Cтраница 4
Теория, рассматривающая биологический эффект как следствие одной или нескольких ионизации внутри отдельной сферической мишени, представляет, по-видимому, вполне приемлемую интерпретацию экспериментов по инактивации малых вирусов. Выводимая из этой теории зависимость инакти-вирующей дозы от вызываемой излучением плотности ионизации достаточно хорошо совпадает с данными опыта. Существует, однако, один класс биологических действий излучений, а именно образование летальных мутаций, который может быть интерпретирован, лишь исходя из представления о множестве мишеней. [46]
Из генетических исследований известно, что многие гены, локализованные в Х - хромосоме сперматозоида, способны давать под действием излучений летальные мутации. Этот факт заставляет несколько модифицировать нашу модель и считать, что в рассматриваемом случае имеется не одна, a N мишеней радиусом г; ионизация в пределах любой из них приводит к летальной мутации. [47]
За последние 100 лет ( причем главным образом за последние десятилетия) резко увеличилась миграция химических элементов в биосфере, усилились загрязнение, задымление, интоксикация атмосферы, почвы, водоемов в связи с развитием промышленности, транспорта, ростом энерговооруженности и другими антропогенными факторами. Многие химические вещества, поступающие в биосферу, не только обладают токсическими свойствами, но и являются химическими мутагенами, увеличивающими частоту возникновения вредных и летальных мутаций у различных видов живых организмов. Это ведет к накоплению мутаций, нарушает устойчивость генофонда популяций, вызывает различные эволюционные изменения живых форм. [48]
Успех Меллера был в значительной мере обусловлен его оригинальными и тщательно разработанными методами. Это могло показаться невыполнимой задачей, так как частота внешне заметных спонтанных мутаций чрезвычайно низка. Но Меллер и его сотрудники правильно оценили то обстоятельство, что среди спонтанных мутаций летальные возникают гораздо чаще, чем внешне заметные, и что частота этих летальных мутаций достаточна, чтобы ее можно было учесть. В принципе летальные мутации аналогичны другим мутациям, и поэтому их можно использовать в качестве показателя частоты мутирования. [49]
Дальнейшие вычисления производятся совершенно так же, как и для вируса вакцины. Следовательно, предположение о достаточности для возникновения летальной мутации появления пары ионов в любой точке тела, имеющего диаметр 0 3 мк, неудовлетворительно, ибо, допустив наличие одной сферической мишени, ионизация в любой точке которой приводит к возникновению летальной мутации, мы получим диаметр мишени, увеличивающийся с возрастанием плотности ионизации от 0 08 мк в опытах с у-лучами до 0 2 мк в опытах с а-частицами. Можно, однако, составить себе представление об этом явлении, которое согласуется с экспериментальными данными, если предположить существование многих генов, ионизация в пределах любого из которых вызывает летальную мутацию. Продолжая вычисления, как и для вируса вакцины, мы находим, что предположение о наличии у бактерии 250 генов, имеющих средний диаметр 12 мк, удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. [50]
Успех Меллера был в значительной мере обусловлен его оригинальными и тщательно разработанными методами. Это могло показаться невыполнимой задачей, так как частота внешне заметных спонтанных мутаций чрезвычайно низка. Но Меллер и его сотрудники правильно оценили то обстоятельство, что среди спонтанных мутаций летальные возникают гораздо чаще, чем внешне заметные, и что частота этих летальных мутаций достаточна, чтобы ее можно было учесть. В принципе летальные мутации аналогичны другим мутациям, и поэтому их можно использовать в качестве показателя частоты мутирования. [51]
В хромосоме может быть крупная перестройка ( инверсия или транслокация), которая не всегда сопровождается цитологически обнаружимой нехваткой; при этом один из разрывов совпадает с локусом летали или находится очень близко от него. Как уже отмечалось, имеются два возможных объяснения этого явления. Одно из них исходит из предположения, что летальная мутация есть результат эффекта положения, возникающего вследствие удаления данного гена от его обычного соседа или переноса его в соседство с другим геном. Другое объяснение следующее: летальная мутация связана с изменением внутри гена ( мутация к летальному аллеломорфу или потеря способности к самовоспроизведению), вызванным той же ионизирующей частицей, которая привела к разрыву хромосомы. [52]
Немногие микроскопические исследования поведения отдельных облученных бактерий показали, что бактерия, получившая дозу, достаточную для того, чтобы сделать ее неспособной дать колонию, не претерпевает быстрой дезинтеграции, как это бывает, например, при обработке бактерий сильными дезинфицирующими средствами. Эти результаты заставляют предполагать, что, как это часто бывает с клетками высших организмов, смерть облученной бактерии наступает во время деления или вслед за ним. Вполне возможно, причиной этого оказывается действие облучения на генетический аппарат бактерии. Мы продолжим обсуждение этого вопроса, предполагая, что рассматриваемый эффект объясняется летальными мутациями генов. Поскольку о генетическом аппарате бактерий практически ничего неизвестно, эту точку зрения нужно считать предварительной. Мы, однако, принимаем ее, поскольку предположение о летальных мутациях генов позволяет дать стройное объяснение результатов опытов по облучению бактерий. [53]
Далее, те опыты, на которые мы уже ссылались ( Н. П. Дубинин, Б. Н. Сидоров, 1935; Меллер, 1941) и которые показали, что некоторые изменения, связанные с гетерохроматином, безусловно, представляют собой эффект положения, не могут быть применены к случаям изменения генов, локализованных в непосредственной близости к разрыву. Таким образом, вопрос о природе мутационных изменений, которые сопровождают структурные изменения хромосом, не затрагивающие гетерохроматиновые районы, нельзя считать окончательно решенным. Это особенно досадно потому, что большая часть сцепленных с полом рецессивных леталей, на которых проведена главная масса экспериментов по получению мутаций под влиянием облучения, сопровождается структурными изменениями хромосом. Для того чтобы понять механизм действия облучения, необходимо знать, представляют ли собой эти летальные мутации результат эффекта положения гена, расположенного около разрыва - эффекта, возникшего потому, что данный ген был удален от своего обычного соседа и перенесен к другому гену, или они происходят вследствие внутренних изменений генов, вызванных ионизирующей частицей, как причиной разрыва хромосомы. [54]