Мутация (у бактерий)

Один из механизмов наследственной изменчивости организмов, заключающийся в изменении нуклеотидного состава генома, не связанном с рекомбинацией.

У бактерий можно выделить несколько типов мутаций:

Геномные и хромосомные мутации (изменения числа или структуры хромосом) имеют меньшее значение по сравнению с эукариотами. К ним относятся процессы интеграции в хромосому и перемещения по ней транспозонов, а также интеграция и дезинтеграция плазмид.
Генные мутации (точечные изменения в последовательности ДНК) являются главным механизмом изменчивости бактерий. Они встречаются у всех видов и могут затрагивать любые гены.

По происхождению мутации делятся на:

Спонтанные — возникают без видимого внешнего воздействия. Они обусловлены:
- Ошибками репликации генома в процессе деления клетки.
- В меньшей степени — ошибками репарации повреждённого генома.
- Действием свободных радикалов, образующихся в ходе нормального метаболизма. Частота спонтанных мутаций постоянна и относительно низка (10⁻⁷ – 10⁻¹² на ген за цикл деления). Однако благодаря короткому жизненному циклу и огромной численности популяций бактерий, такие мутации возникают постоянно и в большом количестве.
Индуцированные — появляются в результате направленного действия мутагенов, к которым относятся:
- Ультрафиолетовое излучение.
- Ионизирующее излучение.
- Химические вещества (например, аналоги оснований, алкилирующие агенты).

Частота и спектр мутаций регулируются самими бактериальными клетками:

Учащают мутации: активность генов-мутаторов и повышенная чувствительность к мутагенам отдельных участков ДНК.
Снижают частоту мутаций: системы репарации повреждений ДНК и механизмы антимутагенеза.

Эффект возникшей мутации может быть нейтрализован несколькими путями:

Обратной мутацией (реверсией) в том же гене, восстанавливающей исходную последовательность.
Супрессорной мутацией в другом гене, компенсирующей последствия первой.
Фенотипической супрессией (например, условиями среды, которые маскируют мутантный признак).

Судьба мутантных клеток в популяции определяется их жизнеспособностью и давлением отбора:

В селективной среде, где мутация даёт преимущество (например, устойчивость к антибиотику), мутанты могут стать доминирующими.
В неселективной (обычной) среде мутанты часто проигрывают в конкуренции с исходной формой, занимая низкочастотное положение или погибая.

Таким образом, огромные по численности популяции бактерий обычно содержат большое разнообразие мутантов, что определяет их выраженный генетический полиморфизм и высокую адаптивную способность.