Внутрішньовидові відмінності реактивності
СЕМіНАР №3,4
ГЛАВА I
Біологічні основи гетерогенної реактивності
Стійкість тварин і людини до зовнішніх впливів являється одним з проявів загально біологічних принципугомеостазу, тобто здатності організму шляхом ауторегуляції фізіологічних процесів зберігати незмінні параметри внутрішнього середовища в широких межах варіацій зовнішніх умов.
Стійкість організму до нестачі кисню - одне з питань реактивності біологічних систем. Ця стійкість визначається генетичними і фенотипічними властивостями організму: характером його енергетичного обміну, ступенем досконалості регуляторних механізмів, їх здатністю перебудовуваться і пристосовуватися до гіпоксичних умов, зберігаючи життєздатність особи. З'ясування механізмів, які забезпечують високу резистентність до нестачі кисню, має велике практичне значення, оскільки гіпоксія є основним патогенетичним елементом всіх легеневих та серцевосудинних захворювань і безпосередньою причиною загибелі організму в несприятливих умовах.
У процесі еволюції при поступових або стрибкоподібних змінах умов навколишнього середовища виживають, як правило, нетипові представники виду, що володіють певними індивідуальними особливостями реактивності або аномаліями, що відрізняють їх від більшості представників популяції. В основі індивідуальних варіацій реакцій людини і тварин на різний вплив лежить спадкова або набута аномалія ензимопатичних процесів в клітинах, що призводить до певних змін в обміні речовин і нейрогуморальній регуляції функцій - так звана ензимопатія.
|
|
|
При спадкових ензимопатіях в результаті випадання або перекручення частини генетичної інформації порушується синтез одного з життєво важливих ферментів, що призводить до нетипових реакцій організму і обумовлює різко виражену індивідуальність його реактивності. У більшості випадків дефектність такого організму проявляється лише при попаданні його в особливі умови, що вимагають напруженої функціональної діяльності. Наявність спонтанних мутацій може призводити також до генетичних аномалій, що створює умови для виникнення особин, нечутливих чи мало чутливих до певних факторів. Наявність у кожній популяції організмів з зміненим ферментним спектром лежить в основі явища переадаптації що забезпечує широку варіантність стійкості індивідів до несприятливих дій.
Філогенез фено-і генотипових елементів реактивності
Відомо, що індивідуальність біохімічних і фізіологічних реакцій організму проявляється вже на нижніх щаблях еволюційної сходинки, починаючи від мікроорганізмів, і стає все більш вираженою у міру вдосконалення живих істот. Збереження широкої дисперсії властивостей організмів в процесі філогенезу свідчить про біологічну доцільність підтримки неоднорідності будь-якої популяції з точки зору можливості пристосування її до різноманітних екологічних умов.
|
|
|
Відповідно до сучасних уявлень про принципи філогенезу, еволюція розглядається як перетворення не окремих особин, а складних популяційних систем, елементарним матеріалом для яких служать генотипічні відмінності окремих особин.
Всі генетично нормальні люди, незалежно від їх популяційної або расової належності, мають один і той же набір з 46 хромосом. Але генетичні відмінності за кольором очей, групою крові, малюнку ліній на пальцях, зовнішнім виглядом і характерологічними рисами роблять людей несхожими. Чим більше ознак або показників аналізується при зіставленні двох особин, тим більше розбіжностей виявляється між ними. Показано, що якщо 95% особин популяції нормально відносно одної вимірюваної ознаки, то для двох ознак цей рівень знижується до 0,952 = 0,902, тобто близько 10% популяції не будуть відповідати так званій нормі.
Велика кількість дрібних і абсолютно нешкідливих аномалій будови окремих органів і тканин, які не роблять суттєвого впливу на функцію цього органу в звичайних умовах і не перешкоджають розмноженню, передаються спадковим шляхом за аутосомно-домінантним типом і не виключаються з генофонду природним відбором. Разом з тим при попаданні організму в умови, що вимагають напруженої функції цього органу, приховані дефекти або переваги даної модифікації можуть зіграти вирішальну роль у виживанні особи, збереженні й закріпленні даної аномалії.
|
|
|
Певну роль у виникненні аномалій відіграють випадкові мутації. Незважаючи на малі частоти виникнення їх у кожному окремому локусі, загальна частота виникнення мутацій для всієї сукупності генів досить велика.
Всі особи, що володіють певною анатомічною або функціональною особливістю, можна розташувати за ступенем розвитку цієї ознаки в ранжируючий ряд, що починається з тих, у кого ця особливість виражена слабше, і закінчуючи особинами, у яких вона виявляється в максимальному ступені. У кожному такому ряді мінливості можна виділити звичайні, середньостатистичні показники даної ознаки та відхилення від середніх величин. Число особин, що володіють відхиленням, буде визначатися величиною ступеня відхилення, прийнятої дослідником. Чим менше ступінь відхилення, тим більшій кількості особин вона властива. Чим більша ступінь відхилення, тим рідше вона зустрічається в звичайних умовах.
|
|
|
У процесі еволюції підвищена резистентність будь-якого виду пли популяції до природних факторів виникала в результаті направленої дії природного добору та усунення індивідуумів, що пристосовані до умов, що змінилися. Це можна графічно показати у вигляді послідовного вимірювання форми кривої розподілу числа особин в популяції, що володіють певною ознакою, при зміні зовнішніх умов.
Розвиток підвищеної стійкості організмів до нестачі кисню, відповідно до біологічних законів, відбувається на фоні певної реактивності до цього фактору і на вроджених і набутих у процесі індивідуального розвитку механізмах. З метою виявлення цих елементів реактивності в нашій лабораторії проведені експерименти, результати яких показали, що здатність різних рас спадкових дрозофіл утримуватися на вертикальній стінці скляної посудини в умовах гострої гіпоксичної гіпоксії неоднакова. Оскільки вирощування і утримання мушок в лабораторії відбувається в стандартних, однакових для всіх штамів умовах, дані розходження можуть бути віднесені до генотипічних елементів реактивності на гіпоксію.
Повторні експозиції до низького парціального тиску кисню, як правило, призводять до підвищення ефективності стійкості організму і розглядаються як прояв індивідуальної адаптації. Здатність до індивідуальної адаптації у різних тварин неоднакова. Однак показники самок пристосовуватися до нестачі кисню відрізняються ніж у самців. Тут мають місце статеві відмінності.
Внутрішньовидові відмінності реактивності
При передачі спадкової інформації можливі помилки, які призводять до зміни вихідних властивостей у наступних поколінь. Наявність мутагенних факторів середовища і періодична поява спонтанних мутацій також призводять до виникнення особин, що володіють аномальними в порівнянні з вихідним організмом властивостями. Ці процеси є основною причиною того, що навіть серед нащадків однієї мікробної клітини вдається виділити організми, що відрізняються за своєю реактивністю від материнської клітини. Яскравим прикладом дисперсності біохімічних властивостей бактерій служать відомі факти появи стійких до антибіотиків штамів патогенних мікроорганізмів. Ці штами є нащадками тих поодиноких клітин, які, в силу наявності у них певних аномалій обміну, виявилися здатними вижити і розмножуватися в середовищі з високою концентрацією антибіотиків.
Застосування впливів, смертельних для 90-95% всіх особин, в даний час широко використовується для виділення мутантів, що відрізняються по складу і активності певних ферментів, за наявності деяких пігментів або особливостями субклітинних утворень. Відомі мутанти, утратили певні компоненти системи транспорту вуглеводів через плазматичну мембрану. Описано та досліджено мутантні штами з порушеними системами утилізації глюкози, мутанти з дефектами різних ферментних систем, у тому числі з відсутністю або недостатністю ферментів окисно-відновних реакцій, що забезпечують енергетичні потреби клітини. Природно, що мутанти з дефектами в системі цитохромоксидаз, дегідрогеназ або АТФаз повинні бути особливо чутливі до нестачі кисню.
Аналогічні явища відомі для різних видів комах. У найбільш вивченого представника цього класу - плодової мухи Drosophyla melanogaster - виявлені мутанти, чутливі до різних фармакологічним або фізичних впливів. Показано, що особи одних штамів можуть годинами перебувати в контакті з чистим двоокисом вуглецю, не виявляючи при цьому будь-яких відчутних відхилень у поведінці. У той же час особи інших штамів в атмосфері двоокису вуглецю впадають в стан наркозу і гинуть, а у тих, що вижили спостерігаються порушення координації рухів, частковий або повний параліч деяких ніг. Звідси випливає, що певні раси дрозофіли володіють ознаками біохімічних механізмів, що забезпечують діяльність грудного ганглія, і стійко передаються потомству . Результати наших експериментів також свідчать про те, що і по відношенню до дефіциту кисню в середовищі проживання у дрозофіл можна виділити мутантів, що володіють високою і низькою стійкістю до гіпоксії.
Таким чином, для оцінки фізичних якостей організму недостатньо оцінювати його екстер'єр, як це прийнято в селективному тваринництві. Більш істотну роль грає біохімічний інтер'єр організму - конституційні особливості енергетичного обміну індивіда.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 427; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!