In der Anthropologie wurden eine Reihe von Hypothesen aufgestellt, die versuchen, dieses Problem zu lösen, indem sie davon ausgehen, dass der Mensch ein Mensch wurde dank: des Lebens im Wasser; Mutationen in den Gehirnzellen von Hominiden, verursacht durch harte Strahlung einer Supernova-Explosion oder Umkehrungen des Erdmagnetfelds; Eine Mutante in der Gemeinschaft der Hominiden trat als Folge von Hitzestress auf. Betrachten wir diese Hypothesen in der angegebenen Reihenfolge.

Die Hypothese des schwedischen Forschers J. Lindblad ist sehr originell. Ihrer Meinung nach sind die im Regenwald lebenden südamerikanischen Indianer die ältesten Völker der Erde, und der Vorgänger des Menschen war der „haarlose Affe“ oder „Ixpitek“, der einen aquatischen Lebensstil führte. Es sind die reduzierte Behaarung, die aufrechte Haltung, die langen Haare auf dem Kopf, die nur dem Menschen innewohnende Emotionalität und Sexualität, die auf die Besonderheiten des Lebensstils des aquatischen Hominiden zurückzuführen sind (er verbrachte den größten Teil des Tages am Ufer). „Wie immer, wenn eine neue Lebensweise den Überlebensanteil erhöht“, schreibt J. Lindblad, „erfordern mutationsbedingte Veränderungen in erblichen Strukturen eine Anpassung an die aquatische Umwelt. Hier äußert es sich in einer Abnahme der Körperbehaarung und der Ausbildung einer Unterhautfettschicht. Allerdings sind die Haare auf dem Kopf lang, ein wichtiger Faktor für das Überleben der Jungen. Jungtiere haben in den ersten Lebensjahren eine besonders kräftige Unterhautfettschicht. Die Beine des Ixpitec sind länger als die Arme, die großen Zehen stehen nicht gegeneinander und zeigen nach vorne. Die Haltung beim Gehen ist gerader – vielleicht die gleiche wie bei uns. Mit anderen Worten, der Ixpitek hat zumindest aus der Ferne ein völlig menschliches Aussehen. Die Weiterentwicklung des Schädels und des Gehirns führte zum Erscheinen eines modernen Menschentyps. Im Rahmen einer solchen wissenschaftlichen Forschungsrichtung wie dem „kosmischen Katastrophismus“, der sich kürzlich gebildet hat, wurde eine Hypothese über die Entstehung des modernen Menschen im Zusammenhang mit dem Ausbruch einer nahe gelegenen Supernova aufgestellt. Es wurde aufgezeichnet, dass ein sehr überraschender Umstand darin besteht, dass der Ausbruch einer nahe gelegenen Supernova in unserer Galaxie eines Sterns zeitlich (einmal in 100 Millionen Jahren) ungefähr dem Alter der ältesten Überreste des Homo sapiens (35-60.000 Jahre) entspricht vor). Darüber hinaus glauben einige der Anthropologen, dass das Erscheinen des modernen Menschen auf Mutationen zurückzuführen ist. Und es ist bekannt, dass Pulse von Gamma- und Röntgenstrahlung einer Supernova-Explosion von einem kurzfristigen Anstieg der Anzahl von Mutationen begleitet werden. In diesem Fall nimmt die Intensität der ultravioletten Strahlung, die ein mutagenes Mittel ist, auf der Erdoberfläche stark zu, was wiederum das Auftreten anderer Mutagene auslöst. Letztendlich können wir sagen, dass die durch die Supernova-Explosion erzeugte harte Strahlung irreversible Veränderungen in Gehirnzellen verursachen könnte, die zur Bildung intelligenter Mutanten der Spezies Homo sapiens führten. In jedem Fall verbindet die moderne Wissenschaft mit Supernovae: die Entstehung des Sonnensystems, den Ursprung des Lebens und möglicherweise den Ursprung des modernen Menschentyps mit seiner Zivilisation.

Eine andere Hypothese ergibt sich aus der Tatsache, dass der moderne Mensch eine Mutante ist, die durch die Umkehrung des Erdmagnetfelds entstanden ist. Es wurde festgestellt, dass das irdische Magnetfeld, das hauptsächlich die kosmische Strahlung verzögert, manchmal aus bisher unbekannten Gründen schwächer wird; dann gibt es eine Änderung der Magnetpole, dh eine geomagnetische Inversion. Während solcher Umkehrungen wird der Grad der kosmischen Strahlung auf unserem Planeten dramatisch zunehmen. Bei der Untersuchung der Erdgeschichte sind Paläomagnetologen zu dem Schluss gekommen, dass sich die Magnetpole der Erde in den letzten 3 Millionen Jahren viermal geändert haben. Einige der entdeckten Überreste von Naturvölkern gehören in die Zeit der vierten geomagnetischen Inversion. Eine solch ungewöhnliche Kombination von Umständen führt zu der Idee eines möglichen Einflusses der kosmischen Strahlung auf das Erscheinungsbild des Menschen. Diese Hypothese wird durch folgende Tatsache gestützt: Der Mensch erschien zu einer Zeit und an jenen Orten, an denen sich die Kraft der radioaktiven Strahlung als am günstigsten für die Veränderung der Menschenaffen herausstellte. Diese Bedingungen entstanden vor etwa 3 Millionen Jahren in Süd- und Ostafrika – in der Zeit der Trennung des Menschen von der Tierwelt. Nach Angaben von Geologen wurden in dieser Region durch starke Erdbeben Lagerstätten radioaktiver Erze freigelegt. Dies wiederum verursachte eine Mutation bei einigen Affenarten, die am stärksten für die Veränderung genetischer Merkmale prädisponiert waren. Es ist durchaus möglich, dass Australopithecus vor etwa 3 Millionen Jahren durch längere Exposition gegenüber radioaktiver Strahlung so tiefgreifend verändert wurde, dass er in der Lage war, die für seine Sicherheit und Nahrungsversorgung erforderlichen Maßnahmen durchzuführen. In Übereinstimmung mit dieser Hypothese erschien Pithecanthropus vor etwa 700.000 Jahren, als die zweite Änderung der geomagnetischen Pole der Erde stattfand (vor 250.000 Jahren), erschien Neandertaler, während das Erscheinen des modernen Menschen auf die vierte geomagnetische Inversion fällt. Dieser Ansatz ist durchaus legitim, da die Rolle des Erdmagnetfelds im Leben von Organismen, einschließlich des Menschen, bekannt ist.

Die folgende Hypothese besagt, dass wir alle der gleichen Unterart des „vernünftigen Menschen“ angehören und von einer Urmutter und einem Urvater abstammen, einem ganz bestimmten Mann und einer Frau (genauer gesagt, wie heute angenommen wird, einer Gruppe von etwa 20 Männern und 20 Frauen), deren Nachkommen wir heute lebende Menschen sind. Genauer gesagt sollten sie, wie wir sehen werden, genetische Adam und Eva genannt werden. Ihre wirkliche Existenz wird von der wissenschaftlichen Mehrheit anerkannt, aber einige Wissenschaftler bezweifeln dies immer noch. Adam und Eva lebten vor etwa 150-200.000 Jahren in Afrika und können bis heute nicht dem Homo sapiens, sondern dem Homo erectus zugeordnet werden. Sie lebten an verschiedenen Orten und zu verschiedenen Zeiten. Natürlich waren sie nicht allein - um sie herum und gleichzeitig mit ihnen lebten Zehntausende anderer ganz gleicher Menschen. Einige von ihnen sind sicherlich auch unsere Vorfahren. Der Unterschied besteht darin, dass diese anderen die Vorfahren von einigen von uns waren, vielleicht sogar von vielen von uns, aber im Grunde nicht von uns allen. Das Konzept von genetischem Adam und Eva legt nahe, dass diese beiden „Menschen“ die direkten Vorfahren ALLER Menschen sind, die jetzt auf der Erde leben.

Dies ist die allgemeine hypothetisch-theoretische Situation in der Entwicklung des Problems der Anthropogenese heute. Nicht alles darin ist vollständig aufgeklärt und erklärt, nicht alles Wissenschaftler sind sich einig. Aber das ist nicht verwunderlich, denn wir haben es mit der Krone der Schöpfung der Natur zu tun - dem Menschen. Es ist wichtig, Folgendes zu betonen: In der Wissenschaft kann als erwiesen gelten, dass der Mensch ein Produkt der natürlichen Entwicklung der Natur ist. Sie hat ihre Wurzeln in der Biosphäre der Erde und ist ihr legitimes Kind.

Begriffe der Ethnologie

Ethnologie - (von griechisch ethnos - Nation, Volk, Logik) Ethnologie, eine Wissenschaft, die die alltäglichen und kulturellen Merkmale der Völker der Welt, die Probleme der Entstehung (Ethnogenese), der Besiedlung (Ethnographie) und der kulturellen und historischen Beziehungen zwischen ihnen untersucht Völker. Als Wissenschaft nahm sie im 19. Jahrhundert mit dem Aufkommen der Evolutionsschule, dem Erscheinen der Forschung von L. G. Morgan und dem Buch von F. Engels „Der Ursprung der Familie, des Privateigentums und des Staates“ (1884) Gestalt an, das formulierte die Grundlagen der Lehre vom primitiven Gemeinschaftssystem. Große Verdienste um die Entwicklung der Ethnologie in Russland gehören N. N. Miklukho-Maclay, M. M. Kovalevsky und D. N. Anuchin. Ethnologie ist eine aufstrebende Wissenschaft. Das Bedürfnis danach entstand erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, als klar wurde, dass die einfache Anhäufung ethnographischer Sammlungen und Beobachtungen droht, dass die Wissenschaft, die keine Probleme aufwirft, zu einem sinnlosen Sammeln wird. Und so entstanden vor unseren Augen Sozialwissenschaften und Ethnologie – zwei Disziplinen, die sich auf den ersten Blick für ein Thema interessieren – eine Person, aber in völlig unterschiedlichen Aspekten. Und das ist natürlich. Jeder Mensch ist gleichzeitig Mitglied der Gesellschaft und Mitglied einer ethnischen Gruppe, und das ist bei weitem nicht dasselbe.

Die Menschheit, die seit sehr kurzer Zeit auf der Erde existiert, etwa 30-50.000 Jahre, hat dennoch Umwälzungen auf ihrer Oberfläche verursacht, die V. I. Vernadsky mit kleinen geologischen Umwälzungen gleichgesetzt hat. Dieses Problem ist für unsere Generation relevant und wird für unsere Nachkommen besonders relevant werden. Der Mensch als biologisches Wesen gehört zur Gattung Homo. Diese Gattung zeichnete sich, als sie auf der Erde auftauchte, durch eine ziemlich große Artenvielfalt aus. Dies gilt auch für jene Arten von Homo, die wir streng genommen nicht als Menschen betrachten dürfen, nämlich: Pithekanthropen und Neandertaler. Ethnizität bei Menschen ist dasselbe wie Rudel bei Löwen, Rudel bei Wölfen, Herden bei Huftieren. Dies ist eine Existenzform der Spezies Homo sapiens und ihrer Individuen, die sich sowohl von gesellschaftlichen Formationen als auch von rein biologischen Merkmalen, den Rassen, unterscheidet.

Bei der Anzahl der Rassen gehen die Meinungen der Anthropologen auseinander - vier oder sechs. Sowohl im Aussehen als auch in den psychophysischen Eigenschaften unterscheiden sich Vertreter verschiedener Rassen stark voneinander. Rasse ist ein relativ stabiles biologisches Merkmal der Spezies Mensch, aber keineswegs eine Form ihrer Herberge, eine Art ihres Zusammenlebens. Rassen unterscheiden sich in rein äußeren Merkmalen, die anatomisch bestimmt werden können. So wie ein Ethnos nicht mit einer Rasse zusammenfällt, fällt es nicht mit einer anderen biologischen Gruppierung von Individuen zusammen - einer Bevölkerung. Bevölkerung - die Summe der Personen, die im selben Gebiet leben und sich zufällig miteinander kreuzen. In einer ethnischen Gruppe gibt es immer Heiratsbeschränkungen. Zwei ethnische Gruppen können Jahrhunderte und Jahrtausende lang auf demselben Territorium koexistieren. Sie können sich gegenseitig zerstören oder einer zerstört den anderen. Das bedeutet, dass Ethnos kein biologisches Phänomen ist, genauso wenig wie es ein soziales ist. „Deshalb schlage ich vor, Ethnos als ein geografisches Phänomen zu betrachten“, schrieb der russische Ethnologe S. Lurie, „immer verbunden mit der umgebenden Landschaft, die die angepassten Ethnos nährt.“ Und da die Landschaften der Erde vielfältig sind, sind auch die ethnischen Gruppen vielfältig.

Die Abhängigkeit eines Menschen von der ihn umgebenden Natur, genauer gesagt von der geografischen Umgebung, wurde nie bestritten, obwohl das Ausmaß dieser Abhängigkeit von verschiedenen Wissenschaftlern unterschiedlich bewertet wurde. Aber in jedem Fall ist das Wirtschaftsleben der Völker, die die Erde bewohnen und bewohnen, eng mit den Landschaften und dem Klima der bewohnten Gebiete verbunden. Der Aufstieg und Niedergang der Wirtschaft antiker Epochen ist aufgrund der Minderwertigkeit der aus Primärquellen gewonnenen Informationen ziemlich schwierig nachzuvollziehen. Aber es gibt einen Indikator - militärische Macht.

Die Bedeutung geographischer Gegebenheiten, zB des Reliefs für die Militärgeschichte, wird seit langem, man könnte sagen, immer diskutiert. Es ist jedoch unangemessen, sich im 20. Jahrhundert mit einem so klaren Problem zu beschäftigen, da die Geschichte heute viel tiefere Aufgaben stellt als zuvor, und die Geographie sich von einer einfachen Beschreibung der Kuriositäten unseres Planeten entfernt hat und Möglichkeiten gewonnen hat, die unseren Vorfahren nicht zugänglich waren .

Die Frage ist also eine andere. Nicht nur, wie sich die geografische Umgebung auf den Menschen auswirkt, sondern auch, inwieweit der Mensch selbst ein integraler Bestandteil dieser Erdhülle ist, die heute Biosphäre genannt wird. Welche menschlichen Lebensmuster werden durch die geografische Umgebung beeinflusst und welche nicht? Diese Fragestellung bedarf der Analyse. Wenn sie von der Geschichte der Menschheit sprechen, meinen sie gewöhnlich die soziale Form der geschichtlichen Bewegung, das heißt die fortschreitende Entwicklung der Menschheit als Ganzes in einer Spirale. Diese Bewegung ist spontan und allein deshalb kann sie nicht von irgendwelchen äußeren Ursachen abhängen. Weder geografische noch biologische Einflüsse können diese Seite der Geschichte beeinflussen. Was beeinflussen sie also? auf Organismen, einschließlich Menschen. Diese Schlussfolgerung wurde bereits 1922 von dem herausragenden russischen Physiogeographen Lev Berg für alle Organismen, einschließlich des Menschen, gezogen: „Die geografische Landschaft beeinflusst die Organismen und zwingt alle Individuen zwangsweise, in eine bestimmte Richtung zu variieren, soweit die Organisation der Arten dies zulässt. Tundra, Wald, Steppe, Wüste, Gebirge, Gewässer, Leben auf Inseln usw. – all dies hinterlässt einen besonderen Eindruck bei Organismen. Die Arten, die sich nicht anpassen, müssen in eine andere geografische Landschaft umziehen oder aussterben.“ Und mit „Landschaft“ ist gemeint „ein Abschnitt der Erdoberfläche, der sich qualitativ von anderen Gebieten unterscheidet, von natürlichen Grenzen begrenzt ist und eine ganzheitliche und wechselseitig bedingte natürliche Menge von Objekten und Phänomenen darstellt, die sich typischerweise über einen bedeutenden Raum ausdrückt und untrennbar ist in jeder Beziehung mit der Landschaftshülle verbunden." Berg formulierte in seinen Schriften das evolutionäre Konzept der Nomogenese als einen Prozess, der nach bestimmten internen Mustern abläuft und nicht auf die Auswirkungen der äußeren Umgebung reduzierbar ist. Im Gegensatz zu Darwin glaubte Berg, dass die erbliche Variabilität regelmäßig und geordnet ist (z. B. durch homologische Reihen) und die natürliche Selektion die Evolution nicht vorantreibt, sondern nur „die Norm schützt“. Er glaubte auch, dass alle Lebewesen in der ursprünglichen Zweckmäßigkeit (wie Aristoteles dachte, als er seine Wesensleiter baute) von Reaktionen auf den Einfluss der äußeren Umgebung inhärent sind, während die Entwicklung aufgrund einer von der Umgebung unabhängigen Kraft stattfindet, die auf die gerichtet ist Komplikation der biologischen Organisation. In unserer Zeit wurden die Ideen der Nomogenese von den herausragenden russischen Biologen A. A. Lyubishchev und S. V. Meyen entwickelt.

Variabilität - die Eigenschaft von Organismen, unter dem Einfluss der Umwelt neue Zeichen und Merkmale der individuellen Entwicklung zu erwerben. Unterscheiden Sie zwischen Modifikation und genotypischer Variabilität.

Modifikationsvariabilität ist die Fähigkeit eines Organismus, auf Umweltbedingungen zu reagieren, sich innerhalb des normalen Bereichs der Reaktion des Organismus zu verändern.

Erbliche Variabilität ist die Fähigkeit, das Erbgut selbst zu verändern.

Bei allen Formen der Variabilität gibt es eine genetische Kontrolle, und die aufgetretenen Veränderungen können nur anhand des Phänotyps beurteilt werden (durch Veränderungen in den Zeichen und Eigenschaften des Organismus).

Modifikationen entwickeln sich in der natürlichen Umgebung und sind Faktoren ausgesetzt, die viele Male im Prozess der Phylogenese angetroffen werden, dh die Reaktionsnorm hat sich historisch entwickelt.

Modifikationen, die Manifestationen von Mutationen in bekannten Genen ähneln, werden als Phänokopien bezeichnet. Sie ähneln Mutationen, aber der Mechanismus ihres Auftretens ist ein anderer (Katarakt kann sowohl das Ergebnis einer Mutation als auch einer Phänokopie sein).

Modifikationen haben einen adaptiven Wert und tragen zur Anpassung des Körpers an Umweltbedingungen bei, erhalten die Homöostase des Körpers aufrecht.

Die Untersuchung der Modifikationsvariabilität wird unter Verwendung der Zwillingsmethode (die relative Rolle von Vererbung und Umwelt bei der Entwicklung eines Merkmals) und der Methode der Variationsstatistik (die Untersuchung quantitativer Merkmale) durchgeführt.

Die genotypische Variabilität ist mit qualitativen und quantitativen Veränderungen des Erbguts verbunden. Es umfasst kombinative und mutationsbedingte Variabilität.

1. Kombinative Variabilität. Die Einzigartigkeit jedes Genotyps beruht auf kombinativer Variabilität, die durch neue Kombinationen von Gen-Allelen im Genotyp bestimmt wird. Dies wird durch 3 Prozesse erreicht: Zwei davon sind mit der Meiose verbunden, der dritte mit der Befruchtung.

2. Mutationsvariabilität. Bei der Mutationsvariabilität wird die Struktur des Genotyps gestört, was durch Mutationen verursacht wird. Mutationen sind qualitative, plötzliche, anhaltende Veränderungen des Genotyps.

Es gibt verschiedene Klassifikationen von Mutationen.

Durch die Ebene der Veränderungen im Erbmaterial (Gen, Chromosomen, Genom);

Durch Manifestation im Phänotyp (morphologisch, biochemisch, physiologisch);

Nach Ursprung (spontan, induziert);

Je nach ihrem Einfluss auf das Leben des Organismus (letal, semi-letal, bedingt letal);

Nach Zelltypen (somatisch und generativ);

Durch Lokalisation in der Zelle (Kern, Zytoplasma).

Genmutationen sind mit einem DNA-Molekül verbunden - eine Verletzung der normalen Nukleotidsequenz, die für ein bestimmtes Gen charakteristisch ist. Dies kann durch eine Änderung der Anzahl der Nukleotide (Deletion oder Insertion) oder durch deren Austausch verursacht werden.

Mutationen treten im Genotyp mit einer gewissen Häufigkeit auf und manifestieren sich oft phänotypisch. Einige von ihnen sind die Ursache von genetischen (molekularen) Krankheiten. Der Körper verfügt über Mechanismen, die die nachteiligen Auswirkungen von Mutationen begrenzen: DNA-Reparatur, ein diploider Chromosomensatz, Degeneration des genetischen Codes, Wiederholung (Amplifikation) einiger Gene.

Chromosomale Mutationen (Aberrationen) bestehen in Veränderungen in der Struktur von Chromosomen (intrachromosomal und interchromosomal).

Intrachromosomale Mutationen: Deletionen, Duplikationen, Inversionen. Bei Deletionen und Duplikationen ändert sich die Menge des genetischen Materials, bei Inversionen dessen Lage. Bei interchromosomalen Mutationen erfolgt die Translokation von Erbmaterial, der Austausch von Stellen zwischen nicht homologen Chromosomen.

Genomische Mutationen bestehen in einer Veränderung der Anzahl einzelner Chromosomen (Heteroploidie) oder einer Verletzung der genomischen Chromosomenzahl (Polyploidie).

Chromosomale und genomische Mutationen sind die Ursachen von Chromosomenerkrankungen. Es wurde ein Mutationsnotationssystem entwickelt (Denver- und Paris-Klassifikation).

Mutationen sind wichtig in der Onto- und Phylogenese, sie führen zur Entstehung neuer Eigenschaften des Erbguts: Genmutationen - die Entstehung neuer Allele, Chromosomenaberrationen - zur Bildung neuer Genverknüpfungsgruppen, genomische Mutationen - neue Genotypen. Sie liefern die phänotypische Vielfalt von Organismen.

Mutagenese (Mutationsprozess)

Mutationsprozess - der Prozess des Auftretens, der Bildung und der Umsetzung von Erbkrankheiten. Mutationen sind die Grundlage des Mutationsprozesses. Mutationen treten sowohl im natürlichen Lebensraum von Organismen als auch unter Bedingungen einer gezielten Exposition gegenüber Mutagenen auf. Abhängig davon werden spontane und induzierte Mutagenese unterschieden.

Spontane Mutagenese ist ein spontaner Prozess des Auftretens von Mutationen unter dem Einfluss natürlicher Umweltfaktoren. Zur Genese spontaner Mutationen gibt es mehrere Hypothesen: natürliche Strahlung, das Vorhandensein von Mutatorgenen, ein bestimmtes Verhältnis von Mutagenen und Antimutagenen usw. Nach modernen Daten treten Mutationen auf, wenn der Prozess der DNA-Replikation und -Reparatur gestört ist.

Der spontane Mutationsprozess ist durch eine bestimmte Intensität (Häufigkeit von Gen-, Chromosomen- und Genommutationen), Kontinuität, Richtungslosigkeit, Mangel an Spezifität gekennzeichnet; sie ist eine der biologischen Eigenschaften der Art (Genotypstabilität) und schreitet ständig fort. Die Häufigkeit spontaner Mutationen unterliegt der Genkontrolle (Reparaturenzyme) und parallel dem Einfluss der natürlichen Selektion (das Auftreten neuer Mutationen wird durch deren Eliminierung ausgeglichen). Die Kenntnis der Muster der spontanen Mutagenese und der Ursachen ihres Auftretens ist notwendig, um spezielle Methoden zur Verfolgung von Mutationen zu entwickeln, um ihre Anzahl beim Menschen zu kontrollieren.

Induzierte Mutagenese - das Auftreten von Mutationen unter dem Einfluss gerichteter besonderer Umweltfaktoren - Mutagene.

Die Fähigkeit, Mutationen zu induzieren, besitzen verschiedene Mutagene physikalischer, chemischer und biologischer Natur, die Strahlungs-, chemische bzw. biologische Mutagenese verursachen.

Physikalische Mutagene: ionisierende Strahlung, Ultraviolett, Temperatur usw. Ionisierende Strahlung hat eine direkte Wirkung auf Gene (Aufbrechen von DNA-Wasserstoffbrückenbindungen, Veränderung von Nukleotiden), Chromosomen (Chromosomenaberrationen) und Genome (Veränderung der Anzahl und des Satzes von Chromosomen). Die Wirkung der Strahlung wird auf Ionisation und die Bildung freier Radikale reduziert. Verschiedene Formen lebender Organismen zeichnen sich durch unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber Strahlung aus.

Chemische Mutagene (Drogen, Nikotin, Alkohol, Herbizide, Pestizide, Säuren, Salze usw.) verursachen Gen-, seltener chromosomale Mutationen. Die mutagene Wirkung ist größer für diejenigen Verbindungen, die in der Lage sind, während der Replikationsperiode mit DNA zu interagieren.

Biologische Mutagene (Viren, Lebendimpfstoffe etc.) verursachen Genmutationen und chromosomale Umlagerungen. Die mutagene Wirkung ist selektiv für einzelne Gene.

Bei der Beurteilung induzierter Mutationen werden individuelle und Populationsprognosen berücksichtigt. Alle Arten der Mutagenese sind gefährlich, wenn große Populationen von Menschen beteiligt sind.

Um lebende Organismen vor den schädlichen Wirkungen von Mutagenen zu schützen, werden Antimutagene verwendet und ein integriertes System der genetischen Überwachung und des chemischen Screenings organisiert.

Reparatur von genetischem Material

DNA ist hochstabil, wird durch ein spezielles Enzymsystem unter genetischer Kontrolle gehalten und nimmt auch an der Reparatur teil. Viele DNA-Schäden, die unter Einwirkung starker Mutagene als Mutationen realisiert werden könnten, werden durch reparative Systeme korrigiert.

Genetische Unterschiede in der Aktivität von Reparaturenzymen bestimmen unterschiedliche Lebensdauern und Resistenzen von Organismen gegenüber der Wirkung von Mutagenen und Karzinogenen. Beim Menschen sind einige Krankheiten (Progerie) mit einer Verletzung des Prozesses der DNA-Replikation und -Reparatur verbunden. Ein Modell zur Untersuchung der genetischen Reparaturmechanismen ist eine Krankheit - Xeroderma pigmentosa. Es ist bekannt, dass 90 % der Mutagene auch Karzinogene sind. Es gibt mehrere theoretische Konzepte (Theorien) der Karzinogenese: Mutations-, viral-genetisches, Onkogen-Konzept usw.

Genetische Überwachung

Eine Person kommt mit einer Vielzahl von Chemikalien in Kontakt, es ist nicht möglich, jede auf die Möglichkeit einer mutagenen (krebserzeugenden) Wirkung oder Genotoxizität zu prüfen, daher werden bestimmte Chemikalien für die Prüfung auf Mutagenität ausgewählt.

Die Wahl des einen oder anderen Stoffes wird bestimmt durch:

Ihre Verbreitung in der menschlichen Umwelt und der Kontakt damit durch die Mehrheit der Bevölkerung (Medikamente, Kosmetika,

Lebensmittel, Pestizide usw.)

Strukturelle Ähnlichkeit mit bekannten Mutagenen und Karzinogenen (Nitrosoverbindungen, aromatische Kohlenwasserstoffe) Zur Prüfung auf Mutagenität

Es werden mehrere Testsysteme verwendet (ca. 20 von 100 verfügbaren Methoden). Es gibt keinen universellen Test, um alle Arten von Mutationen in Keim- und Körperzellen nachzuweisen.

Es wird schrittweise getestet (zu Beginn an Mikroorganismen, Drosophila und anderen Objekten, und erst dann in menschlichen Zellen.)

Manchmal reicht es aus, ein Testsystem zu verwenden, um die Mutagenität eines Stoffes und dementsprechend die Unmöglichkeit seiner Verwendung nachzuweisen.

Genetisches Monitoring ist ein System langfristiger Populationsstudien zur Kontrolle des Mutationsprozesses beim Menschen (Mutationstracking). Es ist aus:

Chemisches Screening - experimenteller Nachweis der Mutagenität chemischer Verbindungen (Tracking von Mutationen in Testsystemen)

Direkte Analyse der Genmutationshäufigkeiten

Phänogenetische Überwachung.

Das Testsystem besteht aus einem Sieb- und Vollprogramm, die Möglichkeit ihrer Verwendung wird durch den Grad der Exposition der Bevölkerung gegenüber einer bestimmten Chemikalie bestimmt.

Molekulare Mechanismen von Mutationen

Mutationen. Mutationstheorie. Mutagene

Eine kurze Geschichte des Studiums der Mutagenese

Moderne Vorstellungen über Mutationen wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts geformt. Beispielsweise entwickelte der russische Botaniker Sergei Ivanovich Korzhinsky 1899 eine Evolutionstheorie der Heterogenese, die auf dem Konzept der führenden Rolle diskreter (diskontinuierlicher) Veränderungen basiert.

Allerdings die berühmteste Mutationstheorie Niederländischer Botaniker Hugo (Hugo) De Vries (1901):

1 Mutationen treten plötzlich ohne Übergänge auf.

2 Mutantenformen sind recht stabil.

3 Mutationen sind durch Diskretheit (Diskontinuität) gekennzeichnet; das sind qualitative Veränderungen, die keine kontinuierlichen Reihen bilden, nicht um einen Durchschnittstyp (Modus) gruppiert sind.

4 Mutationen treten in verschiedene Richtungen auf, sie können schädlich und nützlich sein.

5 Der Erfolg beim Nachweis von Mutationen hängt von der Anzahl der analysierten Personen ab.

6 Dieselben Mutationen können wiederholt auftreten.

Auf diese Weise, Mutationen sind qualitative Veränderungen im Erbgut, die zu einer Veränderung bestimmter Merkmale des Organismus führen .

Ein Organismus, bei dem eine Mutation in allen Zellen gefunden wird, wird als bezeichnet Mutant. Dies geschieht, wenn sich der betreffende Organismus aus einer mutierten Zelle (Gameten, Zygoten, Sporen) entwickelt. In einigen Fällen wird die Mutation nicht in allen somatischen Zellen des Körpers gefunden; ein solcher Organismus heißt genetisches Mosaik. Dies geschieht, wenn während der Ontogenese - der individuellen Entwicklung - Mutationen auftreten. Und schließlich können Mutationen nur in generativen Zellen (in Gameten, Sporen und in Zellen der Keimbahn - Vorläuferzellen von Sporen und Gameten) auftreten. Im letzteren Fall ist der Organismus keine Mutante, aber einige seiner Nachkommen werden Mutanten sein.

Anschließend wurde die Mutationstheorie von De Vries durch eine Reihe von Bestimmungen ergänzt. Es wurde festgestellt, dass verschiedene Mutationen im selben Gen auftreten können: dann Reihe von mehreren Allelen. Zum Beispiel in der Drosophila-Fliege, das Gen Weiß("weiß" - weiß), das die Augenfarbe bestimmt, wird durch sequentiell dominante Allele dargestellt: w+(dunkelrote Augen) > wch(Kirsche) > w ein(Aprikose) > w bf(mattes Gelb) > w(weiß) usw. Bei Kaninchen wird das Gen, das die Schwere des Albinismus bestimmt, durch durchgehend dominante Allele repräsentiert: C(normale, nicht-albinistische Färbung) > c ch(Chinchilla) > CH(Hermelin) > mit(kompletter Albinismus).

Gleichzeitig können in verschiedenen Genen Mutationen mit ähnlicher phänotypischer Wirkung auftreten. Solche Mutationen werden genannt Genokopien. Genokopien müssen im Züchtungsprozess berücksichtigt werden: Mutationen in verschiedenen Genen können beispielsweise bei verschiedenen Pflanzensorten Resistenzen gegen phytopathogene Pilze hervorrufen.

Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Mutationen ihrer Natur nach nicht adaptiv sind, sie sind zufällig, nicht gerichtet. Erst im Laufe der Evolution, im Zuge der Selektion, wird die „Nützlichkeit“, „Neutralität“ oder „Schädlichkeit“ von Mutationen unter bestimmten Bedingungen bewertet.

Es wurde festgestellt, dass die Mutabilität eines Gens (d. h. die Häufigkeit des Auftretens einer bestimmten Mutation) von der Art des Gens abhängt: Es gibt Gene, die für Mutationen anfällig sind, und relativ stabile Gene. Bereits in den späten 1920er Jahren schlugen A. Sturtevant und dann N. I. Shapiro auf der Grundlage einer Studie über Drosophila vor, Veränderlichkeit als ein adaptives Merkmal der Art zu betrachten.

Die Mutationstheorie von De Vries basiert auf Ideen über spontane Mutationen, die ohne ersichtlichen Grund auftreten. De Vries hat nicht versucht (und konnte es nicht), die Mechanismen von Mutationen aufzudecken.

Die Untersuchung der molekularen Mechanismen des Auftretens von Mutationen ist untrennbar mit der Untersuchung der Mutagenese verbunden. (Mutagenese ist der Prozess der Erzeugung induzierter Mutationen mit Hilfe von Mutagenen.)

Zum ersten Mal wurden induzierte Mutationen von den einheimischen Genetikern G.A. Nadson und G.S. Filippov im Jahr 1925, als Hefe mit Radiumstrahlung bestrahlt wurde. 1927 deckte der amerikanische Genetiker H. Möller die mutagene Wirkung von Röntgenstrahlen auf Drosophila auf, und 1928 beschrieb L. Stadler die mutagene Wirkung von Röntgenstrahlen auf Gerste.

In den 1930ern entdeckte die chemische Mutagenese. 1932 V.V. Sacharow und 1934 M.E. Lobaschew und F.A. Smirnov zeigte, dass einige Chemikalien (Jod, Essigsäure, Ammoniak) Mutationen in Drosophila hervorrufen können. 1939 S.M. Gershenzon fand heraus, dass reine DNA ein starkes Mutagen ist. Während der 1940er Jahre Es wurde bewiesen, dass eine Vielzahl von Substanzen starke Mutagene sein können: Ethylenimin (I.A. Rapoport, UdSSR), Stickstoffsenf (Sh. Auerbach und J. Robson, Großbritannien).

Parallel dazu wurde festgestellt, dass Mutagene unter bestimmten Bedingungen wirken krebserregend und teratogen Handlung.

(Karzinogene sind Faktoren, die die Entwicklung onkologischer Erkrankungen hervorrufen; Teratogene sind Faktoren, die die Entwicklung verschiedener Anomalien und Missbildungen hervorrufen. Zusammen mit Teratami- Missbildungen - oft gefunden Morphosen- Veränderungen, die nicht zum Verlust des Körpers seiner Funktionen führen.)

Die Unterscheidung zwischen mutagen und teratogen ist relativ einfach: Teraten (Mißbildungen) sind Modifikationen, sie sind vorhersagbar (gerichtet) und persistieren nicht in nachfolgenden Generationen. Beispielsweise ist die graue Körperfarbe bei Drosophila ein normales Zeichen. Gleichzeitig die Mutation gelb- gelber Körper. Diese Mutation kann leicht künstlich erhalten werden, indem elterliche Individuen mit unterschiedlichen Mutagenen behandelt werden (beachten Sie, dass unterschiedliche Mutagene die gleiche phänotypische Wirkung hervorrufen können). Wenn Drosophila-Larven mit Silbernitrat gefüttert werden, entwickeln sich alle diese Larven zu Fliegen mit einem gelben Körper. Werden aber von diesen gelben Fliegen Nachkommen gewonnen und auf einem normalen Nährmedium gezüchtet, dann werden alle Nachkommen wieder grau. Daher ist in diesem Fall das „Vergilben“ des Fliegenkörpers keine Mutation, sondern eine Modifikation oder eine Phänokopie (eine Modifikation, die die Mutation im Phänotyp kopiert).

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Eine der zentralen Fragen der modernen Naturwissenschaft, auf die die Wissenschaft keine eindeutige Antwort gibt, ist die Frage nach dem Erscheinen des Menschen auf der Erde. Der Zweig der Naturwissenschaften befasst sich mit der Erforschung der Entstehung und Evolution des Menschen, der Triebkräfte und Muster der Anthropogenese, der Beziehung zwischen biologisch und sozial im Prozess der menschlichen Entwicklung. Anthropologie(aus dem Griechischen. anthropos- Menschlich). Derzeit gibt es mehrere Konzepte für den Ursprung des Menschen.

1. Das Konzept des Kreationismus. In alten Mythen und Legenden verschiedener Völker spiegeln sich Vorstellungen über den göttlichen Ursprung des Menschen wider, wonach der allmächtige Gott (Götter) die Welt um sich herum und den Menschen geschaffen hat. Mythen besagen oft, dass die Vorfahren des Menschen verschiedene Tiere waren: die Bewohner des Waldes - Wölfe, Bären; die Bewohner von Primorje haben Walrosse oder Fische. Religiöse Lehren weisen auf den göttlichen Ursprung des Menschen hin. Die dominierende Religion in den europäischen Ländern – das Christentum – erkennt den Schöpfer der Welt und den Menschen als einen Gott an, der den Menschen am sechsten Tag der Erschaffung der Welt nach seinem eigenen Bild und Gleichnis erschaffen hat.

2. Das Evolutionskonzept. Versuche, die Stellung des Menschen in der Natur zu bestimmen, seine Ähnlichkeit mit anderen Tieren zu erklären, fanden bereits in den Schriften antiker Philosophen statt. Carl von Linné im Jahr 1735, der seine Klassifikation der organischen Welt schuf, ordnet den Menschen zusammen mit dem Lemur und dem Affen in die Ordnung der Primaten ein. Die Idee der Verwandtschaft zwischen höheren Primaten und Menschen fand Unterstützung und wissenschaftliche Begründung in den Werken von J. B. Lamarck (1809),

J. Buffon (1749). Der größte Beitrag zur Entwicklung ähnlich(Affen-)Theorie der Anthropogenese war das Buch von Ch. Darwin „The Origin of Man and Sexual Selection“ (1871), das eine Hypothese über den Ursprung des Menschen von einem affenähnlichen Vorfahren aufstellt, zukünftige Fossilienfunde vorhersagt, betont besondere Ähnlichkeit von Mensch, Schimpanse und Gorilla und geht davon aus, dass die Heimat Afrikas die ersten Menschen waren. Später lieferten Entdeckungen auf dem Gebiet der vergleichenden Anatomie, Physiologie, Biochemie und Genetik eine Reihe von Beweisen für die Verwandtschaft des Menschen mit höheren Primaten. Die von Paläontologen gefundenen Überreste der gemeinsamen Vorfahren von Menschen und Menschenaffen bestätigten die Richtigkeit des Konzepts der Anthropogenese.

3. Arbeitskonzept. Friedrich Engels betrachtet in seiner Arbeit „Die Rolle der Arbeit im Prozess der Verwandlung von Affen in Menschen“ die mit der Arbeitstätigkeit verbundenen Merkmale der Evolution von Primaten. Ein wesentlicher Moment im Prozess der Anthropogenese ist aufrechte Haltung, was die intensive Entwicklung des Nervensystems, insbesondere des Gehirns, verursachte. Dank der aufrechten Haltung wurden die Funktionen der oberen und unteren Extremitäten getrennt, eine unspezialisierte Hand wurde geformt - ein Werkzeug, das Hunderte verschiedener und subtiler Bewegungen ausführen kann. Die gemeinsame Arbeitstätigkeit unter schwierigen Bedingungen half den Menschen, zu überleben und mit zahlreichen Bedrohungen der umgebenden Welt fertig zu werden, um ihre eigene Welt zu schaffen, komfortabel und sicher. Arbeit war eine Voraussetzung für die Entstehung und Weiterentwicklung sozialer Beziehungen, Sprache, Denken, Bewusstsein - alles, was einen Menschen von einem Tier unterscheidet. Der Mensch ist das einzige Lebewesen auf der Erde, das in der Lage ist, die Welt um sich herum bewusst und zielgerichtet zu verändern, Ergebnisse zu planen und vorherzusehen. Allmählich weichen die biologischen Faktoren der menschlichen Evolution sozialen Faktoren.

4. Das Konzept der Mutagenese. Ende der 20er Jahre. 20. Jahrhundert Forscher kamen zu dem Schluss, dass Speziation nicht nur durch Änderungen der Umweltbedingungen erklärt werden kann (S. S. Chetverikov, R. A. Fisher, N. P. Dubanin und andere). Die dominante Rolle in der Evolution sollte von dominant gespielt werden Mutationen- Veränderungen im genetischen Code eines Individuums. Die Bedingungen der Umwelt und der Lebensweise tragen nur zur natürlichen Selektion unter den vielen Mutationen der Individuen bei, die sich durch einige Vorteile und eine bessere Anpassung an gegebene Bedingungen unterscheiden. Der Grund für das Auftreten dieser Art von Mutation können, wie Wissenschaftler vermuten, extreme geophysikalische Faktoren wie eine Veränderung sein Strahlungspegel oder geomagnetische Inversion. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Ursprungsort von Anthropoiden Ost- und Südafrika ist, das durch ein hohes Maß an Strahlung und aktive vulkanische Aktivität gekennzeichnet ist. Infolge von Erdbeben verursachte die Verschiebung geologischer Schichten die Freilegung radioaktiver Gesteine ​​und einen starken Anstieg der radioaktiven Strahlung, was zu einer intensiven Mutagenese führte. Zufall mit diesen Prozessen geomagnetische Inversion ermöglichte die Entstehung einer Vielzahl von genetischen Mutationen, einschließlich biologisch vorteilhafter. Die Hypothese der geomagnetischen Inversion (Änderung der Magnetpole der Erde) wurde vom Anthropologen G. N. Matyushkin aufgestellt. Es wurde festgestellt, dass sich die magnetischen Nord- und Südpole der Erde periodisch ändern, während die Schutzfunktion der Magnetosphäre schwächer wird, was das Eindringen kosmischer Strahlung auf die Erdoberfläche um 60% erhöht. Geomagnetische Umkehrungen werden von einer Verdoppelung der Mutationsfrequenz begleitet, und dies führt zu starken Ausbrüchen biologischer Morphogenese. Anthropologen schreiben die in Afrika gefundenen Überreste alter Affenmenschen der Zeit der geomagnetischen Inversion zu, das Erscheinen von Pithecanthropus fällt auch zeitlich mit der nächsten geomagnetischen Inversion (vor 690.000 Jahren) zusammen. Der nächste Polwechsel fand vor 250-300.000 Jahren statt, zur gleichen Zeit existierten Neandertaler auf der Erde. Das Erscheinen des modernen Menschen (vor 30-40.000 Jahren) fällt auch mit der Zeit der nächsten geomagnetischen Inversion zusammen.

5. Raumkonzept, Panspermiekonzept. Das Leben entstand im All und wurde in Form von kosmischen Rudimenten – Kosmozoen – auf die Erde gebracht (Richter G., 1865). Das Weltraumkonzept wurde von den russischen Wissenschaftlern S. P. Kostychev, L. S. Berg, V. I. Vernadsky unterstützt, die den Ursprung des Lebens mit dem Erscheinen von Materiepartikeln, Staubpartikeln und Sporen aus dem Weltraum auf der Erde verbinden, die aufgrund von Lichtdruck ins Universum fliegen.

In den späten 1960er Jahren Dank der Erfolge der Raumfahrt, der Erforschung unbekannter Flugobjekte (UFOs), der Beschreibung von Felsmalereien erwachte das Interesse an den Hypothesen der Panspermie erneut. So schrieb B. I. Chuvashov (1966), dass das Leben im Universum für immer existiert und von einem Planeten auf einen anderen übertragen werden kann.

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Mutagenese -

der Prozess des Auftretens erblicher Veränderungen - Mutationen, die natürlich (spontan) auftreten oder durch verschiedene physikalische oder chemische Faktoren verursacht (induziert) werden - Mutagene.

Mutationen

- Dies sind qualitative Veränderungen des Erbmaterials, die zu einer Veränderung bestimmter Merkmale des Organismus führen. Lippenvergrößerung mit Hyaluronsäure

Ein Organismus, bei dem eine Mutation in allen Zellen gefunden wird, wird als Mutante bezeichnet. Dies geschieht, wenn sich der betreffende Organismus aus einer mutierten Zelle (Gameten, Zygoten, Sporen) entwickelt. In einigen Fällen wird die Mutation nicht in allen somatischen Zellen des Körpers gefunden; ein solcher Organismus wird als genetisches Mosaik bezeichnet. Dies geschieht, wenn während der Ontogenese - der individuellen Entwicklung - Mutationen auftreten. Und schließlich können Mutationen nur in generativen Zellen (in Gameten, Sporen und in Zellen der Keimbahn - Vorläuferzellen von Sporen und Gameten) auftreten. Im letzteren Fall ist der Organismus keine Mutante, aber einige seiner Nachkommen werden Mutanten sein.

Mutagenese basiert auf Veränderungen in Nukleinsäuremolekülen, die Erbinformationen speichern und weitergeben. Diese Veränderungen äußern sich als Genmutationen oder chromosomale Umlagerungen. Außerdem sind Störungen im mitotischen Apparat der Zellteilung möglich, was zu genomischen Mutationen wie Polyploidie oder Aneuploidie führt. Schäden an Nukleinsäuren (DNA, RNA) bestehen entweder in Verletzungen des Kohlenhydrat-Phosphat-Rückgrats des Moleküls (Bruch, Einfügung oder Verlust von Nukleotiden) oder in chemischen Veränderungen stickstoffhaltiger Basen, die direkt Genmutationen darstellen oder zu deren Auftreten führen während der anschließenden Replikation des beschädigten Moleküls. Dabei wird die Purinbase durch eine andere Purinbase oder die Pyrimidinbase durch eine andere Pyrimidinbase ersetzt (Übergänge) oder die Purinbase durch eine Pyrimidinbase ersetzt oder die Pyrimidinbase durch eine Purinbase ersetzt (Transversionen) . Infolgedessen treten zwei Arten von Störungen in den Nukleotidtripletts (Codons) auf, die die Proteinsynthese bestimmen: die sogenannten Nonsen-Codons ("bedeutungslos"), die den Einbau von Aminosäuren in das synthetisierte Protein überhaupt nicht bestimmen, und die sogenannten Missense-Codons ("Bedeutungsverzerrung"), die den Einbau der falschen Aminosäure in das Protein bestimmen, was seine Eigenschaften verändert. Insertionen oder Deletionen von Nukleotiden führen zu einer Fehlinterpretation der genetischen Information (Leserahmenverschiebung), was in der Regel zu „bedeutungslosen“ Codons und nur in seltenen Fällen zu „bedeutungsverzerrenden“ Codons führt.

Mutationen treten nicht sofort auf. Unter dem Einfluss von Mutagenen tritt zunächst ein Prämutationszustand der Zelle ein. Verschiedene Reparatursysteme versuchen, diesen Zustand zu beseitigen, und dann tritt die Mutation nicht auf. Grundlage von Reparatursystemen sind verschiedene Enzyme, die im Erbgut der Zelle (Organismus) kodiert sind. Somit steht die Mutagenese unter der genetischen Kontrolle der Zelle; es ist kein physikalisch-chemischer, sondern ein biologischer Prozess.

Beispielsweise schneiden enzymatische Reparatursysteme den beschädigten DNA-Abschnitt heraus, wenn nur ein Strang beschädigt ist (dieser Vorgang wird von Endonuklease-Enzymen durchgeführt), dann wird der DNA-Abschnitt komplementär zum verbleibenden Strang wieder komplettiert (dieser Vorgang wird von DNA-Polymerasen durchgeführt). , dann wird der wiederhergestellte Abschnitt an den Enden vernäht Fäden verbleiben nach dem Ausschneiden des beschädigten Bereichs (dieser Vorgang wird durch Ligasen durchgeführt).

Es gibt auch subtilere Mechanismen der Wiedergutmachung. Beispielsweise erfolgt beim Verlust einer stickstoffhaltigen Base in einem Nukleotid dessen direkter Einbau (dies gilt für Adenin und Guanin); die Methylgruppe kann einfach abgespalten werden; Einzelstrangbrüche werden zusammengenäht. In einigen Fällen arbeiten komplexere, wenig untersuchte Reparatursysteme, beispielsweise wenn beide DNA-Stränge beschädigt sind.

Bei einer großen Anzahl von DNA-Schäden können sie jedoch irreversibel werden. Dies liegt daran, dass erstens Reparatursysteme möglicherweise einfach keine Zeit haben, Schäden zu korrigieren, und zweitens die Enzyme von Reparatursystemen selbst beschädigt werden können, irreversible DNA-Schäden zum Auftreten von Mutationen führen - dauerhafte Veränderungen der Erbinformationen.

Der Mechanismus der Mutagenese für verschiedene Mutagene ist nicht derselbe. Ionisierende Strahlung wirkt direkt auf Nukleinsäuren, ionisiert und aktiviert ihre Atome. Dies führt zu Brüchen im Kohlenhydrat-Phosphat-Rückgrat des Moleküls und zu Wasserstoffbrückenbindungen zwischen komplementären DNA-Strängen, zur Bildung von "Vernetzungen" zwischen diesen Strängen und zur Zerstörung von stickstoffhaltigen Basen, insbesondere von Pyrimidinbasen. Die direkte Wirkung ionisierender Strahlung auf Chromosomen und die darin enthaltene DNA verursacht einen nahezu linearen Zusammenhang zwischen der Strahlendosis und der Häufigkeit strahleninduzierter Genmutationen und -engpässe (kleine Teilungen); jedoch ist die Beziehung zwischen der Strahlendosis und ihrer Häufigkeit für jene Arten von chromosomalen Umlagerungen, die als Folge von zwei Chromosomenbrüchen auftreten (größere Deletionen, Inversionen, Translokationen usw.), komplexer. Die mutagene Wirkung ionisierender Strahlung kann auch indirekt sein, da ihr Durchgang durch das Zytoplasma oder Nährmedium, in dem Mikroorganismen kultiviert werden, eine Wasserradiolyse und das Auftreten von freien Radikalen und Peroxiden mit mutagener Wirkung verursacht. Ultraviolette Strahlung regt die Elektronenhüllen von Atomen an, was verschiedene chemische Reaktionen in Nukleinsäuren verursacht, die zu Mutationen führen. Von diesen Reaktionen sind die Hydratation von Cytosin und die Bildung von Thymindimeren von größter Bedeutung, aber das Aufbrechen von Wasserstoffbindungen zwischen DNA-Strängen und die Bildung von "Vernetzungen" zwischen diesen Strängen spielen auch eine bekannte Rolle bei der Mutagenese. Ultraviolette Strahlen dringen nicht gut in das innere Gewebe des Körpers ein, und ihre mutagene Wirkung zeigt sich nur dort, wo sie den genetischen Apparat erreichen können (z. B. bei der Bestrahlung von Viren, Bakterien, Pflanzensporen usw.). Am mutagensten sind ultraviolette Strahlen mit einer Wellenlänge von 2500 bis 2800 A, die von Nukleinsäuren absorbiert werden. Strahlen im sichtbaren Spektrum unterdrücken die mutagene Wirkung von UV-Strahlen. Alkylierende Verbindungen, zu denen die stärksten bekannten Mutagene (die sogenannten Supermutagene) gehören, z. B. Nitrosoethylharnstoff, Ethylmethansulfonat usw., alkylieren die Phosphatgruppen von Nukleinsäuren (was zu Brüchen im Kohlenhydrat-Phosphat-Rückgrat des Moleküls führt) , sowie stickstoffhaltige Basen (hauptsächlich Guanin), wodurch die Genauigkeit der Nukleinsäurereplikation gestört wird und es zu Übergängen und gelegentlich zu Transversionen kommt. Analoge stickstoffhaltiger Basen sind in Nukleinsäuren enthalten, was während der anschließenden Replikation zum Auftreten von Übergängen und Transversionen führt. Die gleichen Veränderungen werden durch salpetrige Säure verursacht, die stickstoffhaltige Basen desaminiert. Acridin-Farbstoffe bilden mit der DNA einen Komplex, der ihre Replikation stört: Als Folge werden ein oder mehrere Nukleotidpaare weggelassen oder zusätzlich eingefügt, was zu einer Verschiebung des Leserahmens führt. Ähnliche Typen von Reaktionen mit Nukleinsäuren charakterisieren auch andere chemische Mutagene, aber für viele von ihnen ist der Mechanismus der Mutagenese nicht gut verstanden.

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