Изменчивость

Бактерии обычно гаплоидны, т.е. имеют только один набор генов. Полный набор генов, которым обладает микробная клетка, составляет генотип данного микроорганизма. Проявление наследуемых морфологических признаков и физиологических процессов у индивидуумов называется фенотипом. Сходные по генотипу микроорганизмы могут существенно различаться по фенотипу, т.е. способу проявления наследственных признаков. Фенотипические различия между микроорганизмами, одинаковыми по генотипу, называют модификациями (средовая, ненаследственная изменчивость). Она обусловлена влиянием внутри- и внеклеточных факторов на проявление генотипа. При устранении фактора, вызвавшего модификацию, данные изменения исчезают.

Однако существует и наследственная (генотипическая) изменчивость, связанная с мутациями. Несмотря на то, что репликация обеспечивает очень точную передачу информации от материнских молекул ДНК дочерним, в этом процессе могут происходить изменения – мутации. Основу мутации составляют изменения последовательности нуклеотидов в ДНК, полная или частичная их утрата, т.е. происходит структурная перестройка генов, проявляющаяся фенотипически в виде измененного признака.

Мутации происходят спонтанно, т.е. случайно. Выделяют генные и хромосомные мутации, различающиеся по числу мутировавших генов и характеру изменений в первичной структуре ДНК. Генные мутации обычно затрагивают только один ген, тогда как хромосомные распространяются на несколько генов.

Генные мутации, при которых происходит химическое изменение лишь одного нуклеотида, называют точечными. К ним относится вставка лишнего нуклеотида. Возникшие в результате такой мутации мутанты часто по признакам «возвращаются» к исходной дикой форме благодаря обратной мутации – реверсии.

Хромосомные мутации связаны с крупными перестройками в отдельных фрагментах ДНК. Они проявляются в результате выпадения меньшего или большего числа нуклеотидов (делеция), или поворота участка ДНК на 180° (инверсия), или повторения какого-либо фрагмента ДНК (дупликация).

Диссоциация – особая форма изменчивости, в основе которой лежат мутации, приводящие к расщеплению признаков.

Кроме спонтанных мутаций, могут возникать и индуцированные мутации – мутации, вызываемые искусственно при помощи химических или физических агентов, которые поддаются контролю. Мутагенным действием обладают многие химические вещества, такие как нитрит, гидроксиламин, алкилирующие агенты, а также радиация, УФ и ионизирующее излучения и т.д.

Мутационная изменчивость является важнейшей предпосылкой для успешной селекции.