เป็นไปได้หรือไม่ที่จะเพิ่มโอกาสในการกลายพันธุ์ได้สำเร็จ? ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์ ประเภทของการกลายพันธุ์ สาเหตุของการกลายพันธุ์ในธรรมชาติ การกลายพันธุ์แบบปรับตัวและการโต้แย้ง

>> รูปแบบของความแปรปรวน: ความแปรปรวนแบบกลายพันธุ์

รูปแบบของความแปรปรวน: ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์

1. การแก้ไขจะสืบทอดมาหรือไม่
2. จีโนไทป์และฟีโนไทป์คืออะไร?

ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงการแก้ไขจะไม่สืบทอดมา สาเหตุหลักที่ทำให้เกิดลักษณะและคุณสมบัติใหม่ในสิ่งมีชีวิตคือการสำแดงของการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์คือการเปลี่ยนแปลง จีโนไทป์เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของภายนอกหรือ สภาพแวดล้อมภายใน.

คำว่า "การกลายพันธุ์" ถูกเสนอครั้งแรกในปี 1901 โดยชาวดัตช์ นักวิทยาศาสตร์ Hugo de Vries ผู้บรรยายถึงการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองในพืช การกลายพันธุ์เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก แต่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในลักษณะที่ส่งต่อจากรุ่นสู่รุ่น

การกลายพันธุ์สามารถส่งผลต่อจีโนไทป์ได้ในระดับที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงสามารถแบ่งออกเป็นยีน โครโมโซม และจีโนมได้

การกลายพันธุ์ของยีนหรือจุดเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด เกิดขึ้นเมื่อนิวคลีโอไทด์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปในยีนหนึ่งถูกแทนที่ด้วยตัวอื่น อันเป็นผลมาจากกิจกรรมของยีนการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นโปรตีนถูกสังเคราะห์ด้วยลำดับกรดอะมิโนที่เปลี่ยนแปลงดังนั้นด้วยคุณสมบัติที่เปลี่ยนแปลงและเป็นผลให้สัญญาณบางอย่างของสิ่งมีชีวิตจะเปลี่ยนไปหรือสูญหาย ขอบคุณการกลายพันธุ์ของยีน แบคทีเรียตัวอย่างเช่น พวกเขาสามารถต้านทานยาปฏิชีวนะหรือยาอื่น ๆ เปลี่ยนรูปร่างของร่างกาย สีของโคโลนี ฯลฯ

การกลายพันธุ์ของโครโมโซมเป็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่สำคัญซึ่งส่งผลต่อยีนหลายชนิด ตัวอย่างเช่น สิ่งที่เรียกว่าการสูญเสียอาจเกิดขึ้นเมื่อส่วนปลายของโครโมโซมขาดและยีนบางส่วนหายไป การกลายพันธุ์ของโครโมโซมบนโครโมโซม 21 ในมนุษย์นำไปสู่การพัฒนา มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลัน- มะเร็งเม็ดเลือดขาวถึงขั้นเสียชีวิต บางครั้งส่วนตรงกลางของโครโมโซมก็ "ถูกตัดออก" และถูกทำลายไป การกลายพันธุ์ของโครโมโซมนี้เรียกว่าการลบออก ผลที่ตามมาจากการลบอาจแตกต่างกัน: จากความตายหรือความรุนแรง โรคทางพันธุกรรม(ถ้าส่วนโครโมโซมที่มียีนสำคัญนั้นหายไป) จนไม่มีความผิดปกติใดๆ (ถ้าส่วนนั้นหายไป ดีเอ็นเอซึ่งไม่มียีนที่กำหนดคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต)

การกลายพันธุ์ของโครโมโซมอีกประเภทหนึ่งคือการเพิ่มขึ้นสองเท่าของบางส่วน ในกรณีนี้ยีนบางตัวจะเกิดขึ้นหลายครั้งในโครโมโซม ตัวอย่างเช่น ในดรอสโซฟิล่า พบยีนซ้ำแปดเท่าในโครโมโซมตัวใดตัวหนึ่ง การกลายพันธุ์ประเภทนี้ - การทำซ้ำ - มีอันตรายต่อร่างกายน้อยกว่าการสูญเสียหรือการแบ่งแยก

ในระหว่างการผกผัน โครโมโซมจะแตกออกเป็นสองตำแหน่ง และชิ้นส่วนที่เกิดซึ่งหมุน 180° จะถูกรวมกลับเข้าไปในบริเวณที่แตกหัก ตัวอย่างเช่น ส่วนหนึ่งของโครโมโซมประกอบด้วย ยีน A-B-C-D-E-F- มีช่องว่างระหว่าง B และ C, D และ E และชิ้นส่วน IOP กลับด้านและฝังอยู่ในช่องว่าง ส่งผลให้บริเวณโครโมโซมจะมี โครงสร้าง A-B-D-D-C-E-F- ในที่สุดก็เป็นไปได้ที่จะถ่ายโอนส่วนของโครโมโซมหนึ่งไปยังอีกโครโมโซมที่ไม่คล้ายคลึงกัน

การกลายพันธุ์ของจีโนม ในกรณีนี้จีโนไทป์ขาดโครโมโซมหรือในทางกลับกันมีโครโมโซมเพิ่มเติม บ่อยครั้งที่การกลายพันธุ์ดังกล่าวเกิดขึ้นหากในระหว่างการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์ในไมโอซิสโครโมโซมของคู่ใด ๆ แยกจากกันและทั้งคู่จบลงในเซลล์สืบพันธุ์ตัวเดียวในขณะที่โครโมโซมหายไปในเซลล์สืบพันธุ์อีกอันหนึ่ง

ทั้งการมีโครโมโซมพิเศษและการไม่มีโครโมโซมส่วนเกินมักนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ที่ไม่พึงประสงค์ ตัวอย่างเช่น เมื่อโครโมโซมไม่แยกจากกัน ผู้หญิงสามารถผลิตไข่ที่มีโครโมโซมที่ 21 สองตัวได้ ถ้าเป็นไข่แบบนี้. ปฏิสนธิแล้วเด็กที่เป็นดาวน์ซินโดรมจะเกิด เด็กพวกนี้มีมาก ลักษณะที่ปรากฏ, พยาธิวิทยา อวัยวะภายใน, ความผิดปกติทางจิตอย่างรุนแรง น่าเสียดายที่เด็กที่เป็นดาวน์ซินโดรมมักเกิดมาค่อนข้างบ่อย

กรณีพิเศษของการกลายพันธุ์ของจีโนมคือ polyploidy เช่น การเพิ่มจำนวนโครโมโซมในเซลล์เพิ่มขึ้นหลายเท่าอันเป็นผลมาจากการละเมิดความแตกต่างในไมโทซิสหรือไมโอซิส เซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตดังกล่าวประกอบด้วย 3p, 4p 8n เป็นต้น โครโมโซม ขึ้นอยู่กับจำนวนโครโมโซมที่อยู่ในเซลล์สืบพันธุ์ที่ก่อตัวสิ่งมีชีวิตนี้ Polyploidy พบได้ทั่วไปในแบคทีเรียและพืช แต่พบได้น้อยมากในสัตว์ พืชที่ปลูกหลายชนิดเป็นโพลีพลอยด์ ดังนั้นสามในสี่ของธัญพืชทั้งหมดที่มนุษย์ปลูกจึงเป็นโพลีพลอยด์ หากชุดโครโมโซมเดี่ยว (p) สำหรับข้าวสาลีคือ 7 แสดงว่าพันธุ์หลักที่ได้รับการอบรมในเงื่อนไขของเรา - ข้าวสาลีขนมปัง - มีโครโมโซม 42 โครโมโซมเช่น 6p โพลีพลอยด์เป็นหัวบีทที่ปลูกบัควีท ฯลฯ ตามกฎแล้วพืชโพลีพลอยด์มีความมีชีวิตขนาดความอุดมสมบูรณ์และอื่น ๆ เพิ่มขึ้น ปัจจุบันได้มีการพัฒนาวิธีการพิเศษในการรับโพลีพลอยด์ ตัวอย่างเช่น พิษของพืชจากหญ้าฝรั่นในฤดูใบไม้ร่วง - โคลชิซิน - สามารถทำลายแกนหมุนได้ในระหว่างการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์ ส่งผลให้เซลล์สืบพันธุ์มีโครโมโซม 2n เมื่อเซลล์สืบพันธุ์หลอมรวม ไซโกตจะมีโครโมโซม 4n

การกลายพันธุ์ที่มีจำนวนมากนั้นไม่เอื้ออำนวยหรือเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อร่างกาย เนื่องจากพวกมันทำลายจีโนไทป์ที่สำคัญซึ่งควบคุมโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นเวลาหลายล้านปี

สาเหตุของการกลายพันธุ์ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีความสามารถในการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์แต่ละครั้งมีเหตุผลบางประการ แม้ว่าในกรณีส่วนใหญ่เราจะไม่ทราบก็ตาม อย่างไรก็ตาม จำนวนการกลายพันธุ์ทั้งหมดสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมากโดยใช้ วิธีต่างๆผลกระทบต่อร่างกาย ปัจจัยที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์เรียกว่าสารก่อกลายพันธุ์

ประการแรก รังสีไอออไนซ์มีผลกระทบต่อการกลายพันธุ์ที่รุนแรงที่สุด การแผ่รังสีจะเพิ่มจำนวนการกลายพันธุ์หลายร้อยครั้ง

ประการที่สอง การกลายพันธุ์เกิดจากสารที่ทำหน้าที่ทำลายสายโซ่นิวคลีโอไทด์ เช่น บน DNA มีสารที่ออกฤทธิ์กับโมเลกุลอื่นแต่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ด้วย โคลชิซีนซึ่งนำไปสู่การกลายพันธุ์ประเภทหนึ่ง - โพลีพลอยด์ได้ถูกกล่าวถึงข้างต้นแล้ว

ประการที่สาม อิทธิพลทางกายภาพต่างๆ เช่น อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ก็ทำให้เกิดการกลายพันธุ์เช่นกัน สิ่งแวดล้อม.

จากที่กล่าวมาก็ชัดเจนว่าการที่ในชีวิตถูกรายล้อมไปด้วยปัจจัยที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์นั้นสำคัญเพียงใด และมันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะทำลายลูกหลานของคุณในอนาคตด้วยการใช้สารก่อกลายพันธุ์ที่รุนแรง ตัวอย่างเช่น สำหรับการสูญเสียความรู้สึกถึงความเป็นจริงในระยะสั้น ผู้เสพสารเสพติดใช้สารที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ต่างๆ ของร่างกายอย่างไม่อาจซ่อมแซมได้ รวมทั้งเซลล์หลักเหล่านั้นด้วย เซลล์สืบพันธุ์ซึ่งไข่หรืออสุจิจะต้องพัฒนาขึ้น

ดังนั้นความแปรปรวนของการกลายพันธุ์จึงมีลักษณะหลักดังต่อไปนี้:

การเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นอย่างกะทันหัน และเป็นผลให้สิ่งมีชีวิตได้รับคุณสมบัติใหม่
การกลายพันธุ์ได้รับการถ่ายทอดและส่งต่อจากรุ่นสู่รุ่น
การกลายพันธุ์ไม่ใช่ทิศทาง กล่าวคือ เป็นไปไม่ได้ที่จะคาดเดาได้อย่างน่าเชื่อถือว่ายีนใดกำลังกลายพันธุ์ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยก่อกลายพันธุ์
การกลายพันธุ์อาจเป็นประโยชน์หรือเป็นอันตรายต่อร่างกาย มีอำนาจเหนือกว่าหรือด้อยกว่าก็ได้

การกลายพันธุ์ของยีน โครโมโซม และจีโนม การสูญเสีย. การลบ การทำสำเนา การผกผัน ดาวน์ซินโดรม. โพลิพลอยด์ โคลชิซีน. สารก่อกลายพันธุ์

1. อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการดัดแปลงและการกลายพันธุ์?
2. คุณรู้จักการกลายพันธุ์ประเภทใดบ้าง?
3. คุณจะเพิ่มจำนวนการกลายพันธุ์แบบเทียมได้อย่างไร?
4. การกลายพันธุ์ใดที่พบบ่อยกว่า: มีประโยชน์หรือเป็นอันตราย?

Kamensky A. A. , Kriksunov E. V. , Pasechnik V. V. ชีววิทยา ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9
ส่งโดยผู้อ่านจากเว็บไซต์

เนื้อหาบทเรียน บันทึกบทเรียนและการสนับสนุนวิธีการเร่งความเร็วการนำเสนอบทเรียนแบบเฟรมและเทคโนโลยีแบบโต้ตอบ การประเมินแบบปิด (สำหรับครูใช้เท่านั้น) ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด การทดสอบตัวเอง เวิร์คช็อป ห้องปฏิบัติการ ระดับความยากของงาน: ปกติ สูง การบ้านโอลิมปิก ภาพประกอบ ภาพประกอบ: คลิปวิดีโอ, เสียง, ภาพถ่าย, กราฟ, ตาราง, การ์ตูน, บทคัดย่อมัลติมีเดีย, เคล็ดลับสำหรับผู้ที่อยากรู้อยากเห็น, เอกสารโกง, อารมณ์ขัน, คำอุปมา, เรื่องตลก, คำพูด, ปริศนาอักษรไขว้, คำพูด ส่วนเสริม การทดสอบอิสระภายนอก (ETT) หนังสือเรียน วันหยุดพื้นฐานและเพิ่มเติมเฉพาะเรื่อง คำขวัญ บทความ ลักษณะประจำชาติ พจนานุกรมคำศัพท์ อื่น ๆ สำหรับครูเท่านั้น

ดังนั้น Housley จึงตัดสินใจทดสอบว่ากลไกดังกล่าวจะส่งผลโดยตรงต่อยีนหรือไม่เมื่อถูกกระตุ้นโดยการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตราย ในการทำงานกับทีมในปี 2017 เขามุ่งเน้นไปที่ CUP1 ซึ่งเป็นยีนที่ช่วยให้ยีสต์ต้านทานพิษของทองแดง พวกเขาพบว่าเมื่อยีสต์สัมผัสกับทองแดง จำนวนสำเนาของ CUP1 ในเซลล์จะเพิ่มขึ้น โดยเฉลี่ยแล้ว เซลล์ส่วนใหญ่มีสำเนาของยีนนี้น้อยกว่า แต่เซลล์ยีสต์ได้รับมากกว่า (ประมาณ 10% ของประชากรทั้งหมด) และต้านทานต่อทองแดง ทำให้พวกมันเจริญเติบโตได้ “เซลล์จำนวนเล็กน้อยที่ทำถูกต้องมีข้อได้เปรียบอย่างมากจนสามารถเอาชนะเซลล์อื่นๆ ทั้งหมดได้”

แต่การเปลี่ยนแปลงในตัวมันเองไม่ได้มีความหมายมากนัก หากทองแดงในสภาพแวดล้อมทำให้เกิดการกลายพันธุ์ การเปลี่ยนแปลงในรูปแบบหมายเลขสำเนา CUP1 อาจไม่มากไปกว่าผลที่ตามมาของอัตราการกลายพันธุ์ที่สูงขึ้น เพื่อขจัดความเป็นไปได้นี้ นักวิจัยได้ออกแบบยีน CUP1 ใหม่อย่างชาญฉลาดเพื่อตอบสนองต่อกาแลคโตสน้ำตาลที่ไม่เป็นอันตรายและไม่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ แทนที่จะเป็นทองแดง เมื่อเซลล์ยีสต์ดัดแปลงสัมผัสกับกาแลคโตส ความแปรผันของจำนวนสำเนาก็เปลี่ยนไปเช่นกัน

ดูเหมือนว่าเซลล์เหล่านี้จะควบคุมการเปลี่ยนแปลงไปยังตำแหน่งที่ถูกต้องในจีโนมมากขึ้นซึ่งจะเป็นประโยชน์ หลังจากการทำงานเพิ่มเติม นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุองค์ประกอบของกลไกทางชีววิทยาที่อยู่เบื้องหลังปรากฏการณ์นี้ เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อเซลล์จำลอง DNA กลไกการจำลองแบบบางครั้งจะหยุดลง โดยปกติแล้วกลไกนี้สามารถรีสตาร์ทและทำงานต่อจากที่ค้างไว้ได้ เมื่อทำไม่ได้ เซลล์จะกลับสู่ต้นกำเนิดของการจำลอง แต่บางครั้งก็เผลอลบลำดับยีนหรือทำสำเนาเพิ่มเติม ซึ่งส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงหมายเลขสำเนาตามปกติ แต่ Housley และทีมงานของเขาได้ข้อสรุปว่าปัจจัยหลายอย่างรวมกันหมายความว่าข้อผิดพลาดในการคัดลอกเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบต่อยีนที่ตอบสนองต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อมอย่างแข็งขันและมีแนวโน้มที่จะแสดงการเปลี่ยนแปลงจำนวนสำเนามากที่สุด

สิ่งสำคัญที่นี่คือผลกระทบเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่ยีนที่ตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม และประโยชน์ที่ยีนเหล่านี้จะส่งผลต่อการคัดเลือกโดยธรรมชาติ คุณสมบัติเพิ่มเติมเพื่อปรับระดับการแสดงออกของยีนให้เหมาะสมที่สุดสำหรับปัญหาเฉพาะ ผลการวิจัยดูเหมือนจะเป็นหลักฐานการทดลองว่าสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนสามารถกระตุ้นเซลล์ให้ควบคุมการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ทำให้รูปร่างของมันขยายใหญ่สุดได้ นอกจากนี้ยังอาจชวนให้นึกถึงแนวคิดที่ล้าสมัยก่อนดาร์วินของนักธรรมชาติวิทยาชาวฝรั่งเศส Jean-Baptiste Lamarck ซึ่งเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการโดยการถ่ายทอดคุณลักษณะที่ได้รับในสิ่งแวดล้อมไปยังลูกหลานของพวกมัน Housley ให้เหตุผลว่าความคล้ายคลึงกันนี้เป็นเพียงผิวเผินเท่านั้น

"เราได้ระบุกลไกที่เกิดขึ้นทั้งหมดจากการเลือกการกลายพันธุ์แบบสุ่มของดาร์วิน และทำให้เกิดการกลายพันธุ์แบบไม่สุ่มในตำแหน่งที่เป็นประโยชน์" เฮาส์ลีย์กล่าว “นี่ไม่ใช่การดัดแปลงของลามาร์คเคียน ทุกอย่างจบลงด้วยการทำสิ่งเดียวกัน แต่ไม่มีปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการปรับตัวของลามาร์คเคียน”

การกลายพันธุ์แบบปรับตัวและการโต้เถียง

ตั้งแต่ปี 1943 เมื่อนักจุลชีววิทยา ซัลวาดอร์ ลูเรีย และนักชีวฟิสิกส์ แม็กซ์ เดลบรึค แสดงให้เห็นว่า รางวัลโนเบลนักวิทยาศาสตร์ที่กลายพันธุ์ โคไลเกิดขึ้นโดยบังเอิญ การสังเกตการตอบสนองของ SOS ในแบคทีเรียค่อยๆ ทำให้นักชีววิทยาสงสัยว่าอาจมีการเบี่ยงเบนที่สำคัญในกฎนี้หรือไม่ ตัวอย่างเช่น ในรายงานที่มีการโต้เถียงซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature ในปี 1988 John Cairns จาก Harvard และทีมงานของเขาพบว่าเมื่อพวกเขาใส่แบคทีเรียที่ไม่ได้ย่อยแลคโตสในน้ำตาลนมไปไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำตาลเป็นแหล่งอาหารเพียงชนิดเดียว เซลล์ก็ได้รับมาในไม่ช้า ความสามารถในการเปลี่ยนแลคโตสให้เป็นพลังงาน แครนส์แย้งว่าผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่าเซลล์มีกลไกที่ทำให้พวกเขาสามารถทำการกลายพันธุ์แบบเลือกสรรที่พวกเขาพบว่ามีประโยชน์

การสนับสนุนการทดลองสำหรับแนวคิดนี้ไม่เพียงพอ แต่นักชีววิทยาบางคนได้รับแรงบันดาลใจให้เป็นผู้เสนอทฤษฎีการกลายพันธุ์แบบปรับตัวที่กว้างขึ้น พวกเขาเชื่อว่าแม้ว่าเซลล์จะไม่สามารถควบคุมการกลายพันธุ์ได้อย่างแม่นยำภายใต้เงื่อนไขบางประการ พวกมันสามารถปรับตัวได้โดยการเพิ่มอัตราการกลายพันธุ์และส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

งานของทีม Housley ดูเหมือนจะลงตัวกับทฤษฎีนี้อย่างสมบูรณ์แบบ กลไกของยีสต์ "ไม่มีทางเลือกเกี่ยวกับกลไกที่บอกว่า ฉันต้องกลายพันธุ์ยีนนี้เพื่อแก้ปัญหา" แพทริเซีย ฟอสเตอร์ นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยอินเดียนา กล่าว “นี่แสดงให้เห็นว่าวิวัฒนาการสามารถเร่งได้”

Hastings ของ Baylor เห็นด้วยและชี้ไปที่ข้อเท็จจริงที่ว่ากลไกของ Housley อธิบายว่าทำไมการกลายพันธุ์เพิ่มเติมจึงไม่เกิดขึ้นทั่วทั้งจีโนม “คุณต้องเขียนยีนใหม่เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น”

อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีการกลายพันธุ์แบบปรับตัวนั้นเป็นที่ยอมรับของนักชีววิทยาส่วนใหญ่ไม่ได้ และหลายคนไม่เชื่อในการทดลองดั้งเดิมของแคนส์และการทดลองใหม่ของเฮาส์ลีย์ พวกเขาแย้งว่าแม้ว่าอัตราการกลายพันธุ์ที่สูงขึ้นจะทำให้สามารถปรับตัวเข้ากับแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อมได้ ก็จะเป็นเรื่องยากมากที่จะพิสูจน์ได้อย่างน่าเชื่อถือว่าอัตราการกลายพันธุ์ที่เพิ่มขึ้นนั้นเป็นการปรับตัวให้เข้ากับแรงกดดัน “การตีความนี้ดึงดูดใจได้ง่าย” จอห์น ร็อธ นักพันธุศาสตร์และนักจุลชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิสกล่าว “แต่ดูเหมือนจะไม่เหมาะกับฉัน ฉันไม่เชื่อว่าตัวอย่างการกลายพันธุ์ที่เกิดจากแรงกดดันเหล่านี้ถูกต้อง อาจมีคำอธิบายอื่นที่ชัดเจนน้อยกว่าสำหรับปรากฏการณ์นี้”

“ผมคิดว่างานของ Housley นั้นยอดเยี่ยมและเหมาะกับการถกเถียงเรื่องการกลายพันธุ์แบบปรับตัว” Paul Sniegowski นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียกล่าว “แต่มันเป็นเพียงสมมติฐานเท่านั้น” เพื่อพิสูจน์อย่างแน่นอน “คุณจะต้องทดสอบมันในแบบที่นักชีววิทยาวิวัฒนาการทำ” โดยการสร้างแบบจำลองทางทฤษฎีและพิจารณาว่าความไม่แน่นอนในการปรับตัวนี้สามารถพัฒนาได้ในระยะเวลาที่เหมาะสมหรือไม่ จากนั้นจึงใช้ประชากรเฉพาะของสิ่งมีชีวิตใน ห้องปฏิบัติการเพื่อนำกลไกนี้ไปใช้

แม้จะมีข้อสงสัย แต่ Housley และทีมงานของเขาก็ยังคงทำการวิจัยอย่างต่อเนื่อง และเชื่อว่าการทำความเข้าใจมะเร็งและปัญหาทางชีวการแพทย์อื่นๆ ถือเป็นสิ่งสำคัญ “การพัฒนาของมะเร็งที่ดื้อต่อเคมีบำบัดเป็นเรื่องปกติและเป็นอุปสรรคสำคัญในการรักษาโรคนี้” Housley กล่าว เขาเชื่อว่าการให้เคมีบำบัดและแรงกดดันอื่นๆ ที่กระทำต่อเนื้องอกอาจกระตุ้นให้เนื้องอกกลายพันธุ์เพิ่มเติม รวมถึงการพัฒนาความต้านทานต่อยาด้วย

“เรากำลังทำงานอย่างแข็งขัน” Housley กล่าว “แต่เส้นทางยังอีกยาวไกล”

ขึ้นอยู่กับวัสดุจากควอนต้า

คำถามที่ 1: อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการดัดแปลงและการกลายพันธุ์?
ความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยน
ความแปรปรวนของการปรับเปลี่ยนมีลักษณะเฉพาะโดยคุณสมบัติหลักดังต่อไปนี้:
1. การไม่สามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้
การปรับเปลี่ยนความแปรปรวนถือเป็นฟีโนไทป์ กล่าวคือ ไม่ส่งผลกระทบต่อจีโนไทป์ ดังนั้นจึงไม่มีการดัดแปลงจากรุ่นสู่รุ่น หากปัจจัยที่ทำให้หยุดทำงานหลังจากนั้นครู่หนึ่งการปรับเปลี่ยนอาจหายไป ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของจีโนไทป์ที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมภายนอกและภายใน ซึ่งหมายถึงความแปรปรวนของจีโนไทป์ กล่าวคือ การกลายพันธุ์ที่ถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่น
2. ลักษณะกลุ่มของการเปลี่ยนแปลง
การดัดแปลงมีลักษณะเป็นกลุ่ม: ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน บุคคลในสายพันธุ์เดียวกันทั้งหมดจะเปลี่ยนแปลงในลักษณะเดียวกัน นอกจากนี้ เมื่อรู้ว่าปัจจัยใดที่กระทำต่อกลุ่มของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน เราสามารถสรุปได้ว่าทิศทางใดจะเกิดขึ้น การกลายพันธุ์เกิดขึ้นอย่างกะทันหันโดยไม่ได้ตั้งใจ; การกลายพันธุ์เดียวกันสามารถทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน
3. การพึ่งพาทิศทางของการเปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจนต่ออิทธิพลบางประการของสภาพแวดล้อมภายนอก
การปรับเปลี่ยนมีลักษณะเป็นการปรับตัว: ด้วยเหตุนี้ร่างกายจึงปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ตัวอย่างเช่น ผิวสีแทนที่เกิดขึ้นเนื่องจากไข้แดดมากเกินไปจะทำหน้าที่ปกป้องชั้นลึกของผิวหนัง รวมถึงอวัยวะและเนื้อเยื่ออื่นๆ จากรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรง สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากเม็ดสีเมลานินซึ่งก่อตัวในผิวหนังในปริมาณมากภายใต้แสงแดด
4.บรรทัดฐานของปฏิกิริยา- นั่นคือขอบเขตของความแปรปรวนประเภทนี้ถูกกำหนดโดยจีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต ขอบเขตของความแปรปรวนในการปรับเปลี่ยนซึ่งควบคุมโดยจีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต เรียกว่า บรรทัดฐานของปฏิกิริยา ลักษณะบางอย่าง (เช่น การผลิตน้ำนมของปศุสัตว์) มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่กว้าง ในขณะที่ลักษณะอื่น ๆ (เช่น สีขน) มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่แคบ
ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่าไม่ใช่ลักษณะที่สืบทอดมา แต่เป็นความสามารถของสิ่งมีชีวิต (กำหนดโดยจีโนไทป์ของมัน) ในการแสดงลักษณะนั้นมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการดำรงอยู่.
การกลายพันธุ์
การกลายพันธุ์มีคุณสมบัติหลายประการ:
1. เกิดขึ้นอย่างกะทันหัน และส่วนใดส่วนหนึ่งของจีโนไทป์สามารถกลายพันธุ์ได้
2. บ่อยครั้งที่พวกมันถอยและไม่ค่อยเด่น
3. อาจเป็นอันตราย (การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่) เป็นกลางและเป็นประโยชน์ต่อร่างกาย (น้อยมาก)
4. สืบทอดจากรุ่นสู่รุ่น
5. แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในเนื้อหาทางพันธุกรรม
6. สิ่งเหล่านี้เป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพซึ่งตามกฎแล้วจะไม่สร้างอนุกรมต่อเนื่องรอบค่าเฉลี่ยของคุณลักษณะ
7.อาจทำซ้ำได้
การกลายพันธุ์ไม่ได้มีประโยชน์เสมอไป มักเป็นอันตรายต่อร่างกายและลดความมีชีวิตของแต่ละบุคคล

คำถามที่ 2. คุณรู้การกลายพันธุ์อะไรบ้าง?
การกลายพันธุ์เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลทั้งภายนอกและภายใน มีการกลายพันธุ์โดยกำเนิด - เกิดขึ้นในเซลล์สืบพันธุ์และร่างกาย - เกิดขึ้นในเซลล์ร่างกายและส่งผลต่อเพียงส่วนหนึ่งของร่างกาย ส่วนหลังจะถูกส่งต่อไปยังรุ่นต่อ ๆ ไปโดยการขยายพันธุ์พืชเท่านั้น
ขึ้นอยู่กับลักษณะของการเปลี่ยนแปลงของจีโนไทป์ การกลายพันธุ์แบ่งออกเป็นหลายประเภท:
จุดหรือการกลายพันธุ์ของยีน การกลายพันธุ์ของจุดหรือยีนคือการเปลี่ยนแปลงในแต่ละยีน สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อมีการแทนที่ นิวคลีโอไทด์หนึ่งหรือหลายตัวในโมเลกุล DNA ที่ถูกแทนที่ ปล่อย หรือแทรกเข้าไป ตัวอย่างเช่น การละเมิดลำดับนิวคลีโอไทด์ AGGTCCA อาจเกี่ยวข้องกับการสูญเสีย (AG_CCA) การเติม (AGGTCCA) หรือการแทนที่ (AGTCCA) ของหนึ่งในนั้น ผลลัพธ์ของการกลายพันธุ์ของยีนคือการสร้างโปรตีนใหม่ นิวคลีโอไทด์ที่เปลี่ยนแปลงแม้แต่ตัวเดียวก็สามารถมีได้ อิทธิพลอันยิ่งใหญ่ต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต หากโปรตีนใหม่ที่ปรากฏพร้อมกับการมีส่วนร่วมของยีนกลายพันธุ์มีความแตกต่างอย่างมากในด้านโครงสร้างและคุณสมบัติจากโปรตีนดั้งเดิม สิ่งมีชีวิตอาจตายได้ การเปลี่ยนแปลงโปรตีนเล็กน้อยจะไม่ส่งผลกระทบต่อความมีชีวิตของแต่ละบุคคล
การกลายพันธุ์ของโครโมโซม การกลายพันธุ์ของโครโมโซมคือการเปลี่ยนแปลงบางส่วนของโครโมโซมหรือโครโมโซมทั้งหมด การกลายพันธุ์ดังกล่าวอาจเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการลบ - การสูญเสียส่วนหนึ่งของโครโมโซม, การทำซ้ำ - เพิ่มส่วนใดส่วนหนึ่งของโครโมโซมเป็นสองเท่า, การผกผัน - การหมุนส่วนหนึ่งของโครโมโซม 180°, การโยกย้าย - การฉีกส่วนหนึ่งของโครโมโซมออกและ ย้ายไปยังตำแหน่งใหม่ เช่น เชื่อมต่อไปยังอีกโครโมโซมที่ไม่คล้ายคลึงกัน การกลายพันธุ์ของโครโมโซมเชิงโครงสร้างมักเป็นอันตรายต่อร่างกาย
การกลายพันธุ์ของจีโนม การกลายพันธุ์ของจีโนมเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยน (ลดหรือเพิ่ม) จำนวนโครโมโซมในชุดเดี่ยว กรณีพิเศษของการกลายพันธุ์ของจีโนมคือโพลีพลอยด์ - การเพิ่มจำนวนโครโมโซมในจีโนไทป์ซึ่งเป็นจำนวนทวีคูณของ n ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อแกนหมุนของการแบ่งถูกรบกวนระหว่างไมโอซิสหรือไมโทซิส โพลีพลอยด์มักโดดเด่นด้วยการเติบโตที่ทรงพลังและขนาดที่ใหญ่ พืชที่ปลูกส่วนใหญ่เป็นโพลิพลอยด์ Heteroploidy มีความเกี่ยวข้องกับการขาดหรือเกินโครโมโซมในคู่ที่คล้ายคลึงกันคู่เดียว การกลายพันธุ์เหล่านี้เป็นอันตรายต่อร่างกาย ตัวอย่างคือโรคดาวน์ซึ่งมีโครโมโซมส่วนเกินปรากฏในคู่ที่ 21 (trisomy 21)

คำถามที่ 3 คุณจะเพิ่มจำนวนการกลายพันธุ์ได้อย่างไร?
สาเหตุของการกลายพันธุ์ในธรรมชาติยังไม่ชัดเจนนัก ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าการกลายพันธุ์อาจเกิดจากการใช้สารเคมีหลายชนิด (เช่น ก๊าซมัสตาร์ด โคลชิซีน) ภายใต้อิทธิพลของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี ภายใต้อิทธิพลของรังสีไอออไนซ์ รังสีอัลตราไวโอเลต และรังสีเอกซ์ ปัจจัยที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์เรียกว่าสารก่อกลายพันธุ์ ความสามารถในการกลายพันธุ์เป็นคุณสมบัติหลักประการหนึ่งของยีน ยีนแต่ละตัวมีความทนทานต่อปัจจัยก่อกลายพันธุ์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการคงอยู่ของยีน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากร่างกายมียีนนับพันตัว จำนวนการกลายพันธุ์ทั้งหมดจึงมีนัยสำคัญ เป็นที่ทราบกันว่าในแมลงหวี่ 5% ของเซลล์สืบพันธุ์มีการกลายพันธุ์ กล่าวกันว่าประชากร "อิ่มตัว" ด้วยการกลายพันธุ์

คำถามที่ 4 การกลายพันธุ์ใดที่พบบ่อยกว่า - มีประโยชน์หรือเป็นอันตราย?
การกลายพันธุ์อาจเป็นอันตราย เป็นกลาง หรือเป็นประโยชน์ได้ เนื่องจากการกลายพันธุ์เป็นการละเมิดจีโนไทป์ซึ่งถูกควบคุมโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นเวลาหลายล้านปี จึงมักเป็นอันตรายต่อร่างกาย แม้กระทั่งมักจะนำไปสู่ความตายของแต่ละบุคคลด้วยซ้ำ บางครั้งการกลายพันธุ์อาจเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตภายใต้เงื่อนไขบางประการ เช่นบนเกาะก็มักจะมี ลมแรงและแมลงบินมักจะตาย ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ต้องขอบคุณการกลายพันธุ์ ทำให้มีรูปแบบไร้ปีกปรากฏขึ้น ซึ่งพบว่าตัวเองอยู่ในสภาพที่เอื้ออำนวยมากกว่าแมลงที่มีปีก

การกลายพันธุ์เทียม- แหล่งสำคัญแห่งใหม่ในการสร้างสารตั้งต้นในการปรับปรุงพันธุ์พืช

การใช้รังสีไอออไนซ์และสารก่อกลายพันธุ์ทางเคมีจะเพิ่มจำนวนการกลายพันธุ์อย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ยังไม่เข้าใจความสำคัญของการทดลองก่อกลายพันธุ์ในการปรับปรุงพันธุ์พืชในทันที

A. A. Sapegin และ L. N. Delaunay เป็นนักวิจัยกลุ่มแรกที่แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการกลายพันธุ์เทียมสำหรับการปรับปรุงพันธุ์พืช ในการทดลองดำเนินการในปี พ.ศ. 2471-2475 ในโอเดสซาและคาร์คอฟได้รับข้าวสาลีกลายพันธุ์ที่มีประโยชน์เชิงเศรษฐกิจทั้งชุด อย่างไรก็ตามเรื่องนี้มีการใช้การทดลองก่อกลายพันธุ์ในการปรับปรุงพันธุ์พืช เวลานานยังคงมีทัศนคติเชิงลบต่อไป ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 เท่านั้นที่ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นในการทดลองก่อกลายพันธุ์ ประการแรกมีความเกี่ยวข้องกับความสำเร็จที่สำคัญในฟิสิกส์นิวเคลียร์และเคมี ซึ่งทำให้สามารถใช้แหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์และสารเคมีที่มีปฏิกิริยาสูงจากแหล่งต่างๆ เพื่อสร้างการกลายพันธุ์ และประการที่สอง ด้วยวิธีการเหล่านี้ ทำให้ได้รับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมอันทรงคุณค่าในหลากหลายรูปแบบ ของวัฒนธรรม

งานเกี่ยวกับการทดลองก่อกลายพันธุ์ในการปรับปรุงพันธุ์พืชได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางโดยเฉพาะในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการดำเนินการอย่างเข้มข้นในสหภาพโซเวียต สวีเดน ญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา อินเดีย เชโกสโลวาเกีย ฝรั่งเศส และประเทศอื่นๆ บางประเทศ ที่สถาบันฟิสิกส์เคมีของ USSR Academy of Sciences ภายใต้การนำของ I. A. Rapoport ได้มีการสร้างศูนย์การกลายพันธุ์ทางเคมีขึ้น โดยประสานงานการทำงานของสถาบันวิจัยทางการเกษตรหลายแห่งที่ใช้การกลายพันธุ์แบบเหนี่ยวนำเป็นวัสดุในการเพาะพันธุ์เบื้องต้น

การกลายพันธุ์ที่ต้านทานต่อเชื้อราและโรคอื่นๆ มีคุณค่าอย่างยิ่ง การสร้างภูมิคุ้มกันพันธุ์เป็นหนึ่งในภารกิจหลักของการผสมพันธุ์ และวิธีการฉายรังสีและการกลายพันธุ์ทางเคมีควรมีบทบาทสำคัญในการแก้ปัญหาที่ประสบความสำเร็จ

ด้วยความช่วยเหลือของการแผ่รังสีไอออไนซ์และสารก่อกลายพันธุ์ทางเคมี มันเป็นไปได้ที่จะกำจัดข้อบกพร่องบางอย่างในพันธุ์พืชและสร้างรูปแบบที่มีลักษณะที่เป็นประโยชน์เชิงเศรษฐกิจ: ไม่หลุดร่อน, ทนความเย็นจัด, ทนความเย็น, สุกเร็ว, มีโปรตีนสูงและ ตัง.

มีสองวิธีหลักในการเพาะพันธุ์โดยใช้การกลายพันธุ์เทียม: การใช้การกลายพันธุ์โดยตรงที่ได้รับจากพันธุ์ที่ดีที่สุดและในกระบวนการผสมพันธุ์

วิธีการใช้การกลายพันธุ์โดยตรงได้รับการออกแบบมาเพื่อการสร้างวัสดุเริ่มต้นอย่างรวดเร็วด้วย สัญญาณที่จำเป็นและคุณสมบัติ อย่างไรก็ตาม การใช้การกลายพันธุ์โดยตรงและรวดเร็ว เนื่องจากความต้องการพันธุ์พันธุ์สมัยใหม่มีสูง ไม่ได้ให้ผลเสมอไป ผลลัพธ์ที่เป็นบวก- ตามกฎแล้ววัสดุเริ่มต้นที่ได้รับจากการกลายพันธุ์จะต้องผ่านการผสมพันธุ์ นี่เป็นวิธีที่สองในการใช้การกลายพันธุ์เทียม ที่สถาบันวิจัยการเกษตรครัสโนดาร์ ข้าวบาร์เลย์พันธุ์กลาย Temp ถูกรวมไว้ในการผสมพันธุ์กับการคัดเลือกจากยุโรปตะวันตกซึ่งมีความแตกต่างกันในหลายลักษณะ สิ่งนี้นำไปสู่ความหลากหลายทางพันธุกรรมของรูปแบบและการเกิดขึ้นของเส้นที่ล่วงละเมิด จากการผสมผสานเหล่านี้ Cascade พันธุ์ข้าวบาร์เลย์ในฤดูใบไม้ผลิจึงถูกแยกได้ดีกว่า รูปแบบดั้งเดิมโดยการเก็บเกี่ยวและลักษณะอื่นๆ อีกมากมาย

การกลายพันธุ์สามารถเปลี่ยนการแสดงออกทางฟีโนไทป์ได้ขึ้นอยู่กับจีโนไทป์ที่รวมอยู่ด้วย สิ่งนี้ใช้ได้กับการกลายพันธุ์ทางสรีรวิทยาเล็กน้อยโดยเฉพาะ ดังนั้นการข้ามในเชิงคุณภาพจึงเปลี่ยนอิทธิพลของการกลายพันธุ์ส่วนบุคคลที่มีต่อการพัฒนาลักษณะและคุณสมบัติหลายอย่าง การผสมผสานระหว่างการกลายพันธุ์ที่เหนี่ยวนำด้วยการผสมพันธุ์ การบำบัดเมล็ดพันธุ์ลูกผสม F0, F1 และรุ่นเก่าที่มีสารก่อกลายพันธุ์ การผสมข้ามรูปแบบกลายพันธุ์ระหว่างกันและกับพันธุ์ที่ปล่อยออกมาดีที่สุด และการผสมข้ามพันธุ์แบบย้อนกลับยังใช้กันอย่างแพร่หลายอีกด้วย หลังดำเนินการตามโครงการต่อไปนี้:

การกลายพันธุ์ของรูปแบบใดๆ ก็ตามที่ต้องการ X ความหลากหลายที่ปรับปรุงเบื้องต้นนี้ด้วยลักษณะเดียว Fx X ความหลากหลายที่ปรับปรุงเบื้องต้นนี้ 1 X ความหลากหลายที่ปรับปรุงเบื้องต้นนี้

การกลายพันธุ์เชิงทดลองใช้ร่วมกับการผสมพันธุ์ระยะไกล ด้วยการกลายพันธุ์โดยธรรมชาติ ในบางกรณี มีความเป็นไปได้ที่จะเอาชนะการผสมพันธุ์ของพืชที่อยู่ห่างไกลออกไปไม่ได้ เช่นเดียวกับการปลูกถ่ายโดยการย้ายตำแหน่งของโครโมโซมแต่ละตำแหน่งของสายพันธุ์ป่าไปไว้ในกลุ่มโครโมโซมที่ซับซ้อนของพืชที่ปลูก ดังนั้น E. Sears (สหรัฐอเมริกา) จึงสามารถถ่ายโอนโครโมโซมชิ้นเล็ก ๆ ที่ควบคุมความต้านทานสนิมจาก Aegilops ไปยังจีโนมข้าวสาลีได้ เป็นผลให้ได้รูปแบบที่อุดมสมบูรณ์ตามปกติไม่ต่างจากข้าวสาลี แต่ด้วยการโยกย้ายทำให้สามารถต้านทานการเกิดสนิมได้ ในทำนองเดียวกัน เอฟ. เอลเลียตได้ย้ายตำแหน่งความต้านทานต่อการเกิดสนิมและเขม่าจากต้นข้าวสาลีไปยังจีโนมของข้าวสาลี

สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือการทดลองของ G. Stubbe (GDR) ในการปรับปรุงมะเขือเทศผลเล็กในป่าในกระบวนการก่อกลายพันธุ์ ด้วยการฉายรังสีห้าขั้นตอนซ้ำๆ ด้วยรังสีเอกซ์และการคัดเลือก เขาทำให้ขนาดของผลไม้ในรูปแบบนี้เป็นขนาดปกติ

นักวิจัยจำนวนหนึ่งพบว่าความไม่แน่นอนของลูกผสมที่อยู่ห่างไกลนั้นสูงกว่าพันธุ์เชิงเส้นภายในและแบบธรรมดาอย่างมีนัยสำคัญ การทดลองจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าความถี่และธรรมชาติของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของสารก่อกลายพันธุ์และการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของพันธุ์ดั้งเดิมอย่างเท่าเทียมกัน

การเลือกพันธุ์ดั้งเดิมเพื่อให้ได้การกลายพันธุ์มีความสำคัญพอๆ กับการเลือกคู่พ่อแม่ในระหว่างการผสมพันธุ์ เพื่อสร้างการกลายพันธุ์ที่จำเป็น จำเป็นต้องคำนึงถึงความสามารถของพันธุ์ต่างๆ ในการสร้างการกลายพันธุ์บางอย่าง รวมถึงความถี่ของการเกิดพวกมันด้วย มีการเปิดเผยว่า ยิ่งพันธุ์ต่างๆ อยู่ในแหล่งกำเนิดและจีโนไทป์ใกล้กันมากเท่าใด ความถี่และธรรมชาติของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งคล้ายกันมากขึ้นเท่านั้น และในทางกลับกัน ยิ่งสายพันธุ์มีความเกี่ยวข้องทางพันธุกรรมน้อยลงเท่าใด ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์ก็จะยิ่งแตกต่างกันมากขึ้นเท่านั้น . ดังนั้นรูปแบบของการกลายพันธุ์เทียมในสายพันธุ์ที่แตกต่างกันจึงเป็นไปตามกฎของอนุกรมที่คล้ายคลึงกันในความแปรปรวนทางพันธุกรรม

เพื่อให้ได้การกลายพันธุ์ที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจมีการใช้รังสีแกมมารังสีเอกซ์และนิวตรอนอย่างกว้างขวางที่สุดและในบรรดาสารก่อกลายพันธุ์ทางเคมี - สารประกอบอัลคิเลต: เอทิลีนไอมีน, ไนโตรโซเอทิลยูเรีย, เอทิลมีเทนซัลโฟเนต ฯลฯ

ความเข้มข้นของสารก่อกลายพันธุ์ทางเคมีและปริมาณรังสีไอออไนซ์ไม่ควรสูงมาก ในการฉายรังสีเมล็ดจะใช้รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ในปริมาณตั้งแต่ 5 ถึง 10 kR การฉายรังสีด้วยนิวตรอนเร็วจะดำเนินการในขนาดตั้งแต่ 100 ถึง 1,000 rad หากละอองเกสรดอกไม้ถูกฉายรังสี ปริมาณจะลดลง 1.5-2 เท่า

สารก่อกลายพันธุ์มักจะใช้ในรูปของสารละลายในน้ำที่มีความเข้มข้น 0.05-0.2% โดยมีระยะเวลาแช่เมล็ดตั้งแต่ 12 ถึง 24 ชั่วโมง ช่วยให้พืชมีชีวิตรอดได้ดีขึ้นและรักษาการกลายพันธุ์โดยมีลักษณะที่เป็นประโยชน์ทางเศรษฐกิจ ไม่ควรปล่อยให้มีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างการรักษาเมล็ดและการหว่าน มิฉะนั้นการงอกอาจลดลงและผลเสียหายอาจเพิ่มขึ้น เพื่อลดผลเสียหายของสารก่อกลายพันธุ์ แนะนำให้ล้างเมล็ดที่ผ่านการบำบัดในน้ำไหล

พืชรุ่นต่างๆ ที่ได้รับจากเมล็ดจากการสัมผัสกับสารก่อกลายพันธุ์ถูกกำหนดด้วยตัวอักษร M พร้อมดัชนีดิจิทัลที่เกี่ยวข้อง: M-1 - รุ่นแรก, M-2 - ที่สอง ฯลฯ

เพื่อให้ได้การกลายพันธุ์ที่มีประโยชน์เชิงเศรษฐกิจในความหลากหลายใดๆ ขอแนะนำให้เพาะเมล็ด 2 ถึง 4,000 เมล็ดเพื่อให้เกิดผลกระทบต่อการกลายพันธุ์ การเลือกการกลายพันธุ์มักดำเนินการใน M2 แต่เนื่องจากตรวจไม่พบการกลายพันธุ์ทั้งหมดใน M1 จึงเกิดซ้ำใน M2 บางครั้งการเลือกจะเริ่มใน M1 ในกรณีนี้ จะมีการเลือกการกลายพันธุ์ที่โดดเด่น เช่นเดียวกับพืชที่ให้ผลผลิตสูงสำหรับการคัดเลือกการกลายพันธุ์ของยีนในลูกหลานในภายหลังซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงโครโมโซมใหม่

พันธุ์กลายรุ่นแรกมีการเจริญเติบโตที่ เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดโภชนาการและความชุ่มชื้น พืช M1 ถูกนวดแยกกันหรือรวมกัน ด้วยการนวดแยกกัน ลูกหลาน (ครอบครัว) ของพืชแต่ละชนิดจะถูกหว่านในรุ่นที่สอง ซึ่งอำนวยความสะดวกในการระบุการกลายพันธุ์ที่มีลักษณะที่เป็นประโยชน์เชิงเศรษฐกิจ ในรุ่นที่สอง จะมีการคัดเลือกพันธุ์กลายที่มีลักษณะและพืชที่มีคุณค่าที่แสดงออกมาอย่างดีเพื่อให้เกิดการกลายพันธุ์เล็กน้อยในรุ่นต่อไป ต่อจากนั้นจึงเลือกหรือใช้การกลายพันธุ์เป็นลูกผสมระหว่างกันหรือกับพันธุ์ต่างๆ

จนถึงปัจจุบัน มีการสร้างพืชเกษตรกลายพันธุ์หลายชนิดในโลก บางส่วนมีข้อได้เปรียบเหนือพันธุ์ดั้งเดิมอย่างมาก รูปแบบกลายพันธุ์อันทรงคุณค่าของข้าวสาลี ข้าวโพด ข้าวโพด และพืชไร่และผักอื่น ๆ ได้รับมาในสถาบันวิจัยในประเทศของเราในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พันธุ์กลายพันธุ์ของข้าวสาลีฤดูหนาว Kiyanka, ข้าวสาลีฤดูใบไม้ผลิ Novosibirskaya 67, ข้าวบาร์เลย์ Minsky, Temp, เปิดตัว, ถั่วเหลือง Universal, lupine Kyiv การทำให้สุกเร็ว, Horizon และ Dnepr ที่มีปริมาณโปรตีนเพิ่มขึ้น, ข้าวโอ๊ตสีเขียว, ถั่ว Sanaris 75 และพืชอื่น ๆ ได้รับการแบ่งเขต

ที่สถาบันวิจัยเมล็ดพืชน้ำมัน All-Union เป็นครั้งแรกในโลกที่มีการสร้าง Pervenets พันธุ์ดอกทานตะวัน (กลายพันธุ์มะกอก) โดยใช้วิธีการกลายพันธุ์ทางเคมี ซึ่งมีกรดโอเลอิกสูงถึง 75% ในแง่ของคุณภาพก็ไม่ด้อยไปกว่าน้ำมันที่สกัดจากผลของต้นมะกอกป่าดิบกึ่งเขตร้อน ขณะนี้พันธุ์กลายพันธุ์หลายชนิดกำลังอยู่ในระหว่างการศึกษาภายใต้เงื่อนไขการผลิตและทดสอบที่ไซต์ต่างๆ ของคณะกรรมการแห่งรัฐเพื่อการทดสอบพันธุ์พืชทางการเกษตร

การใช้การกลายพันธุ์ของคนแคระดึงดูดความสนใจเป็นพิเศษจากผู้เพาะพันธุ์ ปัญหานี้เกี่ยวข้องกับหลายประเทศกับการดำเนินโครงการปรับปรุงพันธุ์เพื่อสร้างพันธุ์พืชธัญพืชที่มีก้านสั้น ซึ่งสามารถผลิตผลผลิตเมล็ดพืชได้ 100 c/ha และสูงกว่า เมื่อทำการชลประทานและใช้ปุ๋ยแร่ในปริมาณสูง หนึ่งในผู้บริจาคข้าวสาลีที่มีคุณค่ามากที่สุดในข้าวสาลีกลายเป็นพันธุ์ฤดูหนาวเก่าของญี่ปุ่น Norin 10 ซึ่งมียีนแคระด้อยที่เกิดขึ้นเองสามคู่ dw (จากคนแคระอังกฤษ - คนแคระ) ที่มีผลไม่เท่ากัน (dwx>dw2 >dwz)

หากพันธุ์ปกติมีความสูงของลำต้นมากกว่า 150 ซม. ในพันธุ์กึ่งแคระที่มียีนแคระหนึ่งยีน ความสูงของลำต้นจะอยู่ที่ 100-110 ซม. และในพันธุ์ที่มียีนแคระสองและสามยีนคือ 70-90 และ 45-50 ซม. ตามลำดับ

งานสร้างข้าวสาลีก้านสั้นโดยใช้ยีน Norin 10 ที่ศูนย์นานาชาติเม็กซิโกเพื่อการปรับปรุงข้าวสาลีและข้าวโพด (CIMMYT) ได้ผลดีมาก ในหลายประเทศ โดยใช้ข้าวสาลีแคระเม็กซิกัน จึงมีการสร้างพันธุ์ก้านสั้นเข้มข้นที่ปรับให้เข้ากับสภาพท้องถิ่น

นอกจากยีนแคระด้อยของพันธุ์ Norin 10 แล้ว ยีนเด่นยังใช้ในการคัดเลือกพันธุ์ชนิดเข้มข้น พาหะของข้าวสาลีทิเบต Tot Roise (Tom Pus) และพันธุ์ Olsen Dwarfs พันธุ์โรดีเซียน ยีนเหล่านี้ลดความสูงของลำต้นในข้าวสาลีมากกว่ายีนด้อย การใช้พวกมันสามารถสร้างพันธุ์แคระสามยีนที่เติบโตต่ำเป็นพิเศษโดยมีความสูงลำต้น 30-35 ซม. สันนิษฐานว่าการผลิตพันธุ์ดังกล่าวจะเพิ่มศักยภาพผลผลิตของข้าวสาลีภายใต้สภาพการทำฟาร์มที่เข้มข้นมาก 150 c/ha ขึ้นไป ที่สถาบันวิจัยการเกษตรครัสโนดาร์โดยการกลายพันธุ์ทางเคมีได้กลายพันธุ์แคระจากข้าวสาลีฤดูหนาวพันธุ์ Bezostaya 1 และ Mironovskaya 808 คนแคระกลายพันธุ์ Bezostaya 1 ซึ่งมีคุณภาพเมล็ดพืชที่ดีและความแข็งแกร่งในฤดูหนาวที่สูงขึ้นถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผสมพันธุ์

บนพื้นฐานของคนแคระครัสโนดาร์กลายพันธุ์ข้าวสาลีฤดูหนาวชนิดเข้มข้น Polukarlikovaya 49 ที่ไม่อาศัยอยู่ในนั้นได้รับการอบรมมาเป็นเวลา 6 ปี เพื่อให้ได้ข้าวไรย์ฤดูหนาวที่ให้ผลผลิตสูงสถาบันเพาะพันธุ์ในประเทศของเราประสบความสำเร็จในการใช้ EM-I กลายพันธุ์ตามธรรมชาติ ซึ่งมียีนก้านสั้นที่โดดเด่น

ด้วยความช่วยเหลือของข้าวแคระกลายพันธุ์ สามารถสร้างพันธุ์ที่ทนทานต่อก้อน ตอบสนองต่อปุ๋ยแร่ธาตุปริมาณสูง และยังมีลักษณะความเป็นพลาสติกสูงเนื่องจากปฏิกิริยาช่วงแสงที่เป็นกลาง

ข้าวบาร์เลย์พันธุ์กลายอันทรงคุณค่าได้รับมาในออสเตรีย เยอรมนี เยอรมนีตะวันออก สหรัฐอเมริกา เชโกสโลวาเกีย และสวีเดน ที่สถาบันวิจัยการเกษตรครัสโนดาร์ พบว่ามีดาวแคระกึ่ง 55M1 ที่ทนต่อการพักอาศัยได้มาจากการกลายพันธุ์ทางเคมีจากข้าวบาร์เลย์ฤดูหนาวพันธุ์ Zavet ในสถาบันเดียวกันนั้นได้รับข้าวโอ๊ตกลายพันธุ์ที่มีใบกว้างขนาดยักษ์และมีลำต้นหนาและบนพื้นฐานของมันได้มีการสร้างพันธุ์ Zeleny ซึ่งให้ผลผลิตอาหารสัตว์ที่สูงมาก

การก่อกลายพันธุ์ยังใช้ในการผลิตลูกผสมข้าวโพดแคระ คาดว่าลูกผสมดังกล่าวจะเพิ่มผลผลิตและเร่งการสุกโดยลดการใช้สารอาหารและน้ำเพื่อการเจริญเติบโตของลำต้น ซึ่งในเวลาเดียวกันจะทำให้สามารถเติบโตได้ในความหนาแน่นของพืชที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และใช้ในการหว่านซ้ำ

ความสำคัญของการกลายพันธุ์ทางชีวเคมีนั้นยิ่งใหญ่มาก ดังนั้นในข้าวโพดการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองของโปรตีนเชิงซ้อนทึบแสง -2 (หมองคล้ำ -2) และแป้ง -2 (แป้ง -2) ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างลูกผสมที่มีกรดอะมิโนที่จำเป็นในปริมาณสูง ยีนด้อยเพิ่มปริมาณไลซีนในจีโนไทป์ต่างๆ 1.5-2 เท่า ยีน fl2 กึ่งเด่นมีความสามารถนี้ในระดับที่น้อยกว่า ปริมาณเมไทโอนีนจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญภายใต้การควบคุม ในเวลาเดียวกัน ปริมาณของซีอินจะลดลงและปริมาณของโปรตีนอื่นๆ ที่อุดมไปด้วยกรดอะมิโนเหล่านี้ก็จะเพิ่มขึ้น ในประเทศของเรา มีการสร้างข้าวโพดลูกผสมไลซีนสูงตัวแรก: Krasnodarsky 82VL, Krasnodarsky 303VL, Hercules L. โปรตีนของพวกมันมีไลซีนมากกว่าลูกผสมทั่วไปประมาณ 1.5 เท่า สัตว์ที่เลี้ยงด้วยข้าวโพดลูกผสมไลซีนสูงที่เลี้ยงด้วยธัญพืชจะทำให้น้ำหนักเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และต้นทุนอาหารสัตว์ก็ต่ำกว่าอาหารที่มีข้าวโพดปกติมาก

หากคุณพบข้อผิดพลาด โปรดเน้นข้อความและคลิก Ctrl+ป้อน.

คำถามที่ 1: อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการดัดแปลงและการกลายพันธุ์?

การปรับเปลี่ยนความแปรปรวนถือเป็นฟีโนไทป์ กล่าวคือ ไม่ส่งผลกระทบต่อจีโนไทป์ ดังนั้นจึงไม่มีการดัดแปลงจากรุ่นสู่รุ่น หากปัจจัยที่ทำให้หยุดทำงานหลังจากนั้นครู่หนึ่งการปรับเปลี่ยนอาจหายไป ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของจีโนไทป์ที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยของสภาพแวดล้อมภายนอกและภายใน มันเป็นจีโนไทป์นั่นคือ การกลายพันธุ์จะถูกส่งต่อจากรุ่นสู่รุ่น

การปรับเปลี่ยนมีลักษณะเป็นการปรับตัว: ด้วยเหตุนี้ร่างกายจึงปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ตัวอย่างเช่น ผิวสีแทนที่เกิดจากความร้อนที่มากเกินไปจะทำหน้าที่ปกป้องชั้นลึกของผิวหนัง รวมถึงอวัยวะและเนื้อเยื่ออื่นๆ จากรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรง สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากเม็ดสีเมลานินซึ่งก่อตัวในผิวหนังในปริมาณมากภายใต้แสงแดด การกลายพันธุ์ไม่ได้มีประโยชน์เสมอไป มักเป็นอันตรายต่อร่างกายและลดความมีชีวิตของแต่ละบุคคล

การดัดแปลงมีลักษณะเป็นกลุ่ม: ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน บุคคลในสายพันธุ์เดียวกันทั้งหมดจะเปลี่ยนแปลงในลักษณะเดียวกัน นอกจากนี้ เมื่อรู้ว่าปัจจัยใดที่กระทำต่อกลุ่มของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน เราสามารถสรุปได้ว่าทิศทางใดจะเกิดขึ้น การกลายพันธุ์เกิดขึ้นอย่างกะทันหันโดยไม่ได้ตั้งใจ; การกลายพันธุ์เดียวกันสามารถทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน

การกลายพันธุ์ของยีนหรือจุดส่งผลต่อโครงสร้างของยีน กล่าวคือ ลำดับของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุล DNA จะหยุดชะงัก ตัวอย่างเช่น การละเมิดลำดับของนิวคลีโอไทด์ AGGTCCA สามารถเชื่อมโยงกับการสูญเสีย (AG_CCA) การเติม (AGGTCCA) หรือการแทนที่ (AGTCCA) ของหนึ่งในนั้น

ผลลัพธ์ของการกลายพันธุ์ของยีนคือการสร้างโปรตีนใหม่ นิวคลีโอไทด์ที่เปลี่ยนแปลงแม้แต่ตัวเดียวก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตได้ หากโปรตีนใหม่ที่ปรากฏพร้อมกับการมีส่วนร่วมของยีนกลายพันธุ์มีความแตกต่างอย่างมากในด้านโครงสร้างและคุณสมบัติจากโปรตีนดั้งเดิม สิ่งมีชีวิตอาจตายได้ การเปลี่ยนแปลงโปรตีนเล็กน้อยจะไม่ส่งผลกระทบต่อความมีชีวิตของแต่ละบุคคล

การกลายพันธุ์ของโครโมโซมเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโครโมโซม โครงสร้างของโครโมโซมจะเปลี่ยนไปเมื่อลำดับของยีนในโครโมโซมถูกรบกวน ใช่ถูกต้อง ลำดับ A-B-C-D-E-Fหากส่วนใดส่วนหนึ่งหายไป ก็สามารถเปลี่ยนเป็น A-_-C-D-E-F และหากเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่ากะทันหัน ก็จะกลายเป็น A-B-C-D-C-D-E-F อาจมีการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ

จำนวนโครโมโซมอาจมีการเปลี่ยนแปลงเช่นกัน ในกรณีนี้จะเรียกว่าการกลายพันธุ์ของจีโนมเกิดขึ้น

จีโนมเป็นชุดของยีนที่มีลักษณะเฉพาะของชุดโครโมโซมเดี่ยวในสิ่งมีชีวิตบางชนิด หากจำนวนโครโมโซมเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าหรือสามเท่านั่นคือ เพิ่มขึ้นตามชุดโครโมโซมทั้งหมด เรากำลังพูดถึงโพลีพลอยด์ (จากภาษากรีก โพลีพลอส - มัลติเพิล ไอโดส - สปีชีส์) Polyploidy เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการละเมิดความแตกต่างของโครโมโซมในไมโอซิส

ชุดโครโมโซมสามารถเพิ่มหรือลดลงได้หนึ่งหรือสองโครโมโซมหรือมากกว่า ตามกฎแล้วการกลายพันธุ์ดังกล่าวทำให้เกิดการรบกวนในโครงสร้างและการทำงานของระบบอวัยวะสำคัญ โรคดาวน์เป็นตัวอย่างคลาสสิกของการกลายพันธุ์ โดยผู้ที่เป็นโรคนี้จะมีโครโมโซม 3 โครโมโซมในคู่ที่ 21

คำถามที่ 3 คุณจะเพิ่มจำนวนการกลายพันธุ์ได้อย่างไร?วัสดุจากเว็บไซต์

จำนวนและความหลากหลายของการกลายพันธุ์สามารถเพิ่มขึ้นได้โดยใช้สารก่อกลายพันธุ์ ยีน Muta - ปัจจัยที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ - ส่วนใหญ่รวมถึงการแผ่รังสีไอออไนซ์ การแผ่รังสีจะเพิ่มจำนวนการกลายพันธุ์หลายร้อยครั้ง รังสีอัลตราไวโอเลตและสารประกอบเคมีต่างๆ รวมทั้งสารที่เป็นพิษต่อร่างกาย ก็เป็นสารก่อกลายพันธุ์เช่นกัน

คำถามที่ 4 การกลายพันธุ์ใดที่พบบ่อยกว่า - มีประโยชน์หรือเป็นอันตราย?

เนื่องจากการกลายพันธุ์เป็นการละเมิดจีโนไทป์ที่ถูกควบคุมโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นเวลาหลายล้านปี จึงมักเป็นอันตรายต่อร่างกาย และมักจะนำไปสู่ความตายของแต่ละบุคคลด้วยซ้ำ บางครั้งการกลายพันธุ์อาจเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตภายใต้เงื่อนไขบางประการ ตัวอย่างเช่น บนเกาะมีลมแรงบ่อยครั้ง และแมลงบินมักจะตาย ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ต้องขอบคุณการกลายพันธุ์ ทำให้มีรูปแบบไร้ปีกปรากฏขึ้น ซึ่งพบว่าตัวเองอยู่ในสภาพที่เอื้ออำนวยมากกว่าแมลงที่มีปีก

ไม่พบสิ่งที่คุณกำลังมองหา? ใช้การค้นหา

ในหน้านี้จะมีเนื้อหาในหัวข้อต่อไปนี้:

• ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์โดยย่อ
• ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์ที่เป็นนามธรรม
• ความแปรปรวนของการกลายพันธุ์
• คุณจะเพิ่มจำนวนการกลายพันธุ์ได้อย่างไร?
• เรียงความในหัวข้อการกลายพันธุ์