Мутации — это изменения в генетической последовательности, они являются основной причиной разнообразия организмов. Эти изменения происходят на разных уровнях и могут иметь самые различные последствия. Взаимодействие между унаследованными мутациями и давлением окружающей среды порождает разнообразие видов. Мутации являются одной из фундаментальных сил эволюции. Они подпитывают изменчивость популяций и, таким образом, способствуют эволюционным изменениям.
Раковые опухоли и как они связаны с генетикой
К сожалению, наиболее частая причина рака – приобретённые мутации. Они возникают в результате повреждения генов в конкретной клетке в течении жизни человека. Например, это может быть клетка груди или клетка толстой кишки, которая затем многократно делится и образует опухоль. Опухоль — это аномальная масса. Рак, который возникает из-за приобретенных мутаций, называется спорадическим раком. Приобретенные мутации не обнаруживаются в каждой клетке тела и не передаются от родителя к потомку. Генетические тесты на наследственные синдромы рака могут определить, есть ли у человека из семьи, в которой имеются признаки такого синдрома, одна из этих мутаций. Эти тесты также могут показать, унаследовали ли члены семьи без очевидного заболевания ту же мутацию, что и член семьи, несущий мутацию, связанную с раком. Даже если в семье присутствует предрасполагающая к раку мутация, то не у всех, кто наследует эту мутацию, обязательно разовьется рак.
Генный конструктор
Изучение мутаций давно занимает центральное место в генетике. Мутации являются основными источниками изменчивости, на которые действует эволюция. Даже несмотря на то, что это случайные изменения, которые с большей вероятностью причинят вред, чем улучшат сложный и высокоразвитый организм. Лабораторные реконструкции показали, что быстро мутирующие микробные популяции обгоняют медленно мутирующие популяции, когда они смешиваются и помещаются в новую среду, к которой ни одна из них не адаптирована. В современном мире понимание большинства аспектов биологии улучшается благодаря исследованиям свойств мутантных организмов. Также благодаря достижениям в молекулярной генетике учёные теперь в состоянии конструировать определенные мутации в телах людей и животных.
Разрушительная сила окружающей среды
Факторы окружающей среды довольно сильно влияют на мутации и естественный отбор. Именно эти воздействия за пределами клетки повреждают ДНК (макромолекулу, которая хранит в себе наследственную информацию). Известно, что определенные искусственные химические вещества вызывают мутации, в большинстве случаев путем изменения основного химического состава ДНК клетки. Как, например, бензопирен, компонент сигаретного дыма; винилхлорид, ингредиент пластмасс. Эти вещества могут быть довольно опасными для хрупкого человеческого организма. Наш мир содержит различные виды излучения, как естественного происхождения, так и в результате деятельности человека, которые также вызывают мутации. Ультрафиолетовое излучение солнца, ионизирующее излучение, испускаемое в виде рентгеновских лучей, эти факторы разрывают нити ДНК. К мутациям может привести именно тот процесс, когда клетка пытается восстановить свою ДНК с помощью свободно плавающих молекул. Некоторые вирусы и бактерии также способны вызывать мутации. Долгоживущий вирус гепатита B может заставить организм выделять защитные химические вещества, которые со временем мутируют. Факторы окружающей среды влияют и на скорость мутации, но они не контролируют, какой она будет.
Перспективы генетики
Учёным предстоит проделать большую работу, чтобы более полно интегрировать существующие теории и лучше понять их значение. Такая работа важна для вопросов, представляющих практический интерес, таких как: «Как быстро виды могут адаптироваться к новой среде», «Как генетические факторы могут способствовать вымиранию видов», и «Какие последствия следуют из вызванного искусственными технологиями увеличения частоты мутаций». Однако мутации также дают сырье для улучшения растений и животных, для производства продуктов питания, и нам нужно знать, как их лучше всего использовать. Скорость мутации может варьироваться в пределах генома (совокупности наследственного материала, заключенного в клетке). Требуется гораздо больше работы, прежде чем исследователи смогут получить более точные оценки частоты различных мутаций. Распространение высокопроизводительных методов генной инженерии вселяет надежду на то, что мы сможем добиться более детального и точного понимания частоты мутаций. Поскольку мутации — одна из фундаментальных сил эволюции, такая работа будет по-прежнему иметь первостепенное значение.
Материал подготовила Анастасия Васина