В отделе эволюционной биологии создан уникальный, единственный в стране коллектив…

К юбилею Биолого-почвенного института (ФНЦ Биоразнообразия) ДВО РАН

Основатель отдела эволюционной зоологии – профессор Н.Н. ВОРОНЦОВ

Отдел эволюционной биологии организован в 1971 году профессором Н.Н. Воронцовым, возглавившим тогда Биолого-почвенный институт ДВНЦ АН СССР. В него вошли лаборатории эволюционной зоологии и генетики (зав. Н.Н. Воронцов), палеоботаники (В.А. Красилов) и палеозоологии (М.Н. Грамм). Так был заложен комплекс дисциплин и подходов для всестороннего анализа эволюционного процесса на основе прослеживания изменения организмов и сообществ во времени и современной изменчивости. В отделе создан уникальный, единственный в стране коллектив, объединяющий специалистов в области палеоботаники (а раньше и палеозоологии), цитогенетики, популяционной и молекулярной генетики. В комплексе решаются такие задачи, как определение возраста дивергенции таксонов путём сопоставления расчётных данных по скоростям мутаций, с одной стороны, и палеонтологическим находкам и палеоландшафтным реконструкциям, с другой.

Лаборатория эволюционной зоологии и генетики исследует генетическую компоненту биоразнообразия на примере ряда видов позвоночных животных Дальнего Востока. Применяется широкий набор современных генетических методик, включающий анализ кариотипов, аллозимов, спектров фрагментов ДНК и последовательностей нуклеотидов, в сочетании с подходами традиционного сравнительного морфологического анализа. Совокупность полученных данных и обобщений вносит вклад в познание природы вида и генетических основ видообразования.

В последние годы усилия генетиков сосредоточены на новом комплексном направлении – филогеографии. Оно объединяет принципы молекулярной генетики, эволюционной теории и исторической биогеографии. В результате удаётся расшифровать сложные механизмы образования конкретных видов и проследить пути формирования их ареалов. Сочетание новейших генетических методов оказывается наиболее плодотворным при решении актуальных проблем эволюции и систематики животных Восточной Азии, для инвентаризации биоразнообразия и разработки научных основ сохранения редких или находящихся под угрозой исчезновения видов. Так, выявлена генетическая специфика и показано обеднение генофонда дальневосточного леопарда. Для амурского тигра разработана тест-система для выяснения происхождения образцов. По молекулярным данным прослежены пути заселения ареалов бурым медведем, соболем, рядом видов грызунов и птиц. Впервые продемонстрированы результаты рекомбинации между ядерным и митохондриальным геномами у соловья-красношейки, что может оказаться важным фактором формирования разнообразия и микроэволюции.

Комплексный зоолого-генетический анализ позволил внести в список мировой фауны новый вид – полёвку Громова, в список видов России – цокора Арманда. Обобщены результаты исследования генетической структуры широко распространенных видов позвоночных Палеарктики с использованием маркёров митохондриальной ДНК и методологии молекулярной филогеографии. Для многих случаев продемонстрирована глубокая генетическая дивергенция популяций из юго-восточных частей видовых ареалов, что свидетельствует об их длительной изоляции. Юг Дальнего Востока оказался регионом повышенной генетической изменчивости и горячей точкой видообразования.

Цитогенетики исследовали хромосомные наборы широко распространенной группы грызунов Евразии – лесных и полевых мышей – фоновых видов биоценозов и переносчиков возбудителей особо опасных инфекций человека и животных. Сейчас освоен метод флуоресцентной гибридизации проб ДНК из отдельных хромосом или их участков с целыми кариотипами, что позволяет улавливать хромосомные перестройки и судить об эволюции кариотипа. Эти работы находятся на переднем крае мировой науки.

Новейшие подходы молекулярной генетики позволяют подойти к решению многих ключевых задач микроэволюции. Так, разработаны алгоритмы анализа форм естественного отбора – ведущего фактора эволюции. На модельном объекте – гибридных зонах серой и черной ворон – обнаружены так называемые «островки видообразования» – участки генома с повышенной изменчивостью, в которых происходит генетическая дивергенция зарождающихся видов. Причём отбор идет по разным генам окраски в каждой из гибридных зон. Работа выполнена совместно с шведскими коллегами и опубликована в престижном журнале – Nature Communications.

Лаборатория имеет давние прочные международные связи. Наиболее тесное сотрудничество генетики установили с японскими коллегами. Опубликовано более 30 статей в международных журналах. Вскрыты закономерности изменчивости и видообразования, пути происхождения многих млекопитающих и птиц Японии от материковых предков. Активно ведутся работы с коллегами из Кореи, Австрии, Китая, Испании, Португалии других стран.

В лаборатории геносистематики впервые составлены популяционно-генетические портреты амурского осетра и калуги – эндемиков р. Амур с крайне высоким риском вымирания. Получено генетическое обоснование правомерности включения этих видов осетров в Красный список МСОП. Определены полные нуклеотидные последовательности митохондриальных геномов редких дальневосточных эндемиков – сахалинского тайменя и амурской широколобки, составляющих монотипические роды Parahucho и Mesocottus и играющих важную роль при разработке эволюционных сценариев для, соответственно, лососевых Salmonidae и керчаковых Cottidae рыб.

Сотрудники лаборатории эволюционной зоологии и генетики и группы молекулярной генетики (в настоящее время – лаборатория геносистематики), 2003 год

В отдел приходят студенты ДВФУ на практику и для выполнения дипломных работ. Лучшие остаются в аспирантуре. Однако рабочих рук и свежих идей всегда недостает. 

Современное состояние науки на Дальнем Востоке оставляет желать много лучшего. Катастрофически не хватает современного оборудования, реактивов, средств для проведения экспедиций. А без этого не достичь мирового уровня. Однако по-настоящему увлечённые наукой учёные продолжают работать и надеяться, что правительство, наконец, осознает необходимость и важность не только прикладной, но и фундаментальной науки для настоящего и будущих поколений.

Алексей КРЮКОВ, 

заведующий лабораторией эволюционной зоологии и генетики, 

доктор биологических наук