3. Хромосомалық мутациялар

Хромосомаішілік өзгерістер. Хромосомалардың қайта қүры-луын мутацияларға жатқызу қабылданған, өйткені клеткаларда олардың болуы әдетте осы клеткалар қасиеттерінің неме-се олардаы пайда болатын организмдердің өзгеруімен байла-нысты болады.

Хромосомаішілік езгерістерге хромосома бөліктерінің же-тіспеушілігін (дефишенсия және делеция); хромосоманың бел-гілі бір учаскелерінің екі еселенуін, немесе дәлірек айтқанда, кебеюін (дупликация); хромосоманың жекелеген учаскелерінің 180°-қа аударылуы салдарынан хромосомадағы гендердің сы-зықтық орналасуының өзгеруін хромосомаішілік өзгерістерге

Хромосома бөліктерінің жетіспеушілігі ұзындықтары әр

65-сурет. Хромосомалар жетіспеушілігінщ түрлері:

1— үшынан жетіспеушілігі; 2— ұштарынан жетіспеушіліктері; 3— хромосомаішілік жетіспёушілік,

түрлі хромосома учаскелерін және оның түрлі бөліктерін қамтуы мүмкін. Егер хромосома иіндерінің бірінің соңы жойылатындай болып үзілсе (65-сурет, 1), онда осы иін қысқарады. Егер онда центромералар жоқ болса, бөлініп қалған үзінді ондағы гендерімен бірге ядроның таяудағы бөлінуі кезінде жойылады. Мүндай жетіспеушілікті терминальдық немесе соңы (концевыми) деп атайды.

Кейде хромосоманың бірден екі иіні үзіледі, осының салдарынан оның екі үшы да жойылады (65-сурет, 2). Бүл жағдайда оның ашық ұштары митозда шеңбер тәрізді хромосома түзе отырып қосылуы мүмкін.

Хромосоманың бір иіні бір мезгілде екі жерден үзілгенде де хромосома бөліктерінін, жетіспеушілігі байқалады (65-сурет, 3). Үзілген жерлер қосылады да, хромосома қысқарады, бүл кезде ішкі учаске жойылады. Егер бөлініп қалғаи үзінді айтарлықтай үлкен болса, жойылар алдында оның ашық үштары қосылуы мүмкін, ал метафазада ацентрлік шеңбер түзіледі.

Хромосоманын, шағын учаскелерінің бөлініп қалуына байланысты микроделецияны шамалы жетіспеушілікке жатқызады. Ұсақ жетіспеушіліктер кейде фенотиптік эффект бере отырып және гендік мутацияны бейнелей отырып әдетте гомозиготалы күйде сақталады. Оларды ген мутациясынан айыратын бірден-бір көрсеткіш—оларда кері мутациялану болмайды.

Хромосома бәліктерінің үлкен жетіспеушілігі әдетте гомози-готалы күйде летальды болады, бұл хромосоманың әрбір локусының клетка мен организм тіршілігі үшін зор маңызы бар екен-дігін дәлелдейді. Жетіспеушіліктен гетерозиготалар ғана тірші-лікке қабілетті болуы мүмкін. Бұл жағдайда жетіспеушілік арқылы анықталатын мутациялар доминанттық ретінде көрініс береді- Хромосома учаскесі жетіспеушілігінің фенотиптік эффек-тісі хромосоманың генетикалық системасын, гендердің орналасу реттілігін, олардың өзара байланысын бұзатындығымен түсін-діреді.

Ірі жетіспеушіліктерді генетикалық және цитологиялық әдіс-термен анықтауға болады. Мәселен, адамның «мысықша мия-улауының» синдромы сипатталған. Бұл синдром баланың сәби кезіндегі мысықтың мияулауына үқсас ерекше жылайтынына байланысты осылайша аталған. Ақыл-ой және дене кемістігі, микроцефалия және басқа бірқатар аномалиялар осындай сипат-ты белгілер болып табылады. Цитологиялық зерттеулер арқылы 5-хромосоманың біріндегі қысқа иіннің шамалы интеркалярлық делециясын табады. Бір шеңберлі 5-хромосомасы бар ауру адамның осындай аномалиясы сипатталған. Бұл жағдайда шең-бер түзуде де 5-хромосоманың қысқа иінінде делеция байқала-ды. Адам, сондай-ақ жануарлар мен өсімдіктер үшін де мүндай мысалдар кептеп сипатталған.

Егер қалыпты жағдайда әрбір хромосомада ген бір дозамен берілсе, онда ол екі еселенгенде немесе көбейгенде—дуиликация-да—геннің дозасы тиісінше 2 есе және одан да артады. Мысалы, егер қалыпты хромосомадағы гендер АВС тәртібімен орналасса, гендердің бірінің дупликациясы кезінде АВВС немесе АВВВС күйі пайда болуы мүмкін және т. с. с. Сірә, қүрамында бірнеше ген болатын хромосоманың үқсас учаскелерінің қайталанып ке-луі, мысалы, адамнан, тышқаннан, нейроспорадан, аспергилден, жүгеріден және т. б. табылған АВСАВСАВС дупликацияның не-ғүрлым жиі кездесетін жағдайы болса керек.

Дупликацияланған учаскелер хромосоманың көршілес учаскелерінде ғана болып қоймайды, сонымен қатар, бүкіл хромосомаға таралуы, ал кей жағдайларда басқа хромосомаларға да орын ауыстыруы мүмкін. Сірә, ұқсас учаскелердің көбеюі хромосомалар мен түрлер зволюциясындағы кең таралған қүбылыс болар.

Егер учаскелердің бірінде гендер АВСД тәртібімен қалыпты орналасса, олардың ВС учаскесін 180°-қа айналдыру инверсия-сында бүл тәртіп АСВД болып өзгеруі мүмкін.

Хромосома ішінде инверсия түзілуі үшін ол екі жерден үзілуі қажет. Инверсия көбіне рецессивті летальды эффектімен байла-нысты, сондықтан олар гомозиготалы күйде сақталмайды және оларды әдетте гетерозиготадан табады.

Алайда летальды эффектімен байланысы жоқ инверсиялар да кездеседі.

Инверсияны алып хромосомалардан немесе мейоздьщ пахитена сатысында цитологиялық әдіспен табуға болады. Гомози-готалы инверсияда хромосомалар коньюгациясы мен кроссинговер қалыпты жүзеге асады. Гетерозиготалы инверсияда хромосомалар коньюгациясы 66-суретте көрсетілгендей тәртіппен өтеді. Инверсияланған хромосома ілмек түзеді, ал қалыиты хромосома оны айналып өтеді.

Егер хромосомалар арасында алмасу бір рет өтетін болса, оның нәтижесінде әдеттен тыс: біреуі клетка бөлінуі кезінде жойылатын центромерсіз, ал екіншісі—екі центромері (дицентр-лі хромосома) бар екі хромосома түзілетінін 66, 3-суреттен көру-ге болады. Мұның кейінгісі I анафазада центромерлер полюстерге қарай ажырағанда хромосома «көпірін» түзеді. Бұл көпір кез келген жерден үзілуі мүмкін, осының нәтижесінде гаметалар бір учаскелерінде азды-көпті жетіспеушіліктер бар және екінші учаскелерінде дупликациялары бар хромосомаларға ие бола алады, сөйтіп тіршілікке қабілетсіз болып шығады. Тіршілікке қабілетті қалыпты гаметалар айқасуға түспеген немесе қос кроссинговерден өткен хромосомалар есебінен ғана түзілуі мүмкін (66-сурет, 4). Алайда соңғы жағдай өте сирек кездеседі. Өйткені кроссоверлі гаметалар дара кроссинговер есебінен тіршілікке

66-сурет. Акроцентрлік хромосомадағы гетерозиготалы инверсия жағдайындағы коныогация мен кроссинговер және мейоз өнімдері:

1— ңальшты (аЪсйеі) және коныогацияға дейінгі ин-версияланғаи (АЕВСВҒ) хромосомалар; 2—• коныогация; 3— бір реттік крос-синговер жөне мейоз өнім-дері (дицентрлі және ацен-трлі хромосомалар); 4— ңос кроссинговер және мейоз өнімдері: центро-мерлер ашың дөцгелекиен белгіленге.

кабілетсіз болып шығатындыктан, инверсия бойьшша гетерозиготаларда кроссинговердің болмайтындығы немесе оның тұн-шықтырылғаңдығы жөнінде әсер туады. Сондықтан инверскя-ларды кейде кроссинговерді бекітушілер деп атайды.

Инверсиялар жануарлар мен өсімдіктердің табиғи популя-цияларында кездеседі, олар адамда да ұшырасады. Адамда ге-терозиготада инверсияның болуы нормадан ешқандай ауыткушылықты туғызбауы мүмкін. Алайда (66-суретте) айтылып өт-кендей гаметогенезде жетіспеушіліктері мен дупликациялары бар теңестірілмеген гаметалар пайда болуы мүмкін, демек ұрпақта да сондай кемістіктер кездеседі.

Хромоссма аралық өзгерістер. Қарастырып өткен хромосомаішілік қайта құрылудан басқа, гомологты емес хромосомалар арасында учаскелер алмасумен байланысты езгерістер де болады. Хромосома аралық мұндай қайта құрылуды

Қалыпты хромосоманың бір жұбында жағдайда орын ауыстырған учаскелердің үзындықтары тең н-месе тең емес болуы мүмкін, сейтіп олардағы гендердің мөлшері де тең немесе тең емес болуы мүмкін. Алмасудың мүндай типін өзара немесе реципрокты транслокация деп атайды.

Транслокацияның басты генетикалық эффектісі ілінісу тобы-ның өзгеруі болып табылады: орын ауыстырған гендер жаңа тіркесу тобына енеді де, осы арқылы генотиптің қалыптасқан системасы бүзылады.

Мейоздағы транслокацияланған хромосомалар әрекетінің зор маңызы бар, өйткені гетерозиготалы особьтардағы мүндай хромосомалардың коньюгациясы өзінше ерекше етеді. Транслкация бойынша гетерозиготаларда I профазадағы коньюгация кезінде крест сияқты фигура пайда болады. Ондай фигуракын, пайда болу себебі әр хромосомаларға белініп кеткен гомологты локустар зигонема стадиясында бір-біріне өзара тартылысуға душар болады (67-сурет). Крест тәрізді фигуралар диплонема стадиясында күрделі хиазмалар түзеді. Диакинезде хиазмалар центромерлерден хромосомалардың шеттеріне қарай сырғуы нә-тижесінде сақина тәрізді фигуралар түзіледі. Кейде хромосома-лар сақинасы аударылу арқылы сегіздік тәрізді фигуралар тү-зеді. Хромосомалардын, дәл осылай орналасуы тіршілікке қабілетті, теңестірілген гаметалар береді (67-сурет, /), өйткені бүл жағдайда.өзгерген хромосомалардың екеуі де немесе өзгермеген екі хромосомалар полюстің біріне қарай кетеді. Хромосомалар мейозда сақина тәріздес орналасқанда теңестірілмеген геномдры бар гаметалар түзіледі: олардың біреулерінде—гендер екі рет

68-сурет. Акроцентрлі хромосомада үзілу пайда болған жағдайдағы хромосома ішілік қайта құрылудьң пайда болу механизмдері. Гендер цифрлармен белгіленген.

Метацентрлі хромосомада да осындай әдіспен қалыпты құрылым қал-пына келуі немесе хромосомалық аберрация тууы мүмкін.

Хромосоманын. қызметін бірлеген жіпше (ерте интерфаза) немесе екі хроматид (кеш интерфаза және I профаза) атқаратын уақытта үзілу мен алмасу жүзеге асуы мүмкін. Бірлеген жіпше сатысында өтетін қайта құрылуды кейде хромосомалық қайта құрылу деп, ал екі хроматид сатысында жүзеге асатын қайта құрылуды хроматидтік қайта құрылу деп атайды.

Хромосомалық қайта қүрылуды зерттеу генетиктерге генотипті система ретінде зерттеу әдісін берді. Хромосомалар тұңым куалайтын дискретті, яғни олардьң әр түрлі локустары организмнің әр түрлі белгілері меи қасиеттерінің дамуын анықтайтын болса, әрбір хромосома езара әсер ететін гендердің эволюция процесінде қалыптасқан біртұтас система-сын көрсетеді. Инверсиялар мен транслокациялардағы гендер тәртібінің езгеруі көп ретте жаңа белгілер тууының себебі болатындығын көрсететін фактілер осы айтылғандарға дәлел болады. Қейбір дупликациялар мен жетіспеушіліктерде де осындай құбылыс байқалады.

Геннің басқа гендер системасындағы жағдайына байланысты оның әсерінің өзгеруін А. Стертевант жағдай эффектісі деп атауды ұсынды. Бұл генді дербес бірлік ретінде емес, генотиптің бүкіл системасынын, бір бөлігі ретінде қарастырудағы алғашқы талпыныс еді. Қазіргі кезде мүндай көзқарастық дүрыстығын дәлелдейтін көптеген фактілер бар (24-тарауды қарақыз).

Хромосомалық қайта қүрылудын, жәрдемімен генотиптердің жаңа системалары түзіле алады. Мәселен, тіршілікке қаблетті, транслокациясы, инверсиясы немесе дупликациясы бойынша гомозиготалы формалар пайда болатын жағдайларда ол белгілі бір тіршілік ету жағдайларына бейімделген болып,көбейіп, одан соң жеке түрге оқшаулануы мүмкін. Бүл жаңа түрдін, бүрынғы гендері сақталады, бірақ олар не басқа тіркесу тобында болуы керек немесе олардың хромосомада орналасу реті өзгеруі керек. Демек, хромосомалық қайта құрылу эволюция үшін де маңызды роль атқарады.