Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

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

Лаборатория ЭВОЛЮЦИИ ГЕНОМА И МЕХАНИЗМОВ ВИДООБРАЗОВАНИЯ

ИСТОРИЯ ЛАБОРАТОРИИ

Лаборатория ЭВОЛЮЦИИ ГЕНОМА И МЕХАНИЗМОВ ВИДООБРАЗОВАНИЯ образована в 2017 году в результате объединения двух коллективов - лаборатории экспериментальной эмбриологии и группы цитогенетики (до начала 2017 года входившей в состав лаборатории эволюционной генетики развития). Каждый коллектив имеет свою историю.


Лаборатория экспериментальной эмбриологии образовалась ранее (2007) в результате объединения двух лабораторий: экспериментальной эмбриологии им. Д. П. Филатова и биохимической эмбриологии.


Филатов Дмитрий Петрович (1876 — 1943)

Лаборатория экспериментальной эмбриологии, носящая имя выдающегося российского экспериментального биолога Д.П. Филатова, преемственно связана с лабораторией, организованной им в 1924 г. в Институте экспериментальной биологии НКЗ РСФСР.


Детлаф Татьяна Антоновна (1912 — 2006)

В Институте биологии развития с 1967 г. по 1987 г. лабораторией руководила известный эмбриолог д.б.н., профессор Т.А. Детлаф - ученица Д.П. Филатова. Исследования, проводимые в лаборатории под ее руководством, позволили обнаружить, что продолжительность первых делений дробления и остальных периодов зародышевого развития пойкилотермных организмов изменяется пропорционально изменению температуры инкубации. Т.А. Детлаф был предложен способ безразмерной характеристики продолжительности развития и с его помощью вскрыты закономерности соотношения процессов дифференцировки и детерминации.

В качестве безразмерной единицы для оценки продолжительности развития было предложено использовать продолжительность одного митотического цикла периода синхронных делений дробления оплодотворенной яйцеклетки (?0).


Говоря об истории лаборатории нельзя не вспомнить д.б.н. А.С. Гинзбург, д.б.н. Г.М. Игнатьеву и д.б.н. Н.Н. Ротт, результаты исследований которых до сих пор остаются востребованными.

Исследования д.б.н. А.С. Гинзбург, многие из которых стали классическими, были посвящены изучению процесса оплодотворения у рыб и механизмов, обеспечивающих блок полиспермии. Тщательное экспериментально-эмбриологическое, цитологическое и электронно-микроскопическое изучение строения гамет, их взаимодействия и изменений, происходящих в процессе оплодотворения, позволили А.С. Гинзбург не только описать эти явления, но и создать стройную картину эволюционных преобразований, приводивших к смене типов оплодотворения. Анной Самойловной была разработана детальная инструкция по осеменению яйцеклеток осетровых рыб, которая вот уже на протяжении многих десятилетий используются в мировой практике их искусственного разведения.

Научные интересы д.б.н. Г.М. Игнатьевой были связаны с изучением раннего развития и, особенно, процесса гаструляции у рыб и амфибий. Использование метода безразмерной характеристики продолжительности развития позволило Галине Михайловне обнаружить связь строения яйцеклеток разных видов с гетерохрониями морфогенетических и биохимических процессов, возникающими в ходе эмбрионального развития. Эти работы внесли также важный вклад в практику рыборазведения, так как позволили прогнозировать время наступления определенных стадий развития при разных температурах.

Исследования д.б.н. Н.Н. Ротт были посвящены изучению особенностей структуры и регуляции клеточных циклов в начальный период развития у животных различных систематических групп. Ею были роанализированы факторы, определяющие перестройку своеобразного клеточного цикла этого периода развития в клеточный цикл дефинитивного типа, особое внимание уделено соотношению между структурой цикла и генной активностью.


Слева направо : Арсеньева М.А., Гинзбург А.С., Лапчинский А.Г., Игнатьева Г.М., Эфроимсон В.П.

Лаборатория биохимической эмбриологии, которую возглавил А.А. Нейфах, была создана одновременно с организацией Института биологии развития в 1967 году.

Открытие А.А. Нейфахом таких фундаментальных явлений раннего развития, как периодичность функции ядер и сохранение полученной информации в цитоплазме до определенного времени без ее реализации, положило начало новым направлениям исследований в биологии развития - биохимическому и молекулярно-генетическому и явилось толчком к созданию новой лаборатории.


Нейфах Александр Александрович
(1926 — 1997)





Группа цитогенетики, которой до 2000 г. руководил проф. Н.Н. Воронцов, была создана в 1977 г. и первоначально входила в лабораторию постнатального онтогенеза, затем стала самостоятельной структурной единицей Института, в 2002 году была преобразована в лаб. цитогенетики, которая в 2014 г. вошла в состав лаб. эволюционной генетики развития. Направление исследований было заложено Н.Н. Воронцовым в конце 50-х – начале 60-х годов, им были сформулированы принципы хромосомного видообразования и обосновано приложение цитогенетических методов в систематике.

На основании различия хромосомных наборов в 1960–80-е годы были выявлены виды-двойники у самых обычных животных, таких как обыкновенная полевка, обыкновенная слепушонка, кустарниковая полевка, слепыши, цокоры, бараны, лоси и др. Изучение электрофоретической подвижности изоферментов позволило вместо двух традиционно признаваемых в фауне Кавказа и Закавказья видов лесных мышей выявить там 4 других симпатричных вида, а также выделить новый род Sylvaemus, что кардинально изменило систематику этой группы. Благодаря использованию методов хромосомного анализа был описан новый вид сурков – сурок Кащенко, его видовой статус подтвержден с помощью анализа ядерного генома методом интер-SINE-ПЦР.

Одним из модельных объектов, демонстрирующих существенные отличия дифференциации и изменчивости на разных уровнях организации, являются наземные беличьи (Marmotinae). В состав этой группы входят как хорошо морфологически и генетически дифференцированные симпатрические и семисимпатрические виды, так и аллопатрические виды и формы, находящиеся на начальной стадии дивергенции. При этом уровень изменений морфологических и молекулярно-генетических признаков может существенно отличаться для разных представителей группы. Анализ нуклеотидных последовательностей гена cyt-b позволил уточнить филогенетические отношения в голарктической группе сусликов и обнаружить различия евразийских и североамериканских форм. Показаны три разновременные вселения рода Spermophilus из Америки в Евразию. Молекулярно-генетическими методами выявлена широкая гибридизация у разных видов евразийских сусликов. Показано, что хорошо морфологически различающиеся виды сурков Marmota caudata и M.menzbieri имеют малые отличия по структуре мтДНК и средние для рода по яДНК (Steppan et al., 1999, 2011; Brandler, Lyapunova, 2009).

Комплексные исследования показали, что эволюционные преобразования кариотипа, протеинов, нуклеотидных последовательностей и морфологических признаков могут происходить независимо и с разной скоростью, что приводит к разным эволюционным последствиям.





Н.Н. Воронцов (1934-2000) Е.А. Ляпунова
Н.Н. Воронцов (1934-2000)                 Е.А. Ляпунова

Состав группы цитогенетики в 1987 г.
Состав группы цитогенетики в 1987 г.
Верхний ряд, слева: Г.Г. Боескоров, М.Р. Ахвердян, Н.Н. Воронцов.
Нижний ряд, слева: И.Ю. Баклушинская, Е.А. Ляпунова