Экологическое воздействие на генетические структуры

Реакции организма на изменения условий внешней среды

Любая серьезная опасность нарушения гомеостаза порождает компенсаторные процессы, направленные на нейтрализацию такой угрозы и стабилизацию внутренних параметров в пределах нормы. Генетические основы адаптации — тенденция к устойчивости диапазона адаптивных реакций вокруг некоторых средних значений, связанная с особенностями наследования полученных признаков.

Действие компенсаторных процессов ограничено определенными рамками (нормой реакции). Превышение этих пределов вызывает патологические изменения в организме. Итак, иными словами, здоровье — это генетическая норма реакции на воздействия окружающей среды. Болезнь — это превышение силы воздействия над пределами нормы реакции. Приспособляемость отдельного организма может возрасти в результате акклиматизации, тренировки, обучения, использования лекарств, вакцинации. Однако она все равно будет оставаться в пределах наследственно обусловленной нормы реакции.

Воздействие, опосредованное естественным отбором. Социальные отношения, ликвидировав биологическую конкуренцию между людьми, свели этот путь воздействия среды на наследственность человека к минимуму. Однако, на заре развития человеческого общества, значительная изоляция отдельных человеческих популяций, низкий уровень техногенного воздействия на среду их обитания способствовали тому, что в силу естественного отбора в отдельных популяциях получали широкое распространение наследственные признаки, содействующие сохранению здоровья в данной экосистеме. Отсюда возникновение расовых и других межпопуляционных различий между людьми: цвет кожи, морфологические особенности телосложения, средний рост. Однако все эти различия не выходили за пределы видовых общечеловеческих генетических норм. Так, например, темный цвет кожи обусловлен повышенным содержанием в клетках пигмента меланина, что в свою очередь определяется экспрессией доминантных аллелей множества генов. В экваториальной зоне более жесткое ультрафиолетовое излучение способствовало естественному отбору людей с преимущественно доминантными аллелями генов, ответственных за синтез меланина. В северных широтах люди испытывают недостаток ультрафиолетового облучения, необходимого для синтеза витамина Д, поэтому приспособительным является преобладание рецессивных генов меланина. Отличия в телосложении между коренными народами севера (коренастое с укороченными конечностями) и коренными народами тропической зоны (худощавое, с удлиненными конечностями) объясняется тем, что теплопродукция у всех людей одинаковая, а теплоотдача пропорциональна площади поверхности, поэтому при одинаковом весе северный тип телосложения обеспечивает низкую теплоотдачу, а южный - высокую.

Особенности строения лица монголоидной расы сформировались в ледниковый период в условиях, близких к современным полярным. Такое строение черепа обеспечивает увеличенный слой подкожного жира на лице, предохраняющий от обморожения. Характерно то, что телосложение и оттенки цвета кожи закономерно изменялись в соответствии с миграцией монголоидов в направлении к тропикам.

В настоящее время новые технологические возможности человека снижают роль климатических факторов как факторов отбора. Сформировавшиеся расовые и этнические различия не получают подкрепления. К концу XX века исчезло большинство социальных преград к межрасовым и межэтническим бракам, что наряду с новыми возможностями миграции постепенно приводит к размыванию различий.

Новые возможности миграции стали одной из генетических предпосылок акселерации – ускоренного физического развития молодого поколения и увеличения его параметров.

Таким образом, можно говорить, что экологическое воздействие на геном, опосредованное естественным отбором, уменьшается. В то же время развитие производства привело к появлению новых и усилению природных факторов, воздействующих непосредственно на генетические структуры.

Непосредственное воздействие среды на наследственность

Передача наследственной информации от клетки к клетке идет путем ее копирования, а затем распределения копий между двумя новыми клетками. По законам кибернетики, любое копирование и передача информации сопровождаются искажениями этой информации, и вероятность искажения пропорциональна объему информации. Вероятность искажения одного гена при каждом его копировании составляет 1/100000. Искажение наследственной информации называется мутацией. Ряд факторов внешней среды может повысить естественную частоту мутации. Эти факторы называются мутагены. Температура, влажность, давление, звуковые колебания разных частот, некоторые химикаты могут нарушать процесс деления клеток и приводить к неправильному распределению хромосом между дочерними клетками. Это - хромосомные мутации. Они, как правило, приводят или к гибели, или к тяжелым врожденным дефектам.

Радиоактивные и ультрафиолетовые излучения, вещества, способные взаимодействовать с нуклеиновыми кислотами, вызывают генные мутации, т.е. изменения в структуре самих генов, в последовательности их нуклеотидов. В зависимости от того, в каких клетках произошли мутации, их делят на:

-Соматические - это мутации в соматических клетках, т. е. в любых клетках организма, кроме половых. Большинство мутаций носят отрицательный для организма характер, но являются рецессивными. Поэтому соматические мутации не играют большой роли в жизни организма. Но если соматическая мутация происходит в ранние периоды развития зародыша, она может привести к тяжелым врожденным дефектам. В некоторых случаях соматическая мутация активизирует обычно "спящие" ОНК-гены. Их активизация приводит к тому, что клетка перестает выполнять свои функции и одновременно приобретает способность к быстрому и неограниченному делению. Так развиваются опухоли.

-Генеративные - это мутации в половых клетках и их предшественниках. Они никак не проявляются в организме, в клетках которого происходят, но передаются потомству. Благодаря рецессивному характеру большинства мутаций, они могут не проявляться в длинном ряду гетерозиготных поколений и проявляются только в гомозиготном состоянии, т. е. когда в результате оплодотворения окажутся в сочетании с точно таким же геном.Результатом генеративных мутаций могут быть наследственные заболевания, заболевания с наследственной предрасположенностью, врожденные дефекты. Развитие производства ведет к быстрому росту количества мутагенов в среде обитания человека, что повышает естественную частоту мутаций. При этом отсутствие биологической конкуренции ведет к их длительной циркуляции и накоплению в генофонде. Этот процесс оценивают по показателю генетического груза населения, который рассчитывается как % новорожденных с дефектами развития на каждую тысячу новорожденных в данной местности. Статистика показывает, что генетический груз населения тем выше, чем выше экономическое развитие региона.

Дата добавления: 2014-10-23