2) крупными и точечными
3) прямыми и обратными
4) спонтанными и индуцированными (+)
По происхождению мутации у микроорганизмов подразделяют на спонтанные и индуцированные. Спонтанные возникают без целенаправленного воздействия мутагенного фактора вследствие ошибок репликации ДНК, самопроизвольных дезаминирования и депуринирования оснований, окислительного повреждения, нарушений репарации или перемещения мобильных генетических элементов. Их частота обычно соответствует базовому, или фоновому, уровню мутагенеза.
Индуцированные мутации формируются под действием внешних мутагенов, повышающих частоту генетических изменений: ультрафиолетового и ионизирующего излучения, алкилирующих и интеркалирующих соединений, аналогов азотистых оснований, некоторых биологических агентов. В зависимости от механизма они могут приводить к замене нуклеотидов, вставке или выпадению участков ДНК, сдвигу рамки считывания либо нарушению работы генов. Деление на крупные и точечные отражает масштаб изменения, а на прямые и обратные — его направленность или восстановление исходного фенотипа, поэтому эти классификации не определяют происхождение мутации.
Практическое значение разграничения особенно велико при изучении лекарственной устойчивости. В классическом опыте Лурия—Дельбрюка устойчивые варианты в культурах, не подвергавшихся антибиотикотерапии, возникают с различной частотой и до контакта с препаратом, что указывает на спонтанный мутагенез; антибиотик затем осуществляет отбор уже существующих клонов. Если же воздействие мутагена предшествует появлению устойчивых вариантов и резко увеличивает их количество, мутации рассматривают как индуцированные.
| Критерий | Спонтанные мутации | Индуцированные мутации |
|---|---|---|
| Источник возникновения | Эндогенные процессы и случайные ошибки функционирования генома | Воздействие внешнего физического, химического или биологического мутагена |
| Основные механизмы | Ошибки репликации, самопроизвольные химические изменения оснований, дефекты репарации, транспозиции | Образование пиримидиновых димеров, разрывов ДНК, алкилирование, интеркаляция или ошибочное спаривание оснований |
| Частота мутагенеза | Соответствует естественному фоновому уровню для данного вида и локуса | Превышает спонтанный уровень после действия мутагенного фактора |
| Время появления признака | Мутация возникает до действия фактора отбора; отбор только сохраняет мутантный клон | Мутационный процесс активируется или усиливается после воздействия мутагена |
| Типичные факторы | Эндогенные активные формы кислорода, ошибки ДНК-полимеразы, естественные мобильные элементы | Ультрафиолет, ионизирующее излучение, азотистая кислота, алкилирующие агенты, интеркаляторы |
| Лабораторная оценка | Выраженная вариабельность числа мутантных колоний в параллельных культурах; результат опыта Лурия—Дельбрюка | Рост частоты мутантов после стандартизированного воздействия известного мутагена |
| Пример в клинической микробиологии | Появление до лечения субпопуляции бактерий, устойчивой к антибактериальному препарату | Повышение частоты устойчивых вариантов после контакта с химическим мутагеном или излучением |
Мутация становится наследуемой для клеточного потомства только при закреплении изменения в геноме или стабильном генетическом элементе. Фенотипическая модификация, напротив, обычно обратима и не связана с изменением последовательности ДНК. Возникновение устойчивости к антибиотикам может быть обусловлено не только мутациями, но и горизонтальным переносом генов посредством плазмид, транспозонов или бактериофагов. Поэтому происхождение признака устанавливают с учётом генетического анализа, условий селекции и результатов контролируемых микробиологических экспериментов.