Пионеры открытия мутагенного действия радиации

Смирнов Андрей, Челябинск (kaktus.ru@list.ru)

Мутации это наследственные изменения, они вполне стабильны и возникают вследствие изменения структуры гена или хромосом и служат единственным источником генетического разнообразия внутри вида. Они возникают внезапно, без всяких переходов. К мутациям принято относить разного рода генетические преобразования, связанные с ядром и цитоплазмой клетки. Причиной мутации могут быть химические изменения гена, мелкие и крупные перестройки хромосом, изменения числа хромосом, а также изменения в геноме пластид в цитоплазме. Одни и те же мутации могут возникать повторно. По своему проявлению они могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными (проявляющимися сразу или только в следующих поколениях).

В естественных условиях мутации встречаются крайне редко. Это привело многих ученых к выводу о необходимости разработки путей искусственного индуцирования мутаций. Одним из таких путей является воздействие радиацией. Этот вопрос изучал американский ученый Герман Джозеф Меллер (21 декабря 1890 - 5 апреля 1967 г.).

За разработку этого вопроса он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие появления мутаций под влиянием рентгеновского облучения. С появлением атомного оружия открытие, согласно которому наследственность и эволюция могут преднамеренно изменяться в лабораторных условиях, приобретало новое и страшное значение. Меллер убеждал в необходимости запрещения ядерных испытаний.

В 1927 г. Г. Меллер доложил на Международном генетическом конгрессе о своей работе на дрозофиле. С помощью рентгеновских лучей ему удалось получить у мух большое количество мутаций. Частота их, по сравнению с естественным мутационным процессом, была увеличена в сотни и тысячи раз. Меллер обнаруживал мух с более темной или более светлой окраской тела, с иной окраской глаз, другим расположением на поверхности тела щетинок, с закрученными крыльями и вообще без крыльев. Сообщение Меллера оказалось сенсационным. Оно положило начало развитию работ по искусственному вызыванию мутаций у многих видов растений и животных, а также бактерий и вирусов. Мутации вызываются самыми разнообразными источниками радиации: лучами Рентгена, альфа-, бета - и гамма - излучением, ультрафиолетовыми лучами и нейтронами достаточной интенсивности. Эта интенсивность оказалась намного превосходящей естественную земную радиацию.

И все-таки пионеры открытия мутагенного действия радиации - русские ученые Г. А. Надсон и Г.С. Филиппов. В 1925г. они опубликовали в трудах Государственного рентгенологического и радиологического института статью о получении мутаций у дрожжей под действием радиоактивных веществ, которые относятся к ионизирующим излучениям. Надсон и Филиппов выделяли колонии дрожжей, отличающиеся величиной, формой и окраской. Клетки имели измененные свойства. Радиация поражает гены. Большинство генов в хромосоме представлены только один раз и контролируют синтез определенного фермента. Поражение генов - главная причина функциональных изменений. Конечно, трудно попасть радиацией в какой-то определенный ген - уж очень мала "мишень". Но в клетке множество разных генов, и достаточно попасть в любой из них, чтобы вызвать наследственные изменения клетки.

Ученые применили использование радиации для повышения эффективности селекции растений. В нашей стране уже с 1928 г. А. А. Сапегин в Одессе и Л. Н. Делоне в Харькове стали успешно применять рентгеновские лучи для улучшения сортов пшеницы. Они создали сотни различных радиомутантов. Целый ряд мутантных форм получили А. Н. Лутков у ячменя и гороха, М.Ф. Терновский у табака. Радиомутантные сорта созданы почти у всех культурных растений. Радиация находит практическое применение и в работе с животными. В 1936 г. советский генетик А. С. Серебровский выдвинул предложение с помощью ионизирующих излучений бороться с вредными насекомыми. Облучение взрослых особей приводит к серьезным нарушениям наследственного материала в половых клетках. Их участие в оплодотворении приводит к гибели потомства. Эту идею использовали американские ученые. На юге США развелось огромное количество мух, переносивших от одного животного к другому возбудителей язвы. Химические отравляющие вещества не могли уничтожить насекомых. На помощь пришли генетики. Их действия были, на первый взгляд, несколько странными. Вместо уничтожения мух их интенсивно размножали. Затем облучили отобранных самцов. Половые клетки были жизнеспособны, но зародыши гибли на ранних стадиях развития из-за мутаций. Стерильных самцов разбросали с самолёта на большой площади. Их количество превышало количество нормальных самцов в природе. После спаривания самки откладывали яйца, но из них ничего не могло развиваться, и мухи не размножались.