Причинами, вызывающими мутации (нарушения структуры генов, структуры хромосом или изменения их числа), могут быть различные факторы (рис. VI.2). Их обозначают как мутагены(от лат. mutatio + genos— происхождение).
По происхождению мутагены можно разделить на:
- экзогенные. Их большинство. К ним относятся многие факторы внешней среды;
- эндогенные. Они образуются в процессе жизнедеятельности организма.
По природе возникновения различают: физические, химические и биологические мутагены.
К физическим мутагенам относятся:
а) ионизирующие излучения (например, α-, β-, γ-излучения, рентгеновское излучение, нейтроны);
б) радиоактивные элементы (например, радий, радон, изотопы калия, углерода и т.д. как источники ионизирующего излучения);
в) ультрафиолетовое излучение;
г) чрезмерно высокая или низкая температура.
Химические мутагены — самая многочисленная группа. К ним относятся:
а) сильные окислители или восстановители (например, нитраты, нитриты, активные формы кислорода);
б) алкилирующие агенты (например, иодацетамид);
в) пестициды (например, гербициды, фунгициды);
г) некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты);
д) продукты переработки нефти;
е) органические растворители;
ж) лекарственные препараты (например, цитостатики, ртуть-содержащие средства, иммунодепрессанты) и другие химические соединения.
К биологическим мутагенам относятся:
а) некоторые вирусы (например, кори, краснухи, гриппа);
б) продукты обмена веществ (например, продукты липопероксидации);
в) антигены некоторых микробов и паразитов.
События, приводящие к возникновению мутаций, называют мутационным процессом. Различают спонтанный и индуцированный мутагенез. Разделение мутационного процесса на спонтанный и индуцированный в определенной степени условно.
Спонтанные мутации возникают при обычных физиологических состояниях организма без видимого дополнительного воздействия на организм внешних факторов. Спонтанные мутации могут возникать, например, в результате действия химических соединений, образующихся в процессе метаболизма; воздействия естественного фона радиации или УФ-излучения; ошибок репликации и т. д.
Индуцированные мутации — это мутации, вызванные направленным воздействием факторов внешней или внутренней среды. Индуцированный мутационный процесс может быть контролируемым (например, в эксперименте с целью изучения действия механизмов и/или его последствий) и неконтролируемым (например, в результате облучения при выбросе радиоактивных элементов в среду обитания).