Частота встречаемости хромосомных мутаций

Еще совсем недавно господствовало представление об относительной редкости хромосомных мутаций. Обзор данных по кариологии 2000 видов млекопитающих говорит о том, что около 4—5% видов характеризуются истинным внутрипопуляционным хромосомным полиморфизмом[677]. Среди роющих млекопитающих (слепушонки, слепыши, цокоры, гоферы, туко-туко и др.) частота внутрипопуляционного хромосомного полиморфизма достигает 40—50%[678]. Создается впечатление, что частота возникновения оптически обнаруживаемых крупных хромосомных мутаций у млекопитающих (она, бесспорно, варьирует от группы к группе) может быть величиной порядка от 1?10^-2 до 1?10^-3, т. е. достаточно высокой.

Следующий вопрос, который возникает при этом: равновероятно ли образование разрывов по длине хромосом? Если шансы на разрыв хромосомы в любой точке равны, то вероятность встреч в зиготе двух одинаковых хромосомных мутаций крайне низка. В исследованиях по хромосомному полиморфизму у цокоров Myospalax туоspalax [679], по полиморфизму 7-хромосомы у арктического суслика Citellus parryi [680] было показано, что разрывы и слияния хромосом идут на границах гетерохроматиновых блоков, заполненных генетически инертным материалом, с эухроматиновыми (генетически активными) участками. В хромосоме имеются как бы «слабые места», по которым с наибольшей вероятностью происходят разрывы и последующие слияния[681]. В результате возможно независимое возникновение в разных частях ареала гомологичных хромосомных мутаций. Так, в надвиде рыжих полевок (Clethrionomys glareolus) независимая фиксация акроцентрического варианта Y-хромосомы вместо обычного метацентрика произошла в краевых популяциях юга Италии, Югославии и на Тянь-Шане. У близкого вида — красной полевки (Cl. rutilus) отмечена гомологическая мутация Y-хромосомы в популяциях Южного Алтая и Забайкалья. Неравновероятность хромосомных перестроек по длине хромосом резко повышает вероятность встречи «частых» хромосомных мутаций (типа разрывов на границе эухроматина и гетерохроматина или деления гетерохроматиновых участков) и снижает вероятность встречи «редких» хромосомных мутаций (типа разрывов аутосом по эухро-матиновым районам).

Еще четверть века назад представлялось, что спонтанный мутационный процесс, ведущий к возникновению хромосомных перестроек, идет монотонно, т. е. вероятность появления новых хромосомных мутаций из года в год одинакова. Открытие влияния вируса болезни Боткина на резкое повышение частоты хромосомных мутаций у человека было началом отказа от представлений о равномерности темпов возникновения хромосомных мутаций. Вслед за этим был обнаружен мутагенный эффект вирусов кори, энцефалита, гриппа и других вирусных заболеваний, ведущих к резкому возрастанию частоты хромосомных аберраций в популяциях человека и других видов. Эти факты дали основание выступить с гипотезой об эволюционной роли вирусных пандемий как поставщиков хромосомных мутаций[682]. Вирусные пандемии, прокатываясь через ареал вида, оставляют за собой шлейф хромосомных мутаций, частота которых повышается на несколько порядков. Вслед за этим наступает депрессия численности вида, распадение единого ареала на серию изолятов — стаций переживания. В этих условиях особи — носители новых хромосомных мутаций оказываются не уникумами среди сплошь панмиктичной популяции с нормальным кариотипом, а почти равноправными членами популяций с ограниченной численностью особей.

В момент формирования гипотезы о роли вирусных пандемий как поставщика хромосомных мутаций еще не было ясно, равновероятно ли по длине хромосомы распределяются разрывы. Теперь мы знаем, что эти разрывы распределяются неравномерно и что шансы на встречу особей с одинаковой хромосомной мутацией непосредственно после вирусной пандемии резко повышаются. Мутации, вызываемые вирусной пандемией, достаточно однообразны — обычно это разрывы по границе гетерохроматина с эухроматином или делеции/дупликации гетерохроматиновых участков. Число наиболее обычных вариантов таких мутаций всегда меньше числа пар хромосом, и, как правило, они приурочены к небольшому, строго ограниченному числу хромосом и к достаточно строго локализованным участкам этих хромосом. Вслед за «плотным шлейфом» хромосомных аберраций с высокой частотой появления следует «разреженный шлейф» хромосомных мутаций с низкой частотой появления. Естественно, что шансы на встречу Особей — носителей двух одинаковых по локализации разрывов или слияний хромосомных мутаций сразу же вслед за вирусной пандемией крайне невелики. Однако и такая единичная особь — носитель редкой хромосомной мутации — может стать основателем новой кариоморфы.