Ngay từđầu những năm 1930, Xakharov và Lobashov (Liên Xô) đã tiến hành thử nghiệm gây đột biến bằng hóa chất, nhưng hiệu quả chưa rõ. Vào
Các thymin kề nhau
những năm 40, trong thế chiến thứ hai ở Anh, Auerbach và Robson đã chứng minh hơi ngạt nitơ và sulfua có khả năng gây đột biến ở Drosophila (thời này Đức bắn hơi ngạt sang nước Anh, nên họ phải nghiên cứu tác động sinh học của các chất độc này). Về sau, nhiều nhóm hóa chất gây đột biến đã được tìm ra.
Có nhiều hóa chất gây biến dị di truyền, đến nay tìm ra những hóa chất cho hiệu quảđột biến cao hơn cả phóng xạ.
Các hóa chất gây đột biến có đặc điểm là có thể chỉ gây hiệu quả đột biến đối với một số lượng ít đối tượng.
Ví dụ: Streptomycin chỉ gây đột biến ở tảo đơn bào và một số vi sinh vật, không gây đột biến trên nhiều đối tượng khác.
Các tác nhân gây đột biến hóa học có thể chia thành các nhóm sau:
– Nhóm 1: Các chất ức chế tổng hợp nitơous bazơ trong cấu trúc ADN như coffein, etyl uretan...
Hình 20.8. Adenin bắt cặp với 5-Bromuracil và Guanin với 5-Bromuracil
– Nhóm 2: Các chất đồng đẳng với nitơous bazơ như coffein, 5-bromuracil (hình 20.7 và 20.8), các chất gần giống với nitơous bazơ, nên nó làm ADN gắn nhầm khi tổng hợp.
– Nhóm 3: Các chất alkyl hóa làm đứt mạch ADN như etyl metansulfonat (EMS) (hình 20.9), metyl metansulfonat (MMS), etylen imine (EI), nitrosoguanidin (NG),...
– Nhóm 4: Các chất khác như nhóm oxy hóa, khử.
Ngược với sai hỏng sao chép, các tác nhân gây đột biến như nitrous axit và khí ngạt nitơ (nitơ mustard) có thể gây biến đổi trực tiếp trên ADN. - Nhóm 5: các chất chêm vào ADN
Nhóm các chất gồm proflavin, màu acridin và các chất được gọi là ICR (ICR compound) là những chất có phân tử mặt phẳng tương tự cặp bazơ. Chúng có thể chêm vào phân tử ADN làm thêm hoặc mất bazơ. Chúng thường gây đột biến lệch khung do thêm hay mất bazơ.
Tất cả các tác nhân gây đột biến đều là tác nhân gây ung thư (carcinogen), nhưng các tác nhân gây ung thư không phải đều gây đột biến. Hiện nay nhiều tác nhân gây đột biến được sử dụng trong chọn giống nhằm tăng nguồn biến dị. Bên cạnh đó với nạn ô nhiễm trên thế giới người ta phát hiện nhiều tác nhân đột biến hóa học mới xuất hiện trong môi trường.
20.5.6. Hồi biến
Quá trình đột biến, nói chung, có tính thuận nghịch, nghĩa là nếu một gen A đột biến thành a (A –> a) thì, ngược lại alen a cũng có thể đột biến quay lại thành A (a –>A). Thông thường một dạng được gọi là đột biến khi nó mang kiểu hình khác với dạng hoang dại. Ví dụ, ruồi giấm hoang dại được bắt từ thiên nhiên vào phòng thí nghiệm có mắt đỏ. Trong quá trình nuôi xuất hiện dạng đột biến mắt trắng. Đột biến từ mắt đỏ hoang dại sang mắt trắng gọi là thuận vì từ hoang dại thành đột biến. Hồi biến là trường hợp từ trạng thái đột biến do biến dị di truyền quay trở về kiểu hình hoang dại như đột biến từ mắt trắng trở lại thành mắt đỏ. Hồi biến do đột biến nghịch (back mutation) hoặc do đột biến ức chế hay kìm hãm (supression).