Искусственный мутагенез

Мутагенез – это генетический процесс, предусматривающий изменение нуклеотидной последовательности. Существует две основные формы мутагенеза – искусственный и естественный. Люди успешно применяют искусственный мутагенез, поскольку данный процесс можно контролировать. Подобные мутации применяют в селекции различных микроорганизмов и флоры. Подробнее об искусственной форме мутагенеза и особенностях его применения в науке и пойдет речь в данной статье.

Теория мутагенеза

Одним из самых важных разделов генетики считается мутационная теория, зарожденная С. Коржинским еще в 1899 году, после того как Т. Морган переоткрыл законы другого известного ученого – Менделя. Суть мутационной теории заключается в отрицании значимости естественного отбора. В свою очередь, мутационная теория признает главное эволюционное значение, что очень важно.

К основным и самым важным положениям мутационной теории стоит отнести следующие пункты:

• все мутационные процессы возникают внезапно, как и дискретные изменения;
• образующиеся новые формы на самом деле очень устойчивы;
• мутации не способны вызывать непрерывные ряды, чего нельзя сказать о естественных изменениях. Мутации – это особенные и, главное, качественные скачки генетических изменений;
• проявление мутаций может происходить по-разному, поэтому они бывают не только полезными, но и вредными;
• обнаружить мутации не всегда удается, поэтому здесь важную роль играет количество исследуемых особей (чем их больше, тем больше шансов выявить мутацию).

Обратите внимание! Мутационная теория предусматривает неоднократное возникновение некоторых видов мутаций. В первую очередь, это касается сходных мутаций.

История развития

Если говорить об изучении искусственного мутагенеза, то первыми исследователями в этой области были Делоне и Сапегин – ученые, доказавшие важность искусственного мутагенеза не только в медицинской практике, но и в селекции флоры. Благодаря им в ходе лабораторных исследований были получены новые образцы растений. Но даже такие достижения не сделали искусственный мутагенез популярным и поэтому в научном мире многие ученые относились к нему скептически.

Начиная с 1950-х годов, искусственный мутагенез снова стал популярным и к нему проснулся интерес ученых всего мира. В первую очередь, новая волна популярности связана с химией и физикой, ведь благодаря этим наукам перед учеными открылись новые возможности. Для исследований можно было использовать реактивные химические вещества и разные ионизирующие источники. Благодаря этому искусственный мутагенез получил второй шанс, а ученые со всего мира продолжили трудиться в этой отрасли.

Читайте также:  Какая норма мочевой кислоты в крови

Особенности применения

Искусственный мутагенез оказался особенно эффективным по отношению к разным видам микроорганизмов, например, к бактериям или грибам. Все эти микроорганизмы активно применяются в производственной промышленности, а точнее, при создании биологических веществ, лекарственных препаратов и продуктов питания. Также они применяются при изготовлении корма для животных. Стоит отметить, что со временем область применения стремительно увеличивается.

Получение плесневых грибков, к примеру, возможно в медицине за счет искусственного мутагенеза. Из этих грибков производят антибактериальные препараты, эффективность которых намного выше, чем исходных форм данной группы лекарств. Важность антибиотиков в современной медицине неоспорима: за многие годы использования они спасли жизнь нескольким миллионам пациентов.

Изучение искусственного мутагенеза помогло в создании новых штаммов, к которым относятся:

• протеины;
• аминокарбоновые кислоты;
• биотехнологические производные витаминов (продуценты).

Все вышеперечисленные компоненты успешно используются в области медицины. Согласно многочисленным прогнозам, степень важность микроорганизмов для человека возрастет в ближайшем будущем, из-за чего генетика микроорганизмов станет еще более значимой. Поэтому вопрос изучения искусственного мутагенеза остается открытым.

Классификация искусственного мутагенеза

Как уже отмечалось ранее, искусственный мутагенез применяется для изучения белков. Но также он позволяет улучшать их свойства. Сам процесс можно разделить на несколько видов. Ниже представлены основные из них.

Таблица. Виды искусственного мутагенеза.

Название вида, фото	Описание
	Основывается на внесении изменений в ДНК микроорганизма путем ненаправленного мутагенеза. Для этой цели нужны мутагенные факторы, в качестве которых могут применяться разные физические или химические воздействия, например, радиация или ультрафиолетовые лучи.
	Суть данного вида мутагенеза заключается в том, что все мутации вносятся известные места ДНК. С этой целью проводится синтез одноцепочных молекул (в медицине их еще называют праймерами).
	Эффективный способ мутагенеза, в ходе которого вторая цепь достраивается на одноцепочной кольцевой ДНК. Процесс достигается за счет разрушения уридиновой матрицы во внутриклеточном пространстве, которая была получена для бактериальной плазмиды.
	Полимеразная цепная реакция (или ПЦР) дает возможность проводить мутагенез, используя для этого праймеры. Метод достаточно эффективный, учитывая, что специфичность последовательности ДНК снижается. ПРЦ также позволяет проводить случайный мутагенез.

Мутагенез не предусматривает образования непрерывных рядов, чего нельзя сказать о наследственных изменениях. К тому же группирования мутаций вокруг определенного типа не происходит. Все мутации представляют собой равномерные скачки изменений. Несмотря на искусственность процесса, мутации не всегда проявляются одинаково, поэтому подобные изменения могут приносить и пользу, и вред. В этом заключается главный недостаток искусственного мутагенеза.