Классификация изменчивости. Понятие о наследственной генотипической изменчивости (комбинативная, мутационная) и ненаследственной фенотипической изменчивости (модификационная изменчивость). Наследственная изменчивость как основа эволюционного процесса. Роль модификационной изменчивости в адаптивных процессах, их значение для эволюции и выживание организма в экстремальных условиях среды. Мутационная изменчивость. Теория мутаций Гуго де Фриза. Принципы классификации мутаций по фенотипическому проявлению: морфологические, физиологические, поведенческие, биохимические мутации и т. д. Летальные и полулетальные мутации, нейтральные и адаптивно ценные мутации, спонтанные и индуцированные мутации. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Классификация мутаций по характеру изменения генотипа: генные, хромосомные, геномные и цитоплазматические. Генные мутации. Прямые и обратные мутации. Реверсии как результат обратных мутаций и как результат супрессии. Транзиции и трансверсии, инсерционные мутации, миссенс и нонсенс мутации. Скорость мутационного процесса и частота возникновения мутаций. Молекулярные механизмы мутагенеза. Хромосомные мутации: делеции, дупликации, инверсии, транслокации, инсерции. Геномные мутации. Полиплоидия. Фенотипическое проявление полиплоидии, искусственное получение полиплоидов. Аллополиплоидия. Амфидиплоидность как метод преодоления нескрещиваемости при отдаленной гибридизации. Значение полиплоидии в эволюции и селекции растений. Анеуплоидия на примере хромосомных болезней человека. Особенности мейоза и образование гамет у анеуплоидов. Жизнеспособность и плодовитость анеуплоидов. Анеуплоидия и нестабильность генома. Нерасхождение и потеря хромосом как причины появления анеуплоидных клеток.
Цитоплазматические мутации. Особенности организации генома митохондрий и пластид. Примеры митохондриальных и пластидных мутаций. Спонтанный мутационный процесс. Индуцированный мутационный процесс. Мутагенное действие ионизирующих излучений, УФ-лучей, химических соединений, биологических факторов. Генетические последствия загрязнения окружающей среды. Количественные методы оценки скорости мутационного процесса у микроорганизмов, дрозофилы, млекопитающих, в т. ч. человека. Зависимость частоты мутаций от дозы мутагена. Понятие о потенциальных повреждениях ДНК. Мутагенез и канцерогенез. Мониторинг генотоксикантов окружающей среды. Основные тест-системы для выявления генетически активных веществ.