Mutageenid (0)

Jõhvi Gümnaasium
Mutageenid
Jõhvi 2011
Geneetilises mõistes on mutageenide puhul tegu keemiliste või füüsikaliste teguritega, mis muudavad organismi geneetilist materjali (tavaliselt DNA-d) ja suurendavad läbi selle looduse poolt ettemääramata mutatsioonide tekkevõimalust. Asjaolu tõttu, et enamik mutatsioone tekitavad vähktõbe, on mutageenid ühtlasi ka kantserogeensed ained. Samas ei ole kõik mutatsioonid tekitatud mutageenide poolt, niinimetatud spontaanseid mutatsioone kutsuvad esile DNA vigased replikatsioonid, parandused ja ümberkombineerumise protsessid. Spontaansete mutatsioonide esinemissagedus on siiski väga madal. Spontaansete mutatsioonide kõrval saab eristada ka indutseeritud mutatsioone, mille puhul on tegu eksperimendi käigus esile kutsutud mutatsioonidega. Oma olemuselt ei erine nad spontaansetest mutatsioonidest, kuid nende esinemissagedus võib olla kuni tuhandeid kordi suurem. Mutatsioonidega kaasnevad muutused nukleiinhappejadades, mis omakorda tähendavad muutusi DNA-ridades. Selle käigus võivad mitmed DNA nukleotiidid hoopis kaduda või teha läbi mitmeid muutusi. Kuigi osad mutatsioonid võivad olla surmavad, või tuua kaasa raskeid haigusi, on suurem osa neist väiksemate mõjutustega organismile, kuna nende põhjustatud muutused proteiinides pole kuigi märkimisväärsed, lisaks sellele ei kaasne paljude mutatsioonidega üldse mingeid visuaalseid muudatusi. Harvadel juhtudel võivad mutatsioonid olla inimesele hoopis kasulikud, näiteks põhjustada vastupidavust ja immuunsust erinevate haiguste vastu ja võivad kannustada tagant rahvastiku evolutsioonilist arengut.
Mutageenide avastamisel tegi esimese tähtsa avastuse inglane Percivall Pott , kes pani 1775ndal kirja oma tähelepaneku, et noored poisid, kes tegelesid kaminate ja korstende puhastamisega haigestusid ebatavaliselt tihti munandivähki. Pott oletas, et kaminates ja lõõrides sisalduv tahm, tolm ja kartsinogeenid mängivad suurt rolli haigusega kaasnevate tüügaste tekkel, hiljem tehti kindlaks, et tahmase tööga kaasnes kokkupuude vesinik -süsinik ühenditega, mis omakorda võivad osaleda DNA-ga seotud mutatsioonides. Järgmine oluline avastus tehti Prantsusmaal Bordeaux -s 1890ndatel aastatel. Avastuse olemus seisnes tõsiasjas, et Bordeaux veinikasvatustes töötavate tööliste seas levis suur risk haigestuda nahavähki ja seda just kaela piirkonnas. Toimule leiti seletus, kui võeti arvesse veinikasvatustes levinud töövõtted. Viinamarjakorjajad, kes veetsid oma terved päevad põldudel viinamarju korjates, kael päikesele paista, said ebatervislikult palju UV-kiirgust, millest oli tingitud ka nahavähki haigestumine . Viimase tähtsa leiu tegi 1920datel aastatel Hermann Müller , kes leidis, et röntgenikiired põhjustavad puuviljakärbestel mutatsioone. Müller kasutas röntgenikiiri selleks, et luua oma geneetikauuringutes kasutatavaid muteerunud puuviljakärbseid. Lisaks seosele röntgenikiirte ja geenimutatsioonide vahel leidis Müller ka seaduspärasuse, et kiired võivad avaldada oma mõju ka inimeste geneetilistele mustritele. Esimesteks kindlaks tehtud mutageenideks olidki kantserogeenid ehk vähktõve tekitajad.
Tavaliselt on mutageenide puhul tegu keemiliste ühendite või ioonilise kiiritusega. Oma erineva mõju tõttu DNA replikatsioonile saab mutageene jagada kolmeks:

• Mutageenid, mis põhjustavad rakkudel mutatsioone põhjustavate kemikaalide sünteesimist
  
• Mutageenid, mis reageerivad DNA-ga, põhjustades struktuurimuutusi ja vigaseid replikatsiooniprotsesse
  
• Mutageenid, mis replikatsiooni käigus asendatakse nukleotiidide asemele
  

Lisaks sellele saab mutageene jagada ka:

• Füüsikalised
  
• Keemilised
  
• Bioloogilised
  

Füüsikaliste mutageenide alla käivad

Radioaktiivne kiirgus

Röntgenkiirgus

UV-kiirgus

Tugev elektromagnetkiirgus
Bioloogiliste mutageenide alla käivad

Viirused

Alkaloidid

Mükotoksiinid (seened)

DNA-ga seotud protsesside vead
Keemiliste mutageenide alla käivad

Fenool

Olmekemikaalid

Ravimid

Tubakasuits

Kosmeetika

Keemiarelvad ja sõjagaasid

Toidulisandid (konservandid)
Tegurite mutageensust saab testida Amesi testi läbi. Testi olemus seisneb mutgaeense geeni kontrollimises. Mutageenne geen Salmonella typhimurium viiakse kokkupuutesse kontrollitava aine söötega, kui esineb mutageensus, taastub Salmonella typhimuriumil võime endale eluks vajalikke aineid sünteesida.
Mutageenid lagunevad looduses väga aeglaselt ja neil on võime ladestuda erinevates organismides, seetõttu tuleks nende kasutamist igal võimalikul juhul kontrollida ja piirata. Üheks tugevaimaks loodusesse sattuvaks mutageeniks on taimekaitsevahend DDT (halogeenderivaat) ning lisaks sellele mitmed raskemetallid. Vaatamata oma ohtlikkusele kasutatakse mutageene inimese poolt üsna arvukalt. Taimekaitsevahendite ja erinevate tegevustega kaasnevate raskemetallide kõrval on üheks mutageenide kasutusalaks selektsioon , mida kasutatakse mikrobioloogias uute mikroobitüvede saamiseks. Mutageene kasutatakse ka GMO organismide ning sealt tulenevalt ka GMO toiduainete tootmisel. Pärilikkuse muutmisel mutageenide abil on siiski omad negatiivsed küljed. Kiirguste ja keemiliste ühendite kasutamine organismide pärilikkuse muutmisel oli 1960ndatel aastatel üsnagi levinud meetod. Selle suurimateks puudusteks on järgmised probleemid: mutatsioonide juhuslikkus, mutatsioone peab läbi viima paljude isendite puhul, kasulikkude mutatsioonide väike tekkevõimalus ja muteerunud organismide võimetus anda järglasi. GMO-dega võivad kaasneda allergiad, loodusliku tasakaalu muutumine ja eriti vastupidavate kahjurite teke, eelisteks saagikuse, organismide tugevuse tõus ning erinevad uuringud.
Riiklikud direktiivid määravad ära mutageenidega ja kantserogeenidega tööl kokkupuutuvate inimeste ohutuse ja kaitse. Määrusi peavad täitma kõik tööandjad oma personali tervise kaitseks. Ohtlikeks ja mutageenidega kokkupuutuvateks töökohtadeks Eestis on näiteks alumiiniumi, isopropüülalkoholi, kivisöegaasi, raua ja terase tootmine, kummitööstus, koksitööstus, mööbli ja värvitööstus ning jalatsitööstus-ja parandus. Direktiivide alusel on piiratud töökohal kokkupuutuvate mutageensete ainete kogus, määratud ette leviku tõkestamine , ohtlike töökohtade arvu vähendamine, teavitustöö ja evakuatsiooniplaanid ning võimaluse korral ohtlike ainete asendamine.
Tavainimene on mutageenidest kõige rohkem seotud ilmselt keemiliste mutageenidega. Neid leidub nii igapäevases konserveeritud toidus, kui ka muudes kodukeemia valdkonnas kasutusel olevates ainetes. Peale nende on suitsetajate puhul suur mõju tubakasuitsul ja haigestumise korral tarvitatavatel ravimitel võib samuti olla mutageenne toime. Kahtlemata saab inimene iga päev teatava koguse mutageensust ka päikeselt UV-kiirguse näol, sellele lisanduvad mitmed kiirgused mida lihtinimene saab sageli viisil, millest ta isegi teadlik pole, kuna kiirguste olemasolu on silmaga peaaegu võimatu hinnata. Loomulikult on inimorganism alati avatud erinevate bakterite ja viiruste mutatsioone tekitavatele toimetele, seda eriti nakatumiste ja viirushaiguste perioodidel ( talvine aeg, varakevad). Mutageenidega kokkupuuteid esineb lisaks konserveeritud toiduainetele ka esmapilgul täiesti tavalistena tunduvates toiduainetes, näiteks erinevad juur -ja puuviljad , mille kasvatamisel on kasutatud geenimutatsioone kauba kvaliteedi või saagikuse parandamiseks.
Kokkuvõttes võib iga inimene teha midagi ära, et vähendada oma organismile mõjuvate mutageenide mõju, aga nende täielik vältimine on moodsas ühiskonnas praktiliselt võimatu. Tänu mutageenide ja nende mõju ohtrale kasutamisele aastate jooksul võib täheldada uute haigusnähtude teket või vanade võimendumist, samas kui tänu erinevatele geenimutatsioonidele on arenenud tehnoloogia , meditsiin ja ka organismide bioloogiline suutlikkus ning vastupanuvõime. Nende kasutamise õigsuse üle peab aga iga inimene ise otsustama, kuna mutageenide näol võib olla tegu nii sekkumisega looduse ja evolutsiooni loomulikku käiku , aga ka tulevikuperspektiiviga, mis lubab maailmal ja inimestel areneda, täiendada oma teadmisi eugeenikast, molekulaarbioloogiast ja võibolla pürgida aastate pärast ka unistustest olenemata tõsiseltvõetava, mitteutoopilise ja täiuslikkuseni lihvitud inimühiskonna poole.