Gamtinės mutacijos

in Mokslas

Ar teko matyti baltą varną? Dauguma žmonių, kaip ir šio straipsnio autorius, į šį klausimą atsakys: ,,Tik Kauno arba Vilniaus universiteto zoologijos muzie­juose”. Tiesa, teko aptikti Dailidės pelkės pakraštyje (Alytuje) augalų — paprastųjų juodgalvių (Prunella vulgaris) ištisą kolo­niją su baltomis “galvomis”. Ir, be abejo, kiekvienam teko matyti ką nors neįpras­to, ką genetikai pavadintų gamtinėmis mutacijomis: ar baltais lopais elnią, stirną, ar neįprastų spalvų, žiedo formų ir dy­džio daugiamečius lubinus pakelėje, ar pa­galiau neįprastos spalvos, formos, dydžio obuolį ant obels kolektyviniame sode. Ką nors tikrai teko matyti. Tačiau, užsigeidus natūraliomis sąlygomis aptikti baltą varną, greičiausiai ilgokai tektų bandyti laime ir, kaip įsigijus loterijos bilietą, ne visada sėkmingai.

Gamtinių mutacijų dažnumas priklauso nuo įvairių aplinkybių: aplinkos veiksnių, kurie sukelia mutacijas — mutagenų (jų poveikis įvairiose geografinėse vietose nevienodas), nuo organizmų fiziologinės būklės (senesniame organizme mutacijos (vyksta dažniau), nuo organizmo geneti­nių ypatybių — genotipo (bene daugiausia priklauso). Genetikas N. Vavilovas nustatė paveldimo kintamumo homaloginių elitų dėsnį. Pasak jo, genetiškai artimoms augalų ir gyvūnų rūšims, gentims ir net šeimoms būdingas paralelus, tapatus kintamumas. Pavyzdžiui, tarp visų žalių augalų pasitaiko baltų (be chlorofilo) indi­vidų, kaip ir tarp gyvūnų — albinosų. Visi varpiniai augalai gali būti su ilgais arba trumpais akuotais ir be akuotų. Štai pasinaudojus Mendelejevo lentele, buvo galima numatyti nežinomus elementus. Taip pat pasinaudojus N. Vavilovo pavel­dimo kintamumo homologinių eilių dės­niu, galima numatyti iki šiol nežinomas organizmų formas. Pavyzdžiui, selekcininkui P. Kiričenkai kryptingai dir­bant, pavyko surasti žieminius kietuosius kviečius (kitų rūšių žiemkentės formos buvo žinomos).

Net pavienių genų gamtinis kintamumas labai priklauso nuo genotipo ypatybių. Štai kukurūzų geno mutacijos, sąlygojan­čios raudoną grūdų spalvą, dažnis Korne­lijaus linijoje — tarp milijono lytinių ląs­telių aptinkama 1820 mutantinių (pakitu­sių) ląstelių, o Kolumbijos linijoje — 620 mutantinių ląstelių. Tad Kolumbijos lini­joje geno kintamumas tris kartus didesnis. Be to, kiekvienam atskiram genui būdin­gas tam tikras mutacijų dažnis. Yra genų, kurių dažnis labai didelis. Pavyzdžiui, žmogaus — tuberkuliozinės sklerozės, ku­kurūzų — antociano sintezės, drozofilos (vaisinės muselės) — išpjovų sparnuose, ir esama genų, kurie natūraliai kinta la­bai retai, kaip antai, žmogaus — aniridijos genas, kukurūzų — vaškinio endospermo, drozofilos — geltono kūno arba baltų akių.

Tačiau apskritai gamtinės mutacijos įvyksta labai retai. Galbūt todėl Č. Darvi­nas savo evoliucijos teorijoje šiam reiškiniui neteikė didelės reikšmės (o būtent mutacijos — medžiaga atrankai), nors jis žinojo ir apie ugniažolės — vaistingo­jo augalo naują formą (neįprastos formos lapai), ir apie Ankono avis su trumpomis kreivomis kojomis (šios nesugebėdavusios peršokti per aptvarą ir tuo labai tikdavu­sios fermeriams), ir, be abejo, buvo girdė­jęs apie baltas varnas, pagaliau matė žmones albinosus arba bent asmenis su baltų plaukų kuokštu pigmentuotame fo­ne. O štai botanikas H. de Frysas, kuris aptiko ir tyrė augalą — nakvišą Oenothera lamarckiana, pasižyminčią neapsako­mai dideliu paveldimu kintamumu, visus įtikinėjo, kad ir kitoms organizmų rūšims gali būti neįprastai intensyvaus kintamumo mutaciniai periodai (tada spėriai vyksta tokių organizmų evoliucija).

Mažiausiai to tikėtasi, bet, praėjus be­veik 70 metų (H. de Fryso darbas „Mutacinė teorija” paskelbtas 1902 — 1903 me­tais), buvo įrodyta, kad mutaciniai perio­dai tikrai egzistuoja. Genetikas M. Golubovskis aptiko, kad drozofiloms būdingi gamtinio mutabilumo pakilimai ir atoslūgiai. Atradimas buvo sutiktas kaip sensacija ir patvirtintas daugelyje pasaulio laboratorijų. Paaiškėjo, kad paskiriems metams būdingos netgi mutacijų mados. Pavyzdžiui, vienais metais dažnos (vadina­si, madingos) drozofilos su baltomis aki­mis (normali drozofilos akių spalva — tamsiai raudona), kitais metais, žiūrėk, dažnesni kojyčių pakitimai, o dar kitais — pilvelio, arba akys šviesiai raudonos.

Gilinantis į šio reiškinio esmę, nustaty­ta, kad tokios mutacijų mados ir mutaci­niai periodai — dėsningas reiškinys. Or­ganizmai tiesiog sugeba reguliuoti savo gamtinį mutabilumą (mutacijų dažnumų). Paprastai kiekvienas organizmas būna pri­sitaikęs prie besikeičiančios aplinkos. Ta­čiau yra prisitaikymo ribos. Kartais, labiau pakitus aplinkos sąlygoms, mutantai (pa­kitę organizmai) išgyvena. Taigi, organiz­mui padidinus mutabilumą, jo palikuonys turi didesnę galimybę išlikti, Pavyzdžiui, tiriant gamtines drozofilų populiacijas, aptikta, kad ypač didelis mutabilumas pasireiškia per epizootijas. Drozo­filas, kaip ir kitus organizmus, niokoja in­fekcijos. Padidėjus bendram paveldimam kintamumui, tarp daugybės įvairių muta­cijų kyla tokių, kurios sąlygoja atsparumą infekcijai. Jas palaiko atranka, ir drozofi­los įgyja paveldimą imunitetą šiai infek­cijai. Baltakės drozofilos yra labai atspa­rios aukštai temperatūrai, todėl, kai pasi­taiko karšta vasaros pabaiga — šiltas ru­duo, tokių mutantų yra itin daug. Tiesa, ne viskas čia dar aišku. Mat ir už­darytos „po septyniais užraktais” (augina­mos laboratorinėmis sąlygomis — mėgin­tuvėliuose, o šie savo ruožtu laikomi ter­mostatuose, kuriuose temperatūra pastovi) drozofilos panašiai kinta, kaip ir gamtinės jų populiacijos.

Aktyviu mutacijų reguliavimu organiz­me, susidarant mutaciniam periodui, gali­ma paaiškinti ir reiškinį, kurį 1948 metais aptiko genetikai N. Dubininas ir V. Chvostova. Jie įrodė, kad drozofilų Drosophila melanogaster paveldimas kin­tamumas yra itin padidėjęs arealo pakraš­čiuose. Tai irgi turi adaptyvinę reikšmę, nes arealo pakraščiuose yra itin nepalan­kios aplinkos sąlygos rūšiai išlikti. Ma­tyt, tik arealo pakraščiuose intensyviai vyksta mikroevoliucija. Tai patvirtina ir neseniai aptiktas kitas reiškinys — hibri­dinė disgenezė. Pastebėta, kad, sukryž­minus dirbtinių linijų drozofilas (jos auginamos ir laboratorijose) su gamtinių populiacijų individais, pasitaiko labai daug sterilių, su įvairiomis anomalijomis vaisinių muselių. Tačiau įdomiausia, kad tarp jų būna labai daug mutantų.

Nuo seno žinoma, kad skirtingų rūšių organizmai gamtoje dažniausiai nesikryžmina, ypač tokių, kurių arealai geografiš­kai susiliečia. Tai apsaugo rūšis nuo susi­liejimo ir išnykimo. Nors retai, bet toli­mųjų — tarprūšinių bei tarpgentinių — hibridų pasitaiko ir dėl tolimosios hibri­dizacijos susidaro net naujos rūšys.

Tarprūšiniams hibridams kartais bū­na mutaciniai periodai. Galbūt dėl to šiuos periodus ir atrado H. de Frysas, nes nakviša Oenothera lamarckiana, kurią jis tyrė, atsiradusi dėl tolimosios hibridizaci­jos. Jau daug metų žinoma, kad tolimuosiuose hibriduose nenormaliai vyksta ląs­telės dalijimasis — mejozė, todėl tarp to­limųjų hibridų palikuonių atsiranda genominių mutantų, vadinamųjų heteropioldų (jų ląstelėse pakitęs tik pavienių chromo­somų skaičius; priešingai poliploidijai, kai pakinta ištisų chromosomų rinkinių skai­čius). Genominių mutacijų buvo rasta, iš­tyrus ir H. de Fryso aptiktus nakvišų mutantus. Tačiau be jų buvo labai daug ir geninių mutacijų (pakinta pavieniai ge­nai), kurių atsiradimą galima paaiškinti tik padidėjusiu mutabilumu.

Padidėjęs gamtinis mutabilumas — kur kas labiau paplitęs reiškinys, negu ma­nyta. Pasirodo, jis taip pat būdingas žmo­gui ir pasireiškia per paveldimas ligas, pa­vyzdžiui, per pigmentinę kserodermą (or­ganizmas labai jautrus ultravioletiniams spinduliams — žmonės apanka, atsiranda odos vėžys), Dauno ilgą (ištisas požymių kompleksas, tarp jų — trečiasis vokas, bet blogiausia — psichinis atsilikimas; beje, Dauno liga dažniausiai išsivysto dėl heteroploidljos — būna trys dvidešimt pirmosios chromosomos vietoj dviejų). Kokia padidėjusio mutabilumo reikšmė šiuo atveju, kol kas neaišku.

Vytautas Rančelis

Facebook Komentarai

Parašykite komentarą

Your email address will not be published.

*

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.