Чинники, що викликають мутації на генному рівні. У природних умовах мутація з'являється під впливом факторів зовнішнього і внутрішнього середовища і позначається терміном «природні (або спонтанні) мутації».
Причиною генних, або так званих точкових, мутацій є заміна одного азотистого підстави в молекулі ДНК на інше, втрата, вставка, або перестановка азотистих основ у молекулі ДНК. Звідси робимо висновок - ген мутуючий у людини можуть розвинутися патологічні стани, патогенез якого різний.
На фактори що викликають мутації на генному рівні зробило відповідний вплив навколишнього середовища (подагру, деякі форми цукрового діабету). Подібні захворювання частіше виявляються при постійному впливі несприятливих або шкідливих факторів навколишнього середовища (порушення режиму харчування та ін.). Мутація гена може спричинити за собою порушення синтезу білків, що виконують пластичні функції.
Генні мутації можуть бути причиною порушення транспорту різних сполук через клітинні мембрани. Вони пов'язані з порушенням функцій мембранних механізмів і з дефектами в деяких системах.
Якщо мутація на генному рівні виникає при дії різних фізичних, хімічних, біологічних факторів, то це називаютмутагенезом.
5. Генетичні наслідки забруднення навколишнього середовища
Всі процеси в біосфері взаємозалежні. Людство - лише незначна частина біосфери, а людина є лише одним із видів органічного життя - Homo sapiens (людина розумна). Розум виділив людину з тваринного світу і дав йому величезна могутність. Людина протягом століть прагнула не пристосуватися до природного середовища, а робити її зручною для свого існування. Тепер ми усвідомили, що будь-яка діяльність людини впливає на навколишнє середовище, а погіршення стану біосфери небезпечно для всіх живих істот, у тому числі для тварини.
Забруднення навколишнього середовища - небажана зміна її властивостей в результаті антропогенного надходження різних речовин і з'єднань.
Джерела забруднення середовища різні:
. Видобуток природних ресурсів
Повернення в природу величезної маси відходів господарської діяльності людини.
3агрязненіе літосфери (грунтового покриву) відбувається в результаті утворення мільйонів гектарів порушених земель, що виникають, в процесі будівництва і гірських розробок. Так звані «бедленди» ( «погані землі»), повністю або майже повністю втратили свою продуктивність, займають 1% поверхні суші. Ще більш важлива причина забруднення - промислові і сільськогосподарські відходи. У ролі головних забруднювачів виступають метали і їх з'єднання, добрива, отрутохімікати, радіоактивні речовини. Все більш складною стає проблема накопичення побутового сміття; величезні сміттєві звалища стали характерною ознакою міських околиць.
Забруднення гідросфери відбувається перш за все в результант скидання в річки, озера і моря промислових, сільськогосподарських і побутових стічних вод.
Згідно з розрахунками вчених, в кінці XX ст. для розведення стічних вод може знадобитися 25 тис. км прісної води, або практично все реально доступні ресурси такого стоку! Неважко здогадатися, що саме в цьому, а не стільки в зростанні безпосереднього водозабору головна причинна загострення проблеми прісної води.
До числа сильно забруднених відносяться багато. Зростає забруднення світового океану, при цьому найбільш забруднені внутрішні моря - Середземне, Північне, Балтійської, Внутрішнє Японське, Яванське, а також Біскайський, Перська та Мексиканська затоки.
Забруднення атмосфери відбувається в результаті роботи промисловості, транспорту і т.д. які в сукупності щорічно викидають «на вітер» більше 20 млрд. т. твердих і газоподібних частинок. Основними забруднювачами атмосфери є окис вуглецю і сірчистий газ.
Проблема радіоактивного забруднення біосфери виникла в 1945 р Після вибуху атомних бомб, скинутих на японські міста. Випробування ядерної зброї, вироблені до 1962р. в атмосфері, викликали глобальне радіоактивне забруднення. Під час вибуху атомних бомб виникає дуже сильне іонізуюче випромінювання, радіоактивні частки розсіюються на великі відстані, заражаючи грунт, водойми, живі організми. Багато радіоактивні ізотопи мають тривалий період напіврозпаду, залишаючись небезпечними протягом усього часу свого існування.
Всі ці ізотопи включаються в кругообіг речовин, потрапляють в живі організми і надають згубну дію на клітини.
Крім радіоактивного зараження, у випробувань і тим більше застосувань ядерної зброї у військових цілях є ще одна негативна сторона. При ядерному вибуху в атмосферу піднімається величезна кількість пилу. Цей пил в перебігу тривалого часу може затримувати сонячну радіацію. В результаті цього може відбутися похолодання, яке приведе до загибелі все живе на землі.
6. Хімічні забруднення середовища і здоров'я тварини
В даний час господарська діяльність людини все частіше стає основним джерелом забруднення біосфери. У природне середовище у все більших кількостях потрапляють газоподібні, рідкі та тверді відходи виробництв. Різні хімічні речовини, що знаходяться у відходах, потрапляючи в грунт, повітря або воду, переходять по екологічних ланках з одного ланцюга в іншу, потрапляючи в кінці кінців в організм людини.
На земній кулі практично неможливо знайти місце, де б не були присутні в тій чи іншій концентрації забруднюючі речовини. Навіть в льодах Антарктиди, де немає жодних промислових виробництв, а люди живуть тільки на невеликих наукових станціях, вчені виявили різні токсичні (отруйні) речовини сучасних виробництв. Вони заносяться сюди потоками атмосфери з інших континентів. Речовини, що забруднюють природне середовище, дуже різноманітні. Залежно від своєї природи, концентрації, часу дії на організм людини вони можуть викликати різні несприятливі наслідки. Короткочасний вплив невеликих концентрацій таких речовин може викликати запаморочення, нудоту, першіння в горлі, кашель.
Попадання в організм тварини великих концентрацій токсичних речовин може призвести до втрати свідомості, гострого отруєння і навіть смерті. Прикладом подібної дії можуть бути смоги, що утворюються в великих містах в безвітряну погоду, або аварійні викиди токсичних речовин промисловими підприємствами в атмосферу.
При систематичному або періодичному надходженні організм порівняно невеликих кількостей токсичних речовин відбувається хронічне отруєння. Ознаками хронічного отруєння є порушення нормальної поведінки, звичок, а також нейропсихического відхилення: швидке стомлення або відчуття постійної втоми, сонливість або, навпаки, безсоння, апатія, ослаблення уваги, неуважність, забудькуватість, сильні коливання настрою.
При хронічному отруєнні одні й ті ж речовини у різних тварин можуть викликати різні ураження нирок, кровотворних органів, нервової системи, печінки.
Подібні ознаки спостерігаються і при радіоактивному забрудненні навколишнього середовища. Так, в районах, що зазнали радіоактивного забруднення внаслідок Чорнобильської катастрофи, захворюваність серед тварин, збільшилася в багато разів.
7. Біологічні забруднення й хвороби людини
Крім хімічних забруднювачів, в природному середовищі зустрічаються і біологічні, що викликають у людини різні захворювання. Це хвороботворні мікроорганізми, віруси, гельмінти, найпростіші. Вони можуть знаходитися в атмосфері, воді, грунті, в тілі інших живих організмів, в тому числі і в самій людині.
Найбільш небезпечні збудники інфекційних захворювань. Вони мають різну стійкість у навколишньому середовищі. Одні здатні жити поза організмом людини всього кілька годин; перебуваючи в повітрі, у воді, на різних предметах, вони швидко гинуть. Інші можуть жити в навколишньому середовищі від декількох днів до декількох років. Для третіх навколишнє середовище є природним місцем проживання. Для четвертих - інші організми, наприклад дикі тварини, є місцем збереження і розмноження.
Часто джерелом інфекції є грунт, в якій постійно живуть збудники правця, ботулізму, газової гангрени, деяких грибкових захворювань. В організм людини вони можуть потрапити при ушкодженні шкірних покривів, з немитими продуктами харчування, при порушенні правил гігієни.
Хвороботворні мікроорганізми можуть проникнути в грунтові води і стати причиною інфекційних хвороб людини. Тому воду з артезіанських свердловин, колодязів, джерел необхідно перед питвом кип'ятити.
Особливо забрудненими бувають відкриті джерела води: річки, озера, ставки. Відомі численні випадки, коли забруднені джерела води стали причиною епідемій холери, черевного тифу, дизентерії.
При повітряно-крапельної інфекції зараження відбувається через дихальні шляхи при вдиханні повітря, що містить хвороботворні мікроорганізми. До таких хвороб відноситься грип, коклюш, свинка, дифтерія, кір та інші. Збудники цих хвороб потрапляю в повітря при кашлі, чханні і навіть при розмові хворих людей.
Особливу групу складають інфекційні хвороби, що передаються при тісному контакті з хворим або при користуванні його речами, наприклад, рушником, носовою хусткою, предметами особистої гігієни та іншими, що були у вжитку хворого. До них відносяться венеричні хвороби (СНІД, сифіліс, гонорея), трахома, сибірська виразка, парша.
Людина, втручаючись у природу, нерідко порушує природні умови існування хвороботворних організмів і стає сам жертвою природно-Очаковом хвороб.
Люди і домашні тварини можуть заражатися природно-Очаковом хворобами, потрапляючи на територію природного вогнища. До таких хвороб відносять чуму, туляремію, висипний тиф, кліщовий енцефаліт, малярію, сонну хворобу.
Особливістю природно-Очаковом захворювань є те, що їх збудники існують у природі в межах певної території поза зв'язком з людьми або тваринами. Одні паразитують в організмі диких тварин-господарів. Передача збудників від тварин до тварини і від тварини до людини відбувається переважно через переносників, найчастіше комах і кліщів.
Можливі й інші шляхи зараження. Так, в деяких жарких країнах зустрічається інфекційне захворювання лептоспіроз, чи водяна лихоманка. У нашій країні збудник цієї хвороби живе в організмах полівок звичайних, широко поширених в луках біля річок. Захворювання на лептоспіроз має сезонний характер, частіше зустрічаються в період сильних дощів і в жаркі місяці.
8. Мутаційний процес і проблема генетичної безпеки
Частота спонтанного і індукованого мутаційного процесу знаходиться під генетичним контролем. Найбільш істотне, вплив на мутаційний процес надають гени, контролюю-щие редуплікацію, репарацію і рекомбінацію, однак цим не вичерпується вся складність генотипического контролю мутабіль-ності, а, отже, і різноманітні шляхи мутагенезу.
Генетична обумовленість оптимальної мутабільності живих організмів ставить перед людиною дві, здавалося б, протилежні завдання. З одного боку, розробка ефективних методів індукованого мутагенезу, необхідних для успішної селекційної роботи. З іншого - збереження оптимальної мутабільності в природних популяціях мікроорганізмів, рослин і тварин з метою запобігання їх непередбачуваних змін. Гостро постає питання про охорону здоров'я не тільки нині живе, а й майбутніх поколінь людей, для яких збільшення генетичного вантажу - спадкових хвороб, - загрожує моральними і фізичними стражданнями. Це завдання набуває все більшої актуальності у зв'язку з прискоренням технічного прогресу, який зіштовхує нас з численними мутагенними факторами антропогенного походження: підвищення природного фону радіації, загряз-ня атмосфери і води, виробництво величезної кількості хі-чеських сполук, що володіють мутагенною активністю.
Необхідність забезпечення генетичної безпеки людини змушує шукати прості і надійні тести для виявлення віз-мужніх наслідків зміни навколишнього середовища, перевірки генетичної активності багатьох хімічних речовин, що використовуються в сільському господарстві, промисловості, медицині, при приготуванні і консервуванні їжі. В даний час проводиться не-скільки сот тисяч хімічних препаратів і щороку до них додаються сотні нових.
Для визначення генетичної і, перш за все, мутагенної активності різних хімічних речовин і забруднювачів окру-лишнього середовища використовується цілий ряд тестів, заснованих на використанні в якості тест-систем прокариот, цвілевих грибів, мушок дрозофіл, а також на застосуванні культури клітин людини, тварин і рослин.
Перевірка великої кількості з'єднань на мутагенну активність з використанням ссавців, на-приклад мишей, є неможливою з причини громадилися-кістки і високу вартість експериментів. Тести з використанням мікроорганізмів відрізняються великою пропускною здатністю і чутливістю до мутагенних віз-дій. Однак головною проблемою при застосуванні цих тестів є екстраполяція отриманих результатів на вищих жи-Вотня і людини.
Проблема генетичної безпеки актуальна не тільки для людини, але і для біосфери в цілому. Будь-яка популяція здатна витримати лише певний вантаж мутацій. Збільшення частоти мутацій може привести до зниження стійкості популяцій через порушення генетичного гомеостазу. Необхідне подальше посилення біомоніторингу - контролю за станом навколишнього середовища за допомогою біологічних систем. В якості профілактичних заходів слід використовувати розвиток «безвідходних» технологій, обмеження виробництва речовин з мутагенну дію, посилення всіх видів контролю за станом потенційно небезпечних підприємств: АЕС, хімічні і мікробіологічні виробництва, науково-промислові установки біотехнологічного характеру.
В даний час вся територія нашої планети схильна до різних антропогенних впливів. Серйозний характер придбали наслідки руйнування біоценозів і забруднення середовища. Вся біосфера знаходиться під все більш посилюється тиском діяльності людини. Актуальним завданням стають природоохоронні заходи.
Екологічна проблема - проблем взаємин суспільства і природи, збереження навколишнього середовища. Протягом тисячоліть людина постійно збільшував свої технічні можливості, підсилював втручання в природу, забуваючи про необхідність підтримки в ній біологічної рівноваги.
Особливо різко зросло навантаження на навколишнє середовище в другій половині 20 століття. У взаєминах між суспільством і природою відбувся якісний стрибок, коли в результаті різкого збільшення чисельності населення, інтенсивної індустріалізації і урбанізації нашої планети господарські навантаження почали повсюдно перевищувати здатність екологічних систем до самоочищення і регенерації. Внаслідок цього порушився природний круговорот речовин в біосфері, під загрозою опинилося здоров'я нинішнього і майбутнього поколінь людей.
Екологічна проблема сучасного миру не тільки гостра, але й багатогранна. Вона з'являється практично у всіх галузях матеріального виробництва, має відношення до всіх регіонів планети.
На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але з тих пір як з'явилося високоіндустріальное суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширився обсяг цього втручання, вона стала різноманітніше і він загрожує перспектива стати глобальною небезпекою для людства. Витрата невідновних видів сировини підвищується, все більше орних земель вибуває з економіки, так на них будуються міста і заводи. Людині доводиться все більше втручатися в господарство біосфери - тієї частини нашої планети, в якій існує життя. Біосфера Землі в даний час піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому можна виділити декілька найбільш істотних процесів, кожний з яких не поліпшує екологічну ситуацію на планеті.
Найбільш масштабним і значним є хімічне забруднення середовища невластивими їй речовинами хімічної природи. Серед них - газоподібні і аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує і накопичення вуглекислого газу в атмосфері.
Подальший розвиток цього процесу буде підсилювати небажану тенденцію у бік підвищення середньорічної температури на планеті.
Викликає тривогу в екологів і триваюче забруднення Світового океану нафтою і нафтопродуктами, що досягло вже 1/5 його загальної поверхні. Нафтове забруднення таких розмірів може викликати істотні порушення газо- і водообміну між гідросферою і атмосферою.
Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення грунту пестицидами і її підвищена кислотність, що веде до розпаду екосистеми.
В цілому всі розглянуті фактори, яким можна приписати забруднюючий ефект, роблять помітний вплив на процеси, що відбуваються в біосфері.
Для попередження цих впливів потрібні спільні зусилля біологів, хіміків, техніків, лікарів, соціологів та інших фахівців. Це проблема міжнародна.