Мутагены (от лат. mutatio - изменение и греч. -genes-рождающий, рожденный), химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения - мутации.

Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения в структуре генов, структуре и количествехромосом.

Действие мутагенов, рассеянных в окружающей среде, вызывает увеличение частоты возникновения мутаций, что ведет к росту так называемого генетического груза, выражающегося в увеличении наследственной патологии, а также частоты онкологических заболеваний.

Мутагенез - возникновение мутаций – внезапных качественных изменений генетической информации. Термин «мутация» был предложен голландским ученым де Фрисом (Н. de Vries) в 1901 г.

Мишенью действия мутагенов в клеткеявляются главным образомДНКи, возможно, некоторыебелки. К последним относят в основномбелки, играющие структурную роль в организациигеномаили принимающие участие врепликации(самовоспроизведениимолекулынуклеиновых кислот),рекомбинации(перераспределении генетического материала родителей в потомстве) илирепарации(восстановленииповрежденной структурыДНК).

Для устранения первичных повреждений генетических структур, вызванных мутагенами, в клетке существует ряд систем восстановления, или репарации, генетических повреждений. В настоящее время таких систем насчитывается более десяти. Однако в ходе репарации часть первичных повреждений может остаться и привести к возникновению мутаций

Физическими мутагенами называются любые физические воздействия на живые организмы, которые оказывают либо прямое влияние на ДНК или вирусную РНК, либо опосредованное влияние через системы репликации, репарации, рекомбинации

Первые физические мутагены, открытые учеными,- это разные виды излучений: ионизирующее излучение, радиоактивный распад, ультрафиолетовое излучение.

Первичный эффект ионизирующих и ультрафиолетовых излучений заключается в образовании одиночных или двойных разрывов в молекуле ДНК. Ультрафиолетсильно поглощается тканями и вызывает мутации лишь в поверхностно расположенных клетках многоклеточных животных, однако на одноклеточных он действует эффективно. Мутагенное действие ультрафиолета было установлено в 1931 г.А.Н. Промптовым.

Другими физическими мутагенами являются частицы разной природы, имеющие высокую энергию: это альфа- и бета-излучения радиоактивных веществ и нейтронное излучение.В случае прямого влияния на ДНК основную роль играют два параметра: величина энергии воздействующей частицы и способность биологического материала поглощать эту энергию.

Повреждения ДНК могут быть двух типов: двунитевые и однонитевые разрывы.

Мутации может вызывать также высокая или низкая температура. В 1928 г. Меллер показал, что повышение температуры на 10 градусов по С повышает частоту мутаций у дрозофил в 2-3 раза.

Зная способ действия этих мутагенов, можно было предположить, что они должны действовать на ДНК любых организмов. И действительно, вскоре было обнаружено, что например, рентгеновские лучи вызывают мутации у самых разных животных, растений и микроорганизмов.

Выяснено, что мутации, вызванные излучениями, могут затрагивать любые признаки организма, так как квант излучения или частица с высокой энергией чисто случайно может повредить любой участок ДНК. Число возникающих мутаций тем больше, чем выше интенсивность излучения, то есть чем больше квантов или частиц попало в клетку в единицу времени.

Также было показано, что физические факторы вызывают те же мутации, которые возникают и при спонтанном мутагенезе.

У высших живых существ есть вещества, ослабляющие действие излучения – фотопротекторы, а многие растения содержат алкалоиды и кумарины, они усиливают процессы, вызванные радиацией и эти вещества опасны для животных.

Физические мутагены и их действие сильно зависит от предварительной эволюции организма. К постоянно действующим мутагенам виды выработали устойчивость. Физический мутагенез может не регистрироваться из-за быстрой гибели мутантных организмов.

2. Влияние физических мутагенов на живые клетки

2.1 Влияние ионизирующего облучения на живой организм

Мутациипри действии физических мутагенов возникают так же, как и при действии мутагенов химических. Вначале возникает первичное повреждениеДНК. Если оно не будет полностью исправлено в результатерепарации, то при последующем репликативном синтезеДНКбудут возникатьмутации. Спецификамутагенеза(процесса возникновениямутаций) при действии физических факторов связана с характером первичных поврежденийгенома, вызываемых ими.

Ионизирующее излучение – это поток заряженных или нейтральных частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды.

Ионизирующее излучение может вызвать мутации – внезапные естественные или вызванные искусственно наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Есть мутации спонтанные , возникающие под влиянием природных факторов внешней среды или в результате биохимических изменений в самом организме, и индуцированные , возникающие под воздействием мутагенных факторов, например, ионизирующего излучения химических веществ.

Мутации могут быть прямыми , если их проявление приводит к отклонению от признаков так называемого дикого типа и обратными , если они приводят к восстановлению дикого типа.

Мутации в половых клетках – генеративные – передаются следующим поколениям; мутации в любых других клетках организма – соматические – наследуются только дочерними клетками и оказывают воздействие лишь на тот организм, в котором возникли.

Ядерные мутации затрагивают хромосомы ядра, цитоплазматические – генетический материал, заключенный в цитоплазматических органоидах клетки – митохондриях, пластидах.

В зависимости от характера изменений в генетическом материале различают точечные мутации, геномные мутации и хромосомные аберрации (перестройки). Точечные мутации представляют собой результат изменения последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК, являющейся носителем генетической информации и связаны с добавлением, выпадением или перестановкой оснований в ДНК. Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом в клетке, кратным одинарному набору хромосом, а также увеличением или уменьшением числа отдельных хромосом.

Радиоактивные вещества могут воздействовать на организм человека внешне и внутренне. Внешнее облучение характеризуется воздействием ионизирующего излучения извне и обусловлено различной проникающей способностью частиц. Внутреннее облучение связано с попаданием радиоактивного вещества внутрь человеческого организма с пищей, с вдыхаемым воздухом или через открытую рану.

Воздействие радиоактивного излучения на организм человека зависит от многих факторов и определяется:

Скоростью радиоактивного распада радионуклида;

Скоростью выведения РВ из организма;

Типом радиоактивного излучения;

Острые последствия проявляются в первые несколько дней (недель) после облучения. Отдаленные последствия – последствия, которые развиваются не сразу после облучения, а спустя некоторое время.

Острая лучевая болезнь возникает после тотального однократного внешнего равномерного облучения. Между величиной поглощенной дозы в организме и средней продолжительностью жизни существует строгая зависимость.

При воздействии ионизирующего излучения в дозах, не вызывающих острую или хроническую лучевую болезнь, происходит изменениях в основных регуляторных системах организма и функциональные изменения деятельности основных физиологических систем чаще всего носят полисиндромный характер. Это проявляется в развитии донозологических состояний, переходящих с ростом дозы к клинической патологии.

В структуре неврологической заболеваемости особое место занимает синдром вегетативной дистонии, повышения тревожности как устойчивой личностной черты, отмечается ускорение перехода психофизиологических расстройств в стойкие психосоматические.

При дополнительном воздействии других неблагоприятных факторов существует вероятность роста общесоматических заболеваний. Радиационный фактор выступает лишь как одно из условий этого роста.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока.

1. Развивать личностные УУД через формирование понятия “мутаген”, “мутагенез”, “спонтанный мутагенез”, “индуцированный мутагенез”, расширение знаний учащихся о типах мутагенов и их влиянии на организмы. Показать опасность загрязнения окружающей среды мутагенами, обосновать необходимость обеспечения генетической безопасности человека.

2. Развивать регулятивные и познавательные УУД через умения управлять познавательной и учебной деятельностью посредством самостоятельной постановки проблемы и путей ее разрешения, структурирования изучаемого материала, работы с дополнительной литературой, умения выступать с сообщениями, ставить вопросы, проводить оппонирование.

3. Развивать коммуникативные УУД, обеспечивающие возможности сотрудничества: умения слышать, слушать и понимать партнера, контролировать действия друг друга, правильно выражать свои мысли в речи, уважать в общении и сотрудничестве партнера и самого себя.

3. Воспитательные

Методические цели: показать методические приемы формирования коммуникативных УУД у учащихся на уроках биологии (Приложение 5).

Материальное обеспечение урока: презентация, ИАД, раздаточный материал, сообщения учащихся.

Методы работы: словесный, проблемный, частично-поисковый, применение ранее полученных знаний, творческий подход к учебной деятельности в использовании дополнительной литературы, контроль знаний.

Форма урока: семинарское занятие.

Проведение урока

Есть бытие, но именем каким
его назвать? Ни сон оно, ни бденье;
Сознанье ли болезненной мечты
Иль дерзкого ума соображенье…

Е.А. Баратынский

Сегодня мы с вами продолжаем разговор о наследственной изменчивости. Давайте вспомним, что мы уже знаем по этому вопросу. (Типы наследственной изменчивости, типы мутаций и их проявление).

Тема нашего сегодняшнего урока “Мутагены и их влияние на живую природу и человека” (слайд № 1). Для сегодняшнего семинарского занятия вы получили 5 вопросов опережающего задания и должны были разделиться на группы и подготовить дополнительный материал по ним. Каждая группа получит возможность выступить, ответить на вопросы и послушать оппонента (слайд № 2).

Перед тем, как начать работу, я хочу предложить вам небольшой слайд-фильм, посмотрите его внимательно, и сформулируйте проблему, а в конце урока предложите пути ее разрешения.

Учащиеся смотрят слайд-фильм (слайды № 3–13), обсуждают свои эмоции и формулируют проблему.

(Почему возникают такие уродства у человека и можно ли повлиять на этот процесс?).

Для того, чтобы ответить на наш вопрос, поработаем сначала с новым материалом, обсудим вопросы, предложенные вам на самоподготовку. Работать будем по схеме, оценка работы при помощи жетонов (Приложение 1 , , , ).

Мутагены и их типы (1 группа выступает, оппонирует 2 группа, вопросы по желанию)

Учащиеся слушают выступление, выполняют в рабочих тетрадях задания № 1, 3, 6.

Мутагены – факторы, вызывающие возникновение мутаций(слайд № 14).

Классификация по природе воздействующих факторов (слайд № 15) :

1. Физические – различные типы излучений, температура.

2. Химические.

3. Биологические.

По происхождению:

1. Спонтанные – действуют в нормальных природных условиях без видимых причин.

2. Индуцированные – искусственно инициируются человеком для своих целей.

(Слайд № 16). Факторы, вызывающие самопроизвольный (спонтанный) мутагенный эффект, подразделяют на внешние, или экзогенные, и внутренние, или эндогенные. К экзогенным факторам спонтанного мутагенеза относят естественный радиационный фон, а также действие на соматические или половые клетки организма высоких или низких температур.

Известно, что среди растительных организмов высокогорных или арктических районов часто встречаются полиплоидные формы, возникающие как следствие спонтанных мутаций генома. Это связано с резкими перепадами температур в период вегетации, а в горах - с сильной УФ-радиацией. Экспериментально доказано, что резкое повышение температуры окружающей среды на каждые 10 °С в пять раз увеличивает частоту мутаций. Неслучайно высокогорья являются центрами происхождения многих видов растений, вошедших в культуру как полиплоиды.

К числу экзогенных мутагенов относят воздействие на соматические или половые клетки организма различных химических соединений. Особенно сильными мутагенами для человека являются наркотические вещества, никотин, алкоголь. Они вызывают самопроизвольные мутации, ошибки процессов репликации и рекомбинации ДНК, повреждение генов и хромосом. При этом спонтанно возникают все возможные типы генных, хромосомных, геномных и цитоплазматических мутаций, часто опасных для жизнедеятельности организма.

Источником многих самопроизвольных мутаций являются эндогенные факторы - некоторые химические соединения, возникающие в организме спонтанно в процессе обмена веществ и вызывающие ошибки процессов репликации, рекомбинации ДНК, изменяющие месторасположение или структуру генетических элементов.

(Слайд № 17). В начале ХХ века был открыт физический, а затем и химический мутагенез, и у истоков этого открытия стояли отечественные учёные. Так, генетики В.В. Сахаров и М.Е. Лобашёв показали, что под действием химических соединений (иод, уксусная кислота, аммиак) увеличивается частота мутаций в клетках растения гречихи. Позже И.А. Рапопорт (СССР) и Ш. Ауэрбах (Великобритания) открыли мощные химические мутагены, названные ими супермутагенами.

Физические мутагены (2 группа выступает, оппонирует 3 группа, вопросы по желанию)

Учащиеся слушают, выполняют задания в рабочей тетради № 4, 5.

(Слайд № 18). К этой группе мутагенов относятся различные типы излучений, температура. К ионизирующим излучениям относят электромагнитные, рентгеновские и гамма-лучи, а также элементарные частицы (альфа, бета, нейтроны и др.). В процессе воздействия ионизирующих излучений на организм компоненты клетки, в том числе молекулы ДНК, поглощают определённое количество (дозу) энергии. При этом одна и та же доза может быть достигнута при слабой интенсивности облучения в течение длительного времени либо путём кратковременного облучения с высокой интенсивностью. Последствием облучения могут быть разрыв водородных связей в двойной спирали молекулы ДНК, разрывы одной или двух цепей ДНК, образование новых устойчивых связей (сшивок) между двумя цепями одной молекулы ДНК, между различными молекулами ДНК или между ДНК и молекулами белков. Экспериментально был получен следующий вывод.

Частота возникновения (индукции) мутаций пропорциональна дозе облучения. С увеличением дозы возрастает вероятность поражения.

В отличие от рентгеновских, ультрафиолетовые лучи не обладают достаточной энергией ионизации. Однако она поглощается входящими в состав ДНК азотистыми основаниями (пуринами и пиримидинами), переводя их в энергетически неустойчивое, возбуждённое состояние. Это приводит к ошибкам при репликации ДНК.

Мутагенным фактором также является повышенная температура. Например, при выращивании мушек-дрозофил при температуре на 10 °С выше обычной число мутаций увеличивается втрое. Радиационное повреждение генетического материала не является прямым источником возникновения изменений в клетках организма, повреждённых облучением (слайд № 19). Дело в том, что у любых организмов в клетках присутствует вода. Поэтому излучение не только непосредственно “ударяет” по чувствительным генетическим структурам, но и действует на них косвенно за счёт разложения воды. Этот процесс приводит к образованию короткоживущих, так называемых свободных радикалов (водорода Н + и гидроксила ОН -), объединяющихся с образованием либо воды, либо химически активных, а следовательно, биологически очень опасных молекул - перекиси водорода и атомарного кислорода. В свою очередь, они способны вызвать несколько новых актов ионизации. Таким образом, происходит лавинообразное увеличение частоты попаданий в “мишени”. Поэтому соединения, способные взаимодействовать со свободными радикалами (антиоксиданты), защищают молекулы-мишени от непрямого действия радиации. К числу таких антиоксидантов, например, относятся токоферол (витамин Е), микроэлемент селен и др.

Линии электропередач (слайд № 20), сильные радиопередающие устройства создают электромагнитное поле, которое в разы превышает допустимый уровень. Электрические и магнитные поля сильно влияют на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так, у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем излучения. У растений распространены аномалии развития - часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки. Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакции только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Работы английских ученых в начале 90-х годов показали, что у ряда аллергиков под действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы - годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

Зачастую более опасными являются источники слабого электромагнитного излучения, которое действует в течение длительного промежутка времени. К таким источникам относится в основном аудио-видео техника, бытовая техника. Наиболее существенное влияние на человека оказывают мобильные телефоны, СВЧ печи, компьютеры и телевизоры. Проблема электромагнитного излучения, исходящего от персональных компьютеров, встает достаточно остро ввиду нескольких причин: компьютер имеет сразу два источника излучения (монитор и системный блок); пользователь ПК практически лишен возможности работать на расстоянии; очень длительное время воздействия.

Генетические последствия воздействия ЭМИ изучены пока недостаточно. В одной из лабораторий США исследуется вопрос о зависимости между рождением монголоидных детей (болезнь Дауна) с облучением их отцов СВЧ энергией. Найдено, что большинство таких детей имеют отцов, облученных во время второй мировой войны радиополем локаторов.

Для защиты человека были разработаны специальные санитарные нормы (ГОСТ 12.1.006-84 регламентирует воздействие электромагнитных излучений на человека), в том числе и те, которые запрещают строительство жилых и прочих объектов вблизи сильных источников излучения.

Ясно для всех, что электромагнитное излучение представляет реальную угрозу для здоровья человека. Оказывается, что электромагнитные и радиационные поля близки по некоторым своим параметрам. Это было доказано как российскими, так и зарубежными учеными.

Химические мутагены (3 группа выступает, оппонирует 4 группа, вопросы по желанию)

Учащиеся слушают, выполняют задания в рабочей тетради № 5, 8.

Широкое изучение химического мутагенеза началось после того, как в 1946 году отечественный учёный И.А. Рапопорт обнаружил мощное мутагенное действие этиленимина и формальдегида, а Ш. Ауэрбах (Великобритания) такие же свойства обнаружил у иприта и его производных. С тех пор было выявлено много химических соединений, обладающих мутагенной активностью (Слайд № 21). Среди них - волокнистый минерал асбест, этиленамин, колхицин, бензпирен, азотистая кислота, наркотические вещества, алкоголь, никотин и др. Нередко эти же вещества одновременно являются и канцерогенами, то есть веществами, способными вызывать развитие в организме злокачественных новообразований (опухолей).

Выяснилось, что опасные для генно-хромосомного аппарата вещества буквально окружают нас: распыленные в воздухе препараты бытовой химии, краски для волос, производственные выбросы и выхлопные газы автомобилей и мотоциклов и т.д. Но больше всего мутагенов попадает в наш организм с пищевыми продуктами. Вредные химические вещества, накапливающиеся в почве, со временем переходят в съедобные части растений. Именно с ними мы поглощаем 37 процентов марганца, 41 - цинка, 32 - меди, 10 процентов никеля.

(Слайд № 22). Мутагены образуются и при длительном хранении продуктов в форме переокисленных соединений жиров, также повреждающих наследственную природу наших клеток. Например, если речь идет о “мутагенном мясе”, имеется в виду особенно опасная в этом отношении плесень, появляющаяся на испорченном мясе. Копчение мяса или жарение мяса и рыбы при температуре 100-200 градусов в течение 15 минут также приводит к появлению мутагенов. Холестерин, содержащийся в масле, яйцах, сметане, сливках, при долгом хранении становится мутагенным. Та же участь ожидает вкусовые добавки, используемые при консервировании, и консерванты, добавляемые к сокам и винам.

Многие лекарственные вещества вызывают в культуре клеток человека хромосомные аберрации в дозах, отражающих реальные, с которыми контактирует человек, но не показывают четкой дозовой зависимости. Эти препараты индуцируют (в 2-3 раза выше спонтанного уровня) хромосомные аберрации у “контактирующих” с ними индивидов. В эту группу можно отнести противосудорожные препараты (комплекс барбитуратов), психотропные, гормональные (эстрадиол, прогестерон, оральные контрацептивы), смеси для наркоза, противовоспалительные средства (бутадион, ацетилсалициловая кислота, амидопирин). Например, ацетилсалициловая кислота и амидопирин повышают частоту хромосомных аберраций, но только при больших дозах, применяемых при лечении ревматических болезней.

Большинство пестицидов являются синтетическими органическими веществами. Практически используется около 600 пестицидов, относящихся к разным классам химических соединений. Поскольку они циркулируют в биосфере, мигрируют в естественных трофических цепях, накапливаясь в некоторых биоценозах и сельскохозяйственных продуктах, то к прогнозированию последствий их применения привлекаются не только медики, гигиенисты, но и экологи. Очень важны прогнозирование и предупреждение мутагенной опасности химических средств защиты растений. Причем речь идет о повышении мутационного процесса не только у человека, но и в растительном и животном мире. Человек контактирует с химическими веществами при их производстве, при их применении на сельскохозяйственных работах, получает небольшие их количества с пищевыми продуктами, водой из окружающей среды.

Биологические мутагены (4 группа выступает, оппонирует 5 группа)

Учащиеся слушают, делают записи в тетради.

(Слайд № 23). К биологическим мутагенам относят некоторые растения, например безвременник осенний (Colchicum autumnale) , многие вирусы и генно-модифицированные объекты. Извлекаемый из безвременника алкалоид колхицин часто используется для искусственного получения полиплоидов, так как блокирует расхождение удвоившихся хромосом. Вирусы могут вызывать различные хромосомные мутации (аберрации), обусловливающие наследственную изменчивость.

(Слайд № 24). В настоящее время трансгенные сорта сельскохозяйственных культур, устойчивые к гербицидам, вирусам, насекомым-вредителям, с улучшенными качественными характеристиками (улучшенный состав растительного масла) занимают посевные площади, превышающие 85 млн. гектаров. Продукты питания, полученные из таких сортов, теперь уже не редкость на прилавках магазинов многих стран мира.

Но у генной инженерии есть и другая, заставляющая насторожиться, сторона, которая связана с возможным изменением структуры генома конкретного трансгенного растения, с утечкой трансгенов и их передачей диким сородичам, с воздействием на "дикие" виды в природной экосистеме. Часто в ГМ-организм внедряется ген, отвечающий за устойчивость к антибиотикам в качестве гена-маркера. Гипотетически если такой ген резистентности к антибиотикам передастся болезнетворным бактериям, то они получат иммунитет против действия антибиотиков и тогда лечение обычными антибиотическими средствами становится менее эффективным.

Невзирая на длительное невосприятие европейским сообществом генно-инженерных продуктов, в настоящее время в Европейском союзе разрешение на использование в пищевых продуктах получили продуктовые компоненты из сортов генетически модифицированной сои, кукурузы и масличных культур.

Среди используемых продуктов - масла и сиропы, которые содержат "ГМ-производный материал", а также мука и крахмал. Эти компоненты могут использоваться во многих продуктах переработки, начиная с вегетарианских гамбургеров и заканчивая сухим печеньем и соусами, аналогично использованию компонентов, которые происходят из не ГМ-культур. Например, трансгенная соя входит в состав почти 60% продуктов, среди которых: колбасные изделия, пельмени, хлеб, шоколад, маргарин, мороженное, детское питание и др. На основе ГМ - компонентов производят раздичные пищевые добавки (индекс Е). Как показали исследования "Гринпис", многочисленные компании с мировым именем используют ГМ-продукцию для производства своей продукции (слайд № 25).

До сих пор однозначного ответа на вопрос о том, как влияет потребление трансгенных продуктов на здоровье людей, нет. По мнению специалистов, ответить на этот вопрос можно лишь после того как на свет появятся внуки тех, кто сегодня питается ГМО. Анализ состояния здоровья одного поколения людей не даст достоверной картины. Результаты экспериментов над лабораторными животными показывают, что частота мутаций у них возрастает в сотни и тысячи раз и развивается бесплодие.

Влияние мутагенов на человека и окружающую среду (5 группа выступает, оппонирует 1 группа)

Учащиеся слушают, составляют схему в тетради.

За всю историю своего развития человечество накопило (главным образом за счет естественного мутационного процесса) так называемый генетический груз, проявляющийся в наследственных, генетически обусловленных заболеваниях. Здоровье нынешних будущих поколений людей в значительной степени зависит от того, какой генетический груз получен в наследство от предыдущих поколений, какое количество мутаций накоплено человечеством (слайд № 26).

На данный момент известно около 2 тысяч генетических дефектов,

затрагивающих только часть общего числа локусов в геноме. При этом примерно четверть общего объема мутаций обусловлена энергией естественного фона радиации. Вместе с тем генные мутации, обусловливающие небольшие биохимические аномалии в организме, возможно, более часты.

Проблема заключается в том, что ускорение частоты мутаций ведет к увеличению числа особей с врожденными дефектами и вредными отклонениями, передающимися по наследству, причем мутации в неполовых (соматических) клетках, как правило, могут вызывать рост злокачественных новообразований (спонтанный рак). Расчеты показывают, что удвоение частоты мутаций настолько увеличивает объем генетического груза, что это может стать опасным для существования популяций.

Существует выход из такого кризисного состояния - это путь эволюционных изменений, однако приспособление к мутагенам в процессе отбора требует от популяции огромного числа генетических жертв и времени. В особенности видам, представленным сравнительно малым числом особей, с медленной сменяемостью поколений, труднее было бы приспособиться к высокому мутагенному фону среды. Больше шансов на выход из генетического кризиса, обусловленного ростом мутагенных загрязнений (повышением темпа мутаций), имеют биологические виды с высокой численностью особей, с быстрой сменяемостью поколений, например микроорганизм. Хорошо известно явление устойчивости их к широко распространенным антибиотикам, сульфаниламидным препаратам, так же как и появление устойчивых к пестицидам рас бактерий, грибов, насекомых.

Главная опасность загрязнения окружающей среды мутагенами, как полагают генетики, заключается в том, что вновь возникающие мутации, не “переработанные” эволюционно, отрицательно повлияют на жизнеспособность любых организмов. И если поражение зародышевых клеток может привести к росту числа носителей мутантных генов и хромосом, то при повреждении генов соматических клеток возможно возрастание числа раковых заболеваний. Более того, существует глубокая связь различных на первый взгляд биологических эффектов.

Например, мутагены окружающей среды влияют на величины рекомбинаций наследственных молекул, являющихся также источником наследственных изменений. Возможно и влияние на функционирование генов, что может быть причиной, например, тератологических отклонений (уродств), наконец, вероятны поражения ферментных систем, что изменяет различные физиологические особенности организма, вплоть до деятельности нервной системы, а следовательно, сказывается и на психике. (Слайд № 27). Генетическая адаптация популяций человека к возрастающему загрязнению биосферы мутагенными факторами принципиально невозможна.

В отличие от грубых хромосомных повреждений наследственного материала точковые генные мутации, обладающие способностью накапливаться в поколениях, представляют основную трудность для обнаружения в популяциях. Выявление их важно именно потому, что такие мутации будут в значительной мере ответственны за проявления генетического груза в ближайших поколениях.

Мы живем в среде, напичканной мутагенами, и полностью исключить их влияние не можем, но полученные знания помогут нам уменьшить влияние этих негативных факторов на организм, сохранить наше здоровье и здоровье наших детей. Некоторые рекомендации по снижению воздействия мутагенов на наш организм (слайды № 28, 29)

Смягчают действия мутагенов(слайд № 30)

Итог урока

А теперь давайте вернемся к проблеме нашего урока. Чья это проблема? Можем ли мы влиять на мутагенез?

Безусловно, да! Один из самых действенных методов - это знания. Необходимо знать свои особенности, знать – что может вызвать генетические нарушения еще не родившегося ребенка… Вероятность трагедии можно снизить. Здоровый образ жизни - один из путей снижения этого риска.

Рефлексия

Ответьте на вопросы (приложение № 4)

Закрепление знаний

Проверка выполнения заданий в рабочей тетради.

Задание на самоподготовку

(На отдельных листах) “Письмо в будущее”. Прожив и прочувствовав” сегодняшний урок, напишите письмо своему будущему ребенку, о том, что он должен знать, что делать, как себя вести, чтобы снизить риск мутаций у себя и будущих потомков.

Список литературы

1. Маншеева Э.П. Мутагены. festival.1september.ru
2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Симонова Л.В. Биология. М. “Вентана-Граф”. 2011.
3. Мутации фото. images.yandex.ru
4. Мутагены окружающей среды. abilev.narod.ru>mutagen10.htm
5. Физические мутагены. referat.ru>mutageny.html
6. Картинки. images.yandex.ru>мутагены.
7. Мутагены. BiblioFond.ru>view.aspx.id=55819

22.04.2015 13.10.2015

Подавляющее число мутаций негативно сказывается на жизни человека, порой даже губительно, крайне редки случаи положительных изменений вследствие возникших нарушений на генном уровне. Мутации известны миллионы лет, и произойти они могут в любом живом организме, таким образом, происходила эволюция и естественный отбор сильнейших представителей вида. В наше же время мутагены преследуют людей повсюду обусловлено это явление современным, технологическим процессом. Те вещи, о создании которых мы гордимся, нередко несут серьёзную опасность для человека и его здоровья.

Что такое мутагены и их классификация

Само понятие мутаген возникло от слова мутация ещё в прошлом веке, подразумевают под собой ряд факторов способных повлечь за собой необратимые изменения. Они имеют свою классификацию, главное их различие заключается в разделении на:

· химические;

· биологические;

· физические.

Химическая группа мутагенов, наверное, самая объёмная. Эти факторы имеют высокую проникновенную способность, поэтому с лёгкостью попадают в клетки, химическое воздействие на нуклеиновую кислоту, реакция с ней может привести к изменению коллоидного состояния хромосом, снижению синтеза молекул ДНК и РНК и многое другое.

К химическим мутагенам относят:

· бензол;

· алкоголь;

· наркотические вещества;

· нитраты;

· нитриты;

· производные угля и нефти, например, бензапирен;

· пестициды;

· пищевые добавки;

· некоторые виды лекарств;

· консерванты.

Из перечисленного списка можно с лёгкостью отметить практически половину мутагенов, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни, ранние овощи и фрукты, наполненные нитратами для более быстрого роста, консерванты и пищевые добавки в продуктах питания, медицинские препараты.

Биологические мутагены состоят из:

· вирусов;

· бактерий;

· гельминтов.

Конечно, никто не говорит, что любой вирус или бактерия приведут к мутации, но некоторые из них способны влиять на функцию и изменять структуру нуклеиновой кислоты.

Физические мутагены нарушают структуру гена, их радикалы вступают в активную химическую связь с ДНК, препятствую нормальному функционированию молекулы. К физической группе относятся различного рода излучения:

· ультразвуковое;

· ультрафиолетовое;

· рентгеновское;

· инфракрасное;

· радиоактивное.

Каждый из этих видов облучения имеет свою степень проникновения, самый высокий порог и максимальное поражение на живой организм оказывает радиоактивное излучение.

Медикаменты польза или вред?

Разные группы препаратов, которые использует каждый в лечении той или иной болезни, оказываются далеко не безобидными, почему всячески врачи призывают пациентов к применению их только по назначению без самодеятельности. Каждый медикамент, перед тем как он поступит на прилавки аптек, проверяется по определённым нормам. В последние десятилетия в связи с большим ростом токсичных средств появился ещё один обязательный пункт - проверка на мутагенность. Самый большой вред организму и ярко выраженный мутагенный эффект имеют цитостатические препараты и антиметаболы. И те и другие применяют в лечении злокачественных образований, несмотря на то, что доказана прямая зависимость препаратов на развитие хромосомных аномалий, причиной этому остаётся несовершенная методика лечения онкологии, а других вариантов терапии современная медицина, к сожалению, предложить не может.

Помимо противоопухолевых средств, есть ещё ряд препаратов, которые способны привести к мутации в клетке, их эффект, конечно, не настолько выражен, но имеет место. К этим медикаментам относятся следующие группы:

· психотропные;

· смеси для наркоза;

· глюкокортикостероиды;

· противосудорожные;

· некоторые противовоспалительные, например, бутадион или амидопирин.

Пагубное влияние на организм может возникнуть только в случае применения больших, неконтролируемых доз препаратов.

Вредное производство, в чём опасность?

Производственная среда просто кладезь химических мутагенов, самая высокая их активность считается на заводах производимых тяжёлых металлов и синтетических материалов. Химические соединения проникают внутрь организма через кожу, лёгкие и ЖКТ, поэтому не только загрязнённый воздух или специфическое рабочее место влияет на мутагенность процессов, но и соблюдения правил личной гигиены и применение защитного обмундирования.

Вычислить конкретный процент воздействия различных соединений на клетки организма пока специалистам не удалось, но известно точно, что некоторые виды производств всё же повышают частоту хромосомных изменений у рабочих. К таким производствам относят:

· металлургию;

· нефтеперерабатывающие комбинаты;

· лакокрасочные заводы;

· сварочные процессы;

· производство резиновых изделий;

· угольные электростанции.

Самыми вредными соединениями, имеющими, высокую проникающую активность считаются:

· бензол;

· мышьяк;

· ксилол;

· свинец;

· никель и др.

Мутагены в быту

С ростом числа онкологических заболеваний, как известно, корень причины которых необратимые изменения в нуклеиновой кислоте под воздействием разных факторов, особое внимание учёные начали уделять изучению мутагенной активности в продуктах питания и веществах, применяемых в быту.

Так же как и в промышленном производстве, выявить активность мутагенных соединений в продуктах и бытовых вещах, достаточно сложно, так как их концентрация в ежедневной жизни невелика. Но если они попадают в зародыши клеток, со временем они накапливаются и начинают проявляться в популяции, так как любой человек за всю жизнь получает определённый процент бытовых мутагенов.

Из часто применяемых в обиходе и питании продуктов, мутагенными свойствами обладают:

· пищевые красители;

· сахарин;

· консерванты (производные Е);

· краска для окрашивания волос;

· средства по уходу за домом;

· табачный дым (влияние варьируется от количества выкуренных сигарет);

· алкоголь (действие его противоречиво).

С каждым годом, окружающая нас среда всё больше наполняется мутагенной активностью, и эта проблема очень волнует генетиков. Конечно, генетически мутация необходима для продолжения эволюции, но из-за возникновения большого количества искусственных мутагенов скорость и темп подобных изменений в клетках может значительно возрасти, приведя к абсолютно не ожидаемым последствиям.

В повседневной жизни нас окружает много факторов различной природы, которые могут оказывать мутагенный эффект (бытовые электрические приборы, лекарства, бытовая химия, косметика).

К химическим мутагенам относятся все химические вещества (кислоты, щелочи, перекиси, соли металлов, формальдегид, пестициды, гербициды, колхицин), которые делятся на 2 группы: органические и неорганические.

Мутагеныорганическойприроды в основном вызывают генные мутации, неорганической природы - хромосомные аберрации.Химические мутагены могут изменять коллоидное состояние хромосом, вступать в реакции с ДНК, угнетать ее синтез. Химические мутагены обладают определенной специфичностью действия - можно предвидеть, какие именно гены будут мутировать. Например, колхицин - митотический яд, разрушает веретено и останавливает деление клетки на метафазе; селекционеры используют его для получения полиплоидных форм; формальдегид и его производные (формалин), пестициды, гербициды, кофеин, фотореактивы, консерванты, ракетное топливо.

Химические мутагены условно подразделяются на:

Мутагены промышленного производства

Мутагены сельскохозяйственного производства

Бытовые мутагены.

Для человека особую опасность представляют химические мутагены, содержащиеся в пищевых продуктах и воде. Мутагенные соединения поступают в организм человека прямым путем (некоторые безалкогольные напитки и др.) или пройдя через пищевую цепь. Основные пути загрязненияпродуктов питания и продовольственного сырья:

1. использование неразрешенных красителей или превышение их дозы;

2. применение нетрадиционных технологий производства продуктов питания (химический или микробиологический синтез);

3. загрязнение сельскохозяйственных культур пестицидами и животных препаратами ветеринарии;

4. нарушение гигиенических правил использования удобрений, твердых и жидких отходов промышленности и животноводства, оросительных, коммунальных и других сточных вод;

5. использование в животноводстве и птицеводстве неразрешенных пищевых добавок, консервантов, стимуляторов роста, профилактических и лечебных медикаментов или применения разрешенных добавок в повышенных дозах;

6. миграция в продукты питания токсических веществ из пищевого оборудования, посуды, инвентаря и упаковок; использование неразрешенных полимерных, резиновых и металлических материалов;

7. образование в пищевых продуктах эндогенных токсических соединений в процессе теплового воздействия, кипячения, жарения, облучения и других способов технологической обработки;

8. несоблюдение санитарных требований в технологии производства и хранения пищевых продуктов, что приводит к образованию бактериальных токсинов (микотоксины, ботулотоксины и т.д.);

9. поступление в продукты питания токсических веществ, в том числе радионуклидов, из окружающей среды – атмосферного воздуха, почвы, воды.

Использование химических веществ в пищевой промышленности . К непосредственному контакту человека с мутагенами (формалин, пропилен, нитрат натрия) приводит, в частности, технология консервирования продуктов. В своей совокупности современная мировая консервная промышленность представляет существенный источник мутагенов для человека в связи со слабым государственным санитарным контролем во многих странах. До недавнего времени в Японии в качестве консерванта широко использовался АF-2 (транс-2/фурин-3-/5-нитро-2-/фурил/-акриламид), подавляющий рост бактерий в соевом молоке и рыбных сосисках. Однако, на тест-системах (бактерий, культуры клеток человека) было установлено, что этот консервант вызывает широкий спектр мутаций. В Японии и США запрещено использование АF-2 в пищевой и фармацевтической промышленности.

В мясной промышленности широко использовался нитрат натрия, который обладал хорошими консервирующими свойствами и придавал мясу свежий, сочный, розовый цвет. Активное использование этого консерванта остановили генетики, обнаружившие у него способность повреждать геном соматических и половых клеток.

Пищевые добавки – вещества природного или искусственного происхождения, используемые для усовершенствования технологий получения продуктов питания, сохранения или придания им необходимых свойств, увеличения сроков хранения. Существует единая система обозначения пищевых добавок («Codex Alimentarius») – индекс «Е» (европейский) с цифрами. Например, тартразин придает продукту желтый и оранжевый цвет; глютамат натрия усиливает запах и вкус; хинин - входит в состав тоника; синтетические ароматизаторы. Доказано, что глютамат натрияможет провоцировать симптомокомплекс, называемый «синдром китайского ресторана». Он развивается через 15-20 минут после употребления в пищу продуктов с большим содержанием глютамата натрия в качестве консерванта. Этот синдром описан впервые в 1969 г, его симптомами являются ощущение жжения в затылочной области шеи, груди и предплечий, чувство тяжести в груди.

В России и Белоруссии запрещены: краситель цитрусовый красный (Е121), красный амарант (Е123) и консервант формальдегид (Е240).

Рекомбинантный гормон роста (бычий соматотропин ) с 1993 г. применяется для увеличения удоев, может содержаться в коровьем молоке. Его использование у коров ведет к увеличению в организме животных инсулин-подобного фактора-1 (IGF-1), который имеет такую же первичную структуру, как и человеческий пептид. В присутствии казеина молока IGF-1 не подвергается разрушению при пастеризации. При поступлении в организм человека коровий IGF-1, а также собственный, образованный в тонком кишечнике, может вызывать рост опухолей в результате торможения апоптоза; повышать чувствительность тканей молочной железы к действию ионизирующей радиации; обладает эстрагенподобным действием; способен индуцировать акромегалию.

Весьма актуальными являются вопросы радио-стерилизации пищевых продуктов , при которой они не только предохраняются от преждевременной порчи, но и обезвреживаются (мясо кур от сальмонелл и т.п.). Корнеплоды после радиационной обработки даже в условиях тепла и влажности длительное время не подвергаются гниению и не прорастают. В США использовалось кратковременное мощное излучение кобальта-60 для обработки некоторых мясных продуктов, если нельзя использовать холодильные установки. Однако в результате облучения высокими дозами в продуктах могут появиться эпоксиды, пероксиды, гидроксиалкилпероксиды и др., которые являются мутагенами.

Некоторые мутагены образуются при приготовлении пищи . При жарении мяса и рыбы образуются такие вещества в результате пиролиза триптофана и некоторых других органических соединений. Известна так называемая «реакции Малларда»: при термической обработке возникают связи между карбонильными группами восстановленных сахаров и аминогруппами аминов, пептидов и белков. Эти соединения придают пище аромат, определенный вкус и специфическую окраску, но при этом возникают побочные токсические и мутагенные продукты. Мутагенным эффектом обладают и полициклические ароматические углеводы – в первую очередь, бензпирен. Он образуется при копчении продуктов или приготовлении пищи на гриле, если жир попадает на раскаленный древесный уголь.

Необработанные термически продукты также могут содержать мутагены . Так, они найдены в некоторых видах бобовых, неочищенном хлопковом масле, чёрном перце, грибах и некоторых других продуктах. Например, в США обнаружили одинаковые врожденные дефекты у новорожденного ребенка, выводка щенят и козлят. Исследования показали, что в период беременности женщина и собака употребляли молоко, полученное от домашних коз, которых кормили люпином. Анализ люпина показал наличие в нем мутагенов. В настоящее время используются новые сорта люпина, в которых мутагенов практически нет.

В последнее время особое внимание обращают на мутагенность питьевой воды . Вода, используемая для питья, содержит небольшое количество органической примеси. При обеззараживании воды к ней добавляют хлор. В результате реакции хлора с органическими веществами образуются хлорорганические соединения, обладающие мутагенной активностью (например, тригалометаны).

Мутагенным действием обладают так же лекарства, являющиеся необходимым компонентом нашей среды обитания - фармакологические мутагены . Большое распространение в лечебной практике получили антибиотики. Однако тетрациклин, левомицитин, биомицин, стрептомицин обладают сильными мутагенными свойствами, т.к. связываясь с молекулой ДНК, вызывают репрессию генов и процесс биосинтеза белка. Но даже антибиотики со слабыми мутагенными свойствами могут принести значительный вред при длительном употреблении, как при этом возникает суммарный мутагенный эффект. Некоторые лекарственные вещества сами не являются мутагенами, но мутагенами становятся продукты их метаболизма.

Наиболее выраженным мутагенным действием обладают цитостатики и антиметаболиты , используемые для лечения злокачественных новообразований и как иммунодепрессанты. Многие цитостатики вызывают зависимое от дозы повышение частоты хромосомных аберраций и сестринских хроматидных обменов в лимфоцитах человека in vitro и in vivo. Даже у медицинского персонала онкологических отделений, не соблюдающего мер предосторожности при расфасовке цитостатиков, может быть небольшой мутагенный риск. Наибольшую группу цитостатиков с мутагенным действием составляют препараты алкилирующего действия (производные этиленимина, дихлордиэтиламина, нитрозомочевины). Они непосредственно повреждают ДНК в процессе репликации. Некоторые из них (тиофосфамид, дегранол и др.) оказывают прямое мутагенное действие, для других (циклофосфамид) требуется метаболическая активация.

Противоопухолевые антибиотики (актиномицин О, адриамицин) индуцируют хромосомные аберрации в клетках человека в зависимости от дозы. Механизм мутагенного действия некоторых из них связан с внедрением их в ДНК в процессе синтеза.

Цитостатические препараты, действующие как ингибиторы веретена (винбластин и винкристин), вызывают анеуплоидию и полиплоидию чаще, чем хромосомные аберрации. Четкой дозовой зависимости для этих препаратов не установлено. Несмотря на мутагенный эффект, эти препараты широко применяются в лечебной практике по жизненным показаниям. Поскольку большинство пациентов, применяющие их, не имеют потомства, генетический риск от этих препаратов для будущих поколений небольшой.

Многие лекарства вызывают в культуре клеток человека хромосомные аберрации в дозах, используемых для лечения, но не показывают четкой дозовой зависимости. Эти препараты индуцируют (в 2-3 раза выше спонтанного уровня) хромосомные аберрации у «контактирующих» с ними индивидов. В эту группу относят противосудорожные препараты (барбитураты), психотропные, гормональные (эстрадиол, прогестерон, оральные контрацептивы), смеси для наркоза, противовоспалительные средства (бутадион, ацетилсалициловая кислота, амидопирин). Например, ацетилсалициловая кислота (аспирин) и амидопирин повышают частоту хромосомных аберраций, но только при больших дозах, применяемых при лечении ревматических болезней.

Иногда более тщательная проверка снимает «мутагенное клеймо» с препарата, как это произошло с изониазидом и диэтиламидом лизергиновой кислоты.

Существует группа препаратов, обладающих слабым мутагенным эффектом. Механизмы их действия на хромосомы неясны. Не исключается опосредованное действие через изменение метаболизма каких-то соединений, являющихся ускорителями спонтанного мутагенеза. К таким слабым мутагенам относят метилксантины (кофеин, теобромин), психотропные средства (галоперидол), бактерицидные и дезинфицирующие средства (трипофлавин, этиленоксид, левамизол, фуросемид). Широкое применение этих лекарств требует тщательного наблюдения за их генетическими эффектами не только у больных, но и медицинского персонала, использующего препараты для дезинфекции, стерилизации, наркоза.

Известна роль алкоголя в возникновении рака рта, глотки и носоглотки. Процент возникновения рака этой локализации обычно высокий у содержателей баров, официантов и всех работающих с алкоголем. Однако остается не ясным - сам ли алкоголь провоцировал возникновение опухолей или это были другие компоненты алкогольных напитков. Доказанным является факт, что у пьющих и курящих лиц риск заболеть на 50 % больше, чем у только пьющих или только курящих. Это подтверждается многочисленными исследованиями, что алкоголь усиливает мутагенную и канцерогенную опасность различных соединений. До сих пор имеются противоречивые данные по поводу мутагенности кофеина. Исследователи согласны в одном, большие дозы кофеина обладают мутагенным и канцерогенным действием.

Установлено, что большинство коммерческих красителей волос имеют значительный мутагенный потенциал. Опасность усугубляется тем, что кожа головы представляет собой идеальную всасывающую поверхность. Поэтому при обесцвечивании волос, например, перекисью водорода, значительная часть этих мутагенов попадает в организм, индуцируя различные повреждения в генетическом аппарате клеток. Следовательно, женщинам детородного возраста лучше не использовать это чрезвычайно опасное соединение.

Загрязнение атмосферы квартиры химическими мутагенами может быть вызвано следующими факторами:

· мебель, лако-красочные, клеевые, отделочные и строительные материалы часто являются источником испарений канцерогенных веществ (фенола, формальдегида, радона). Так известным эффектом воздействия радона является рак легких.

· газовые плиты поставляют в атмосферу продукты неполного сгорания газа, возможна утечка газа.

· табачный дым представляет собой смесь газов и аэрозолей (углеводородов, спиртов, фенолов, никотина, угарного газа, аммиака, оксида азота, синильной кислоты, сероводорода, бензпирена, кадмия, мышьяка, хрома, формальдегида, радиоактивного полония и др.). Вызывает заболевания у «пассивных курильщиков».

· моющие и чистящие средства, в основе которых – поверхностно активные вещества (ПАВ), фосфаты, дезинфекционные средства (с содержанием формальдегида, соединений хлора и др.).

Какие меры могут быть предприняты для улучшения экологического качества жилища?

Ионизация воздуха повышает устойчивость организма к недостатку кислорода, холоду, физической нагрузке.

Достаточное освещение солнечным светом (за счет ориентации фасадов, плотности застройки и др.), оказывающим бактерицидное действие на микрофлору в помещении

Правильная организация спального места - не ближе 10 см от железобетонной стены и не ближе 2 м от кабельных подводок и 1,5 м от холодильника или телевизора.

На волне очередной порции любви и обожания к волшебным суперзверям встал вопрос, может ли человек обладать такими же суперспособностями, как персонаж комиксов. Или стать таким же неубиваемым, как Грэм, которому вообще всё пофиг (австралийский манекен человека, способный выжить в аварии). Оказалось - можно, и более того, такие люди есть. А самое интересное, что они в своем роде тоже мутанты.

Стальная косточка

Сломанная кость - это фантастический способ испортить себе несколько месяцев. Не нужно большого ума, чтобы сломать себе самое твердое вещество в человеческом теле, правда, только не если у тебя обнаружится крайне редкая мутация гена LRP5. Раньше репутация у гена была так себе, поскольку его недостаток приводил к снижению плотности костной ткани или остеопорозу. Однако недавно было обнаружено, что мутация может привести и к обратному эффекту. У одной семьи из Коннектикута с мутировавшим LRP5 кости настолько крепкие, что их практически невозможно сломать. Ясное дело, что у членов семьи таких проблем никогда не было. Их скелеты практически такие же прочные, как адамантий Россомахи. А может быть, они уже начали превращаться в Грэма, которому всё пофиг? Остается надеяться, что в один прекрасный день ученые смогут использовать мутаген для лечения болезни костей.

Легкоатлетическая ачивка

Во многом благодаря своей скорости, человек разумный сумел таки стать единоличным представителем своего вида на планете, сжив со свету кривоногих, неповоротливых увальней неандертальцев. Ноги у нас длинные, иногда красивые, а организм устроен так, что мы единственные из всех живых существ можем бежать в течение долгого времени подряд. Никто - ни гепард, ни лошадь - марафонским бегом заниматься не могут. Однако есть люди, которые совершенно точно бегают лучше большинства землян. Речь не о чернокожих грабителях из неблагополучных районов и кенийских бегунах, а обо всех.

И дело тут не только в стероидах и тренировках, а в гене ACTN3, который присутствует в организме каждого человека. Иногда он мутирует, в результате чего производится весьма интересное вещество - белок Альфа-актинин-3, который отвечает за контроль быстро сокращающихся мышечных волокон. Увеличение количества белка приведет к взрывным всплескам мышечной силы, которые гарантируют максимальную производительность во всех видах спорта, особенно в беге. Интересно, что мутаген представлен в двух видах. И в обоих случаях это одинаково сильно влияет на мышечные сокращения.

Невосприимчивость к ядам

Когда в организм любым путем попадает яд, то во многих случаях приходится готовить гроб, а не капельницу. Попал в твое нутро цианид или рицин - покорчишься немного и , выглядя совершенно неприлично.

Яды окружают нас всюду, так что не нужно искать своего Сальери, который подсыпет тебе порошок. Высокое содержание токсинов хоть в контрафактной бутылке водки, хоть в горном роднике делает тебя похожим на Ильича в нынешнем его состоянии.

Но на протяжении тысячелетий жители Сан-Антонио-де-Лос-Кобрес в Аргентине пили горную воду, в которой содержание мышьяка превышало безопасный уровень в 80 раз. Удивительно, что Сан-Антонио-де-Лос-Кобрес - это всё еще населенный пункт. Жителям по барабану на ежедневное экстремальное воздействие смертоносного металла. Это всё из-за отточенного тысячелетиями гена, который не позволил жителям стать жертвами естественного отбора. Имя ему AS3MT или южно-американский спаситель. Его владельцы могут есть мышьяк ложками, и им ничего не будет. Подсчитано, что в общей сложности в настоящее время только 6000 человек имеют этот ген.

Для тех, кто не спит

Тяжела жизнь супергероя. Работы выше крыши, постоянно приходится иметь дело с какими-то больными на голову людьми, утром - эпичная битва со злодеем, ночью - дежурство, и в результате совершенно не остается времени для сна.

Генов, участвующих в процессе сна, много и все они невероятно сложные. Однако один из них выделяется - DEC2, который регулирует количество сна, в котором мы нуждаемся каждую ночь. Большинству из нас требуется целых восемь часов, а то и больше. Однако 5% населения мутировавший ген позволяет высыпаться за жалкие 4-6 часов каждую ночь. Простые смертные начнут испытывать негативные последствия спустя всего несколько дней подобной ночевки, а эти мутанты живут, совершенно не беспокоясь. Исследователи надеются выудить этот ген и с его помощью облегчить жизнь военным и полиции.

Волшебная электростойкость

Электричество забрало в Вальхаллу немало достойных мужей. Коварная вещь, без которой мы как слепые котята. Однако вся проблема в том, что мы не всегда воспринимаем его всерьез. А потом бац - и тебя поджаривает вольтами, буквально испепеляя все твои внутренние органы. Однако сербу Славише Пайкичу этого не понять. У парня уникальный генетический состав, который делает его практически неуязвимым к электричеству. Обычный человек покрыт миллионами потовых желез, которые, как правило, являются отличным проводником для электричества. Но из-за редкого генетического заболевания у Славиши их нет. Поэтому электричество не имеет возможности проникнуть в его тело и скользит по нему, не причиняя вреда. За это его и прозвали Биба-электричество.

Сам Славиша рассказывает, что может быть не только проводником энергии, но и, как бы это ни звучало невероятно, источником энергии. А вообще, есть в этом что-то символическое - что такие фокусы с электричеством показывает земляк великого Теслы.

Ген рок-звезды

Рок-звездой уготовано быть не каждому. Настоящий творец постоянно подвергает себя излишествам рок-н-ролльной жизни. Поэтому не каждый способен выдержать декалитры алкоголя и тонны наркотиков. Поэтому слабаки вроде и Хендрикса умирали в 27, а настоящие атланты выдерживали даже тогда, когда их ангелы-хранители разводили руками и начинали звонить в похоронное бюро. Даже Сатана, поразившись их стойкости, махнул на них рукой и перестал их ждать у себя в царстве для потрясающего рок-концерта.

Такие титаны, как почивший Лемми, бухали долго и до последнего. Килмистер, узнав про свой страшный диагноз, завязал с виски и бухал исключительно водку, но в двойном размере, потому что она вкусная и полезная. Скончавшийся на днях единственный адекватный рокер Константин Ступин шел к этому не менее целенаправленно, но в условиях отечественных реалий и отсидок сошел с дистанции быстрее.

А Оззи Осборн… он должен был умереть как минимум раз 578484867, но ему повезло, потому что он от природы мутант. Супермутант с суперспособностью - он бессмертен. Суть в том, что в его организме полно мутировавших генов. Не один, а несколько. Большинство из них работают в одной сфере - расщепляют алкоголь и другие химические вещества, которых за годы героиново-спидовых диет было немало. Например, мутация гена ADH4 дала ему повышенное содержание белков, которое позволяет алкоголю поскорее выходить из организма. Так что природа буквально сама создала мегадельфина, ныряющего из бассейна с кислотой в бассейн с морфием. Гениальный музыкант, чего уж там.

Способность жрать что попало

Если вдруг ты увидишь человека, который ест в овраге мопед «Карпаты», не спеши обзывать его придурком - может быть, человек просто голодный. Вот был же Мишель Лотито, который за свою жизнь сожрал самолет, телевизор, тележку, кровать и много-много всего. Глотая осколки стекла и металла, он не корчился в агонии, а спокойно шел в туалет. Обычного человека раскурочило бы изнутри, а ему было вкусно и сытно. Считается, что талант Лотито был результатом весьма специфических генетических дефектов. Он родился с невероятно толстой подкладкой в желудке и кишечнике, его пищеварительная система была достаточно прочной, чтобы не обращать внимание на осколки. Однако несколько глотков смазочного минерального масла он на всякий случай делал.

Как Мистер Фантастик

На тему нечеловеческой гибкости в свое время отменно высказались авторы «Фантастической четверки». Со временем пластичных людей стало так много, что многие стали воспринимать чрезмерную гуттаперчевость как что-то нереальное, как очередной проект поп-культуры. Однако есть люди, родившиеся с генетическим заболеванием, известным как синдром Марфана. Суть его в том, что сухожилия и связки у человека становятся гибкими как резина. Мутации в гене, ответственном за подготовку белка фибриллина-1, заставляют организм создавать соединительные ткани нечеловеческой гуттаперчевости. Для таких больных выворачивать себя руки и суставы, как Мистер Фантастик — это раз плюнуть. Однако на этом веселье заканчивается. У больных развиваются неестественно длинные конечности и увечья на лицах, проблемы со скелетом, нервной системой и даже сердцем. Некоторые дефекты фатальны.

Огромная сила

Что такое суперсила? Это когда ты открываешь маме банку с огурцами или спасаешь город от злодея, разнося его на мелкие кирпичики. Такие герои вдохновляют не одно поколение, и каждый хоть раз мечтал стать таким же сильным и срывать крышки с банок и головы с преступных плеч. Для таких есть две новости: хорошая и плохая. Хорошая новость: такое в принципе возможно. Плохая новость: с этим даром нужно родиться. А ведь не так много счастливчиков, рождающихся с мутациями генов, ответственных за производство белка миостатина. Миостатин заставляет мышцы увеличиться в размере в два раза вместе с жировой прослойкой. Считается, что изучая эти мутагены, мы можем в один прекрасный день разработать лекарство для лечения мышечной дистрофии.

Боль. Гадостное ощущение различных диапазонов, которое легко получить и от которого не так просто избавиться. Фармацевтические компании зарабатывают миллиарды, предлагая способы избежать ее, но секрет истинной безболезненности скрыт в искаженных и очень редких генах. Ген SCN11A определяет количество натрия в клетках организма. Звучит не особенно впечатляюще, пока ты не поймешь, что нервные клетки используют натрий, чтобы послать болевой сигнал. Мутаген понижает уровень натрия, и нервным клеткам попросту не хватает сырья, чтобы отправить эти сигналы, что делает тело нечувствительным к боли. Только люди с таким, казалось бы, завидным умением, склонны к переломам костей и случайному членовредительству. Они, конечно, боли не чувствуют, но от сломанной ноги толку не особенно много. Тем не менее, их мутагены очень редки и ценны, так как они могут быть ключом к новым революционным обезболивающим препаратам.