Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Спонтанные
JZL
Э Зи J2- ¦¦д1йа . .д.га дДядДД. и дцдгдйЕйд» JL ,.Д
Индуцированные
бромурацилом
а и.
аа |д
Сегмент 1
Цистрон А-
Спонтанные
и к
Индуцированные
бромурацилом
1
_и_
S.
[71 Д И й 171 ад за 1д
л
10
,9,11
-Цистрон В-
Относительная частота (х Ю6) реверсий данной мутации И 100— 10000 И I - 100 a 0t005- ! ¦ не отмечено реверсий
Рис. 26. Относительная частота мутаций в области rll хромосомы колифага
Т4 (no Benzer, Freese, 1958).
Штриховка каждого квадратика отражает относительную частоту (ХЮ 8) реверсий данной мутации.
ров. Однако изложенного уже достаточно, чтобы рис. 26, демонстрирующий резкие различия в распределении зарегистрированных мутаций по разным локусам области 11 хромосомы колифага Т-4, не вызывал удивления. Диаграмма на рис. 26, заимствованная из работы Benzer и Freese (1958), давно уже стала традиционной иллюстрацией руководств по молекулярной биологии. Как видно, вероятность мутаций по длине хромосомы столь неодинакова, что можно говорить о существовании «горячих точек», особенно подверженных мутагенезу. Очевидным представляется также толкование данных табл. 12, показывающей заведомо неодинаковую вероятность мутаций, вызываемых различными мутагенами
ТАБЛИЦА 12
Относительная частота (%) мутаций, вызванных различными агентами, по ряду признаков каппа-фага Serratia marcescens (по Kaplan et aL 1963)
Признак
Мутаген светлый вокруг без «гало» другие
центр колоний или бледное
негативной узкое «гало»
колонии «гало»
Азотистая кислота 42 21 33 4
Гидроксиламин 52 12 32 4
Этилметансульфонат 60 2 33 5
45° С, pH 4,6 52 3 38 7
Перекись водорода 100 0 0 0
Ультрафиолетовое излучение 71 9 20 0
Рентгеновское излучение (об 33 43 24 0
лучение среды) 4 95 1 0
Без мутагена---спонтанно
по ряду локусов каппа-фага. Заметим, что подобного рода картины не должны создавать преждевременных иллюзий о возможности строго направленного действия мутагена. Во-первых, исследователь располагает ими обычно уже post factum, а не до того, как начинается применение того или иного мутагена. Достаточно определенные прогнозы возможны лишь в случаях мутагенеза на штаммах, разновидностях или видах, очень близких к тем, у которых обстоятельно изучены спектры мутаций. Полезно перед решением задач по получению мутантов данного организма по тому или иному признаку, знать относительную частоту аналогичной мутации у других объектов. Во-вторых, случайный характер процесса сохраняется и лишь облекается в более узкие вероятностные показатели. Даже если бы мы смогли учесть все особенности хромосомы, определяющие вероятность мутации по данному локусу, это лишь повысило бы точность в оценке вероятности процесса, статистического по своей природе.
Весьма интересным является подход, предложенный рядом авторов (Р. И. Салганик и сотр., 1968; Cerda-Olmedo et al., 1968), для повышения «прицельности» мутагенеза в случаях, когда
в основных чертах известна генетическая карта хромосомы, а также последовательность и скорость репликации хромосомы. В синхронизированных бактериальных культурах можно тогда воздействовать мутагенами именно в период репликации локуса, подлежащего изменению. Таким образом, в дальнейшем, по мере развития биохимической генетики, направленность мутагенеза будет возрастать в смысле более строгого определения вероятности получения заданных мутаций тем или иным мутагеном в различных состояниях организма.
ОТБОР МУТАЦИЙ В ПРОЦЕССЕ ЭВОЛЮЦИИ
Значительная часть замен оснований при точковых мутациях не сказывается сколько-нибудь существенно на свойствах белков и организмов в целом. Как уже указывалось, причина этого состоит в вырожденности кода и большой вероятности консервативных аминокислотных замен, при которых новая аминокислота близка по физико-химическим свойствам к старой. Такие мутации не являются объектом действия естественного отбора. Они могут быть лишь этапом в процессе накопления такого числа замен оснований в данном участке ДНК, которое найдет внешнее выражение при дальнейших дополнительных мутациях. Доля нейтральных мутаций очень велика. По-видимому, лишь немногие проценты от общего числа замен дают такие мутации, которые подвергаются далее естественному отбору (Kimura, Ohta, 1971, и др.). В свою очередь лишь небольшая доля последних оказывается полезной и закрепляется эволюцией. В этом, наряду с отбором и участием других механизмов изменчивости (обмен веществом наследственности), состоит причина того, что средняя скорость формирования новых устойчивых нуклеотидных последовательностей гораздо меньше скорости мутагенеза как такового. Напомним, что за 1 миллион лет у млекопитающих обновляется лишь 0,2—1,7% всех нуклеотидных последовательностей или 4—20 пар нуклеотидов за одну генерацию (см. первый раздел настоящей главы; Kohne, 1970).
