Температура может быть причиной мутации

Содержание статьи

Причины возникновения мутаций и их свойства — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Термин «мутация» предложил голландский учёный Г. де Фриз в (1901) году.

Мутации — скачкообразные устойчивые внезапные изменения генетического материала, передающиеся по наследству.

Свойства мутаций:

возникают внезапно;
наследуются;
не имеют направленного характера, их нельзя предсказать;
могут быть полезными или вредными для организма;
сходные мутации могут возникать неоднократно.

Причины мутаций

Мутации возникают постоянно у всех живых организмов под воздействием мутагенных факторов.

Мутагенные факторы — факторы внешней и внутренней среды, способные вызывать мутации.

К физическим факторам относят ионизирующее излучение, ультрафиолетовое излучение, повышенную температуру. Под их воздействием происходит повреждение молекул ДНК, что приводит к появлению мутаций.

Химические факторы — это вещества, под действием которых изменяется наследственный материал. Мутагенное действие обнаружено у формальдегида, колхицина, соединений свинца и ртути, некоторых ядохимикатов, компонентов табачного дыма и т. д.

Биологические факторы — живые организмы. Установлено, что мутагенным действием обладают вирусы, а также токсины плесневых грибов.

1. Различают спонтанные и индуцированные мутации.

Спонтанные мутации возникают под действием естественных мутагенных факторов среды без вмешательства человека. Они увеличивают разнообразие живых организмов и создают материал для естественного отбора.

Индуцированные мутации возникают при направленном воздействии на организм мутагенных факторов. Применение мутагенных воздействий позволяет увеличить количество мутаций в сотни раз. Так, использование селекционерами химических мутагенов позволило получить полиплоидные формы растений, которые отличаются устойчивостью к неблагоприятным условиям и большей продуктивностью.

2. Мутации могут возникать в соматических или половых клетках.

Соматические мутации возникают в любых клетках, кроме гамет. Они затрагивают часть организма (например, разная окраска лепестков в одном цветке, разный цвет глаз у человека и животных).

Такие мутации не наследуются при половом размножении, но передаются при вегетативном. Широко используются в селекции растений для выведения новых сортов.

Генеративные мутации возникают в первичных половых клетках или в гаметах, передаются по наследству при половом размножении (например, гемофилия, синдром Дауна у человека).

3. По влиянию на жизнеспособность особей выделяют следующие виды мутаций:

летальные (приводят к гибели мутантов);
полулетальные (снижают жизнеспособность организма, вызывают наследственные заболевания, сокращают продолжительность жизни);
нейтральные (изменяют признак, но не оказывают влияния на жизнеспособность организма);
полезные (повышают жизнеспособность организма).

4. Мутации бывают доминантными и рецессивными.

Доминантные мутации проявляются сразу и подвергаются действию естественного отбора (полезные сохраняются, вредные убираются).

Большинство мутаций рецессивно, и проявиться они могут только в гомозиготном состоянии. Вероятность такого события мала, поэтому рецессивные мутации долгое время накапливаются в популяции в скрытом виде.

Источник

Температура влияет на неустойчивые гены меньше, чем на устойчивые — КиберПедия

Это дает нам возможность проверить нашу формулу мутабильности, которая имела вид:

(Напоминаю, что t это время ожидания для устойчивые мутации с порогом энергии W). Мы спрашиваем: как будет изменяться в зависимости от температуры . Из предыдущей формулы мы легко находим с хорошим приближением отношение значения t при температуре T+10 к значению t при температуре Т

Поскольку показатель отрицателен, отношение, естественно, оказывается меньше единицы. Время ожидания уменьшается с повышением температуры, мутабильность возрастаете Но это может быть проверено и действительно было проверено на мушке Drosophila в пределах температуры, которую выдерживает это насекомое. Результат был на первый взгляд удивительным. Низкая мутабильность диких генов отчетливо возросла, но сравнительно высокая мутабильность, наблюдающаяся у некоторых уже мутировавших генов, возросла значительно меньше. Это как раз то, чего мы ожидаем при сравнении наших двух формул. Большая величина W/κТ, требуемая согласно первой формуле, чтобы сделать / большим (устойчивый ген), обусловит малую величину отношения, вычисляемого по второй формуле, то есть, иначе говоря, определит существенное увеличение мутабильности с повышением температуры (действительные величины отношения, повидимому, лежат приблизительно между l/2 и l/5. Обратную величину, 2*5, в обычной химической реакции мы называем коэфициентом Вант-Гоффа).

Каким образом х-лучи вызывают мутацию?

Обратимся теперь к мутационному темпу под влиянием х -лучей. Мы уже пришли к? заключению на основе экспериментов по скрещиванию, что, во-первых (из пропорциональности мутационного темпа и дозы), мутацию вызывает некоторое единичное событие; во-вторых (из количественных данных и из того факта, что мутационный темп определяется общей плотностью ионизации и не зависит от длины волны), что это единичное событие должно быть ионизацией или сходным процессом. Чтобы произвести специфическую мутацию, этот процесс должен происходить внутри определенного объема размером только около 10 атомных расстояний в кубе. Согласно нашему представлению, энергия для преодоления порога должна быть получена из этого взрывоподобного процесса ионизации или возбуждения. Я называю его взрывоподобным, потому что энергия, потраченная в одной ионизации (потраченная побочно, не самим х -лучом, но вторичным электроном, который он образует), хорошо известна и сравнительно огромна, равняясь 30 электрон-вольтам.

Эта энергия должна превратиться в чрезвычайно усиленное тепловое движение вокруг точки, где произошел взрыв, и распространиться отсюда в форме «тепловой волны», то есть волны интенсивных колебаний атомов. То, что эта тепловая волна еще способна передать требуемую пороговую энергию от одного до двух электрон-вольт на средний «радиус действия» около десяти атомных расстояний, является вполне мыслимым, хотя непредубежденный физик, может быть, и предсказал бы несколько меньший радиус действия. Во многих случаях результат взрыва приведет не к упорядоченному изомерному переходу, а к повреждению хромосомы, к повреждению, которое станет смертельным для организма (летальным), если путем искусного скрещивания удалить неповрежденного партнера (соответствующую хромосому второго набора) и заместить его партнером (хромосомой же), о котором известно, что соответствующий ген у него также вызывает смертельный эффект. Безусловно, этого надо ожидать, и это действительно в точности и наблюдается.

Их влияние не зависит от самопроизвольной мутабильности

Немногие другие особенности, если и не могут быть предсказаны из нарисованной выше картины, то все же легко понятны. Например, неустойчивый мутант не обнаруживает более высокого мутационного темпа под влиянием х -лучей, чем устойчивый мутант. Но имея в виду, что взрыв дает энергию в 30 электрон-вольт, вы, конечно, поймете, что не составит большого различия, будет ли требуемая пороговая энергия немного больше или немного меньше, скажем, 1 или 1*3 вольта.

Обратимые мутации

В некоторых случаях переход изучался в обоих направлениях, скажем, от «дикого» гена к определенному мутантному гену и обратно, от мутантного к дикому. В этих случаях естественный темп мутирования иногда почти один и тот же, а иногда весьма различен. На первый взгляд это представляется странным, потому что порог, который надо преодолеть, казалось бы, один и тот же в обоих случаях. Но конечно, такое положение нельзя считать обязательным, потому что порог должен измеряться от энергетического уровня исходной конфигурации, а этот уровень может быть различным для дикого и мутантного гена (см. рис. 12 на стр. 80, где 1 относится к дикому гену, а 2 к мутантному, меньшая устойчивость которого изображается тогда более короткой стрелкой).

В целом, я думаю, «модель» Дельбрюка достаточно хорошо выдерживает проверку, и ее использование в дальнейших рассуждениях вполне оправдано.

Источник

Причины возникновения мутаций и их свойства — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Термин «мутация» предложил голландский учёный Г. де Фриз в (1901) году.

Свойства мутаций:

возникают внезапно;
наследуются;
не имеют направленного характера, их нельзя предсказать;
могут быть полезными или вредными для организма;
сходные мутации могут возникать неоднократно.

Причины мутаций

Мутации возникают постоянно у всех живых организмов под воздействием мутагенных факторов.

Мутагенные факторы — факторы внешней и внутренней среды, способные вызывать мутации.

1. Различают спонтанные и индуцированные мутации.

2. Мутации могут возникать в соматических или половых клетках.

3. По влиянию на жизнеспособность особей выделяют следующие виды мутаций:

летальные (приводят к гибели мутантов);
полулетальные (снижают жизнеспособность организма, вызывают наследственные заболевания, сокращают продолжительность жизни);
нейтральные (изменяют признак, но не оказывают влияния на жизнеспособность организма);
полезные (повышают жизнеспособность организма).

4. Мутации бывают доминантными и рецессивными.

Источник

Экологи пояснили, к каким мутациям приведет более теплый климат. Спойлер: ничего хорошего

Глобальное потепление сделает мутации более опасными (Фото: Håkan Jansson/Alamy)

Более теплый глобальный климат может вызвать более серьезные последствия мутаций для здоровья организмов из-за их пагубного воздействия на функцию белков.

Это может иметь серьезные последствия для способности организмов приспосабливаться и выживать в измененных средах обитания будущего, уверены ученые из университета города Упсала в Швеции.

Природная среда преображается все более быстрыми темпами из-за продолжающегося изменения климата. Это приносит новые условия жизни для многих видов.

«В конечном итоге организмы должны будут генетически адаптироваться к этим быстрым изменениям окружающей среды: в противном случае они могут вымереть. Эта адаптация может происходить за счет мутаций, вызывающих изменения в геноме, которые выгодны в новом окружении. Но очень часто мутации имеют негативные последствия для той особи, который их несет», — говорит Дэвид Бергер с факультета экологии и генетики Упсальского университета.

В новом исследовании теоретические модели того, как функционируют белки, были объединены с результатами экспериментов, сравнивающих влияние мутаций на различные формы жизни в различных средах обитания.

Авторы работы смогли выяснить, как организмы жили в различных средах до и после появления мутаций. Прежде всего, цель состояла в том, чтобы выяснить, вызывают ли условия окружающей среды, которые вызывают некоторый стресс у человека, более или менее выраженное пагубное воздействие мутаций. Они манипулировали температурой, чтобы выяснить, какой эффект это произвело.

«Экземпляры с мутациями и без мутаций так же сильно страдали от стрессовой среды. Но когда мы посмотрели на исследования, в которых манипулировали температурой, мы обнаружили, что при более высоких температурах эффекты у особей, несущих новые мутации, были хуже, чем у тех, у кого их не было», — говорит Бергер.

Исследование показывает, что если расчеты Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) глобального потепления на 2−4 ° C в грядущем столетии станут реальностью, то в результате пагубные последствия новых мутаций у тропических видов могут удвоиться.

«Поскольку мутации передаются по наследству и возникают в каждом новом поколении, заметное усиление их повреждающего воздействия будет иметь серьезные последствия как для приспособляемости организмов, так и для типов адаптации, которые мы можем ожидать, если глобальные температуры будут продолжать расти», — говорит Бергер.

Ранее НВ писал, что на протяжении следующих четырех десятилетий, до 2050 года, жителей Земли ждут регулярные наводнения, штормы и сильнейшая засуха. Об этом предупреждает Всемирная метеорологическая организация при поддержке ООН.

В рамках кампании перед саммитом ООН по изменению климата, организация, при участии известных телеведущих прогнозов погоды, записала серию роликов Прогноз погоды из будущего. В проекте приняли участие такие крупные компании как Japan’s NHK, US Weather Channel и немецкая компания ARD.

В прогнозах погоды 2050-го года рассказывается о затоплении города Майами Бич, наводнении во Флориде, сильнейшей засухе в Аризоне, повлекшей многочисленные жертвы.

Метеорологи подчеркивают, что в этом регионе США, где температурный рекорд в 45 градусов по Цельсию был зафиксирован в 1916-ом году, средняя температура в 2050-ом достигает 50 градусов.

Источник

Мутация в организме помогает людям не бояться холода. Как это работает? — Hi-News.ru

Многие люди мерзнут даже при плюсовой температуре воздуха, в то время как другие не испытывают особого дискомфорта даже в холодные зимние вечера. По мнению шведских ученых, это связано с генетической мутацией, которая помогает некоторым людям дольше сохранять тепло внутри своего тела. Чтобы доказать это, недавно они провели эксперимент с участием 42 мужчин, которых попросили посидеть в холодной воде до тех пор, пока температура их тела не опустится до 35,5 градусов. Во время погружения в воду у них были взяты анализы и оказалось, что устойчивые к холоду люди действительно являются мутантами. Звучит интересно и это явно важное для научного сообщества открытие. Поэтому предлагаю разобраться, о какой именно мутации идет речь.

Температура может быть причиной мутации

На фото — голландец Вим Хоф, который не боится холода

Почему людям холодно?

Большую роль в сохранении тепла в человеческом организме играют мышцы. Они состоят из быстро сокращающихся белых волокон и медленно сокращающихся красных волокон. Белые волокна утомляются быстро, а красные обладают большей выносливостью. В белых волокнах содержится белок α-актинин-3, причем у одних людей его больше, а в другом — меньше. По расчетам исследователей, нехватку этого белка испытывает примерно 20% населения нашей планеты, то есть около 1,5 миллиарда человек. И связано это с мутацией в генах, которые отвечают за выработку белка.

Температура может быть причиной мутации

Гены влияют на нашу способность сохранять тепло

По словам автора научной работы Хоакина Вестербланда (Hakan Westerblad), люди с недостатком белка α-актинин-3 лучше сохраняют тепло и легче переносят холодный климат. Мутация, которая привела к выработке меньшего количества белка, возникла во времена переселения людей из теплой Африки в более холодные области нашей планеты. Обо всем этом ученым известно давно, только вот экспериментальных доказательств не было. Ученые из Швеции решили восполнить этот пробел.

Читайте также: Почему рыбы не замерзают в холодной воде?

Влияние генов на человека

В проведенном ими эксперименте приняли участие 42 мужчины в возрасте от 18 до 40 лет. Исследователи попросили их посидеть 14-градусной воде, пока температура их тела не опустится до 35,5 градусов. Во время погружения ученые взял у них биопсию мышц, которая позволила им измерить уровень содержания белка α-актинин-3. В результате выяснилось, что люди с недостатком этого белка действительно дольше сохраняют тепло внутри своего организма. Достигается это за счет активации медленно сокращающихся красных волокон, которые производят больше тепла, чем быстрые волокна.

Температура может быть причиной мутации

Мышцы помогают нам сохранять тепло внутри организма

Биопсия — это метод исследования, при котором у живого человека берется образец ткани для дальнейшего изучения в лабораторных условиях. В этом случае ученые взяли образцы мышечных тканей, чтобы узнать их состав.

По мнению исследователей, когда-то давно мутация в генах помогла людям быстрее привыкнуть к суровым условиям центральной и северной Европы. Сейчас у людей есть теплая одежда, поэтому в способности сохранять тепло нет особой пользы. Возможно, именно поэтому у некоторых людей эта мутация не наблюдается. Но зато недостаток белка α-актинин-3 меняет реакцию организма на физические упражнения. Как правило, люди с его недостатком хорошо справляются с упражнениями на выносливость. А вот виды спорта, требующие физической силы, для них не очень подходят.

А вы знаете, почему нам больно от горячего и холодного? Ответ читайте по этой ссылке.

Как пройти тест на предрасположенность к спорту?

Узнать, имеется ли у человека недостаток белка α-актинин-3, можно сдав специальные анализы. Такую услугу предоставляют частные медицинские центры с лабораторной диагностикой. Обычно анализы сдаются для того, чтобы выявить у человека генетическую предрасположенность к тому или иному виду спорта. В ходе процедуры у человека берут венозную кровь и мазок с внутренней стороны щеки. Результаты готовятся в течение 10 дней. Стоимость анализа на белок α-актинин-3 везде разная. Если верить источникам, цена колеблется в районе 1000 рублей. Не так уж и дорого, если учесть, что благодаря этому можно узнать о себе очень даже интересную информацию.

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!

Высокий показатель белка α-актинин-3 может быть признаком того, что человек может преуспеть в беговых видах спорта. В организмах некоторых людей имеются и другие мутации, которые могут наделить их сверхчеловеческими способностями. Например, некоторые гены могут спасти от переломов, а другие — дать человеку защиту от некоторых ядов. Подробнее об этих мутациях можно почитать по этой ссылке.

Источник