Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ им. Н.К. Кольцова РАН
Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Лаборатория ЭВОЛЮЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ РАЗВИТИЯ

История лабратории

Лаборатория возникла в 1975 году после смерти Н.Н.Соколова в результате слияния лаборатории генетики (зав. проф. Б.Н.Сидоров) и лаборатории экспериментальной кариологии (зав. проф. Н.Н. Соколов). Заведующим объединенной лаборатории, которая получила название лаборатории генетики, стал проф. Б.Н.Сидоров. В 1980 г. руководство лабораторией принял проф. В.Г. Митрофанов. Лаборатория сохранила традиции и основное направление исследований, сформулированные еще Н.К. Кольцовым, учеником которого был Н.Н. Соколов. Это направление связано с изучением генетических процессов, лежащих в основе видообразования. Основным объектом служат виды-двойники дрозофил. Тема зародилась в начале 30-х годов прошлого века, когда Н.К. Кольцов предложил Н.Н.Соколову (тогда еще аспиранту) проанализировать цитогенетические различия между видами куриных. Результатом этой сложной по тем временам работы явилось первое в мире полное описание кариотипа курицы. В дальнейшем Н.Н. Соколов обратился к изучению видов-двойников дрозофил, поскольку только на этом материале можно было провести точный генетический анализ первичных изолирующих барьеров между видами.

Н.Н.Соколов впервые провел объединенный генетический и цитологический анализ потерь хромосом на межвидовых гибридах D.virilis и D.lummei (D.littoralis Meigen по Соколову) (Соколов, 1948, 1959). В серии экспериментов Соколов блестяще доказал: нарушение митозов на ранних стадиях эмбриогенеза гибридов, приводящее к формированию ядер с гаплоидным, неполным диплоидным и полиплоидным набором хромосом; роль ядра (хромосом, генов) D.virilis в элиминации хромосом D.lummei во всех типах скрещиваний; постепенное накопление эффекта зиготического генома и ослабление эффекта материнского генома в эмбриогенезе; эффект эпистатичекого взаимодействия геномов обоих видов, на примере регуляции гена Puffed. Им также была показана связь нарушения митозов и формирование морфологических уродств у гибридов, наблюдаемая в одном направлении скрещивания – > D.lummei x + D.virilis. Соколов полагал, что потери хромосом и даже всего генома D.lummei у гибридов сходны с явлением гиногенеза, наблюдаемым при отдаленной гибридизации. Подобный механизм имеет важный эволюционный смысл, предотвращая «размывание» видоспецифического генома под действием рекомбинации, в случае межвидовой гибридизации симпатрически или парапатрически обитающих видов. В настоящий момент известно, что этот механизм эффективно действует при так называемом «гибридогенезе», отличающемся от гиногенеза тем, что потомство развивается из оплодотворенных другим видом яиц, но в мейозе не наблюдается рекомбинация, и хромосомы расходятся погеномно, обеспечивая расщепление гибридов на чистые виды.

Ученики и последователи Соколова – Владимир Григорьевич Митрофанов, Михаил Борисович Евгеньев и Наталья Владимировна Сидорова, предприняли дальнейший анализ генетических основ потери 6-й микрохромосомы при гибридизации близкородственных видов. Было показано, что контроль потери хромосом D.lummei в скрещивании > D.lummei x + D.virilis осуществляется одним или несколькими рецессивными аутосомными генами, и несколькими генами-модификаторами. Основные гены находятся во 2-й хромосоме, вероятно вне области видоспецифической инверсии 2А. Гены-модификаторы, усиливающие при пониженной температуре экспрессивность и пенетрантность основных генов, расположены в хромосомах 4 и 5. На 3-й хромосоме находится ген, ингибирующий потерю хромосом у гибридов (Сидорова, 1974; Evgen'ev, Sidorova, 1976; Митрофанов, Сидорова, 1979). Признак «нарушение митозов у межвидовых гибридов» является полиморфным – линии D.virilis различного происхождения отличаются по степени нарушений морфогенеза у гибридов (Митрофанов, Сидорова, 1974). С этими данными согласуются полученные позже Митрофановым с соавт. результаты влияния отцовского генотипа D.lummei на потерю 6-й хромосомы у гибридов D.virilis/ D.lummei. Линии D.lummei различаются по признаку «нарушение митоза у гибридов», независимо от их происхождения и присутствия или отсутствия инверсий (Митрофанов и др., 1990). Таким образом, можно ожидать значительного полиморфизма по аллелям, связанным с нарушением нормального митоза у межвидовых гибридов.

В работах сотрудников лаборатории было показано, что в основе гибридной стерильности самцов межвидовых гибридов лежат нарушения морфологии спермиев, что приводит к потере их подвижности. Признак контролируется полигенно. Проведен морфометрический анализ структуры копулятивного аппарата самцов видов-дройников, выявлены отличия по этому признаку. Эти отличия труднообъяснимы с точки зрения адаптации, поскольку хитиновые структуры половых органов самок у всех изученных видов-двойников одинаковы.

Состав лаборатории генетики в 1987 г.
Коллектив лаборатории генетики в 1985 г.
Верхний ряд, слева направо:
Соколова Е.А., Гаврилова Н.С., Квасникова Г.П., Кондрашевская С.Н., Чекунова А.И., Гриних Л.И., Гаузе Л.Н., Орлова Г.П., Горностаев Н.Г., Григорьева Г.А.
Нижний ряд, слева направо:
Шевченко В.В., Генералова М.В., Полуэктова Е.В., Митрофанов В.Г., Мяснянкина Е.Н., Семенова М.С., Куликов А.М.
На снимке отсутствуют сотрудники лаборатории: Иванов А.И., Бакулина Э.Д., Сидорова Н.В.


В 1980-85 гг. совместно с сотрудниками лабораторий других Институтов был разработан биологический метод оценки содержания экдизона в гемолимфе насекомых и создан препарат для укрепления силы пчелиной семьи при варроатозе. Получены авторские свидетельства N 1126600 в 1982 г. и N 1408571 в 1988 г.

В ходе популяционных исследований внутри- и межвидового полиморфизма по перестройкам видов группы virilis была обнаружена природная популяция D. littoralis, в которой личинки были представлены всеми тремя инверсионными генотипами, тогда как все взрослые особи были гетерозиготами. Это показывает, что гибель 50% особей по генетическим причинам не является катастрофой для популяции в природе. Интересно отметить, что это явление не связано с аллоферментным полиморфизмом в природной популяции этого вида.





Н.Н.Соколов (1902-1975) и Б.Н.Сидоров (1908-1980)
Н.Н.Соколов (1902-1975) и Б.Н.Сидоров (1908-1980)

В.Г.Митрофанов (1936-2014)
В.Г. Митрофанов (1936-2014)