Устойчивость генетическая

Материал из ТворенияВики
Перейти к: навигация, поиск
Комнатная муха - рекордсмен генетической устойчивости среди насекомых

Устойчивость генетическая (резистентность) - способность организма противостоять неблагоприятным, мутагенным факторам окружающей среды, заложенная в генах.

Описание

В геноме живых организмов заложен богатый арсенал программ, которые способствуют его выживанию при изменении условий окружающей среды. Некоторые программы активизируются только при изменении условий и в обычных условиях ничем себя не проявляют. Другие находятся в наличии у незначительного числа особей. При влиянии неблагоприятных или мутагенных факторов, когда большинство популяции погибает, особи с набором устойчивых генов благополучно выживают и дают начало новой популяции, состоящей из их потомков. Однако, как правило, генетическое разнообразие, существовавшее до вымирания большей части популяции теряется (так называемый "эффект бутылочного горлышка"). Если вымирание происходит локально, на ограниченном ареале и в другой местности есть популяции организмов того же вида или рода, то генетическое разнообразие при скрещивании с незадетыми катастрофой "родственниками" восстанавливается.

У каждого рода организмов устойчивость различна. Высокая генетическая устойчивость организмов говорит о богатстве их генофонда, что может свидетельствовать о лучшей его сохранности от самых дней Творения. Например в пресноводном водоёме можно вырастить 10-килограммовую сёмгу, которая живёт в солёных водах Атлантики. Но вот вырастить в солёной морской воде обычную щуку не удастся - соответствующая генетическая программа для выживания в экстремальных условиях у щуки утрачена или (что менее вероятно) отсутствовала изначально [1].

Хорошую генетическую устойчивость демонстрируют бактерии, грызуны, насекомые, злаковые растения.

Иногда устойчивость приобретается дорогой ценой нарушений в организме (например, болезней, передающихся по наследству), но это скорее свидетельство упадка, чем прогресса. Образно говоря, прокажённый благодаря болезни не ощущает потерю руки, которая попала под электропилу и это спасает его от гибели в результате болевого шока. Однако он все-равно обречён умереть от проказы, и это малое утешение для несчастного.

Устойчивость к антибиотикам

Основная статья: Антибиотики

Является большой проблемой для современной медицины, так как снижает эффективность многих, раннее действенных лекарств или вовсе лишает их пригодности. Причинами стали - бесконтрольное использование антибиотиков в животноводстве, где их применяют с коммерческими целями в качестве пищевых добавок для ускоренного роста, а также - неоправданно частое самолечение антибиотиками среди населения по самому незначительному поводу. Проблему порой усугубляет позиция врачей, прописывающих антибиотики как быстрый и эффективный способ лечения вместо альтернативных методов.

Устойчивость некоторых бактерий к пенициллину была отмечена ещё в 1940-ых годах и связана с действием одного фермента, расщепляющего пенициллин, выработка которого имеет широкое распространение в мире бактерий.

Уже в 1940-ых годах было доказано, что появлении устойчивости бактерий к антибиотикам не зависит от влияния самого антибиотика, но присутствует изначально у небольшой части организмов. Доказательство было получено двумя разными тестами - флуктуационным и методом реплик (микробиологический).

Флуктуационный тест Лурия-Дельбрюка заключается в том, что в пробирки с жидкой средой высевали небольшие порции исходной культуры бактерий, после чего, спустя несколько циклов делений в пробирки добавляли антибиотик. Затем выживших бактерий высевали на чашки Петри с твердой средой. Результат теста был следующим: число устойчивых бактерий из разных пробирок очень изменчиво — в большинстве случаев оно небольшое (или нулевое), а в некоторых случаях очень высокое, что означает случайность наличия вариации генов, имеющей устойчивость к антибиотику, их наличия у незначительного числа особей до применения антибиотика.

Метод реплик (в микробиологии) заключается в том, что с исходной чашки Петри, с растущими колониями бактерий, делается отпечаток на ворсистую ткань, а затем с ткани бактерии переносятся на несколько других чашек, где рисунок их расположения оказывается тем же, что на исходной чашке. После воздействия антибиотиком на всех чашках выживают колонии, расположенные в одних и тех же точках. Высевая такие колонии на новые чашки, можно показать, что все бактерии внутри колонии обладают устойчивостью.

Таким образом, обоими методами была доказана независимость «адаптивной» изменчивости от воздействия того фактора, к которому они позволяют приспособиться, и устойчивость является первоначально заложенной в генах. Надо отметить, что у высших организмов «целенаправленная» (то есть происходящая в определенных участках ДНК) изменчивость заложена в механизмах иммунитета. С их помощью создаётся разнообразие клонов лимфоцитов, среди которых в результате всегда находятся клетки, способные дать иммунный ответ на новую, неизвестную для организма болезнь [2].

В 1959 году японскими учёными сделано открытие, что некоторые штаммы бактерий, ведущие половую жизнь, могут передавать устойчивость другим штаммам (т.н. конъюгация).

Устойчивость к зоокумарину

Зоокумарин - это химическое вещество, антикоагулянт, которое используется для борьбы с мышами и крысами. Этот яд низкотоксичен и безвреден для домашних животных, поэтому используется с 1950 года. Принцип действия зоокумарина основан на изменении биохимических реакций с участием витамина К, в резултате чего кровь теряет способность свёртываться и грызуны погибают от кровоизлияний.

В 1959 году в Шотландии были обнаружены первые породы крыс устойчивые к зоокумарину, что вызвано выживанием тех крыс, у которых присутствовала благоприятная комбинация гена, отвечающего за свёртываемость крови. При этом, правда, организму крыс требовалось больше витамина К, а значит в нормальных условиях, преимущество эти крысы бы не получили.

Устойчивость к инсектицидам

Инсектициды - это химические вещества, используются в борьбе с насекомыми, вредителями сельскохозяйственных культур и разносчиками болезней. Многие регионы обязаны им избавлением от малярии и других опасных заболеваний, переносимых комарами и мухами.

В 1939 году швейцарский химик Пауль Мюллер впервые использовал ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорэтан) в качестве инсектицида, а первые случаи устойчивости были отмечены только в 1947 году. Вынашиваемые планы о полном уничтожении комнатной мухи потерпели фиаско. Оказалось, что громадные по своей численности популяции насекомых обладают обширным генофондом, который позволяет приспособиться практически к любым условиям. К концу 1960-ых годов официально было зарегистрировано более 250 видов, устойчивых к инсектицидам. Комнатная муха например,имеет поразительную приспособляемость почти ко всем инсектицидам и уничтожить её можно только ядовитыми веществами, имеющими опасность и для самого человека.

Устойчивость к тяжёлым металлам

В Великобритании с конца XIX века располагаются отвалы из токсичных отработанных пород свинцовых и цинковых шахт, где более ста лет почти не растут растения.

С 1970-ых годов учёные проводят исследования флоры этих мест, обнаружив 21 вид цветковых растений, устойчивых к тяжёлым металлам. Самыми распространёнными являются злаковые - полевица (Agrostis) и овсяница (Fetusca), что неудивительно, учитывая богатый генофонд злаковых культур.

См. также

Примечания

  1. "Химия и жизнь", 2005, №1, стр.24-27, А.А.Махров "Благоприобретённые призраки"
  2. Инге-Вечтомов С. В. Генетика с основами селекции. М., Высшая школа, 1989


Ссылки

Мортон Дженкинс «101 ключевая идея: Эволюция», -М, ФАИР-ПРЕСС, 2001, стр.192-201, ISBN 5-8183-0354-3