorię preadaptacji. Przechodząc nieodwołalnie do pozycji finalizmu, Queno jest teraz głęboko przekonany, że ewolucja na dużą skalę, związana z tworzeniem typów organizacji, jest kontrolowana przez nieznanego niematerialnego czynnika natury umysłowej i nie ma nic wspólnego z ewolucją w obrębie gatunku .

Podobną metamorfozę w swoich poglądach przeszedł także genetyk i energiczny krytyk neolamarckizmu i darwinizmu E. Guillenot. Z tego, co zostało powiedziane, jasno wynika, że ​​wśród samych twórców genetyki nie było jedności w kwestii sił napędowych ewolucji wewnątrzgatunkowej i ponadgatunkowej. Trudno byłoby się tego spodziewać, skoro genetyka jako nauka eksperymentalna, która od dawna pozostaje praktycznie jedyną metodą analizy hybrydologicznej, okazała się niedostępna dla badania zachowania się cech taksonów ponadgatunkowych, które albo nie krzyżują się, albo nie Mendel. Badacze okresu rozwoju genetyki klasycznej zajmowali się głównie badaniem rozmieszczenia u potomstwa cech mendlowskich, które w najlepszym przypadku charakteryzują podziały wewnątrzgatunkowe. Nic więc dziwnego, że ich rozważania na temat czynników ewolucji ponadgatunkowej (o ile w ogóle ich to interesowało) opierały się bardziej na spekulacjach, naukowej intuicji niż na faktach. Jednak nawet w tych warunkach poczyniono przypuszczenia, które znacznie wyprzedzały ówczesny poziom nauki.

Termin „mutacja” (z łac. mutacja- zmiana) od dawna jest używany w biologii w odniesieniu do wszelkich nagłych zmian. Na przykład niemiecki paleontolog W. Waagen nazwał przejście z jednej formy kopalnej do drugiej mutacją. Pojawienie się rzadkich cech, w szczególności form melanistycznych wśród motyli, nazywano również mutacją.

Nowoczesne idee dotyczące mutacji powstały na początku XX wieku. Na przykład rosyjski botanik Siergiej Iwanowicz Korżyński rozwinął się w 1899 roku ewolucyjna teoria heterogenezy, w oparciu o idee dotyczące wiodącej ewolucyjnej roli dyskretnych (nieciągłych) zmian.

Jednak najbardziej znany teoria mutacji holenderskiego botanika Hugo (Hugo) De Vries(1901), który wprowadził współczesną, genetyczną koncepcję mutacji w odniesieniu do rzadkich wariantów cechy u potomstwa rodziców, którzy tej cechy nie posiadali.

De Vries opracował teorię mutacji opartą na obserwacjach szeroko rozpowszechnionego chwastu, dwuletniej osiki lub wiesiołka ( Oenothera biennis). Roślina ta występuje w kilku formach: wielkokwiatowych i drobnokwiatowych, karłowatych i olbrzymów. De Vries zebrał nasiona z rośliny o określonej formie, zasiał je i otrzymał 1 ... 2% roślin o innej formie w potomstwie. Później stwierdzono, że pojawienie się rzadkich odmian tej cechy u wiesiołka nie jest mutacją; efekt ten wynika ze specyfiki organizacji aparatu chromosomowego tej rośliny. Ponadto rzadkie warianty cech mogą wynikać z rzadkich kombinacji alleli (na przykład biały kolor upierzenia papużek falistych jest określany przez rzadką kombinację aabb).

Główne postanowienia teorii mutacji De Vriesa pozostają wierne do dziś:

  1. Mutacje pojawiają się nagle, bez żadnych przejść.
  2. Sukces w identyfikacji mutacji zależy od liczby analizowanych osobników.
  3. Zmutowane formy są dość stabilne.
  4. Mutacje charakteryzują się dyskrecją (nieciągłością); są to zmiany jakościowe, które nie tworzą ciągłych szeregów, nie są zgrupowane wokół typu przeciętnego (tryb).
  5. Te same mutacje mogą się powtarzać.
  6. Mutacje zachodzą w różnych kierunkach, mogą być szkodliwe i korzystne

Obecnie akceptowana jest następująca definicja mutacji:

Mutacje to jakościowe zmiany w materiale genetycznym, prowadzące do zmiany pewnych cech organizmu.

Mutacja jest przypadkowe zjawisko, tj. nie można przewidzieć: gdzie, kiedy i jaka zmiana nastąpi. Prawdopodobieństwo mutacji w populacjach można oszacować tylko znając rzeczywiste częstotliwości niektórych mutacji.

Mutacje genów wyraża się w zmianie struktury poszczególnych odcinków DNA. Ze względu na konsekwencje, mutacje genów dzielą się na dwie grupy:

  • mutacje bez zmiany ramki odczytu,
  • mutacje zmiany ramki odczytu.

Mutacje bez przesunięcia ramki odczyty zachodzą w wyniku zamiany par nukleotydów, podczas gdy całkowita długość DNA nie ulega zmianie. W rezultacie możliwa jest wymiana aminokwasów, ale ze względu na degenerację kodu genetycznego można również zachować strukturę białka.

Mutacje zmiany ramki odczytu odczyty (przesunięcia ramek) zachodzą w wyniku wstawienia lub utraty par nukleotydów, podczas gdy zmienia się całkowita długość DNA. Rezultatem jest całkowita zmiana struktury białka.

Jeśli jednak po wstawieniu pary nukleotydów nastąpi utrata pary nukleotydów (lub odwrotnie), wówczas można przywrócić skład aminokwasowy białek. Wtedy te dwie mutacje przynajmniej częściowo kompensują się nawzajem. Zjawisko to nazywa się supresja wewnątrzgenowa.

Nazywa się organizm, w którym mutacja występuje we wszystkich komórkach mutant. Dzieje się tak, gdy dany organizm rozwija się ze zmutowanej komórki (gamety, zygoty, zarodniki). W niektórych przypadkach mutacja nie występuje we wszystkich komórkach somatycznych organizmu; nazywa się taki organizm mozaika genetyczna. Dzieje się tak, jeśli mutacje pojawiają się podczas ontogenezy - rozwoju indywidualnego. Wreszcie, mutacje mogą wystąpić tylko w komórki generatywne(w gametach, zarodnikach iw komórkach płciowych - komórkach prekursorowych zarodników i gamet). W tym drugim przypadku organizm nie jest mutantem, ale niektórzy z jego potomków będą mutantami.

TEST

według dyscypliny _____________________________

Sporządzono przez: ______________________

_______________________________

Sprawdzony: ____________________

_____________________________

Perm, 2016

Biologia jest nauką o prawach rządzących interakcją żywych organizmów między sobą i ze środowiskiem.
Naukowcem, który stworzył pierwszą opartą na faktach teorię ewolucji, był wybitny francuski przyrodnik J.-B. Lamarck. Według badanych obiektów biologia dzieli się na odrębne nauki:
- mikrobiologia
-botanika
-zoologia
-genetyka (nauka o najważniejszych właściwościach materii żywej – dziedziczności i
Stosowane są metody i podejścia fizyki, chemii i matematyki. Znaczące osiągnięcia należy odnotować w dziedzinie biochemii, biologii molekularnej i biofizyki. W zależności od poziomu badań żywej materii wyróżnia się:
Biologia molekularna
cytologia (nauka o komórce)
histologia (nauka o tkankach)
anatomia (nauka o narządach)
biologia organizmów
biologia grup organizmów (populacje, gatunki itp.) .ü
Ostatnie osiągnięcia w biologii doprowadziły do ​​​​powstania zasadniczo nowych kierunków w nauce, które stały się niezależnymi sekcjami w kompleksie niezależnych dyscyplin. Odkrycie struktury molekularnej genów – strukturalnych jednostek dziedziczności – posłużyło za podstawę do stworzenia inżynierii genetycznej – zestawu technik, za pomocą których tworzone są organizmy z nowymi (w tym niespotykanymi w naturze) kombinacjami cech dziedzicznych i nieruchomości. Praktyczne zastosowanie zdobyczy współczesnej biologii umożliwia już obecnie otrzymywanie przemysłowo znaczących ilości niezbędnych człowiekowi substancji biologicznie czynnych (antybiotyki; hormon insuliny trzustkowej; interferon – substancja izolowana z leukocytów i stosowana w leczeniu różnych chorób zakaźnych i zapobieganie grypie).
Udostępnij metody nauki:

na obiektywne i subiektywne.
Metoda porównawcza (XVIII) - poprzez porównanie, badanie podobieństw i różnic organizmów i ich części. Na jej zasadach oparto systematykę, stworzono teorię komórki. Jego zastosowanie przyczyniło się do powstania idei ewolucyjnych w biologii, w wielu naukach.
Metoda obserwacji umożliwia analizę i opis zjawisk biologicznych. Na temat metody obserwacji opisano metodę opisową. Zbieranie i opisywanie faktów było główną metodą badań we wczesnym okresie rozwoju biologii, ale nie straciło na znaczeniu do dziś.
Eksperymentalny- stworzony z celowym stworzeniem sytuacji, która pomaga badać właściwości i zjawiska dzikiej przyrody. Pozwala eksplorować w odosobnieniu i osiągać raz stworzone warunki. Głębiej niż inne metody, wnikanie w esencję.
Obserwacje i eksperymenty są głównymi (fizjologicznymi) eksperymentami.
Historyczny- poznaje schematy pojawiania się i rozwoju organizmów, kształtowanie się ich budowy i funkcji.
Modelowanie- metoda nowoczesna - badanie procesu lub zjawiska poprzez odtworzenie w postaci modelu jego własnych lub istotnych właściwości. Zaletą eksperymentu na modelu jest to, że w symulacji można odtworzyć takie skrajne położenia, których czasami nie da się odtworzyć na samym obiekcie. Na przykład na podstawie modelowania można poznać konsekwencje wojny atomowej dla biosfery.
fizjologia instrumentalna- za pomocą specjalnych urządzeń można w porę wykryć choroby, nieprawidłowe funkcjonowanie organizmu.
Ostre eksperymenty - interwencje chirurgiczne i izolowanie narządów były dozwolone w celu zbadania funkcji i zmian w ciele.
Znaczenie biologii dla człowieka jest ogromne. Dzięki znajomości praw dziedziczności i zmienności osiągnięto w rolnictwie wielki sukces w tworzeniu nowych wysokoprodukcyjnych ras zwierząt domowych i odmian roślin uprawnych. Wyhodowano setki odmian zbóż, roślin strączkowych, roślin oleistych i innych roślin uprawnych,

teoria mutacji. Rodzaje mutacji

Zmienność mutacyjna

Mutacje to dziedziczne zmiany w materiale genotypowym. Charakteryzują się one rzadkimi, przypadkowymi, nieukierunkowanymi zdarzeniami. Większość mutacji prowadzi do różnych zaburzeń prawidłowego rozwoju, niektóre z nich są śmiertelne, ale jednocześnie wiele mutacji jest materiałem źródłowym dla doboru naturalnego i ewolucji biologicznej.

Częstotliwość mutacji wzrasta pod wpływem pewnych czynników - mutagenów, które mogą zmienić materiał dziedziczności. W zależności od charakteru mutageny dzielą się na fizyczne (promieniowanie jonizujące, promieniowanie UV itp.), chemiczne (duża liczba różnych związków), biologiczne (wirusy, ruchome elementy genetyczne, niektóre enzymy). Podział mutagenów na endogenne i egzogenne jest raczej warunkowy. Zatem promieniowanie jonizujące, oprócz pierwotnego uszkodzenia DNA, tworzy w komórce niestabilne jony (wolne rodniki), które mogą powodować wtórne uszkodzenia materiału genetycznego. Wiele mutagenów fizycznych i chemicznych jest również rakotwórczych, tj. indukować wzrost komórek złośliwych.

Szybkość mutacji jest zgodna z rozkładem Poissona stosowanym w biometrii, kiedy prawdopodobieństwo pojedynczego zdarzenia jest bardzo małe, ale próbka, w której zdarzenie może wystąpić, jest duża. Prawdopodobieństwo mutacji w pojedynczym genie jest dość niskie, ale liczba genów w organizmie jest duża, aw puli genowej populacji jest ogromna.

W literaturze można znaleźć różne mutacje: przez manifestację w heterozygocie (dominująca, recesywna), przez czynnik jonizujący (spontaniczne, indukowane), przez lokalizację (generatywne, somatyczne), przez manifestację fenotypową (biochemiczna, morfologiczna, behawioralna, letalna, itp.).

Mutacje są klasyfikowane zgodnie z naturą zmiany w genomie. Według tego wskaźnika wyróżnia się 4 grupy mutacji.

Gen - zmiany w składzie nukleotydowym DNA poszczególnych genów.

Chromosom (aberracje) - zmiany w strukturze chromosomów.

Genomowy - zmiany w liczbie chromosomów.

Cytoplazmatyczny - zmiany w genach niejądrowych.

teoria mutacji

Teoria mutacji, a właściwie teoria mutacji, jest jednym z fundamentów genetyki. Powstał wkrótce po odkryciu praw G. Mendla w pracach G. De Vriesa (1901-1903). Jeszcze wcześniej rosyjski botanik S.I. Korzhinsky (1899) w swojej pracy „Heterogeneza i ewolucja”. Można śmiało mówić o teorii mutacyjnej Korzhenevsky'ego - De Vriesa, który większość swojego życia poświęcił badaniu problemu zmienności mutacyjnej roślin.

Początkowo teoria mutacji koncentrowała się całkowicie na fenotypowej manifestacji zmian dziedzicznych, praktycznie bez zajmowania się mechanizmem ich manifestacji. Zgodnie z definicją G. De Vriesa mutacja to zjawisko nagłej, przerywanej zmiany cechy dziedzicznej. Do chwili obecnej, mimo licznych prób, nie ma zwięzłej definicji mutacji, lepszej od tej podanej przez G. De Vriesa, choć nie jest ona wolna od wad.

Główne postanowienia teorii mutacji G. De Vriesa są następujące:

1. Mutacje pojawiają się nagle jako dyskretne zmiany cech.

2. Nowe formy są stabilne.

3. W przeciwieństwie do zmian niedziedzicznych, mutacje nie tworzą ciągłych serii, nie są zgrupowane wokół żadnego przeciętnego typu. Reprezentują zmiany jakościowe.

4. Mutacje objawiają się na różne sposoby i mogą być zarówno korzystne, jak i szkodliwe.

5. Prawdopodobieństwo wykrycia mutacji zależy od liczby badanych osobników.

6. Podobne mutacje mogą się powtarzać.

Podobnie jak wielu genetyków wczesnego okresu, G. De Vries błędnie uważał, że mutacje mogą natychmiast dać początek nowym gatunkom, tj. omijając selekcję naturalną.

G. De Vries stworzył swoją teorię mutacji na podstawie doświadczeń z różnymi gatunkami Oenothera. W rzeczywistości nie dostał mutacji, ale zaobserwował wynik zmienności kombinatywnej, ponieważ formy, z którymi pracował, okazały się złożonymi heterozygotami do translokacji.

Zaszczyt rygorystycznego udowodnienia występowania mutacji należy do W. Johansena, który badał dziedziczenie w czystych (samozapylających) liniach fasoli i jęczmienia. Uzyskany przez niego wynik dotyczył cechy ilościowej - masy nasion. Zmierzone wartości takich cech koniecznie się różnią, rozkładając się wokół pewnej średniej wartości. Zmianę mutacyjną takich cech odkrył W. Johannsen (1908-1913). Sam ten fakt stawia już jeden z przepisów G. De Vriesa (pkt 3, teoria mutacji G. De Vriesa).

Tak czy inaczej, ale hipoteza o możliwości nagłych zmian dziedzicznych - mutacji, o której na przełomie wieków dyskutowało wielu genetyków (w tym W. Batson), uzyskała eksperymentalne potwierdzenie.

Największe uogólnienie prac nad badaniem zmienności na początku XX wieku. stało się prawem serii homologicznych w dziedzicznej zmienności N.I. Wawiłowa, którą sformułował w 1920 r. w referacie na III Ogólnorosyjskim Kongresie Hodowlanym w Saratowie. Zgodnie z tym prawem bliskie gatunki i rodzaje organizmów charakteryzują się podobnymi seriami zmienności dziedzicznej. Im bliższe taksonomicznie rozpatrywane organizmy, tym większe podobieństwo obserwuje się w szeregu (widmie) ich zmienności. Ważność tego prawa N.I. Wawiłow zilustrował ogromny materiał botaniczny.

Prawo NI Vavilova znajduje potwierdzenie w badaniach zmienności zwierząt i mikroorganizmów, i to nie tylko na poziomie całych organizmów, ale także poszczególnych struktur. Oczywiście, prawo N.I. Wawiłow jest jednym z osiągnięć naukowych, które doprowadziły do ​​​​nowoczesnych pomysłów na temat uniwersalności wielu struktur i funkcji biologicznych.

Prawo NI Vavilova ma ogromne znaczenie dla praktyki hodowlanej, ponieważ przewiduje poszukiwanie określonych form roślin uprawnych i zwierząt. Znając naturę zmienności jednego lub kilku blisko spokrewnionych gatunków, można celowo poszukiwać form jeszcze nie znanych w danym organizmie, ale odkrytych już u jego taksonomicznych pokrewnych.

Klasyfikacja mutacji

Trudności w zdefiniowaniu pojęcia „mutacji” najlepiej ilustruje klasyfikacja jej rodzajów.

Istnieje kilka zasad takiej klasyfikacji.

A. Ze względu na charakter zmiany w genomie:

1. Mutacje genomowe - zmiana liczby chromosomów.

2. Mutacje chromosomalne lub rearanżacje chromosomów to zmiany w strukturze chromosomów.

3. Mutacje genów - zmiana w genach.

B. Poprzez manifestację w heterozygocie:

1. Mutacje dominujące.

2. Mutacje recesywne.

B. Przez odchylenie od normy lub tzw. typ dziki:

1. Bezpośrednie mutacje.

2. Rewersje. Czasami mówi się o mutacjach wstecznych, ale jasne jest, że reprezentują one tylko podzbiór rewersji, ponieważ tak zwane mutacje supresorowe są w rzeczywistości szeroko rozpowszechnione.

D. W zależności od przyczyn wywołujących mutacje:

1. Spontaniczne, powstające bez wyraźnego powodu, tj. bez indukujących wpływów eksperymentatora.

2. Mutacje indukowane.

Dopiero te cztery sposoby klasyfikacji zmian w materiale genetycznym są wystarczająco rygorystyczne i mają uniwersalne znaczenie. Każde podejście w tych metodach klasyfikacji odzwierciedla jakiś istotny aspekt występowania lub manifestacji mutacji w dowolnych organizmach: eukariontach, prokariontach i ich wirusach.

Istnieją bardziej szczegółowe podejścia do klasyfikacji mutacji:

D. Według lokalizacji w komórce:

1. Jądrowy.

2. Cytoplazmatyczny. W tym przypadku zwykle sugeruje się mutacje genów niejądrowych.

E. W związku z możliwością dziedziczenia:

1. Generatywna, występująca w komórkach rozrodczych.

2. Somatyczne, występujące w komórkach somatycznych.

Oczywiście dwa ostatnie sposoby klasyfikacji mutacji mają zastosowanie do eukariontów, a rozpatrywanie mutacji z punktu widzenia ich występowania w komórkach somatycznych lub zarodkowych dotyczy tylko eukariontów wielokomórkowych.

Bardzo często mutacje klasyfikuje się według ich manifestacji fenotypowej, tj. w zależności od zmieniającej się cechy. Następnie brane są pod uwagę mutacje letalne, morfologiczne, biochemiczne, behawioralne, oporności lub wrażliwości na czynniki uszkadzające itp.

Ogólnie można powiedzieć, że mutacje to dziedziczne zmiany w materiale genetycznym. Ich wygląd ocenia się na podstawie zmian w znakach. Przede wszystkim dotyczy to mutacji genów. Mutacje chromosomowe i genomowe wyrażają się również w zmianie charakteru dziedziczenia cech.

teoria mutacji

teoria mutacji Lub teoria mutacji- sekcja genetyki, która kładzie podwaliny pod zmienność genetyczną i ewolucję.

powstanie

Teoria mutacji jest jednym z fundamentów genetyki. Powstał wkrótce po ponownym odkryciu praw Mendla przez T. Morgana na początku XX wieku. Można uznać, że prawie jednocześnie powstał w umysłach Holendra De Vriesa (1903) i krajowego botanika S. I. Korzhinsky'ego (1899). Jednak pierwszeństwo w prymacie i większej zbieżności pierwotnych postanowień należy do rosyjskiego naukowca. Uznanie głównego ewolucyjnego znaczenia zmienności dyskretnej i zaprzeczenie roli doboru naturalnego w teoriach Korżyńskiego i De Vriesa wiązało się z ówczesną nierozwiązywalnością sprzeczności w nauce ewolucyjnej Karola Darwina między ważną rolą małe odchylenia i ich "pochłanianie" podczas przepraw (patrz koszmar Jenkina).

Podstawowe przepisy

Główne postanowienia teorii mutacji Korzhinsky'ego-De Vriesa można sprowadzić do następujących punktów:

  1. Mutacje są nagłe, jak dyskretne zmiany cech
  2. Nowe formy są trwałe
  3. W przeciwieństwie do zmian niedziedzicznych, mutacje nie tworzą ciągłych serii, nie grupują się wokół żadnego przeciętnego typu. Reprezentują jakościowe skoki zmian.
  4. Mutacje objawiają się na różne sposoby i mogą być zarówno korzystne, jak i szkodliwe.
  5. Prawdopodobieństwo wykrycia mutacji zależy od liczby badanych osobników
  6. Podobne mutacje mogą wystąpić więcej niż jeden raz

Badania H. De Vriesa przeprowadzono na różnych gatunkach Oenothera, które podczas eksperymentu nie rozdzielały mutacji, ale wykazywały złożoną zmienność kombinacyjną, ponieważ formy te były złożonymi heterozygotami do translokacji.

Ścisły dowód występowania mutacji posiada W. Johannsen na podstawie eksperymentów na samozapylających się liniach fasoli i jęczmienia - badano masy nasion, zmianę mutacyjną tej cechy odkrył W. Johannsen (1908-1913 ). Warto zauważyć, że nawet mając charakter mutacyjny, masa nasion rozkładała się w stosunku do pewnych średnich wartości, podając w ten sposób w wątpliwość trzeci punkt teorii mutacji.

Notatki


Fundacja Wikimedia. 2010 .

Zobacz, czym jest „teoria mutacji” w innych słownikach:

    Twierdzi, że z dwóch kategorii zmienności, ciągłej i nieciągłej (dyskretnej), dziedziczona jest tylko zmienność dyskretna. Goll. botanik X. De Vries w 1901 1903. Osn. przepisy M. t.: mutacja następuje nagle… Biologiczny słownik encyklopedyczny

    teoria mutacji- * teoria mutacji * teoria mutacji jest teorią opartą na uznaniu dziedziczności jedynie dyskretnych (mutacyjnych) zmian w genomie organizmu. M. t. został opracowany przez G. de Vries w latach 1901-1903. Szereg jego postanowień (tworzenie widoków w ... ... Genetyka. słownik encyklopedyczny

    Powstał w wyniku odkrycia mutacji dziedzicznych zmian cech i właściwości organizmów. Zgodnie z teorią mutacji (rosyjski naukowiec S. I. Korzhinsky, 1899, holenderski H. De Vries, 1901 1903) decydującym czynnikiem są nagłe, nagłe mutacje ... Wielki słownik encyklopedyczny

    Powstał w wyniku odkrycia mutacji dziedzicznych zmian cech i właściwości organizmów. Zgodnie z teorią mutacji (rosyjski naukowiec S. I. Korzhinsky, 1899, holenderski X. De Vries, 1901 03) decydujące są ostre, nagłe mutacje ... ... słownik encyklopedyczny

    Teoria mutacji Teorię opartą na uznaniu dziedziczności jedynie dyskretnych (mutacyjnych) zmian w organizmie opracował H. De Vries w 1901 03; szereg przepisów M.t. (powstawanie gatunków w wyniku mutacji bez selekcji itp.), ... ... Biologia molekularna i genetyka. Słownik.

    teoria mutacji- PATOLOGIA TEORII EMBRIOGENEZY MUTACJI. GŁÓWNE ZAŁOŻENIA TEORII MUTACJI - 1. Mutacje powstają nagle, nagle, bez żadnych przejść i nie tworzą ciągłych serii. 2. Mutacje są dziedziczone. 3. Są bezkierunkowe, tj. ... Embriologia ogólna: słownik terminologiczny

    Teoria zmienności i ewolucji, stworzona na początku XX wieku. H. De Vries. Według M. t. z dwóch kategorii zmienności, ciągłej i przerywanej (dyskretnej), tylko ta ostatnia jest dziedziczna; aby go wyznaczyć, De Vries wprowadził termin mutacje. ... ... Wielka radziecka encyklopedia

    Przedstawiona na wstępie teoria pochodzenia gatunków. XX wiek H. de Vries, według którego nowe gatunki powstają nagle ze starych, poprzez duże dziedziczne zmiany w mutacjach. Nowy słownik obcych słów. przez EdwART, 2009 … Słownik obcych słów języka rosyjskiego

    Powstał w wyniku odkrycia mutacji dziedziczenia. zmiany cech i właściwości organizmów. Według M.t. (X. De Vries, 1901-03), nagłe, nagłe mutacje są decydującym czynnikiem ewolucji, prowadzącym bezpośrednio do powstania nowych gatunków; naturalny wybór... ... Naturalna nauka. słownik encyklopedyczny

    Styl tego artykułu nie jest encyklopedyczny lub narusza normy języka rosyjskiego. Artykuł należy poprawić zgodnie z zasadami stylistycznymi Wikipedii. Mutacyjna teoria kancerogenezy to doktryna, według której przyczyną powstawania nowotworów złośliwych jest... Wikipedia

Książki

  • Wprowadzenie do studiów zoologicznych i anatomii porównawczej, M.A. Menzbir Czytelników zapraszamy do przeczytania książki wybitnego krajowego zoologa, akademika Akademii Nauk ZSRR M.A. Menzbira (1855-1935), zawierającej kurs wprowadzający do zoologii i anatomii porównawczej. ...

teoria mutacji Lub teoria mutacji- sekcja genetyki, która kładzie podwaliny pod zmienność genetyczną i ewolucję.

powstanie

Teoria mutacji jest jednym z fundamentów genetyki. Powstał wkrótce po prawach Mendla na początku XX wieku. Można uznać, że prawie jednocześnie powstał w umysłach Holendra Hugo de Vries (1903) i domowego botanika S. I. Korzhinsky'ego (1899). Jednak pierwszeństwo w prymacie i większej zbieżności pierwotnych postanowień należy do rosyjskiego naukowca. Uznanie głównego ewolucyjnego znaczenia zmienności dyskretnej i zanegowanie roli doboru naturalnego w teoriach Korżyńskiego i De Vriesa wiązało się z ówczesną nierozwiązywalnością sprzeczności w nauczaniu ewolucyjnym Karola Darwina między ważną rolą małych odchylenia i ich „wchłanianie” podczas krzyżowania (patrz koszmar Jenkina i Historia doktryny ewolucyjnej#Kryzys darwinizmu).

Podstawowe przepisy

Główne postanowienia teorii mutacji Korzhinsky'ego-De Vriesa można sprowadzić do następujących punktów:

  1. Mutacje są nagłe, jak dyskretne zmiany cech
  2. Nowe formy są trwałe
  3. W przeciwieństwie do zmian niedziedzicznych, mutacje nie tworzą ciągłych serii, nie grupują się wokół żadnego przeciętnego typu. Reprezentują jakościowe skoki zmian.
  4. Mutacje objawiają się na różne sposoby i mogą być zarówno korzystne, jak i szkodliwe.
  5. Prawdopodobieństwo wykrycia mutacji zależy od liczby badanych osobników
  6. Podobne mutacje mogą wystąpić więcej niż jeden raz

Badania H. De Vriesa przeprowadzono na różnych gatunkach Oenothera, które podczas eksperymentu nie rozdzielały mutacji, ale wykazywały złożoną zmienność kombinacyjną, ponieważ formy te były złożonymi heterozygotami do translokacji.

Ścisły dowód występowania mutacji posiada W. Johannsen na podstawie eksperymentów na samozapylających się liniach fasoli i jęczmienia - badano masy nasion, zmianę mutacyjną tej cechy odkrył W. Johannsen (1908-1913 ). Warto zauważyć, że nawet mając charakter mutacyjny, masa nasion rozkładała się w stosunku do pewnych średnich wartości, podając w ten sposób w wątpliwość trzeci punkt teorii mutacji.

Napisz recenzję artykułu „Teoria mutacji”

Notatki

Zobacz też

Fragment charakteryzujący teorię mutacji

- Tak, ty - ty - powiedziała, wymawiając to słowo ty z zachwytem - to inna sprawa. Bardziej życzliwy, hojniejszy, lepszy od ciebie, nie znam osoby i nie mogę być. Gdyby cię wtedy nie było, a nawet teraz, nie wiem, co by się ze mną stało, bo… - Łzy nagle napłynęły jej do oczu; odwróciła się, podniosła nuty do oczu, zaczęła śpiewać i wróciła do chodzenia po sali.
W tym samym czasie Petya wybiegł z salonu.
Petya był teraz przystojnym, rumianym piętnastolatkiem o grubych, czerwonych ustach, jak Natasza. Przygotowywał się do studiów, ale ostatnio ze swoim towarzyszem Obolenskim potajemnie zdecydował, że pójdzie do husarii.
Petya wybiegł do swojego imiennika, aby porozmawiać o sprawie.
Poprosił go, aby dowiedział się, czy zostanie przyjęty do husarii.
Pierre chodził po salonie, nie słuchając Petyi.
Petya pociągnął go za rękę, żeby zwrócić na siebie uwagę.
- Cóż, o co mi chodzi, Piotrze Kiryliczu. Na litość Boską! Jedna nadzieja dla ciebie - powiedział Petya.
„O tak, twoja sprawa. Więc w husarii? powiem, powiem. Powiem ci wszystko.
- Cóż, mon cher, cóż, dostałeś manifest? — zapytał stary hrabia. - A hrabina była na mszy u Razumowskich, usłyszała nową modlitwę. Bardzo dobrze, mówi.
– Rozumiem – odparł Pierre. - Jutro władca będzie... Nadzwyczajne zebranie szlachty i, jak mówią, po dziesięć tysięcy komplet. Tak, gratulacje.
- Tak, tak, dzięki Bogu. No właśnie, a co z wojskiem?
Nasi znów się wycofali. Mówią, że już niedaleko Smoleńska - odpowiedział Pierre.
- Mój Boże, mój Boże! — powiedział hrabia. - Gdzie jest manifest?
- Odwołanie! O tak! Pierre zaczął szukać w kieszeniach papierów i nie mógł ich znaleźć. Nie przestając trzepotać kieszeniami, ucałował rękę wchodzącej hrabiny i rozejrzał się niespokojnie, najwyraźniej spodziewając się Nataszy, która już nie śpiewała, ale też nie weszła do salonu.
„Na Boga, nie wiem, gdzie go mam” – powiedział.
„Cóż, on zawsze wszystko straci” - powiedziała hrabina. Natasza weszła ze zmiękczoną, wzburzoną twarzą i usiadła, w milczeniu patrząc na Pierre'a. Gdy tylko weszła do pokoju, twarz Pierre'a, wcześniej pochmurna, zajaśniała, a on, nadal szukając papierów, spojrzał na nią kilka razy.
- Na Boga, wyprowadzę się, zapomniałem w domu. Z pewnością…
Cóż, spóźnisz się na obiad.
- Aha, i woźnica wyszedł.
Ale Sonia, która poszła do przedpokoju szukać papierów, znalazła je w kapeluszu Pierre'a, gdzie ostrożnie schował je za podszewką. Pierre chciał czytać.
„Nie, po obiedzie” - powiedział stary hrabia, najwyraźniej przewidując wielką przyjemność z tej lektury.
Podczas obiadu, przy którym pili szampana za zdrowie nowego kawalera św. Jerzego, Szyszyn przekazał miastu nowiny o chorobie starej gruzińskiej księżniczki, że Metivier zniknął z Moskwy i że do Rostopczyna przywieziono jakiegoś Niemca i oznajmił mu, że to pieczarka (jak powiedział sam hrabia Rastopchin) i jak hrabia Rostopchin nakazał wypuścić pieczarkę, mówiąc ludziom, że to nie jest pieczarka, ale tylko stary niemiecki grzyb.