Мутациялар өмір сүруге қалай әсер етеді

Жер бетінде тіршіліктің пайда болуынан бері тірі ағзалар өздерінің тұқым қуалайтын ақпаратындағы өзгерістерге тап болып келеді. Мұндай өзгерістер мутация деп аталады және олар кездейсоқ түрде орын алып, бір ғана нуклеотид жұбына немесе бүтін геном аймағына әсер етуі мүмкін. «Мутация» сөзі жиі теріс мағынада қолданылғанымен, шын мәнінде мұндай өзгерістер ағзаға зиян да, пайда да әкелуі мүмкін. Кейбір мутациялар ауруға ұшыратса, басқалары жаңа жағдайларға бейімделуге мүмкіндік береді. Осы процестерді түсіну — биологиялық әртүрлілікті және тіршілік иелерінің төзімділігін тереңірек ұғынудың кілті.

Мутация дегеніміз не және ол қалай пайда болады

Мутация — ДНҚ құрылымында тұрақты түрде болатын өзгеріс. Ол әртүрлі факторлардың әсерінен туындайды. Мұндай өзгерістер репликация қателіктерінен, радиациядан, химиялық заттардан немесе вирустардан пайда болуы мүмкін. Кейде мутациялар себепсіз-ақ, өздігінен туындайды. Олар сомалық жасушаларға әсер еткенде — ағзаның денсаулығына, ал жыныстық жасушаларда болса — ұрпаққа берілуі ықтимал.

Мутацияның әсеріне қарай олар былай бөлінеді:

• ағзаның тіршілігіне әсер етпейтін бейтарап мутациялар;
• денсаулық пен көбею қабілетін төмендететін зиянды мутациялар;
• өмір сүру мүмкіндігін арттыратын пайдалы мутациялар.

Мұндай жіктеу нақты өзгерістің салдарын бағалау үшін маңызды.

Мутация — эволюция негізі

Гендердегі кездейсоқ өзгерістер болмаса, тіршілік иелері дами алмас еді. Мутациялар — табиғи сұрыпталудың бастапқы материалы. Олар жаңа орта жағдайларына бейімделуге мүмкіндік береді. Қоршаған орта қолайсыз болғанда, кездейсоқ мутациялар арқылы артықшылыққа ие болған ағзалар ғана аман қалып, ұрпақ қалдырады.

Мутациялардың эволюциялық маңызын көрсететін мысалдар:

1. Антибиотикке төзімді бактериялар. Кейбір бактериялар мутация нәтижесінде дәріге төзімділікке ие болады. Олар басқа штамдарды ығыстырып, популяцияда басым түрге айналады.
2. Жануарлар реңінің өзгеруі. Индустрия дәуірінде Англияда қайың көбелегінің қара түсті түрі пайда болып, ластанған ағаш қабықтарында жақсы жасырына білді. Бұл түр тез таралып, негізгі формаға айналды.
3. Ферменттік белсенділіктің артуы. Кейбір балық түрлерінде мутация нәтижесінде оттегіні тиімді пайдаланатын қасиет дамып, олар ластанған суларда өмір сүруге бейімделді.

Осындай өзгерістердің әрқайсысы нақты ортада артықшылық берген ДНҚ-дағы бір өзгеріске байланысты болды.

Мутацияның дара ағзаның өмір сүруіне әсері

Тіршілік иесінің жалпы деңгейінде мутация бейімделуге жол ашса, жеке ағзаның өзінде ол әртүрлі салдар тудыруы мүмкін. Кейбір мутациялар ағза үшін қауіпті болса, басқалары адам өмірінде ешқашан байқалмайды.

Мутациялар дара өмір сүру мүмкіндігіне мына жолдармен әсер етеді:

• маңызды ақуыздардың бұзылуы арқылы;
• иммундық жүйенің әлсіреуі арқылы;
• зат алмасудың өзгеруі арқылы;
• көбею қабілетінің төмендеуі арқылы;
• сыртқы орта факторларына сезімталдықтың өзгеруі арқылы.

Дегенмен, барлық мутациялар организмге тікелей әсер етпейді — көпшілігі «үнсіз» болады, яғни ақуыз құрылымын өзгертпейді.

Мутация популяцияда қалай орнығады

ДНҚ-дағы өзгеріс тек тіршілікке бейімділік беріп қана қоймай, ұрпаққа берілгенде ғана маңызға ие болады. Бұл үшін бірнеше шарт орындалуы тиіс:

1. Мутация иесі ұрпақ қалдыратындай жасқа жетуі керек. Пайдалы мутация болса да, егер ағза көбеюге дейін өліп қалса, ол пайдасыз.
2. Өзгеріс тұқым қуалауы тиіс. Тек жыныстық жасушалардағы мутациялар ғана келесі буынға беріледі.
3. Ұрпағы артықшылыққа ие болуы қажет. Мутация нәтижесінде пайда болған белгілер жаңа ұрпақтың өмір сүру және көбею мүмкіндігін арттыруы керек.

Егер осы үш шарт орындалса, мутация популяцияда біртіндеп таралып, басқа түрлерді ығыстырады.

Пайдалы мутациялардың нақты мысалдары

Кейбір мутациялар уақыт өте келе соншалықты кең таралады, олар қалыпты құбылыс ретінде қабылданады. Мысал ретінде төмендегілерді келтіруге болады:

• орақ тәрізді анемиямен ауыратын адамдардың безгекке төзімділігі;
• кей адамдарда сүйек тінінің жоғары тығыздығы;
• Солтүстік Еуропада ересек адамдардың сүтті сіңіру қабілеті;
• CCR5 рецепторындағы мутация нәтижесінде ВИЧ инфекциясынан қорғаныс;
• Тибет тұрғындарының биіктікке бейімделуі.

Бұл жағдайлар — мутациялардың қоршаған ортаға бейімделудегі рөлінің нақты дәлелі.

Мутациялар және жасанды сұрыптау

Адам да мутациялар арқылы сұрыптауға араласады. Бұл әсіресе ауыл шаруашылығы мен медицина салаларында байқалады. Селекционерлер генетикалық өзгерістерді пайдаланып, жаңа дақылдар мен мал тұқымдарын шығарады. Генетиктер тұқым қуалайтын ауруларды емдеуде мутация туралы білімді қолданады.

Нәтижесінде:

• құрғақшылыққа немесе зиянкестерге төзімді өсімдіктер пайда болады;
• өнімділігі жоғары мал тұқымдары шығарылады;
• тағам өнімдерінің аллергендігі төмендетіледі;
• бұрын емделмейтін ауруларға гендік терапия жүргізіледі;
• емдеуді науқастың генетикалық ерекшелігіне сай бейімдеуге мүмкіндік туады.

Осылайша, табиғатта мыңдаған жылдар бойы жүретін процестер жасанды жолмен бірнеше ұрпақта жүзеге асады.

Мутациялар тек жағымсыз құбылыс ретінде қарастырылмауы керек. Олар тіршіліктің алуан түрлілігі мен бейімделу қабілетінің негізгі көзі. Қоршаған ортаның өзгермелі жағдайларына икемделу дәл осы өзгерістер арқылы іске асады. Мутациялардың табиғатын түсіну ғылыми зерттеулерге де, нақты қолданбалы салаларға да жаңа мүмкіндіктер ашады. Ғылым дамыған сайын, бұл құбылыстың маңызы арта түспек.