Штучний мутагенез- нове важливе джерело створення вихідного матеріалу у селекції рослин.
Застосування іонізуючих випромінювань та хімічних мутагенів значно збільшує кількість мутацій. Проте значення експериментального мутагенезу для селекції рослин було зрозуміло відразу.
А. А. Сапєгін та Л. Н. Делоне – перші дослідники, які показали значення штучних мутацій для селекції рослин. У їхніх дослідах, що проводилися у 1928-1932 pp. в Одесі та Харкові, було отримано цілу серію господарсько корисних мутантних форм у пшениці. Незважаючи на це, до застосування експериментального мутагенезу у селекції рослин тривалий час продовжували ставитися негативно. Лише наприкінці 50-х років до експериментального мутагенезу виявили підвищений інтерес. Він був пов'язаний, по-перше, з великими успіхами ядерної фізики та хімії, що дали можливість використовувати для створення мутацій різні джерела іонізуючих випромінювань та високореактивні хімічні речовини, і, по-друге, з отриманням цими методами на різних культурах практично цінних спадкових змін.
Особливо широко роботи з експериментального мутагенезу в селекції рослин розгорнулися останніми роками. Дуже інтенсивно вони ведуться в СРСР, Швеції, Японії, США, Індії, Чехословаччині, Франції та деяких інших країнах. В Інституті хімічної фізики АН СРСР під керівництвом І. А. Рапопорта створено центр з хімічного мутагенезу, що координує роботу багатьох сільськогосподарських науково-дослідних установ, які використовують індуковані мутації як вихідний селекційний матеріал.
Велику цінність становлять мутації, що мають стійкість до грибних та інших захворювань. Створення імунних сортів - одне з головних завдань селекції, і в її успішному вирішенні велику роль мають відіграти методи радіаційного та хімічного мутагенезу.
За допомогою іонізуючих випромінювань та хімічних мутагенів можна ліквідувати окремі недоліки у сортів сільськогосподарських культур та створювати форми з господарсько корисними ознаками: неполеглі, морозостійкі, холодостійкі, скоростиглі, з підвищеним вмістом білка та клейковини.
Можливі два основні шляхи селекційного застосування штучних мутацій: пряме використання мутацій, отриманих у найкращих районованих сортів, та у процесі гібридизації.
Метод прямого використання мутацій розрахований на швидке створення вихідного матеріалу з необхідними ознаками та властивостями. Однак пряме та швидке використання мутацій при тих високих вимогах, які пред'являються до сучасних селекційних сортів, далеко не завжди дає позитивні результати. Отриманий внаслідок мутагенезу вихідний матеріал, як правило, повинен пройти через гібридизацію. Це другий шлях використання штучних мутацій. У Краснодарському НДІСГ мутантний сорт ячменю Темп було включено до гібридизації з контрастним за низкою ознак сортом західноєвропейської селекції. Це зумовило величезну генетичну різноманітність форм та появу трансгресивних ліній. З цих комбінацій був виділений сорт ярого ячменю Каскад, що перевершує вихідні форми за врожаєм та багатьма іншими ознаками.
Мутації можуть змінювати своє фенотипове вираження залежно від того, до якого генотипу вони включаються. Особливо це стосується малих фізіологічних мутацій. Тому схрещування якісно змінює вплив окремих мутацій в розвитку багатьох ознак і властивостей. Широко застосовуються також поєднання індукованого мутагенезу з гібридизацією, обробка мутагенами гібридного насіння F 0 , F 1 і старших поколінь, схрещування мутантних форм між собою та з кращими районованими сортами, беккросова гібридизація. Остання проводиться за такою схемою:
Мутант будь-якої форми з потрібним.
Використовується експериментальний мутагенез і разом із віддаленою гібридизацією. Шляхом штучних мутацій у ряді випадків вдається долати несхрещуваність різних далеких видів рослин, а також проводити пересадку шляхом транслокації окремих локусів хромосом диких видів у хромосомний комплекс культурних рослин. Так, Е. Сірсу (США) вдалося перенести від егілопсу в геном пшениці дуже невеликий шматочок хромосоми, який контролює стійкість до іржі. В результаті була отримана нормально плідна форма, що нічим не відрізняється від пшениці, але володіє завдяки проведеній транслокації стійкістю до іржі. Аналогічним шляхом Ф. Еліот переніс від пирію в геном пшениці локуси стійкості до стеблової іржі та головні.
Винятковий інтерес представляє експеримент Г. Штуббе (НДР) щодо покращення дикого дрібноплідного помідора в процесі мутагенезу. Шляхом багаторазового п'ятиступінчастого опромінення променями Рентгена та відбору він довів велику кількість плодів у цієї форми до нормальних розмірів.
Поруч дослідників встановлено, що мутабільність віддалених гібридів значно вища, ніж внутрішньовидових та звичайних лінійних сортів. Численні досліди показали, що частота і характер мутацій, що виникають, однаково залежать як від виду мутагенів, так і від спадковості вихідного сорту.
Вибір вихідного сорту для отримання мутацій так само важливий, як вибір батьківських пар при гібридизації. Для створення потрібних мутацій необхідно враховувати здатність сортів до утворення тих чи інших мутацій, а також частоту виникнення. Виявлено, що чим ближче сорти за своїм походженням і генотипом, тим вони більш подібні в частоті і характері мутацій, що виникають, і, навпаки, чим генетично сорти менш споріднені, тим більше вони різняться по мутаційної мінливості. Таким чином, закономірності штучного мутагенезу у різних сортів підпорядковуються закону гомологічних рядів у спадковій мінливості.
Для отримання господарсько цінних мутацій найбільш широко застосовуються гамма-промені, промені Рентгену та нейтрони, а з хімічних мутагенів - алкілуючі сполуки: етиленімін, нітрозоетилсечовина, етилметансульфонат та ін.
Концентрація хімічних мутагенів та дози іонізуючих випромінювань не повинні бути дуже високими. Для опромінення насіння гамма-промені та промені Рентгену застосовують у дозах від 5 до 10 кР; опромінення швидкими нейтронами проводять при дозах від 100 до 1000 рад. Якщо опроміненню піддається пилок, зменшують дозу в 1,5-2 рази.
Хімічні мутагени зазвичай використовують у вигляді водних розчинів 0,05-0,2% концентрації при тривалості намочування насіння від 12 до 24 год. При цьому забезпечується краще виживання рослин і збереження серед них мутацій з господарсько корисними ознаками. Не слід допускати великого розриву в часі між обробкою насіння та його посівом, тому що в іншому випадку може знизитися схожість і зрости шкідливий ефект. Щоб знизити шкідливу дію мутагенів, оброблене насіння рекомендується промивати в проточній воді.
Різні покоління рослин, отриманих із насіння від впливу мутагенами, позначають буквою М з відповідними цифровими індексами: М-1 – перше покоління, М-2 – друге тощо.
Для отримання господарсько корисних мутацій у будь-якого сорту рекомендується піддавати мутагенного впливу від 2 до 4 тис. насіння. Відбір мутацій найчастіше проводять у М2. Але оскільки в М1 виявляються в повному обсязі мутації, його повторюють в М2. Іноді відбір починають і М1. У цьому випадку відбирають домінантні мутації, а також високопродуктивні рослини для подальшого відбору в їхньому потомстві генних мутацій, не пов'язаних з хромосомними перебудовами.
Перше покоління мутантів вирощують за оптимальних умов живлення та зволоження. Рослини М1 обмолочують окремо чи спільно. При роздільному обмолоті у другому поколінні висівають індивідуальні потомства (сім'ї) окремих рослин, що полегшує виділення мутацій із господарсько корисними ознаками. У другому поколінні відбирають мутанти з добре вираженими цінними ознаками та рослини для отримання малих мутацій у наступному поколінні. Надалі мутації піддаються відбору або використовуються в схрещування між або з сортами.
На цей час у світі створено багато мутантних сортів сільськогосподарських рослин. Деякі з них мають суттєві переваги, порівняно з вихідними сортами. Цінні мутантні форми пшениці, кукурудзи, сон та інших польових та овочевих культур отримані останніми роками у науково-дослідних установах нашої країни. Районовані мутантні сорти озимої пшениці Киянка, ярої пшениці Новосибірська 67, ячменю Мінський, Темп, Дебют, сої Універсал, люпин Київський скоростиглий, Горизонт та Дніпро з підвищеним вмістом білка, вівса Зелений, квасолі Санаріс 7
У Всесоюзному НДІ олійних культур вперше у світовій селекції методом хімічного мутагенезу створено сорт соняшнику Первенець (оливковий мутант), олії якого міститься до 75 % олеїнової кислоти. За якістю воно не поступається маслу, що видобувається з плодів субтропічного вічнозеленого оливкового дерева. Багато мутантних сортів нині вивчаються у виробничих умовах і випробовуються на сортоділянках Держкомісії з сортовипробування сільськогосподарських культур.
p align="justify"> Особливу увагу селекціонерів привертає використання мутацій карликовості. З цією проблемою у багатьох країнах пов'язано здійснення селекційних програм зі створення короткостеблових сортів зернових культур інтенсивного типу, здатних при зрошенні та внесенні високих доз мінеральних добрив, давати врожай зерна 100 ц/га та вище. Одним з найбільш цінних донорів короткостебельності у пшениці виявився старий японський озимий сорт Norin 10, що володіє трьома парами рецесивних генів карликовості dw, що спонтанно виникли (від англ. dwarf - карлик) з нерівнозначним ефектом (dwx>dw2>dwz).
Якщо звичайний сорт має вис.
Винятково ефективною виявилася робота зі створення короткостеблових сортів пшениці з використанням генів Norin 10 у Мексиканському міжнародному центрі з покращення пшениці та кукурудзи (СІММІТ). У багатьох країнах на основі мексиканських карликових пшениць створено власні пристосовані до місцевих умов короткостебельні сорти інтенсивного типу.
Поряд з рецесивними генами карликовості сорту Norin 10 у селекції сортів інтенсивного типу використовують домінантні гени, носіями яких є пшениця Тибету Тот Роісе (Том Пус) і родезійський сорт Olsen Dwarfs. Ці гени знижують висоту стебла у пшениці ще більше, ніж рецесивні. Використовуючи їх, можна створювати ультранизкорослі тригенні карликові сорти з висотою стебла 30-35 см. Передбачається, що одержання таких сортів дозволить підняти врожайний потенціал пшениці в умовах інтенсивної культури землеробства до 150 ц/га і вище. У Краснодарському НДІСГ шляхом хімічного мутагенезу отримані карликові мутанти із сортів озимої пшениці Безостою 1 та Миронівською 808. Карликові мутанти Безстой 1, що мають гарні якості зерна та більш високу зимостійкість, широко використовуються в гібридизації.
На основі мутанта Краснодарський карлик за 6 років виведено нелегальний сорт пшениці озимої інтенсивного типу Напівкарликова 49. Для отримання високопродуктивних сортів озимого жита селекційними установами нашої країни успішно використовується природний мутант EM-I, що несе домінантний ген короткостебельності.
За допомогою карликових мутантів рису вдалося створити сорти, стійкі до поляганкю, чуйні на високі дози мінеральних добрив, а також завдяки нейтральній фотоперіодичній реакції високою пластичністю.
Цінні мутантні сорти ячменю отримані Австрії, ФРН, НДР, США, Чехословаччини, Швеції. У Краснодарському НДІСГ шляхом хімічного мутагенезу із сорту озимого ячменю Заповіт отриманий стійкий до вилягання напівкарлик 55М1. У цьому ж інституті отримано гігантський широколистий товстостебельний мутант вівса і на його основі створений сорт Зелений, що дає дуже високий урожай кормової маси.
Використовується мутагенез для отримання карликових гібридів кукурудзи. У таких гібридів передбачається підвищити врожайність та прискорити дозрівання за рахунок зниження витрат поживних речовин та води на зростання стебла, що одночасно дозволить вирощувати їх при значно більшій густоті стояння рослин та застосовувати у повторних посівах.
Винятково велике значення біохімічних мутацій. Так, у кукурудзи спонтанні мутації білкового комплексу opaque-2 (тьмяний-2) і floury-2 (борошняний-2) стали основою для створення гібридів з високим вмістом незамінних амінокислот. Рецесивний ген збільшує вміст лізину у різних генотипах у 1,5-2 рази. Напівдомінантний ген fl2 має таку здатність меншою мірою, під його контролем значно підвищується вміст метіоніну. При цьому скорочується кількість зеїну та збільшується вміст інших білків, багатших на зазначені амінокислоти. У нашій країні створені перші високолизинові гібриди кукурудзи Краснодарський 82ВЛ, Краснодарський 303ВЛ, Геркулес Л. У їхньому білку міститься приблизно в 1,5 рази більше лізину, ніж у звичайних гібридів. Тварини на відгодівлі зерном високолізинових гібридів кукурудзи значно збільшують прирости ваги, а витрати кормів при цьому набагато нижчі, ніж при раціонах зі звичайною кукурудзою.
Люди з самого початку свого існування займаються пізнанням себе та навколишнього світу. І найчастіше дослідницька діяльність призводить до того, що люди навмисно втручаються у звичні процеси, порушуючи цим хід подій і привносячи явні зміни, які відбиваються як на навколишньому природі, а й у людині.
Визначення
Мутагенез – це процес змін у структурі ДНК, унаслідок чого відбувається мутація організму.
Виділяють два види мутагенезу: штучний (індукований) та природний (спонтанний).
Історія виявлення
У 1899 році російським вченим Коржинським було наведено наукове пояснення мутагенезу. У 1900 році генетиком Фрізом було продовжено вивчення явища, і саме цей учений дав існуюче нині визначення мутагенезу.
Ці два вчені вивели такі положення його теорії:
- Усі процеси мутації раптові, як уривчасті зміни ознак.
- Нові набуті форми стійкі.
- Мутації не будують послідовних рядів, не накопичуються біля середнього типу. Це суттєво відрізняє мутаційні зміни від спадкових.
- Подібні мутації можуть виявлятися періодично.
- Залежно кількості досліджуваних особин зростає можливість виявлення мутації.
- Мутації несуть як шкоду, і користь.
Чому з'являються мутації
Найчастіше мутагенез виникає при допущенні помилок при подвоєнні та відновленні ланцюгів ДНК, при порушенні розбіжностей хромосом до полюсів при мейозі.
Взагалі, у кожній клітині йде постійне відновлення порушених ланцюжків ДНК. Однак, якщо відновлення цілісності ДНК не відбувається, всі помилки в генетичному коді будуть накопичуватися, що в кінцевому рахунку і приведе до мутаційного процесу.
Спонтанний мутагенез
Він виникає за природних умов розвитку, коли ззовні не діють ніякі мутагени.
Які можуть бути причини появи такого виду:
- Екзогенні (або зовнішні): радіаційні випромінювання, екстремально низькі чи високі температури.
- Ендогенні (чи внутрішні). До таких відносяться метаболіти, що раптово утворюються в організмі, і пробуджують утворення.
Так, наприклад, у зонах арктичного холоду рослинність має поліплоїдну форму. Це залежить від того, що в період вегетації при аномально низьких температурах рослин утворюється ряд геномних мутацій.
Довгий час вчені вважали, що факторами виникнення природного мутагенезу є космічні хвилі та природні радіаційні випромінювання. Однак у ході проведених досліджень було встановлено, що лише незначна частка спонтанного мутагенезу утворюється під впливом радіації.
Встановлено, що причиною є невеликі місцеві відхилення теплового руху частинок.
Індукований
Мутагенез штучного типу є процес створення штучних мутацій, щоб одержати необхідного матеріалу.
Наприклад, у селекції рослин вчені застосовують які перетворюють вихідний генотип. У ході цього виходять видозмінені види рослин з новими ознаками та формами, яких немає у їх початкових видів.
Тому можна сказати, що індукований мутагенез у селекції відіграє важливу роль в отриманні нових сортів.
Методи мутагенезу спонтанного типу
Його механізм виглядає як порушення фрагмента ДНК. Якщо вона була проведена з похибками, то утворення мутації неминуче. Якщо порушення відбулося в маловажливій ділянці ДНК, або навпаки, у значному фрагменті, то мутація з'явиться, але одного разу більше не проявлятиметься.
Мутагени: фізичні та хімічні
Мутагени – це явища, що викликають мутаційні зміни організму. За природою свого походження всі вони поділяються на фізичні та хімічні.
До фізичних мутагенів належать:
- Іонізуючі випромінювання.
- Температура.
- Вологість.
Методи їх впливу такі:
- Руйнування цілісної структури хромосом та генів.
- Звільнення радикалів вільного типу, які починають взаємодіяти із ДНК.
- Порушення цілісності ниток хроматинового веретена поділу.
- Виникнення димерів - утворень єдиних комплексів піримідинових основ одного ланцюга ДНК.
Хімічні мутагени є таким:
- Хімічні речовини органічної та неорганічної природи.
- Речовини синтетичної природи, які зустрічалися у природі раніше.
- Природні речовини після заводської переробки, наприклад, вугілля та нафта.
- Деякі медикаменти, наркотичні речовини, деякі види антибіотиків.
Механізм хімічних мутагенів такий:
- Алкілювання нуклеотидних комплексів ДНК.
- Заміщення азотистих основ на підстави такого характеру.
- Уповільнення синтезу попередників нуклеїнових кислот.
Чи є користь від мутагенезу?
Отже, впевнено можна сказати, що мутагенез - це явище, здатне відбиватися на стані організму.
Якщо мутаген торкнеться «незначного» фрагмента ДНК, то, по суті, жодних змін організм не зазнає. Мутації існуватимуть у «пам'яті» ДНК і передаватимуться у спадок, а згодом можуть зникнути зовсім.
Але якщо фактори мутагенезу торкнуться суттєвого фрагмента ДНК, внаслідок чого буде порушена стандартна амінокислотна послідовність, то це призведе до незворотних змін в організмі. І якщо мутація буде виявлено у переважної більшості особин певного виду, то надалі це призведе до суттєвих змін характерних ознак виду.
Оскільки мутагенез - це порушення нормальної цілісності ДНК, то мутації здатні завдавати шкоди організму.
Переважна кількість мутацій здатна скоротити життєдіяльність організмів та спровокувати появу тяжких захворювань.
Ті наслідки мутагенезу, що утворюються у соматичних клітинах, не передаються з генетичним матеріалом наступному поколінню. Але в результаті мітотичного поділу, коли з'являються нові клітини, що утворюють тканину, можуть утворюватися ущільнення пухлини.
Мутації, які стосуються статевих клітин, здатні передаватися наступному поколінню.
Конкретний приклад: мутація, що призводить до появи укорочених крил в одного з представників комахи, надалі проявиться в інших його видів, і, якщо ці комахи живуть у безвітряному районі, то пересуватися їм буде важко. У цьому випадку мова йтиме про набуте захворювання або навіть каліцтво.
Але якщо в такій місцевості почнуть дмухати сильні вітри, то первісний вид комах з довгими крилами зазнаватимуть незручностей, а короткокрилі, навпаки, матимуть переваги.
Таким чином можна сказати, що мутації можуть породжувати новий вид організмів шляхом зміни геномної структури існуючого виду.
В антропології висунуто низку гіпотез, які намагаються вирішити цю проблему, припускаючи, що людина стала людиною завдяки: життю у воді; мутації у клітинах мозку гомінід, викликаної жорсткими випромінюваннями спалаху наднової зірки, або інверсіями геомагнітного поля; мутант у співтоваристві гомінід з'явився внаслідок теплового стресу. Розглянемо ці гіпотези у викладеному порядку.
Дуже оригінальною є гіпотеза шведського дослідника Я. Ліндблада. Згідно з нею, американські індіанці, що живуть у тропічному лісі, є найдавнішими людьми на Землі, причому попередником людини була «безволоса мавпа», або «ікспітек», що веде водний спосіб життя. Саме редукована волохатість, прямоходіння, довге волосся на голові, властиві тільки людині емоційність та сексуальність обумовлені особливостями способу життя водяного гомініду (меншу добу він проводив на березі). «Як завжди, коли новий спосіб життя підвищує відсоток виживання, – пише Я. Ліндблад, – мутаційні зміни спадкових структур спричиняють пристосування до водного середовища. Тут це виявляється у зменшенні волохатості тіла та розвитку шару підшкірного жиру. Однак на голові волосся довге – важливий фактор для виживання дитинчат. У дитинчат перші роки життя особливо потужний шар підшкірного жиру. Ноги іспитека довші за руки, великі пальці ніг не протиставляються і спрямовані вперед. Постава при ходьбі пряміша – можливо, така сама, як у нас. Інакше кажучи, у іспитека цілком людський вигляд, у разі, з відривом». Подальший розвиток черепа та мозку призвело до появи людини сучасного типу. У рамках такого напряму наукових досліджень, як «космічний катастрофізм», що сформувався останнім часом, висунуто гіпотезу про виникнення сучасної людини у зв'язку зі спалахом близької наднової зірки. Зафіксовано ту вельми дивовижну обставину, що спалах близької наднової в нашій Галактиці зірки за часом (що відбувається один раз на 100 млн років) приблизно відповідає віку найдавніших останків людини розумної (35-60 тис. років тому). До того ж, деякі з антропологів вважають, що поява сучасної людини зумовлена мутацією. А імпульси гамма- та рентгенівського випромінювання від спалаху наднової зірки, як відомо, супроводжуються короткочасним збільшенням числа мутацій. У цьому випадку на поверхні Землі різко збільшується інтенсивність ультрафіолетового випромінювання, що є мутагенним агентом, який, своєю чергою, ініціює появу інших мутагенів. Зрештою, можна сказати, що жорстке випромінювання, породжене вибухом наднової, могло викликати незворотні зміни в клітинах мозку, що призвело до формування розумних мутантів виду людини розумної». У всякому разі, зі спалахами найновіших сучасна наука пов'язує: освіту Сонячної системи, походження життя і, можливо, походження сучасного типу людини з її цивілізацією.
Інша гіпотеза виходить із того, що сучасна людина-мутант, що виникла внаслідок інверсії земного магнітного поля. Встановлено, що земне магнітне поле, яке переважно затримує космічні випромінювання, з невідомих досі причин іноді слабшає; тоді відбувається зміна магнітних полюсів, т. е. геомагнітна інверсія. Під час таких інверсій рівень космічних випромінювань на нашій планеті різко зросте. Досліджуючи історію Землі, палеомагнетологи дійшли висновку, що протягом останніх 3 млн. років магнітні полюси Землі чотири рази мінялися місцями. Деякі виявлені останки первісних людей належать до епохи четвертої геомагнітної інверсії. Такий незвичайний збіг обставин призводить до думки про можливий вплив космічних випромінювань на появу людини. Цю гіпотезу посилює наступний факт: людина з'явилася на той час і в тих місцях, де сила радіоактивного випромінювання виявилася найбільш сприятливою для зміни людиноподібних мавп. Саме такі умови виникли близько 3 млн років тому у Південній та Східній Африці – у період відокремлення людини від світу тварин. На думку геологів, у цьому регіоні через сильні землетруси оголилися поклади радіоактивних руд. Це, своєю чергою, викликало мутацію якогось виду мавп, який був найбільш схильний до зміни генетичних характеристик. Цілком можливо, що близько 3 млн років тому тривала дія радіоактивного випромінювання настільки глибоко змінила австралопітека, що він став здатний здійснювати дії, необхідні для його безпеки та забезпечення їжею. Відповідно до цієї гіпотези пітекантроп з'явився близько 700 тис. років тому, коли ж настала друга зміна геомагнітних полюсів Землі (250 тис. років тому), з'являється неандерталець, виникнення ж сучасної людини припадає на четверту геомагнітну інверсію. Такий підхід є цілком правомірним, бо відома роль геомагнітного поля в життєдіяльності організмів, у тому числі й людини.
Наступна гіпотеза повідомляє, що всі ми належимо до одного підвиду «людини розумної» і походимо від однієї праматері та одного праотця, цілком конкретні чоловік і жінка (точніше, як тепер вважається, група з приблизно 20 чоловіків та 20 жінок), нащадками яких є ми , що нині живуть люди. Суворіше, як ми побачимо, їх слід називати генетичними Адамом і Євою. Їхнє реальне існування визнається науковою більшістю, але деякі вчені в цьому поки що сумніваються. Адам і Єва жили приблизно 150-200 тис. років тому в Африці, і їх ще не можна відносити до людини розумної, а швидше, до людини прямоходячої. Вони жили в різних місцях та в різний час. Природно, що вони були не одні - навколо них і одночасно з ними жили ще десятки тисяч інших таких самих людей. Деякі з них також є нашими предками. Різниця в тому, що ці інші були предками когось із нас, може навіть багатьох із нас, але, що принципово, не всіх. Поняття ж про генетичних Адама і Єву передбачає, що ці дві «людини» є прямими предками ВСІХ людей, які зараз живуть на Землі.
Такою є загальна гіпотетико-теоретична ситуація розробки проблеми антропогенезу на сьогоднішній день. Не все в ній до кінця з'ясовано і пояснено, не в усьому вчені згодні між собою. Але в цьому немає нічого дивного, бо ми маємо справу з вінцем творіння природи – людиною. Важливо підкреслити таке: у науці вважатимуться доведеним те що, що людина - це продукт природного розвитку природи. Своїм корінням він сягає біосфери Землі і є її законнонародженою дитиною.
Концепція етнології
Етнологія - (від грецького ethnos - нація, народ, логія) народознавство, наука, що вивчає побутові та культурні особливості народів світу, проблеми походження (етногенез), розселення (етнографія) та культурно-історичних взаємин народів. Оформилася як наука в XIX столітті з виникненням еволюційної школи, появою досліджень Л. Г. Моргана та книги Ф. Енгельса «Походження сім'ї, приватної власності та держави» (1884), в якій сформульовані основи вчення про первісно-общинний лад. Великі заслуги у розвитку етнології у Росії належать М. М. Міклухо-Маклаю, М. М. Ковалевському, Д. Н. Ану-чину. Етнологія - це наука, що народжується. Потреба в ній виникла лише в другій половині XX століття, коли з'ясувалося, що просте накопичення етнографічних зборів та спостережень загрожує тим, що наука, яка не ставить проблем, перетвориться на безглузде колекціонування. І ось виникли на наших очах суспільствознавство та етнологія – дві дисципліни, які цікавляться одним, на перший погляд, предметом – людиною, але у зовсім різних аспектах. І це є закономірним. Кожна людина одночасно член соціуму та член етносу, а це далеко не одне й те саме.
Людство, існуюче Землі зовсім небагато, якихось 30-50 тис. років, тим щонайменше, справило її поверхні перевороти, які У. І. Вернадський прирівнював до геологічним переворотам малого масштабу. Ця проблема є актуальною для нашого покоління, а особливо актуальною стане вона для наших нащадків. Людина як біологічна істота відноситься до роду Homo. Для цього при його появі на Землі було характерно досить велика різноманітність видів. Це стосується і тих видів Homo, яких ми, строго кажучи, не маємо права вважати людьми, а саме: пітекантропів та неандертальців. Етнос у людини - це те, що прайди у левів, зграї у вовків, стада у копитних тварин. Це форма існування виду Homo sapiens та її особин, що відрізняється як від соціальних утворень, і від суто біологічних характеристик, якими є раси.
У кількості думки учених-антропологів розходяться - чотири або шість. І на вигляд, і за психофізичними особливостями представники різних рас дуже відрізняються один від одного. Раса - відносно стабільна біологічна характеристика виду людей, але при цьому ніяк не форма їхнього гуртожитку, спосіб їхнього спільного життя. Раси розрізняються за суто зовнішніми ознаками, які можна визначити анатомічно. Так само як не збігається етнос із расою, не збігається він і з іншим біологічним угрупуванням особин - населенням. Населення - сума особин, що живуть в одному ареалі і безладно між собою схрещуються. В етносі завжди є шлюбні обмеження. Два етноси можуть співіснувати на одній території століттями та тисячоліттями. Можуть взаємно один одного знищувати чи один знищить інший. Отже, етнос не біологічне явище, як і соціальне. «Ось чому пропоную етнос вважати явищем географічним, – писав вітчизняний етнолог С. Лур'є, – завжди пов'язаним із вміщаючим ландшафтом, який годує адаптований етнос». А оскільки ландшафти Землі різноманітні, різноманітні та етноси.
Залежність людини від навколишньої природи, точніше, від географічного середовища, не заперечувалося ніколи, хоча ступінь цієї залежності розцінювалася різними вченими по-різному. Але, у будь-якому разі, господарське життя народів, які населяють і населяли Землю, тісно пов'язане з ландшафтами та кліматом населених територій. Підйом і занепад економіки давніх епох простежити досить важко через неповноцінність інформації, що отримується з першоджерел. Але є індикатор – військова міць.
Про значення географічних умов, наприклад, рельєфу для воєнної історії, говорилося давно, можна сказати, завжди. Однак зупинятися на такій ясній проблемі в XX столітті недоцільно, тому що й історія нині ставить набагато глибші завдання, ніж раніше, і географія відійшла від простого опису диванок нашої планети і набула можливостей, які нашим предкам були недоступні.
Тому питання стоїть інакше. Не тільки як впливає географічне середовище на людей, а й якою мірою самі люди є складовою тієї оболонки Землі, яка сьогодні називається біосферою. На які саме закономірності життя людства впливає географічне середовище та які не впливає? Ця постановка питання потребує аналізу. Говорячи про історію людства, зазвичай мають на увазі суспільну форму руху історії, тобто прогресивний розвиток людства як цілого по спіралі. Цей рух спонтанний і вже через один цього не може бути функцією будь-яких зовнішніх причин. На цей бік історії ні географічні, ні біологічні впливи не можуть. Тож на що ж вони впливають? На організми, зокрема і людські. Цей висновок зроблено вже 1922 р. видатним російським фізіогеографом Львом Бергом всім організмів, зокрема й людей: «Географічний ландшафт впливає організми, примусово змушуючи все особини варіювати у певному напрямі, наскільки це допускає організація виду. Тундра, ліс, степ, пустеля, гори, водне середовище, життя островах тощо. буд. - усе це накладає особливий відбиток на організми. Ті види, які не в змозі пристосуватись, повинні переміститися в інший географічний ландшафт або виміряти». А під «ландшафтом» розуміється «ділянка земної поверхні, якісно відмінна від інших ділянок, облямована природними кордонами і є цілісною і взаємно обумовленою закономірною сукупністю предметів і явищ, яка типово виражена на значному просторі і нерозривно пов'язана у всіх відносинах з ландшафтною оболонкою». Берг у своїх працях сформулював еволюційну концепцію номогенезу як процесу, що протікає за певними внутрішніми закономірностями, що не зводяться до впливів довкілля. На відміну Дарвіна, Берг вважав, що спадкова мінливість закономірна і впорядкована (наприклад, гомологічними рядами), а природний відбір не рухає еволюцію, але «охороняє норму». Він вважав також, що всьому живому властива початкова доцільність (так думав і Аристотель, будуючи свої сходи істот) реакцій на вплив довкілля, розвиток відбувається за рахунок певної незалежної від середовища сили, спрямованої у бік ускладнення біологічної організації. У наш час ідеї номогенезу розвивали видатні російські вчені біологи А. А. Любищев та С. В. Мейєн.
Вчені... повинні почуватися відповідальними за всі наслідки їх відкриттів...
В.І. Вернадський
Основною метою генетичного моніторингу є виявлення обсягу та вмісту генетичного вантажу кожного покоління популяцій людини, а також кількісних критеріїв наслідків мутагенезу (кількісні оцінки ризику – КОР – та відносної генетичної ефективності – ОДЕ). Генетичним вантажем називають частину спадкової мінливості популяції, що визначає появу особин, вибірково гинуть у процесі природного добору.
Історія відкриття та вивчення мутацій
Поняття і сам термін «мутація» з'явилися в давнину, у II ст. н.е., за правління римського імператора Адріана. Пошти, у нашому розумінні, тоді не існувало. Листи у різні кінці держави доставляли гінці – кінні та піші, які відпочивали та змінювали коней у придорожніх шинках. Латинською зміна – mutatio.
Планомірне дослідження мутацій організмів почалося лише 1880 р. з робіт Гуго де Фріза. Але задовго до цього вже було відзначено багато більш-менш явних випадків мутацій. У 1590 р. в одному з садів Гейдельберга виросла рослина чистотіл великий ( Chelidonium majus) з листям ланцетоподібної форми. Наприкінці XVII ст. у Новій Англії (у штаті Массачусетс) з'явилася вівця з дуже короткими викривленими ногами і довгим тулубом, що стала родоначальницею породи анконських овець. Ці вівці не могли перестрибувати навіть через низькі огорожі чи кам'яні огорожі пасовищ, тому не могли завдавати шкоди полям.
Для таких овець не потрібні пастухи, собаки, високі огорожі. Економічна вигода від розведення анконської породи очевидна. Потім з'явилася мелена корова, переваги змісту якої не потребують пояснення.
Термін «мутація» у сучасному звучанні був запропонований Гуго де Фрізом у класичній праці «Мутаційна теорія» (1890).
Головним об'єктом його досліджень була рослина енотера. Поруч із російським дослідником С.І. Коржинським він виявив серед енотер один екземпляр, який значно перевершував інші за розміром. Протягом п'яти років учений стежив за розвитком цієї енотери. Усі нащадки цього зміненого (мутантного) організму зберегли «гігантизм» – вони були високі, з великою кількістю листя, стебел. Де Фріз знайшов й інші мутантні форми енотери – низького зросту, ніжнішого будови, деякі були дуже слабкі, інші міцні. Розрізнялися і плоди рослин: в одних рослин вони були подібні до плодів материнського вигляду, в інших – коротші і товщі, у третіх – тонші і довші. Де Фріз напрочуд правильно сформулював поняття мутації: явище стрибкоподібної, перервної зміни спадкової ознаки. С.І. Коржинський, переглянувши величезну кількість архівних ботанічних матеріалів, дійшов аналогічного висновку: «виникнення нових форм є явище, загальне для світу живих істот, а спадкові зміни завжди виникають стрибками, а чи не поступово». У сучасне визначення включені поняття молекулярної біології:.
мутація – це раптова якісна зміна структури ДНК в одному локусі (генна) або зміна числа чи мікроструктури хромосом (хромосомна)
Вивчення мутацій проводиться на моделях експериментально індукованих мутацій та, крім того, ретельно вивчаються випадки вроджених аномалій у дітей, генетичні хвороби тощо.
Лише 1925 р. наші співвітчизники Г.А. Надсон та Г.С. Філіппов досягли успіху: у їхніх експериментах опромінення дріжджів рентгенівськими променями достовірно збільшило частоту мутацій. Через два роки, 1927 р., подібний результат отримав американський вчений Г.Меллер, опромінюючи плодову мушку дрозофілу – класичний об'єкт генетичних досліджень. У тому ж році в Берліні відбувся V Міжнародний генетичний з'їзд, на якому повідомлення Г.Меллера стало сенсацією: рентгенівське проміння викликало 150-кратне збільшення частоти мутацій.
Через 9 років американський вчений Т.Морган продовжив вивчення на дрозофілі радіаційного мутагенезу. Незабаром спільними зусиллями генетиків усього світу було ідентифіковано понад 500 мутацій, спричинених опроміненням. У 1946 р. за роботи у цій галузі Г.Меллер був удостоєний Нобелівської премії. Таким чином, було показано, що іонізуюча радіація має сильну мутагенну дію.
Пройшло зовсім небагато часу, і в 1955–1958 роках. вчені нашої країни на чолі з академіком Н.П. Дубініним, оцінюючи генетичний ефект радіації, встановили, що доза 10 рад (10 бер) подвоює частоту мутацій у клітинах фібробластів людини
(У культурі). Ця величина як максимально допустима доза була прийнята Науковим комітетом з радіації, а потім затверджена Генеральною Асамблеєю ООН (Женева).
Дослідження мутагенного ефекту хімічних сполук було розпочато також досить давно. Перші експериментальні роботи було проведено нашими співвітчизниками – відомими вченими В.В. Сахаровим та М.Є. Лобашевим у 1934 р. вони показали, що дія хімічних сполук викликає збільшення частоти мутацій у клітинах гречки. Пізніше І.А. Раппопорт у СРСР та Ш.Ауербах у Великій Британії відкрили потужні хімічні мутагени та назвали їх.
супермутагенами
Ш.Ауербах та Д.Робсон показали, що під дією сірчаного та азотного аналогів гірчичного газу (іприту) на дрозофілу частота мутацій, зчеплених зі статтю, зростала з 0,2% (контроль) до 24%. Надалі ці автори виявили, що зазначені речовини викликають як перебудови хромосом, і всі види прямих і зворотних мутацій. Проведені англійськими вченими порівняння дії хімічних речовин (іприт, формальдегід і уретан) з радіаційним впливом не виявили принципових відмінностей у характері змін, що індукуються: хімічні сполуки, подібно до радіаційного опромінення, індукують як генні, так і хромосомні мутації.
Згодом було показано, що велика кількість штучно синтезованих речовин – мутагени та канцерогени. Це відкриття призвело до висновку, зробленого у 70-х роках.
минулого століття професором кафедри медичної генетики Вісконського університету Кру: «Є всі підстави для занепокоєння через те, що деякі хімічні речовини можуть бути настільки ж небезпечними, як радіація, і навіть більше».
У 1960-х роках. була зроблена перша спроба класифікації хімічних мутагенів за їхньою структурою та дією.
Спонтанний та індукований мутагенез у людини під дією мутагенів зовнішнього середовища
Спонтанний мутаційний процес у ДНК хромосом статевих і соматичних клітин людини, тварин, рослин та мікроорганізмів відбувався протягом усієї історії життя на Землі. В результаті частина зигот гинула на стадії плоду, частина новонароджених з'являлася з дефектами.
Далі буде 100 р
Тема роботи
Контактний email
Дізнатись ціну Одним із центральних питань сучасного природознавства, на яке наука не дає однозначної відповіді, є питання про появу людини на Землі. Вивченням походження та еволюції людини, рушійних сил та закономірностей антропогенезу, співвідношення біологічного та соціального в процесі розвитку людини займається галузь природознавстваантропологія (Від грец. anthropos
1. Концепція креаціонізму.У давніх міфах та легендах різних народів знайшли відображення уявлення про божественне походження людини, згідно з якими всемогутній бог (боги) створив навколишній світ і людину. Нерідко у міфах говориться, що предками людини були різні тварини: у жителів лісу – вовки, ведмеді; у мешканців примор'я – моржі чи риби. Релігійні вчення свідчить про божественне походження людини. Панівна в європейських країнах релігія – християнство – визнає творцем світу і людини єдиного Бога, яка створила людину на шостий день творення світу за своїм образом і подобою.
2. Еволюція концепції.Спроби визначити становище людини у природі, пояснити його подібність коїться з іншими тваринами мали місце у працях античних учених-философов. Карл Лінней в 1735 р., створюючи свою класифікацію органічного світу, поміщає людину в загін приматів разом із лемуром та мавпою. Ідея спорідненості між вищими приматами та людиною знайшла підтримку та наукове обґрунтування в роботах Ж. Б. Ламарка (1809),
Ж. Бюффона (1749). Найбільшим внеском у розвиток Сімальний(Мавпячої) теорії антропогенезу стала книга Ч. Дарвіна «Походження людини і статевий відбір» (1871), в якій висувається гіпотеза про походження людини від мавпоподібного предка, передбачені прийдешні викопні знахідки, підкреслюється особлива схожість людини, шимпанзе і горили і передбачається, перших людей була Африка. Надалі відкриття у сфері порівняльної анатомії, фізіології, біохімії, генетики надали ряд доказів спорідненості людини з вищими приматами. Знайдені палеонтологами останки спільних предків людини та людиноподібних мавп підтвердили правильність концепції антропогенезу.
3. Концепція праці.Фрідріх Енгельс у своїй роботі "Роль праці в процесі перетворення мавпи на людину" розглядає особливості еволюції приматів, пов'язані з трудовою діяльністю. Істотним моментом у процесі антропогенезу є прямоходіння,що викликало інтенсивний розвиток нервової системи, насамперед головного мозку. Завдяки прямоходженню стався поділ функцій верхніх і нижніх кінцівок, сформувалася неспеціалізована рука – знаряддя праці, здатне виробляти сотні різноманітних тонких рухів. Спільна трудова діяльність у важких умовах допомогла людям вижити та впоратися з численними загрозами навколишнього світу, створити свій світ, комфортний та безпечний. Праця стала причиною зародження та її подальшого розвитку суспільних відносин, промови, мислення, свідомості – всього, що відрізняє людини від тварини. Людина – єдина істота Землі, здатне свідомо, цілеспрямовано перетворювати навколишній світ, планувати і передбачати результати. Поступово біологічні чинники еволюції людини поступаються місцем соціальним факторам.
4. Мутагенез концепції.Наприкінці 20-х років. XX ст. дослідники дійшли висновку, що видоутворення може бути пояснено лише змінами умов довкілля (З. З. Четвериков, Р. А. Фішер, М. П. Дубанін та інших.). Основну роль в еволюції мають відігравати домінантні мутації- Зміни генетичного коду особини. Умови середовища проживання і спосіб життя сприяють лише природному добору серед безлічі мутацій особин, які відрізняються певною перевагою, кращою пристосованістю до цих умов. Причиною виникнення таких мутацій, як припускають вчені, можуть бути екстремальні геофізичні фактори, наприклад зміна рівня радіаціїабо геомагнітна інверсіяВченими встановлено, що місцем виникнення антропоїдів є Східна та Південна Африка, що характеризується високим рівнем радіації та активною вулканічною діяльністю. У результаті землетрусів усунення геологічних пластів викликало оголення радіоактивних порід та різке збільшення радіоактивного випромінювання, що призвело до інтенсивного мутагенезу. Збіг за часом з цими процесами геомагнітної інверсіїуможливило появу різноманітних генетичних мутацій, у тому числі й біологічно корисних. Гіпотеза геомагнітної інверсії (зміни магнітних полюсів Землі) було висунуто антропологом Р. М. Матюшкіним. Встановлено, що північний і південний магнітні полюси Землі періодично змінюються, у своїй захисна функція магнітосфери слабшає, що посилює проникнення поверхню Землі космічної радіації на 60 %. Геомагнітні інверсії супроводжуються збільшенням частоти мутацій вдвічі, а це призводить до потужних спалахів біологічного формоутворення. Знайдені в Африці останки древніх мавполюдей антропологи відносять до періоду геомагнітної інверсії, поява пітекантропа також збігається з черговою геомагнітною інверсією (690 тис. років тому). Наступна зміна полюсів відбулася 250–300 тис. років тому, у цей час на Землі існували неандертальці. Поява сучасної людини (30–40 тис. років тому) також збігається із періодом чергової геомагнітної інверсії.
5. Космічна концепція, панспермії концепції.Життя зародилося у космосі і було занесено Землю як космічних зачатків – космозоев (Рихтер Р., 1865). Космічну концепцію підтримували російські вчені С. П. Костичев, Л. С. Берг, В. І. Вернадський, пов'язуючи виникнення життя з появою на Землі частинок речовини, порошинок, суперечка з космічного простору, які літають у Всесвіті за рахунок світлового тиску.
Наприкінці 1960-х років. завдяки успіхам космонавтики, вивченню непізнаних літаючих об'єктів (НЛО), опису наскельних малюнків знову виник інтерес до гіпотез панспермії. Так, Б. І. Чувашов (1966) писав, що життя у Всесвіті існує вічно і може бути перенесене з однієї планети на іншу.
