Чтение онлайн

Следует подчеркнуть, что за всю историю селекционной деятельности человека от древних времён, когда искусственный отбор был спонтанным и бессистемным, и до наших дней, когда селекционеры вооружены самыми современными техническими средствами и генетическими представлениями, не было выведено ни одного нового вида животных и растений, только новые породы, сорта и разновидности (и штаммы микроорганизмов).

Мы помним замечание Дарвина о том, что многие породы, выведенные искусственным отбором, больше отличаются друг от друга, чем близкие виды. Но это, тем не менее, только породы, а не виды. Они не отделены друг от друга репродуктивными барьерами, то есть способны скрещиваться друг с другом, а главное – у них идентичные геномы. Уже это порождает сомнение в том, что новые виды возникают на основе мутаций, поддержанных отбором.

Повреждение генетических структур различных видов домашних растений и животных различными физическими и химическими средствами приводит к появлению самых разнообразных мутаций. Огромное большинство из них оказываются вредными или бесполезными. Из огромного разнообразия мутантов с весьма различной селекционной ценностью селекционеры отбирают немногие или даже единичные перспективные образцы и разводят их для получения полезного для человека потомства.

Так возникают «перспективные уроды», которые маложизнеспособны или вообще нежизнеспособны в дикой природе, но поставляют человеку высокоурожайные или стойкие к неблагоприятным воздействиям среды сорта растений и животных, обладающих преимуществами не для биологической работы по выживанию и победе в борьбе за существование, а для питания человека и получения сырья для пищевой и кожевенной промышленности.

Методы индуцирования каскада мутаций весьма разнообразны. Для получения мутантов применяются источники ионизированных излучений, включая рентгеновское, альфа, бета и гамма излучения, быстрые и медленные нейтроны, протоны, а также неионизирующие ультрафиолетовые лучи. Последние имеют значительно большую длину волны и меньшую энергию, чем ионизирующие излучения, но их энергия передаётся структурам ДНК и нарушает их связи, приводя к неправильной репликации.

Ионизирующие же излучения своей энергией приводят к смещению электронов в атомах с их орбит, ионизации тканей, в клетках появляются высокоэнергетичные соединения – свободные радикалы. Возникают разрывы хромосом, сшиваются нити двойной спирали ДНК, образуются нити с изменённой последовательностью нуклеотидов, то есть новые варианты генов. Использование ионизирующих излучений позволило получить мутации плесневых грибов, продуцирующих более сильные антибиотики, создать высокоурожайные сорта ячменя и т. д.

Внося путаницу в нити ДНК, невозможно вызвать появление новых видов даже при самом тщательном отборе с помощью человека. Новые формы, появляющиеся на основе индуцированной человеком мутационной изменчивости, не выходят за пределы вариационной изменчивости, описанной Дарвином. Такие формы не смогут стать новыми видами и через миллионы лет, поскольку у них снижена жизнеспособность и они нуждаются в опеке, уходе и вложениям труда человека, которые во многом заменяют им их собственную биологическую работу по выживанию и оптимизации жизнедеятельности.

Использование химических мутагенов началось в 1932–1934 гг. с опытов российских генетиков В. Сахарова и М. Лобашова, которые вызывали мутации у дрозофил с помощью йода. Индуцирование мутаций было значительно меньшим по сравнению с лучами рентгена и осталось почти незамеченным научной общественностью. Затем в 1937 г. А. Блексли стал использовать колхицин, выделенный из ядовитого растения безвременника (по-латински – колхикум) и препятствующий расхождению хромосом во время деления.

В 1946 г. российский генетик И. Раппопорт использовал формальдегид и создал мутагены, вызывавшие мутации у всех обработанных ими особей, а Ш. Ауэрбах и Дж. Робсон в США обнаружили сходный эффект у иприта, отравляющего вещества, использовавшегося в качестве химического оружия в первую мировую войну.

Долгое время особых успехов химический мутагенез не приносил. В больших дозах отравляющие вещества приводили к гибели клеток, а в малых – недостаточно стимулировали возникновение мутаций. Однако генетики надеялись, что применение химических мутагенов позволит определять вещества – ускорители тех или иных явлений мутагенеза, и по возникающим реакциям анализировать химический состав генетических структур.

Если излучения своей энергетикой, превосходящей пределы нормального энергосбережения генетических структур, просто травмируют эти структуры, то химические мутагены вступают во взаимодействие с ДНК, которая также представляет собой химическое вещество – особую кислоту. С течением времени генетики научились использовать преимущества химических мутагенов, которые в некоторых отношениях оказались эффективнее излучений.

В искусстве индуцирования мутаций всегда важна доза: передозировка приводит к гибели клеток, а недостаточная активность – к резкому снижению эффективности мутагенеза. Подбирая оптимальные дозы химических мутагенов, генетики добились получения от 30 до 60 % жизнеспособных мутантов сельскохозяйственных растений, тогда как генетики, применяющие излучения, отстали: у них выход жизнеспособных мутантов составляет всего лишь 10–15 %.

Значительно расширился в настоящее время спектр химических мутагенов, применяемых в генетике, их сейчас известно более десяти. Среди них особой эффективностью обладают так называемые супермутагены – вещества, которые способны индуцировать системные изменения организмов в очень широких пределах и производить в 5-50 раз больше мутаций, чем они возникают в природной среде.

Супермутагены нашли использование в создании мутантных форм для микробиологической промышленности, для очистки сточных вод. С их помощью генетики пытаются создать новые формы живых организмов. В этом отношении успехи пока довольно скромные. Удалось лишь вывести породу карпов без одного из плавников и изменить окраску шерсти и цвет глаз кроликов, обрабатывая их сперму. Значительно шире возможности применения супермутагенов в селекции растений.

Наряду с химическими находят применение и биологические мутагены, к числу которых относят вирусы, бактерии, разнообразные паразиты, растительные яды, некоторые вакцины. Многие из них обладают способностью горизонтального переноса генов, то есть внедряют в клетки чужеродную ДНК. Некоторые фанатики науки заражали поросят, ягнят и телят вирусом свиного гриппа и получали множество разнообразных мутаций.

К сожалению, мутагенные эффекты возникают и при употреблении значительного числа лекарственных препаратов, применяемых на людях в медицине и на животных в ветеринарии. Такими свойствами могут обладать антибиотики, кормовые добавки и консерванты, стимуляторы роста животных, ядохимикаты для обработки растений и другие биологически активные вещества. Проверки на мутагенность проводятся при выдаче разрешений на применение биологически активных веществ. Но предсказать эффект их воздействия на индивидуальную восприимчивость конкретных тех людей практически невозможно. Любое лекарственное средство представляет собой неспецифический для человека продукт питания и может нарушить его генетическую идентичность.

Индуцированные мутации возникают самые разные. Они могут приводить к незначительным изменениям фенотипа, а могут вызывать и летальный исход. Отсюда также следует вывод о непредсказуемости, случайном характере возникновения мутаций. Индуцированные мутации могут также появляться под воздействием высоких температур, когда повышается энергия теплового движения молекул и ускоряются химические реакции между нуклеиновыми кислотами и веществами окружающей среды.

Спонтанные мутации могут также вызываться резкими изменениями среды, создающими естественный фон (температурный, радиоактивный ультрафиолетовый или химический), который выходит за пределы тех параметров условий существования, к которым приспособлен тот или иной вид организмов. Понятно, что это обстоятельство выступает в качестве обоснования аргумента некоторых сторонников СТЭ, согласно которому изменения характера окружающей среды приводят к резкому повышению количества мутаций, выживают же и подхватываются отбором только те мутанты, которые соответствуют новому состоянию среды, и именно так происходит видообразование.

Но спонтанные мутации вызываются не только спонтанными воздействиями, приходящими из окружающей среды, но и ошибками копирования, которые так часты и в человеческой деятельности, и в функционировании технических устройств, включая компьютеры и сканеры. Подобно компьютерным вирусам, мутации образуют набор инструкций, по производству белков, которые нарушают правильную работу генотипа и фенотипа и искажают всё информационное обеспечение хода последовательных операций, в данном случае – по обеспечению фенотипа нужным ему белками, развитию организма в целом и обеспечению его нормального жизнеспособного состояния.