Геномные мутации

Хромосомные мутации

1. Делеции (выпадение участков в хромосоме).

2. Дупликации

3. Инверсии

4. Транслокации

Очень не многие структурные гены эукариот представлены в единственном числе.

Чаще встречается дупликации хромосом (удвоение участков хромосом), множественное повторение соответствующих повторностей (амплификации).

Дупликация генов - обязательное условие возникновение новых генов, наличие генов в двух поколениях создает предпосылки для накопления мутаций в одной из копий, т.е. новые гены возникают не на пустом месте. Возникновение новых генов - результат преобразования уже существующих генов. первый этап возникновения нового гена - дупликация. Эта способность гена очень важна для бактерий.

Дупликация гена ферментного белка у бактерий – возникает преимущество перед материнской бактерией, повышается продуктивность белкового синтеза, повышается метаболитическая активность. Таким способом у бактерий повышается синтез аминокислот, ферментов, вырабатывается устойчивость к антибиотикам.

Роль дупликации хромосом просматривается на примере Fe S - белков.

Fe S - белки самая простая электрон-транспортная система первых высокомолекулярных организмов, которые появились на ранних этапах эволюции. Эти организмы появились из низкомолекулярных, путем дупликации генов.

Хромосомные мутации играют важную роль в видообразовании, виды наиболее процветающих групп животных и растений (млекопитающие и птицы). Виды отличаются по хромосомным перестройкам как инверсии и дупликации.

Транслокация - обмен участками между негомологичными хромосомами. Могут возникать отрицательные последствия. Роль этих типов мутаций в эволюции незначительна. Если транслокация в гомозиготном состоянии, являются жизнеспособной, то гетерозиготы образуют нежизнеспособные гаметы с нехваткой генетического материала. Поэтому естественный отбор элиминирует такие формы.

Транслокация может закрепиться у растений, которые способны к самоопылению или вегетативному размножению. Могут возникнуть формы, нескрещивающиеся с родительской формой (дурман, нотера).

Это все случаи изменения числа хромосом - гаплоидия, гетероплоидия, полиплоидия и т.д.

Гаплоидия -это числа хромосом до единичного набора.

Гетероплоидия -понижение или повышение числа отдельных хромосом в обычном геноме.

Полиплоидия -большое число хромосом (триплоидные, тетраплоидные формы) наиболее важное значение в эволюционном процессе. Роль полиплоидии в эволюции растений в том, что в течение небольшого промежутка времени, может возникнуть новая форма, нескрещивающиеся с родственными формами.

В эволюции животных не имеют такого значения. Редко встречается при полиплоидии. У животных происходит нарушение баланса хромосом в мейозе. По мнению американского генетика Оно, геномные мутации играли важную роль в макроэволюции. Мутации могли происходить на стадии рыб, амфибий. Он отмечает, что дупликация генома прекратилась на стадии рептилий, т.е. конце палеозоя. Начиная с этого у амниот формируется высокоспециализированные механизмы по определению пола. Это делает невозможным половое размножение полиплоидных организмов.

Например, возникновение пестролистности у растений. Объяснение мутации ДНК - пластид.

По среди мутаций выделяют, как правило вредные, нейтральные и полезные мутации. Большинство мутаций снижают жизнедеятельность организмов, понижают адаптивную ценность, т.е. вредные для организма мутации.

В процессе эволюции формируется целостный скоординированный геном. Если происходят мутации, то происходит нарушение этой целостности.

Существуют мутации, которые повышают жизнеспособность и плодовитость организмов.

У целого ряда растений и животных, мутации используются для селекции.

Нейтральные мутации -повышают или снижают жизнеспособность организмов как животного, так и растительного происхождения. Одна и та же мутация в разных условиях среды может обладать неодинаковой адаптивной ценностью.

21…………………..На фенотип проявление мутаций влияют разные признаки:

1. Состояние мутантного гена. В каком аллельном состоянии гена происходит мутация, в доминантном или рецессивном.

2. Генная среда - это совокупность генов данного организма, т.е. проявление доминантных генов от других генов входящих в состав генома доминантного организма.

3. Генотипическое проявление мутаций зависит от эпигенетических взаимодействий. Это взаимодействие данного белка с другими мутантными и немутантными белками. Зависит от роли данного белка в общем обмене веществ. Поэтому у низших форм жизни, прокариот и вирусов, наследственная изменчивость проявляется гораздо полнее, чем у высших форм, многоклеточных организмов. У высших форм жизни действие генов более опосредованно, чем у низших организмов.

Так несмотря на то, что мутации в целом понижают жизнеспособность организмов, мутабильность в целом является адаптивным признаком. Благодаря проявлению новых признаков и свойств, происходит эволюционный процесс. Геномные мутациииграют важную роль в эволюции растений и животных.