Любые факторы внешней и внутренней среды, выводящие организм из оптимального состояния, могут вызывать мутации. Многие химические вещества также могут быть мутагенами.
Изучение мутагенного эффекта химических агентов было начато давно. Первые экспериментальные работы, в которых был получен мутационный эффект под действием химических агентов, проведены в 1934 г. В.В. Сахаровым и М.Е. Лобашевым. Лобашевым были предложены некоторые принципы выбора химических мутагенов, которые в дальнейшем получили подтверждение. Так, указывалось, что химическое вещество, используемое в качестве мутагена, должно обладать высокой проникающей способностью, свойством изменять коллоидное состояние хромосом и определенным действием на химический состав хромосом.
И.А. Раппопорт в России и Ш. Ауэрбах в Англии обнаружили мощные химические мутагены. К числу их относятся: формалины, иприт, уретан, этиленимин и др.
Сравнение действия этих веществ с действием рентгеновских лучей показало, что нет никаких принципиальных различий в характере вызываемых ими изменений – все они вызывают как генные мутации, так и хромосомные перестройки. После того, как была изучена молекулярная структура хромосом, действие химических мутагенов стали рассматривать исходя из химических процессов, происходящих в молекуле ДНК.
Некоторые ученые, все наиболее изученные химические мутагены разделяют на две крупные группы:
1) мутагены, действующие на нуклеиновые кислоты в процессе их репликации;
2) мутагены, действующие на нуклеиновые кислоты в фазе нереплицирующейся ДНК, т.е. «покоя», с последующей репликацией.
В настоящее время делается попытка классификации химических мутагенов по их структуре и действию.
К первой группе относят высокоактивные химические вещества, которые могут переносить алкильные группы на другие молекулы. Сюда входят наиболее активные химические мутагены (иприт, формальдегид, этилметансульфанат и др.), которые по своему мутагенному эффекту сходны с ионизирующими излучениями. Такие вещества иногда называют радиомиметическими.
Ко второй группе относятся перекиси. Активными в них является свободные радикалы (ОН, Н, НО2). Поэтому все факторы, способствующие образованию свободных радикалов, усиливают мутагенный эффект перекисей. К таким факторам относятся кислород, вода, УФ-лучи, видимый свет и т.д.
Механизм действия третьей группы – метаболит-аналогов заключается в замещении ими нормальных метаболитов в ходе обменных процессов в клетке. К этой группе относятся, например, различные производные пуриновых и пиримидиновых оснований – бромурацил, аминопурин, производные фолиевой кислоты, аминоптерин и др.
К последней, четвертой группе относятся вещества, принцип действия которых еще не ясен: это различные минеральные соли, алкалоиды, некоторые красители и др.
При изучении действия химических веществ обнаружено еще одно интересное явление, общее с влиянием ионизирующих излучений и ультрафиолетовых лучей, а именно явление отсроченных мутаций. Оно заключается в том, что возникающие в момент воздействия химическим мутагеном мутации проявляются в зиготе не первого, а второго поколения в виде многочисленных гонадных мозаиков, половые клетки которых в отдельном участке гонады несут определенную мутацию. Явление отсроченных мутаций обнаружено у дрозофилы и кукурузы, однако до сих пор оно остается малоисследованным.
Считается, что мутагенный эффект могут дать агенты, обладающие одним из следующих свойств:
1) подавлять синтез предшественников нуклеиновых кислот – пуринов или пиримидинов;
2) включаться в ДНК или РНК как аналоги оснований, замещая природные. Например: 5-бромурацил и 5-хлорурацил могут замещать тимин в ДНК бактерий.
Изучение изолированного действия отдельных факторов внешней среды на наследственную изменчивость раскрывает лишь некоторые стороны их влияния на мутационный процесс. Исследования взаимодействия различных агентов создают возможность для более полного и всестороннего выяснения механизма возникновения мутаций.
Таким образом, общей причиной наследственной изменчивости является любое нарушение равновесия организма с комплексом факторов внешней среды. Мутационная изменчивость обусловлена как воздействием факторов внешней среды на организм, так и его физиологическим состоянием. Частота возникновения мутаций и их тип зависят от: 1) Генотипа организма. 2) Фазы онтогенеза. 3) Пола. 4) Стадии гаметогенеза. 5) Митотического и мейотического циклов хромосом. 6) Химического строения отдельных участков хромосом и многих других факторов. (Лобашев,1967)
Поможем написать любую работу на аналогичную тему