突然変異 – 定義、種類、および原因

突然変異とは – 概要

突然変異の定義によれば、突然変異は生物学的多様性の主要な源である DNA 配列の変化です。これらの変化はいくつかのレベルで発生し、まったく異なる影響を与える可能性があります。繁殖する可能性のある生物学的システムでは、まずそれらが遺伝するかどうかを判断する必要があります。具体的には、特定の突然変異は、それを保有する人にのみ影響を与えますが、他の突然変異は、宿主生物のすべての子供と子孫に影響を与えます.

突然変異の定義は、次世代を作成し、遺伝物質を変更して生物の子孫に影響を与える細胞で突然変異が発生する必要があることを説明しています。最後に、環境ストレスと遺伝的突然変異の相互作用が種の多様化をもたらします。

突然変異の定義

突然変異は、DNA 遺伝子が破壊または変更されたときに発生し、その遺伝子によって運ばれる遺伝情報が変更されます。

変異原とは、DNA 遺伝子の物理的構成に恒久的な変化をもたらし、遺伝情報を変化させる可能性のある化学物質です。

他にも多くの分子変化がありますが、「突然変異」は通常、核酸を変化させる変異を指します。これらの核酸は、生物の DNA のビルディング ブロックであり、ウイルスの DNA または RNA のビルディング ブロックです。

DNA と RNA を理解する 1 つの方法は、長期的に生物の複製に必要な情報を保存する化学物質であるというものです。このセクションでは DNA 変異に焦点を当てていますが、RNA もほぼ同じ変異因子の影響を受けやすいと考えてください。

体細胞変異とは?

突然変異の定義によれば、突然変異が非生殖細胞で起こる場合、それらは体細胞突然変異と呼ばれます。体細胞変異は、「体」を意味するギリシャ語のソーマに由来し、現在の生物の体にのみ影響を与えます。体細胞変異は、日常的に発生し、生存能力などの人の本質的な属性を変更しない限り、進化の観点からは重要ではありません.

たとえば、がんは、単一の生物の生存に影響を与える強力な体細胞変異です。一方、進化論は主に、次世代を形成する細胞内の DNA の変化に関係しています。

ヒューゴ ド フリース理論:進化的突然変異理論

Hugo de Vries (1848—1935) はオランダの植物学者であり、1901 年に新種の起源に関する彼の考えを発表したメンデリズムの独立した再発見者の 1 人でした。彼はまた、ダーウィンの理論の批判のいくつかに対処しました。

彼によると、新しい種は急激な変化によって生み出され、彼はこれを突然変異と呼んでいます。 Hugo de Vries は、突然変異は世代を超えて受け継がれ、受け継がれると主張しました。

実施された実験

ユーゴ・ド・フリースはマツヨイグサ (月見草) を研究し、さまざまな異常な形態を発見しました。 O. Lamarckian が自家受粉し、その種子が成熟したとき、ほとんどの F1 植物は親に似ていましたが、いくつかは異なっていました.

さまざまな植物も自家受粉し、種子を広げたとき、植物の大部分は親と同じでした.しかし、いくつかはまださまざまな植物を持っていて、このパターンは何世代にもわたって続いていました. Hugo de Vries は、彼のテストから、新しい遺伝的特徴が人種に存在する前の証拠なしに突然発達する可能性があることを示唆しました.

塩漬けとは?

ヒューゴ・ド・フリースは、進化はダーウィンが示した小さな遺伝的変異ではなく、突然変異によって引き起こされると考えました。ダーウィンのバリエーションは控えめで方向性がありますが、突然変異は予測不可能で方向性がありません。ダーウィンは、進化は進歩的であると考えました。しかし、Hugo de Vries は、突然変異が種の発達を引き起こすと信じていました。これは、一段階突然変異またはサルテーションとして知られています。

突然変異理論の主な特徴

Hugo de Vries (1901) は、上記のデータに基づいて進化の突然変異理論を提唱しました。仮説によると、進化とは、進化の原料となる突然変異 (不連続な変化) によって新しいタイプや種が生成されるぎくしゃくしたプロセスです。以下は、突然変異理論の最も注目すべき特徴です:

• 進化の基本的な要素は、突然変異または不連続な変化です。
• 突然変異は予期せず発生します。すぐに機能します。
• ダーウィンの継続的な変化や変動とは異なり、突然変異は種の平均的または典型的な特徴に集中していません.
• 同じ種類の突然変異が、同じ種の複数の個体で発生する可能性があります。
• すべてのミューテーションを親から子に渡すことができます。
• 突然変異はあらゆる方向に起こります。
• 自然は有益な突然変異を選択します。致命的な変異は削除されます。ただし、危険性が低く効果の低いものは子孫の中で生き残ることができます。
• バリエーションの積み重ねが新種の出現につながります。たった 1 つの突然変異が現代の種の創造につながることもあります。

突然変異説が有利な点:

• 突然変異はすべての亜種の源であり、進化の源泉です。
• 突然変異の概念は、前進進化と逆行進化の両方を説明できます。
• 突然変異率は個人とその構成要素によって異なるため、突然変異理論は、変更された形と不変の形の両方の出現を説明するかもしれません.
• 過去にいくつかの変異が発生しています。突然変異も発生します。彼らは新しい種類を生み出しました。
  • アンコン シープは、1791 年にマサチューセッツ州で思いがけず誕生した足の短い品種です。
  • 1889 年、自家繁殖牛の突然変異として角のない牛が出現しました。
  • たった 1 つの突然変異で、サイサー ギガス、レッド ヒマワリ、デリシャス アップル、ノーバル オレンジなどの新しい品種や植物種が生まれる可能性があります。
  • 突然変異により、無毛で双指の猫が生まれました。

突然変異理論に対する反論 (突然変異理論批判):

• Hugo de Vries の Oenothera Lamarckian は、通常の植物ではなく、染色体異常を伴う複雑なヘテロ接合体でした。
• 自然の突然変異は、ヒューゴ・ド・フリースが信じていたほど多くはありません.
• 変異の大部分は、好ましくないか退行性です。
• 突然変異はしばしば劣性ですが、通常は進化に関与する特徴が優性です。
• 突然変異理論は、昆虫と花の受粉への相互依存の進化を説明できません.

理論の意義

ヒューゴ・ド・フリースの突然変異理論は、突然変異に直接焦点を当てているため、突然変異の意味を理解する上で重要です。しかし、最終的に進化は突然変異だけでは進まないことが示されました。進化には、自然淘汰と突然変異体の分離も必要でした。

DNA 変異の種類

突然変異の原因

突然変異の定義は、突然変異が動物間で遺伝的差異を引き起こすことを説明しています。正の突然変異は世代を超えて受け継がれます。

たとえば、鎌状赤血球貧血は、ヘモグロビン遺伝子の突然変異の結果です。赤血球は鎌の形をしています。ただし、アフリカの人口では、この突然変異によりマラリア保護が得られます。がんは、細胞分裂を制御する遺伝子の突然変異によって引き起こされます。

次の要因が突然変異を誘発します:

• 内的要因

突然変異の意味は、DNA が正しく複製できなかったときに突然変異の大部分が発生することを説明しています。これらの突然変異のすべてが進化をもたらします。細胞分裂の間、DNA はそれ自体を複製します。 DNA 複製は常に完全であるとは限らず、元の DNA からのこのわずかな逸脱は突然変異と呼ばれます。

• 外的要因

DNA が特定の化学物質や放射線にさらされると、分解が始まります。紫外線はチミン二量体を破壊し、DNA を変化させます。

突然変異の影響

遺伝的変化は大きな影響を与える可能性がありますが、多くの場合、進化的変化は多数の小さな変化の積み重ねから生じます.状況や場所に応じて、突然変異の影響は役立つ場合もあれば、有害な場合もあれば、中立的な場合もあります。非中立変異の大部分は有害です。一般に、突然変異によって影響を受ける塩基対の数が多いほど、突然変異の影響が大きくなり、突然変異が有害である可能性が高くなります.

研究者は、突然変異の影響を真に理解するために、生物学的システムの特定の属性にどのような影響を与える突然変異がいくつ発生するかを推定するために、突然変異結果 (DME) の分布を定量化し始めています。進化研究で関心のある属性は適合性ですが、分子遺伝学では他の発達中の形質も関心があるかもしれません. DME に関する有意義な情報を収集することは非常に困難です。これに伴う影響は、致命的なものから中立的なもの、好ましいものまで多岐にわたるためです。また、さまざまな交絡変数がこれらの評価を妨げていることがよくあります。

さらに事態を複雑にしているのは、多くの変異が相互に作用してその効果を変化させていることです。これはエピスタシスとして知られています。この不確実性にもかかわらず、現代の研究は、大規模な遺伝子変異がほとんど影響を及ぼさないことを一貫して示してきました. DME と突然変異の意味についてさらに学ぶには、広範な研究が必要です。

まとめ

突然変異の定義によれば、突然変異率はゲノム内でもゲノム間でも異なる可能性があります。研究者は、特定の突然変異の有病率をより正確に推定する前に、さらに多くの作業を行う必要があります。高スループットのゲノム配列決定ツールの出現により、突然変異率に関するより完全で正確な知識が得られる可能性が高まります。突然変異は進化の重要な要素であるため、そのような研究は重要であると予想されます.