Эколого-генетические и эволюционные аспекты биоразнообразия животных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, доктор биологических наук Челомина, Галина Николаевна

• Челомина, Галина Николаевна
• доктор биологических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор биологических наук Челомина, Галина Николаевна

Список сокращений

Введение

ЛАВА 1. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ

ГЕНОМА ЭУКАРИОТ (обзор литературы)

1.1 Стуктурно-функциональные особенности ядерного генома эукариот

1.2. Особенности молекулярной структуры и эволюции митохондриального генома позвоночных

1.3. Генетические исследования редких и ценных видов животных: проблемы, факты, решения.

ЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Материалы исследования

2.2 . Условия проведения экспериментов

2.2.1. Выделение ДНК

2.2.2. Молекулярная ДНК/ДНК гибридизация в растворе (реассоцияция)

2.2.3. Рестрикционный анализ частоповторяющейся ДНК

2.2.4. Блот-гибридизация ДНК на нейлоновых фильтрах

2.2.5. Секвенирование участка гена цитохрома Ь мтДНК

2.2.6. RAPD-PCR анализ

2.2.7. Методы фено- и филогенетического анализа

ЛАВА 3. ГЕНОМНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ

АДАПТАЦИИ ВИДОВ 105 3.1. Внутрипопуляционные отличия в структуре геномов у двух видов дальневосточных лососей

3.2. Геномные преобразования в процессе перехода видов к паразитическому образу жизни

3.3. Молекулярные и надмолекулярные изменения в связи с условиями существования видов

3.4. Особенности генетической изменчивости и таксономическая диагностика редких и ценных видов

ЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ШИРОКОАРКАЛЬНЫХ ГИБРИДИЗУЮЩИХ В ПРИРОДЕ ТАКСОНОВ И ИХ ФЕНОТИПИЧЕСКИХ ГИБРИДОВ

4.1. Молекулярная организация, генетическая дифференциация и изменчивость врановых птиц

4.2. Генетическое и таксономическое разнообразие домовых мышей фауны бывшего СССР

ЛАВА 5. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ У ТАКСОНОВ С РАЗНЫМИ УРОВНЯМИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ И ТИПОМ ХРОМОСОМНОГО ВИДООБРАЗОВАНИЯ: пунктуализм и градуализм.

5.1. Генетическая дифференциация и молекулярная эволюция высших песчанок

5.2. Генетическая дифференциация, молекулярная эволюция и таксономия лесных и полевых мышей

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эколого-генетические и эволюционные аспекты биоразнообразия животных»

Изучение биологического разнообразия одна из актуальных проблем классической экологии. Биоразнообразие является результатом тесного взаимодействия биосферы с физической оболочкой земли, каждый вид представляет собой итог естественного исторического развития всего органического мира. Биоразнообразие необходимо для сохранения функциональной структуры биосферы и составляющих ее экосистем, а также, в силу своей эстетической ценности, - экологического здоровья человеческой популяции. Феномен видового богатства, или альфа-разнообразие, сообществ является одной из самых важных интегральных характеристик сообщества и экосистем (Уиттенер, 1980). Видовое разнообразие сообществ зависит от дробности деления экологического пространства, а последнее - от устойчивости условий. В целом число видов (S) можно определить по формуле: S=a+f3+y, где а- разнообразие видов в сообществах, (3- разнообразие сообществ, у- разнообразие биомов (Красилов, 1992). На 17-ой ассамблее МСОП (Коста-Рика, 1988) было дано следующее определение биологического разнообразия: «Изменение и изменчивость всех живых организмов. Это включает генетическую изменчивость внутри видов и их популяций, изменчивость видов и их жизненных форм, разнообразие сообществ, взаимодействий и экологических процессов, с которыми они связаны». В конечном счете, биологическое разнообразие является генетическим разнообразием, а величина и характер этого разнообразия могут быть проверены на любых организмах и иерархических уровнях, от микро- до макроэволюционных. Сохранение же биоразнообразия, видимо, следует рассматривать, прежде всего, как сохранение генофонда биосферы.

Таким образом, генетические методы исследования являются неотъемлемой и важной частью современной экологии. Бурное развитие генетика получила в нынешнем столетии, начало которого ознаменовалось переоткрытием законов Менделя. Именно тогда Г. де Фризом была разработана мутационная теория, согласно которой ведущую роль в эволюции играет видообразовательная, или мутационная изменчивость. Основные ее положения во многом совпадали с концепцией гетерогенезиса С.И.Коржинского и хорошо согласовывались с концепцией чистых линий В.Иогансена, по которой изменения происходят скачкообразно, за счет спонтанных мутаций. Таким образом, отвергалась определяющая роль естественного отбора, а ведущее значение в видообразовании придавалось генетическим факторами - "спонтанному мутационному процессу, создающему прерывистую изменчивость, а также комбинированию наследственных факторов" (Кайданов, 1996).

К выводу, что гены играют ключевую роль в функционировании и эволюции высших организмов, пришли в первой половине нашего столетия, спустя более полувека после открытия Г.Менделем в 1866 г законов, заложенных в основу генетики. Понимание молекулярных основ наследственности стало возможным после открытия в 1953 г Дж. Уотсоном и Ф.Криком химической структуры ДНК. Предложенная ими модель двойной спирали объясняла, каким образом генетическая информация может быть записана в молекуле ДНК и как данная молекула может самовоспроизводиться. Данное открытие явилось мощным стимулом для теоретических и экспериментальных работ, приведших к бурному развитию молекулярной генетики. Единство всего живого было подтверждено фактом, что генетический код един для всех организмов. Основы молекулярной филогенетики были заложены А.Н.Белозерским и его учениками в середине 20 века. Значительную роль в развитии теории молекулярной эволюции сыграла концепция «молекулярных часов» Цукеркандла и Полинга, а также теория нейтральности молекулярной эволюции Кимуры. Формализованность критериев, используемых молекулярной филогенетикой, дает ей принципиальное преимущество перед традиционным подходом, т.к, позволяет избегать субъективизма в оценке значимости тех или иных признаков, а также критериев их эволюционной продвинутости. Молекулярные основы наследственности остаются основной темой современной генетики. «Генетика - это сердцевина биологической науки, лишь в рамках генетики разнообразие жизненных форм и процессов может быть осмысленно как единое целое» (Айала,1987).

Роль генетических методов в экологических и эволюционных исследованиях заметно усилилась с разработкой таких высоких технологий, как молекулярное клонирование и секвенирование последовательностей ДНК, полимеразная цепная реакция. Появилась уникальная возможность анализа микроэволюционных процессов в малых изолированных популяциях редких видов, находящихся под жестким антропогенным прессом. Сформировалась новая отрасль знаний - молекулярная экология, открывающая дополнительные перспективы и позволяющая получать более совершенную информацию о биоразнообразии. В совокупности с молекулярной филогенетикой молекулярная экология приближает к созданию наиболее естественной системы живых организмов, открывает перспективу историко-фаунистических реконструкций, способствуя пониманию путей и механизмов развития экосистем в целом. Такая возможность имеет особое значение, поскольку относится непосредственно к историческому звену системной триады экологии (история, структура, функция) (Красилов, 1992). Значимость эволюционного подхода в биологии, поддержанная многими видными учеными, афористически выражена Ф.Добржанским (1936): «все в биологии приобретает смысл лишь в свете эволюционного учения».

Эволюционное направление в экологии во многом обязано популяционно-генетическим исследованиям, обосновавшим положение о популяции как целостной системы, представляющей элементарную единицу эволюционного процесса. Эволюционная экология, по сути, является популяционной, исследующей экологические механизмы и факторы микроэволюционного процесса, происходящие в популяциях. Изучение пределов изменчивости популяций в их естественной среде обитания - одна из наиболее важных задач эволюционной экологии (Шварц, 1980). По С.А.Северцеву эволюционная экология - это, прежде всего, анализ эволюционных преобразований экологических отношений и их влияния на процесс эволюции. Таким образом, экология оказывает важное влияние на развитие теории эволюции, заметно усиливающееся с развитием эволюционного направления. Адаптация видов к среде их обитания занимает центральное место в теории биологической эволюции и рассматривается как движущая сила эволюционного прогресса. С позиций современной синтетической теории эволюции адаптация трактуется как следствие отбора случайных мутаций. Обладая незначительным фенотипическим эффектом, они служат материалом для естественного отбора. Отсюда следует, что крайне необходимо изучение генетических механизмов адаптации организма к окружающей среде, с целью выявления генетических факторов или их систем, которые придают мелким мутациям таксономический вес и определяют эволюционный прогресс. При этом «самые сложные и самые запутанные группы наиболее привлекательны, т.к. они самым непосредственным образом ведут в проблематику видо- и рассообразования» (Ренш, 1934). Не менее важным является изучение молекулярной (генетической) природы сальтационного видообразования, сопряженного с быстрым изменением именно видовых признаков, приводящих к репродуктивной изоляции. Без такой информации невозможно создание общепризнанного определения вида, а также завершенной теории видообразования и биологической эволюции.

По имеющимся оценкам за почти 4-х миллиардный период существования жизни на Земле общее число видов, когда-либо живших на нашей планете, составляет от 200 млн до 10 мллрд (Кайданов,1996). Представление о виде лежит в основе систематики, обеспечивающей упорядочение биологического разнообразия и установления взаимосвязей между его элементами. Видовое разнообразие является основой для характеристики биоценозов и их емкости, для проведения природоохранных мероприятий и т.д. С момента возникновения научного интереса к проблеме биологического вида данная проблема, как и область эволюционных исследований в целом, представляет собой поле непрекращающихся дискуссий. Первое определение вида, его реальности и универсальности как единицы классификации было дано К.Линнеем. Основы системы эволюционных воззрений были созданы в середине 19-го века на базе общирного фактического материала, накопленного к тому времени зоологами и систематиками. Тем не менее, следует признать, что до сих пор мы не располагаем общепризнанным определением вида и завершенной теорией видообразования.

Согласно типологической концепции существующее на Земле биоразнообразие отражает наличие ограниченного числа "универсалий", т.е. типов, а ранг любого выделенного таксона конвекционален. Однако обосновывание в рамках данной концепции видовой принадлежности по некоторому стандарту в ряде случаев невозможно (например, для видов-двойников, в случае выраженных отличий, связанных с индивидуальной изменчивостью - такой как половой диморфизм и т.п.) (Майр, 1971).

Номиналистская концепция (в настоящее время представляющая преимущественно исторический интерес) отрицает наличие "реальных универсалий", признавая лишь существование конкретных особей (Майр, 1971).

Более современная (ее основные положения были сформулированны К.Йорданом еще в 1905 году) биологическая концепция (Майр, 1971), в которой впервые были учтены результаты генетических исследований, определяет вид как замкнутую генетическую систему свободно скрещивающихся популяций. От предыдущих она отличается тем, что подчеркивает популяционный аспект и генетическую интегрированность вида с его исторически сложившимся генофондом, снимая противоречие во взглядах на вид как постоянную категорию, но, вместе с тем, весьма изменчивую и пластичную. Тем не менее и она имеет ряд ограничений. С ее позиций, к примеру, невозможно доказать конспецифичность, она неприложима к организмам, культивируемым, разобщенным в пространстве и времени, размножающимся не перекрестным опылением.

Развитие генетических исследований привело к доказательству первичности генетической дискретности как критерия вида (Алтухов, Рысков, 1972; Алтухов, 1993), а также ее несоответствия репродуктивной изоляции в природе. Тем самым был предопределен возврат интереса к типологической концепции. Его итогом было создание эволюционной концепции (Cracraft, 1983), определяющей вид как единицу эволюции филума, диагносцируемого по единству генного пула (Алтухов, 1993). Основная проблема (ограничение) концепции - в определении для вида "исторически значимого периода времени". Эволюционная концепция включает в число видов мегаподвиды и полувиды.

Существуют также другие менее жесткие и категоричные критерии вида. Во всяком случае репродуктивная изоляция у них не имеет решающего значения. Это филогенетическая, эвоюционно-морфологическая и зоографическая концепции. Первая по существу очень похожа на морфологическую концепцию, «обогащенную динамизмом эволюционного подхода». Основная эволюционирующая единица в ней соответствует подвиду в понятиях биологической концепции, т.е. она дает самую низкую границу вида (Haffer, 1986; Панов, 1993).

Зоогеографическая концепция (Haffer, 1986) дает самую широкую трактовку вида, допускающую объединение нескольких репродуктивно изолированных биологических видов. Наконец, эволюционно-морфологическая концепция, в рамках которой вид по традиционной систематике соответствует подроду. Единственным критерием вида здесь служит его широкая симпатрия с другими родственными формами (Панов, 1993).

Вместе с разработкой концепций биологического вида и накоплением данных кариологической, биохимической и молекулярной генетики развивается теория механизмов видообразования. Все большую поддержку и признание в последние годы стала получать сальтационная теория, согласно которой видообразование сопряжено с быстрым (скачкообразным) изменением видовых признаков, приводящих к репродуктивной изоляции. В отличие от нее более широко распространенная концепция трактует видообразование как вероятностный внутрипопуляционный процесс, основанный на внутривидовой наследственной изменчивости, вызывающей небольшие, но накапливающиеся изменения фенотипа. Согласно данной концепции видообразование может быть лишь градуальным (т.е.постепенным).

В 20-е годы открывается видоспецифичность кариотипа, значение полиплоидии в видообразовании у высших растений, чередование ядерных фаз в эволюции низших животных. Делается первая попытка синтеза генетики и дарвинизма, положившая начало генетике природных популяций и процессу эволюционного синтеза. Происходит становление широкой концепции политипического вида, основанной прежде всего на географической изменчивости организмов. Возникла идея хромосомного видообразования, согласно которой появление структурного изменения хромосомного набора может приводить к репродуктивной изоляции новой формы (Воронцов, 1960; White, 1968, 1978). Таким образом, был сделан крупный вклад в развитие теории эволюции и систематики, определивший контакт многих биологических дисциплин между собой, и прежде всего - с генетикой (Гептнер, 1971; Воронцов,1996).

Открытие гибридного происхождения видов сначала у растений, а затем и у животных обусловило выделение синтезогенеза как одну из форм видообразования. Возврат к концепции симбиогенеза показал роль симгенеза не только в микро- и макро-, но и в мегаэволюции (Воронцов, 1980; 1984; 1996). Таким образом, общепризнанными оказались четыре формы видообразования во времени: анагенез (прогрессивное развитие таксонов без формирования боковых ветвей), кладогенез (дивергентное развитие с образованием боковых ветвей), стасигенез (процесс длительного сохранения видов) и синтезогенез, или симгенез (возникновение новых видов через слияние ранее независимых).

Новейшие данные генетики заставили вернуться к полузабытым идеям Р.Гольдшмидта о «многообещающих монстрах». Можно считать доказанной роль дупликационных мутаций в возникновении признаков высокого таксономического ранга, а также факт переноса вирусами участка генома от одного таксона к другому. Поиски объективных критериев в систематике привели к созданию нумерической таксономии, возврату к идеям В.Хеннига и построению бесчисленных кладограмм для групп разного таксономического ранга (цит. по: Воронцов, 1996).

В настоящей работе предпринята попытка исследования молекулярно-генетических основ некоторых проблем биологического вида, касающихся его объема и разнообразия, становления, экологической адаптации и эволюции. Основная цель - выявление молекулярных основ биологического разнообразия животных, т.е. механизмов и особенностей организации и эволюции эукариотического генома в целом и его отдельных компонентов, сопряженности молекулярных преобразований генома с надмолекулярной изменчивостью, формообразованием и адаптацией. Для ее решения было выбрано несколько, с нашей точки зрения наиболее ярких, модельных систем, каждая из которых призвана решать конкретные задачи.

Особенности геномных преобразований при экологической адаптации, демонстрирующие высокую пластичность эукариотического генома, включая способность к крупномасштабным реорганизациям. рассматривается на примерах карликовых популяций двух видов дальневосточных лососей по сравнению с их нормальными аналогами, а также на примере свободноживущих и паразитических червей. Расшифровка молекулярных механизмов данного феномена является принципиально важным и ключевым моментом в молекулярно-генетических исследованиях, способным разрешить ряд общебиологических проблем, в том числе касающихся роли избыточной ДНК и механизмов функционирования регуляторных генов. Особое внимание уделено универсальному характеру расщепления эндонуклеазами рестрикции геномной ДНК, обнаруженному нами у свободноживущих червей (что выделяет их среди всех изученных к настоящему времени эукариот).

Другой пример - это адаптация к антропогенному прессу редких, исчезающих и промысловых видов. Генетика редких и исчезающих видов, как правило, имеет дело с кризисной для данных видов ситуацией, характеризующейся рядом особенностей. Нами данная проблема рассматривается на примере крупных кошек, занесенных МСОП в международную Красную книгу: амурского тигра (численность которого в последние десятилетия после резкого сокращения начала восстанавливаться) и дальневосточного леопарда (находящегося под явной угрозой исчезновения). Разработка адекватных мероприятий по их разведению в неволе и восстановлению в природе невозможна без молекулярно-генетического типирования. Именно данные молекулярно-генетических исследований в совокупности с результатами экологических, этологических и физиологических исследований могут дать точную оценку генетического статуса таксона и перспективы его выживаемости. Полученные нами данные о генетическом разнообразии дальневосточных подвидов тигра и леопарда являются приоритетными и могут считаться опредленным вкладом в программу их сохранения в природе. Охотничьи виды пластинчатоклювых птиц является примером, когда целостность, либо само существование вида подвергается опасности не только по причине антропогенного пресса, но также в связи со склонностью видов к межвидовой гибридизации.

В соответствии с биологической концепцией гибридизация является одним из критериев биологического вида. Поэтому в каждом случае гибридизация порождает по крайней мере вопрос о таксономическом статусе скрещивающихся форм. На уровне генома - это событие экстраординарное. Нами проанализированы два различных примера генетической изменчивости широкоареальных видов позвоночных животных, формирующих естественные зоны гибридизации. Особенности организации гибридного генома, проблема объема вида (в плане уточнения таксономического статуса скрещивающихся форм) и его вариабельности рассматривается на примере врановых птиц. Особенности генетического полиморфизма популяций в широких зонах интрогрессивной подвидовой гибридизации, проблемы таксономической идентификации и разнообразия, а также широкой экспансии синантропных грызунов анализируются на примере домовой мыши. Результаты исследований указывают, в частности, на существование на российском Дальнем Востоке зон межвидовой гибридизации домовых мышей - факт ранее неизвестный. Обобщение результатов исследования на врановых птицах и домовых мышах позволило выявить общие черты для гибридных геномов.

Особенности видообразования и эволюции эукариотического генома, а также возможности молекулярной геносистематики рассматриваются на примере двух групп грызунов, узко- и широкоспециализированных. Следуя классификации Стегния (1894), эти виды можно отнести соответственно к эволюционно консервативным видам-терминаторам и эволюционно активным видам-генераторам (наиболее перспективным в эволюционном плане). Привлекательность данной модели состоит в том, что она рассматривает относительно близкие таксоны, различающиеся адаптивными способностями и характером кариотипической эволюции. Это дает возможность выявления и изучения молекулярных механизмов градуального (род лесных мышей, с постоянным числом основного набора хромосом) и сальтационного (род высших песчанок, с высокой вариабельностью кариотипического числа) видообразования, а также судить о сопряженности преобразований генома на молекулярном и хромосомном уровнях с формообразовательными процессами. Можно считать, что в результате проведенных нами экспериментов раскрыты и дополнены молекулярные механизмы сальтационного и градуального видообразования грызунов, для первого варианта предложена возможная схема последовательности эволюционных преобразований генома.

В целом представленные в диссертационной работе данные и их теоретическое обобщение можно рассматривать как развития нового научного направления - молекулярной экологии. Впервые в едином методическом блоке на контрастных примерах ярких биологических явлений и с позиций системной теории эволюции проведены сравнительные исследования особенностей генетического разнообразия ряда видов, представляющих разные классы позвоночных и беспозвоночных. Результаты имеют теоретическое значение в плане всестороннего изучения биоразнообразия и являются определнным вкладом в разработку современной концепции биологического вида, его границ, становления и эволюции. Полученные данные дополняют существующие представления о микроэволюционных процессах в гибридных и малых изолированных популяциях, об общих закономерностях эволюции но молекулярном уровне и ее взаимосвязи с экологической пластичностью видов, кариотипическими изменениями генома

15 эукариот, соотношении темпов эволюционных преобразований по разным системам признаков, демонстрируют необходимость применения молекулярно-генетических исследований в решении конкретных таксономических задач и разработки корректной систематики. Результаты генетического и таксономического анализа грызунов, а также врановых птиц представляют практический интерес, поскольку все эти виды являются компонентами многих биогеоценозов и переносчиками инфекционных заболеваний человека и животных, вредителями сельского хозяйства. Полученные в работе экспериментальные данные и основные выводы диссертации могут лечь в основу курсов лекций для студентов биологических специальностей.

Заключение диссертации по теме «Экология», Челомина, Галина Николаевна

374 ВЫВОДЫ

1. Получены новые данные об особенностях молекулярной организации и эволюции ядерного и митохондриального генома животных. Анализ кинетики реассоциации, особенностей ПДРФ суммарной яДНК и мутационных замен структурных генов (цитохрома Ь мтДНК, рРНК ядер) подтверждает тезис о том, что дискретность жизни - один из наиболее фундаментальных законов природы.

2. Процесс эволюционной адаптации видов к изменениям среды обитания на популяционном уровне может сопровождаться крупными геномными реорганизациями: феномен макромутаций, вовлекающих около 20% генома, принадлежащих фракции умеренных повторов, обнаруженных в популяциях двух видов дальневосточных лососей.

3. Обнаружен «универсальный» характер расщепления эндонуклеазами рестрикции геномной ДНК свободноживущих червей, что может рассматриваться в качестве потенциальной возможности молекулярной преадаптации видов к паразитизму, как частному случаю приспособления к изменениям условий существования. Данные легли в основу гипотезы о «спиральном» характере изменения ПДРФ клеточной ДНК эукариот во времени.

4. Впервые с использованием RAPD-PCR проведено молекулярно-генетическое типирование двух представителей крупных кошек из природных популяций Российского Дальнего Востока, занесенных в категорию №1 международной Красной книги. Обнаружено, что уровень генетического разнообразия ниже у амурского тигра (по численности на порядок превосходящего дальневосточного леопарда). Отсутствие прямой связи между уровнем генетического разнообразия и численностью популяций объясняется различными адаптивными стратегиями видов. Делается вывод, что первостепенную угрозу для выживания восстановленной популяции амурского тигра представляет его генетическая обедненность, а дальневосточного леопарда - физическое истребление.

5. Результаты сравнения степени генетического родства дальневосточных леопардов из природных популяций и зоопарка между собой и с персидским подвидом подтверждают существующие предположения о том, что большинство представителей дальневосточного подвида, содержащихся в неволе, не являются генетически «чистыми» формами. Данные рекомендуется учитывать при разработке адекватных программ сохранения и реинтродукции видов в природу.

6. Результаты RAPD-PCR анализа генетической изменчивости трех дальневосточных видов рода уток свидетельствуют, что реальную угрозу генофонду представляет естественная межвидовая гибридизация, которая может стать причиной поглощения одного вида другим, возникающая в условиях перекрывания ареалов в результате глобальных климатических изменений и усиливающегося атропогенного пресса на естественные места обитания видов.

7. На основании данных RAPD-PCR анализа показано, что естественая гибридизация между видами и подвидами животных увеличивает генетическое разнообразие природных популяций. Локальные выборки животных из зон гибридизации характеризуются соответственно континуальным или дискретным характером распределения RAPD-PCR спектров.

8. RAPD-PCR анализ домовой мыши обширной части ареала обнаружил свидетельства гибридизации между формами musculus и domesticus на юге Приморья, отсутствие у синантропных грызунов строгой зависимости между уровнями генетической дифференциации и пространственной изоляции популяций и возможность концентрации генетического разнообразие в зонах экологического оптимума.

9. Согласно данным распределения ядерных (RAPD) и цитоплазматических (участок гена цитохрома b мтДНК) маркеров, восточноазиатская лесная мышь имеет два центра генетического разнообразия, откуда в современность она распространилась по всему Дальнему Востоку и Сибири; малая лесная мышь исследованной части ареала представлена двумя высоко дивергировавшими популяциями, что может быть использовано в качестве аргумента для таксономической ревизии.

10. Обнаружен низкий межвидовой ПДРФ ДНК в группе относительно узкоспециализированных высших песчанок, характеризующихся значительными отличиями по основному набору хромосом (2п=44, 50, 72), и широкий спектр ПДРФ ДНК у кариотипически стабильных (2п=48) широкоадаптированных лесных и полевых мышей. Показано существование прямых корреляций между особенностями организации высоких повторов и тонкой структуры хромосом, а также эволюционным возрастом видов, и обратных - между ПДРФ клеточной ДНК и полиморфизмом кариотипических чисел. Таким образом, сальтационное видообразование сопровождается максимальным сохранением молекулярной структуры высоких повторов, градуальное - накоплением мутаций во времени.

11. Обнаружено, что кариологически наиболее лабильные в родственной группе виды грызунов по основному (малоазийская песчанка) или добавочному (восточноазиатская лесная мышь) набору хромосом отличаются содержанием в геномах низкомолекулярных сателлитных компонентов. Предложена схема последовательных эволюционных событий, сопряженных с появлением такой сатДНК и ведущих, через множество хромосомных разрывов, к образованию вида с высоким кариотипическим числом -малоазийской песчанки.

12. Обнаружены новые для рода Apodemus типы внешней сегментации сатДНК, что отвергает ранее существовавшее представление о сатДНК лесных мышей, как эволюционно консервативном компоненте генома. Типы сатДНК коррелируют с гаплотипами, мтДНК* географическим распространением и таксономической классификацией лесных и полевых мышей. По совокупности экспериментальных данных сконструирована гипотетическая схема молекулярной эволюции сатДНК мышевидных грызунов.

377

13. По данным ПДРФ ДНК Apodemus выявлена корреляция размерных и количественных характеристик часто повторяющихся тандемных и диспергированных последовательностей между собой и с эволюционным возрастом видов. Делается заключение о согласованной эволюции различных семейств повторов. Обнаруженные закономерности характерны для других исследованных таксонов животных.

14. По данным изменчивости гена цитохрома b митохондриальной ДНК и ПДРФ геномной ДНК реконструированы схемы молекулярных филогений лесных и полевых мышей; получены свидетельства реальности гибридогенного формообразования и конвергентной эволюции в отдельных филетических линиях лесных и полевых мыше; сделан вывод о монофилетичности европейских видов, объединяемых ныне в род Sylvaemus, и полифилетичности азиатских видов. Обосновывается положение о целесообразности придания группе лесных и полевых мышей надродового статуса с выводом восточноазиатских видов в таксоны родового (A.argenteus) и подродового (A.agrarius, A.peninsulae, A.speciosus) рангов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экология - молодая развивающаяся наука, поэтому ее понятийный, етодологический и теоретический аппараты нельзя считать окончательно пожившимися (Розенберг, 1999). Большинство экологов понимает под кологией науку о популяциях (Большаков, Добринский, 1999). Одно из амостоятельных научных направлений экологии - эволюционное, в задачу второго входит исследование основных закономерностей эволюционного эоцесса (какова взаимосвязь между экологией и генетической структурой эпуляций, как отражается изменение экологической структуры популяции на в генетическом составе и т.п.). При этом важным моментом эволюционной юлогии является изучение пределов изменчивости видов и популяций в ;тественной среде их обитания, а также соотношения микро- и акроэволюции (Шварц, 1980). Молекулярная экология - одно из наиболее олодых и интенсивно развивающихся направлений, представляющая синтез юлогии, молекулярной биологии, филогенетики и популяционной биологии, рамках развития данного направления нами была предпринята поаытка эшения некоторых экологических и общебиологических проблем вида, и >ежде всего - биоразнообразия - с помощью арсенала генетических этодов, включая самые новейшие из них (PCR амплификация и !Квенирование последовательностей ДНК), разработанные на основе .юоких технологий современной науки и техники, открывающие уникальную >зможность исследования микроэволюционных процессов в малых олированных популяциях.

Совокупность полученных данных, а именно: особенности кинетики ассоциации ДНК, ПДРФ суммарной и рибосомальной ДНК ядер, лиморфизма амплифицированных с помощью случайных праймеров следовательностей ДНК, а также характера распределения мутационных мен в структурных генах (цитохром b мтДНК), указывает, что дискретность -новная черта молекулярной организации эукариотического генома. Тем мым подтверждается основной тезис о том, что дискретность жизни - один з наиболее фундаментальных законов природы. Полученные результаты вляются одновременно подтверждением единства структуры и функции рганического мира, главной стратегии его развития: «Многообразие - одно з самых удивительных свойств живой природы. Весьма примечательная собенность этого разнообразия заключается в его прерывистости, в том, что но слагается из дискретных единиц - видов» (Майр, 1968).

Экспериментальные, а также литературные данные позволяют с эстаточной убедительностью заключить, что основные механизмы армирования и молекулярной эволюции часто повторяющихся, эганизованных тандемно и диспергированных, последовательностей ДНК :нома эукариот имеют сходный характер в разных филетических группах пекопитающих и птиц. Их размерные характеристики и количественное держание коррелируют между собой и с эволюционным возрастом видов. В астности, из результатов следует, что эволюция сатДНК врановых птиц, а »кже мышевидных грызунов, подобно таковой хищников (Иванов и др., 1991), ■ражает многоэтапный процесс с участием механизмов селективной лплификации. И у грызунов (собственные данные), и у приматов (Джиллеспи др., 1986) эволюционное старение филумов сопровождается сокращением 1личества семейств диспергированных повторов. У обезьян Старого, Нового зета, а также приматов и человека обнаруживается соответственно одно, sa или три семейства Kpnl последовательностей, принадлежащих к LINES, ^алогичным образом, у эволюционно молодых видов лесных мышей ;рокавказской группы содержатся два, а у эволюционно старых юточноазиатских видов - одно EcoRI семейство, представляющее LINES.

Популяционно-генетические исследования . : позволили авторам эормулировать очень важное положение о том, что элементарной единицей олюционного процесса является популяция. Изучение закономерностей армирования природных популяций, выявление популяционной структуры дов имеет важное значение для понимания сущности вида, его критериев, аниц, объема, а также для внутривидовой таксономии и систематики. ажнейшим свойством популяции является разнокачественность признаков и зойств особей, которая обеспечивает популяции определенную устойчивость постоянно меняющихся условиях среды (Шилов, 1977). Гетерогенность эиродных популяций - один из важных компонентов биоразнообразия, эддерживаемого генетическими механизмами. Таких механизмов эддержания генетической разнородности и постоянного обогащения гнофонда должно быть множество, т.к. обогащение генофонда популяции эвышает не только ее адаптивные возможности в целом, но и увеличивает (нетическую емкость отдельных особей (Шварц, 1980).

Яркий пример внутривидовой популяционной структурированности, как ^аптации вида к условиям среды обитания, представляют лососевые рыбы пава 3). У разных видов лососевых существуют сезонные популяции, опуляции четных и нечетных лет, карликовые популяции, позволяющие 1дам наиболее полно использовать ареал обитания в пространстве и >емени. Освоение большого числа экологических ниш - отличительная ;рта адаптивной стратегии северопалеарктических видов животных, и в юбенности - лососевых рыб. В противоположность им, адаптация и юлюция южнопалеарктических форм направлена на совершенствование ециализации. В результате 60% биоразнообразия сосредоточено в зонах опических лесов, занимающих всего 6% территории суши (Лопатин, 1997). спользуя метод молекулярной гибридизации в растворе (реассоциация НК), мы сравнивали геномы весенне-летней и осенней популяций нерки, >рмальных и карликовых форм нерки и мальмы и геномы нерки и мальмы »кду собой.

Исследования, проведенные на . мелких грызунах показали, что зонные генерации характеризуются комплексом биологических обенностей. Весенние быстро созревают, размножаются и осенью 1мирают, имея все признаки старости. Осенние - зимуют и, сохраняя все изнаки физиологической юности, размножаются весной (Шварц, 1980). В вестной мере, это характерно и для лососей: длительность пребывания на нересте весенне-летней и осенней рас у них существенно отличается. Перечисленные особенности предполагают генетические отличия. Однако наши попытки выявить геномные отличия между сезонными расами нерки успехом не увенчались - метод оказался, очевидно, неадекватным.

Результаты сравнительного исследования геномов карликовых и нормальных форм двух видов дальневосточных лососей, нерки и мальмы, напротив, превзошли все наши ожидания. Хотя a priori мы были вправе рассчитывать, что такие серьезные морфофизиологические отличия, которые сопутствуют возникновению карликовости, должны затрагивать значительную часть генома. Впервые обнаруженный нами феномен геномных макромутаций в популяциях одного и того же вида, вовлекающих около 20% повторяющейся ДНК, как уникальное биологическое явление заслуживает особого внимания и, безусловно, дальнейшего исследования. Оно может быть сопоставимо по своим масштабам с теми изменениями, которые происходят на уровне регуляции транскрипции в раннем эмбриогенезе, при дифференцировке тканей и при адаптации к паразитическому образу жизни (хотя в последнем случае эти изменения ведут к видообразованию) (Косюк, 1977; Хесин, 1984; Сопрунов, 1987; Nagl, 1978). Следовательно, для достижения различных Зиологических целей у эукариот могли быть задействованы сходные молекулярные механизмы на уровне структурных реорганизаций генома. Мало вероятно, чтобы такие эффекты возникли на базе стахостического мутагенеза. Веолятнее всего, они требуют координированной работы многих •енов, для их осуществления необходим канализированный мутагенез. Мы юлагаем поэтому, что обнаруженное нами явление крупномасштабных "еномных преобразований тихоокеанских, лососей, обладающее выраженным |юнотипическим эффектом, может быть (наряду с таким феноменом как доминуция хроматина) достойной внимания и достаточно уникальной лоделью для изучения роли повторяющейся ДНК и механизмов действия )егуляторных генов.

Кроме лососевых, карликовые формы самцов известны у глубоководных удильщиков, некоторых губанов и т.д. Для жилых карликовых самцов проходных видов сиговых, численность которых колеблется в зависимости от условий среды и численности проходных самцов (подобно камчатским лососям), доказана нормальная воспроизводящая функция. Численность карликовых самцов, очевидно, детерминирована генетически (см. главу 3). Доказано участие карликовых самцов дальневосточных лососей в размножении с нормальными самками, хотя результаты его остаются, практически, неизвестными. Кариологический анализ потомства указывает на повышенную вариабельность хромосомных наборов в бластулах «гибридных» икринок (Черненко, 1968; 1976), что может быть следствием обнаруженных нами геномных изменений, дисбаланса в количестве копий разных последовательностей ДНК. Вместе с тем, межвидовые гибриды тихоокеанских пососей, существенно отличающиеся кариотипическим числом, вполне ■кизнеспособны и имеют сумму наборов хромосом родительских видов Фролов, Максимович, 1992). Эти результаты ясно указывают, что зозникновение карликовости и видообразования тихоокеанских лососей )бусловлено изменениями различных функциональных частей генома.

Половая структура тихоокеанских лососей характеризуется юстоянным преобладанием самцов в отдельных возрастных группах, или :уицественными колебаниями в соотношении самцов и самок (Коновалов, 985). Соотношение карликовых самцов и самок обычно составляет 10:1. Следовательно, самцы и самки карликовых популяций подвергаются азличным силам естественного отбора, и их генетическая структура должна ыть разной. Действительно, работами двух-ведущих групп исследователей, уководимых Ю.П.Алтуховым и В.С.Кирпичниковым, получены убедительные оказательства генетических отличий карликовых самцов, а именно - крайне ысокие значения их гетерозиготности. Таким образом, можно считать, что зновная биологическая роль карликовости - поддержание генетической азнородности популяций и увеличение экологической пластичности вида, т.е. эго жизнеспособности (в равной мере, по видимому, это можно отнести к :езонным и годовым генерациям). Во всяком случае карликовые самцы имеют эпределенные селективные преимущества перед крупными - они успешно (онкурируют с ними при нересте на мелководье. Однако в условиях интенсивного промышленного лова эти приобретенные популяцией в ходе эволюции адаптации могут сыграть негативную роль. Это связано с тем, что наибольшей эксплуатации подвергаются крупные самцы, первые ■фиступающие к нересту, вследствие чего непропорционально увеличивается шсленность мелких самцов, выполняющих функцию резерва генетического )азнообразия. Таким образом нарушается исторически сложившаяся енетическая структура стада, характеризующаяся определенным оптимумом етерозиготности (Кайданов, 1996). Складывается парадоксальная ситуация енетической деструкции популяции по причине пробладания гетерозигот, в юрме повышающих жизнеспособность популяции.

Уровень геномных отличий двух видов лососевых рыб по данным инетики реассоциации ДНК оказался невысоким и касающимся лишь области 1Ысоких повторов, что делает данную ситуацию сходной для других юдственных видов животных (см. обзор литературы). Отдавая полный отчет том, что сходство кинетики реассоциации ДНК не является подтверждением дентичности ее нуклеотидной последовательностей, нам хотелось бы братить внимание на следующее обстоятельство. Межвидовые отличия атрагивают область высоких повторов, включая сатДНК, адаптивная роль оторой общепризнана. Следовательно, видообразование нерки и мальмы опровождалось, как минимум, дивергенцией их адаптивных стратегий (что полне естественно и логично). Внутривидовые изменения (в сравнении арликовых и нормальных форм) затрагивают.: область, умеренных повторов, ключающих, главным образом, регуляторные участки генома. Таким бразом, карликовость может быть проявлением уже имеющегося даптивного видового потенциала, осуществляемого посредством еорганизации регуляторной части генома, и, возможно, проявлением признака высокого таксономического ранга. В этом случае разумно предположить существование аналогичных геномных отличий у других видов рыб, имеющих своей интегральной частью карликовые популяции (и видов других классов позвоночных?).

Крупные геномные мутации, проявляющиеся в виде элиминации значительной части генома (до 98%!) эукариотической клетки и характерные для процессов адаптации видов к паразитическому образу жизни (приводящие к видообразованию). В этом отношении полученные нами результаты явились лишь подтверждением имеющихся в литературе сведений. Открытый выдающимся немецким биологом Т.Бовери более 100 лет назад феномен диминуции хроматина аскариды до сих пор является одним из немногих примеров глубокой перестройки структуры геномов. В настоящее время среди беспозвоночных известно несколько десятков аскарид, циклопов и некоторых миксин, обладающих подобным эффектом (Акифьев и др., 1998). Минимальное количество повторяющейся ДНК свободноживущего хищника турбеллярии по нашим данным составляет около 26%, в то время как у его филогенетических потомков, паразитических трематод, оно не выше 5%. Однако основная ценность полученных нами данных заключается, по нашему мнению, в обнаружении у свободноживущих червей универсального характера рестрикции ДНК различными рестриктазами, что потенциально может рассматриваться как генетическая преадаптация к паразитизму. В широком смысле такое состояние генома, возможно следуе рассматривать как наиболее оптимальное для его эеорганизации при резких изменениях условий существования. Уникальность эбнаруженного нами свойства молекулярной: организации генома червей побудила нас к более тщательному анализу данных ПДРФ яДНК эукариот. Эбобщение этих данных позволило предложить гипотезу о «спиральном» (арактере изменения ПДРФ во времени. В рамках данной гипотезы уровень ПДРФ яДНК в геномах эволюционно молодых, на стадии становления, и эволюционно старых «сложившихся» видов будет ниже, чем у развивающихся» форм, но с противоположным вектором. В определенной мере это соответствует гипотезе о возникновении и эволюции сатДНК эукариот, сформулированной Р.Бриттеном и Е.Дэвидсоном (Britten, Davidson, 1968) в самом начале интенсивных исследований молекулярной организации эукариотического генома и может рассматриваться как ее экспериментальное подтверждение.

Сравнивая примеры эволюционной адаптации к изменяющимся условиям жизни лососевых рыб и червей, на первый взгляд не имеющих ничего общего, кроме сходства в масштабах геномных отличий, мы открываем для них удивительно простую общность: и те, и другие адаптировались к жизни в разных средах. Это дает нам право предполагать , что в геномах не только беспозвоночных, но и позвоночных сохранилась информация о жизни далеких предков всех эукариот. Основное отличие молекулярных механизмов адаптации (вызванных разными причинами и призванные решать различные биологические задачи) в том, что геномные изменения в приспособительной реакции вида ограничиваются фракцией, главная функция которой -регуляция работы генов. Видообразование в данном случае (паразитизм) сопровождается, как следует из литературных источников, крупными преобразованиями многих геномных фракций.

Согласно основным положениям системной теории эволюции, «связывающей развитие любой биологической системы с эволюцией систем более высокого порядка, в которые она входит в качестве элемента», когерентная, т.е. прогрессивная, эволюция (на ценотическом уровне характеризующаяся увеличением биомассы, сокращением отношения продуктивности к биомассе, увеличением - общего разнообразия, уменьшением конкурентного давления-: и производства мортмассы, возрастанием целостности системы и замкнутости круговоротв веществ) на протяжении истории земли неоднократно прерывалась некогерентными эпизодами - «так называемыми великими вымираниями, или геобиологичексими кризисами». Неустойчивость среды в эти периоды ведет к упрощению структуры экосистем, прерыванию сукцессий, увеличению минимальных размеров популяций и как результат - к сокращению биоразнообразия. Перечисленные закономерности действительны и для антропогенных кризисов наших дней (Красилов, 1992). Что весьма примечательно, после каждой экологической катастрофы орагический мир нашей планеты не только обновлялся, увеличивалось видовое разнообразие и ускорялись темпы эволюции (Ушаков, Ясаманов, 1984).

По мнению многих ученых в настоящее время мы переживаем период первого массового вымирания видов после того, как на рубеже мела и палеогена (около 60 млн лет назад) вымерла динозавровая система (Holzinger, 1996). Сохранение видов стало актуальным для всего человечества. Редкость видов - надежный индикатор его уязвимости. Спасая виды животных, «мы спасаем комплексные экосистемы и ареалы видов, которые могут исчезнуть с лица земли под напором нескончаемого наступления человека с его потребностями.» (Бердж, 1999). Одна из серьезнейших причин уменьшения биоразнообразия - фрагментация мест обитания (см. обзор литературы). Многие небольшие популяции крупных хищников, оказавшиеся в условиях полной изоляции, находятся в критическом положением перед угрозой вымирания. В международную Красную книгу внесены 4 подвида (из 7 видов) медведя (Соколов, 1978), 18 из 35 видов семейства псовых (Wayne, 1996), и 36 из 38 (!) видов семейства кошачьих (O'Brien, 1996). Зачастую эти виды играют ключевую роль в регуляции популяций жертв, поэтому их потеря влечет за собой разрушение экосистем. Полностью исчезли подвиды тигра, некогда обитавшие на Бали, Яве и в Прикаспии (Сайденстикер и др., 1999): Положение усугубляется тем, что содержащиеся в зоопарках животные, представляющие вымирающие виды или популяции, часто оказываются гибридного происхождения. Например, большинство особей дальневосточного леопарда из зоопарков произошли от одного основателя (зарегистрированного в Международной племенной книге под №2), чья генетическая чистота сейчас вызывает серьезные сомнения: у многочисленных потомков указанного производителя стали выщепляться признаки, несвойственные дальневосточному подвиду. По мнению опециалистов, проекты сохранения этих крупных хищников (и не только их) должны строиться на экологической основе, с учетом данных генетических чсследований, позволяющих дать корректную оценку генетического статуса фиродоохраняемых объектов, а также адекватности использования тех или 1ных особей при искусственном размножении видов в неволе и их юинтродукции в природу. Содержание и разведение диких животных (редких 1 с малоизученными свойствами) для создания искусственных популяций с ^елью сохранения генофонда и самих видов приобрело большое значение во юем мире. Необходимое требование этих мероприятий - генетический юнтроль. Генетический анализ позволяет также понять недавнюю ютественную историю, современное состояние и перспективы выживания юдвергающихся опасности популяций (O'Brien, 1994). В этом отношении ;есьма показателен пример с американской пумой.

Считают, что американская пума (флоридская пантера) имеет самую ысокую скорость исчезновения с лица Земли со времени вымирания .инозавров (Roelke et al., 1993). Существует она как небольшая реликтовая опуляция из 30 особей, обитающих на юге Флориды. Данные аллозимного олиморфизма (Р=27%; Н=1.8-6.7%), изменчивости минисателлитной ДНК э=9.5%) и мтДНК (всего два гаплотипа), низкое разнообразие генов лстосовместимости свидетельствуют о том, что в современной истории олридских пантер имел место значительный инбридинг (после одного или вух популяционных событий, именуемых «бутылочным горлышком») и опутствующая ему потеря генетической информации. Какова же цена такого знетического единообразия? У флоридской пантеры содержание подвижных пермиев в эякуляте в 18-30 раз ниже, чем у других подвидов пум, а число номальных спермиев достигает 94,3%. Из других нарушений следует назвать эипторхизм (в 1975 году его не было вообще, а в 1989 году его имели уже Э% самцов), дефекты сердца (обнаруживаются в 80% по сравнению с 4% для других видов кошек) и высокая чувствительность к инфекциям (в том числе, наличие иммунодефицитного вируса кошек -FIV) (Roelke et al., 1993; O'Brien, 1994). Демографическое моделирование (включающее такие показатели, как точный возраст, социальная структура, скорость рождения и т.п.) предсказало, что американская пума может исчезнуть в течение 25-40 лет (Roelke et al., 1993). Ознакомившись с имеющимися данными, рабочая школа по управлению флоридской пумой в октябре 1992 года утвердила две рекомендации в стратегии ее сохранения: 1- инициировала программу сохранения в неволе и 2- разработала план интродукции во флоридскую популяцию пум рожденных в Техасе, т.к. критическое состояние флоридской пантеры требовало срочного генетического вливания (в 19 веке ареалы двух популяций перекрывались, т.е. существовала возможность генетического обмена, что может быть достаточным для генетической совместимости популяций в настоящее время). В данный период ситуация с флоридской пантерой стабилизировалась и есть все основания для оптимистических прогнозов (Сайденстикер и др., 1999).

Полученные в нашей работе данные являются весомым вкладом в разработку стратегии сохранения дальневосточных подвидов леопарда и амурского тигра. Несмотря на то, что широкомасштабные генетические исследования обоих видов уже проводились (и продолжают проводиться) в цругих лабораториях мира, в них не были включены особи из природных популяций российского Дальнего Востока. Наши исследования в этом этношении приоритетны. Они выявили маркерные области, пригодные для юдвидовой молекулярной диагностики и могут рассматриваться как подтверждение возможности прохождения тигром в позднем плейстоцене :тадии «бутылочного горлышка» (O'Brien et al.,: 199) и гибридогенного происхождения разведенных в одном из зоопарков России леопардов дальневосточного подвида. Обнаруженное нами существенное превышение ■енетической изменчивости леопарда по сравнению с тигром возможно обязано различиям их адаптивных способностей. Как отмечалось в обзоре литературы, виды могут функционировать как «восстанавливающие», «контролирующие» и как сочетающие обе функции. Первые из них, основная адаптивная реакция которых сводится к повышению численности популяции, оказываются наиболее уязвимыми при разрушении среды обитания. Согласно нашим данным, стратегия сохранения тигра и леопарда также должна быть разной: для тигра реальную угрозу может представлять пониженная генетическая изменчивость (хотя есть примеры, когда виды вполне благополучны при аналогичных показателях), поскольку его численность начала уже восстанавливаться; леопарду угражает прежде всего физическое истребление.

Неустойчивость среды в некогерентные фазы эволюции, а также в периоды антропогенного кризиса чреваты не только массовыми вымираниями доминирующих или редких видов. Для выживших форм появляется возможность более полной реализации их потенций. Как правило, изолирующие механизмы ослабевают, в результате чего становится возможным слияние видов путем гибридизации. Поэтому кризисные популяции характеризуются широким размахом изменчивости, часто превосходящим не только видовые, но и родовые пределы (Красилов, 1992). Из этого следует, что примеры естественной гибридизации видов и популяций, которые мы можем набдюдать в наши дни, предоставляют интригующую возможность заглянуть в прошлое и увидеть, в определенном ракурсе, будущее развитие жизни на нашей планете в самые экологически кризисные периоды ее существования.

Гибридизация видов и подвидов - более широко распространенное явление во всех классах позвоночных, чем это представлялось раньше. Особенно это характерно для птиц, значительная часть которых у них плодовита. Шварц (1980) приводит такую статистику: среди Anura известно 400 межвидовых гибридов, млекопитающих - 256, а птиц -1000; из них к межродовым относится соответственно 3, 11 и 4.4%. С усилением антропогенного пресса на окружающую среду случаи гибридизации между различными формами стали возрастать. Например, в Мексике в результате вырубки леса оказались нарушенными экологические барьеры Pipilo ocai и P.erithrophtalmus, что привело к массовому появлению гибридов (Sibley, 1954).

Миграция птиц - перемещение на большое расстояние, вызванное изменением условий существования, или связанное с размножением. Территория Приморья представляет собой важный регион для мигрирующих птиц Австралийско-Тихоокенского пролетного пути, включая арену жизни для трех из них (Нечаев и др., 1999). Вероятно, одной из причин проникновения черной кряквы на юг Приморья, отмечаемого в последние 50 лет, также является изменение окружающей среды (общее потепление, осушение болот, возрастание антропогенного пресса и т.п.). Есть и другие причины для межвидовой гибридизации крякв экологического и отологического порядков: общая территория зимовки, избыток самцов у крякв и более раннее завершение у них пар, наконец, ярко выраженный половой диморфизм у кряквы по сравнению с черной кряквой, благодаря которому самки черной кряквы предрочитают селезней кряквы, имеющих более яркое оперение (Belanger, 1986). Согласно данным наших исследований генетического своеобразия трех видов крякв, между кряквой (охотничий вид) и черной кряквой (занесенного в региональную Красную книгу) возможна интрогрессивная гибридизация: генетические дистанции между видами чуть ниже высшего предела внутривидовых, что может быть следствием существенного генного потока между Anas platirhynchos и A.poecilorhyncha; к тому же, на фено- и филограммах черная кряква не образует собственного кластера, частично объединяясь с кряквой. Это может означать, что в перспективе на российском Дальнем, Востоке может развиться сценарий, аналогичный описанному ранее для конспецифических форм Северной Америки и Австралии, когда поглощается вид, гибридизующий с кряквой (Панов, 1993).

Таким образом, биоразнообразие может быть потеряно, когда генетическая изменчивость внутри вида нарушается через гибридизацию.

Интербридинг популяций может разрушать генетическую изменчивость, так как высоко подразделенные популяции могут оставлять больше генетического разнообразия во времени, чем панмиктические популяции того же размера. Гибридизация генетически различных популяций может быть нежелательной, так как сталкивается с естественным процессом дифференциации и видообразования, что может потенциально мешать локальной адаптации/ или приводить к аутбредной депрессии (Tarr, Fleischer, 1999). Многие биологи-эволюционисты рассматривают гибридные зоны как природные лаборатории для изучения генетических и экологических взаимодействий между дифференцированными популяциями. Понимание причин и последствий этих взаимодействий дает неоценимый вклад в область важнейших проблем эволюционной биологии и экологии. Некоторые авторы считают, что ее влияние ничтожно мало - на уровне «эволюционного шума», другие придают ей большое значение, связывая непосредственным образом с повышением генетической изменчивости и обретением у популяций новых адаптаций (Riesenberg, Wendel, 1996).

Выяснение молекулярных барьеров, препятствующих межвидовой гибридизации, - один из ключевых общебиологических вопросов в общей проблеме феномена межвидовой гибридизации и существования гибридных зон. Серия проводимых американскими авторами исследований позволила ;делать заключение о том, что одним из молекулярных барьеров могут быть эазличия в регуляторных системах родительских геномов. Действительно, у некоторых гибридов рыб глюкоза-6-фосфат дегидрогеназа кодируется включительно отцовскими аллелями, а у некоторых гибридов эепрессированы оба родительских аллеля (цит. по Шварц, 1980). Дальнейшие ^следования изозимной изменчивости в гибридных популяциях обнаружили шличие у гибридных особей новых белковых вариантов - «гибризимов», )тсутствующих у родительских форм (Woodruff, 1989). Число работ подобного олка на уровне молекулярной организации генома крайне ограничено. Суммируя их достижения, следует подчеркнуть, что отличия в молекулярной организации гибридного генома возрастают с увеличением уровня дивергенции скрещивающихся форм. Таким образом, мы переходим ко второму (после микроэволюционных процессов) вопросу, порождаемому межвидовой гибридизацией, - о таксономическом статусе вступающих в гибридизацию форм. С позиций биологической концепции вида (получившей широкое признание) гибридизация между видами исключена. Однако факты--' позволяют в этом усомниться. Таким образом, изучение каждого конкретного ^ случая естественных зон гибридизации включает решение таксономических проблем. На примере гибридизации серой и черной ворон, а также домовых мышей мы пытались понять особенности генетического разнообразия гибридизующих таксонов и их фенотипических гибридов, подойти к решению таксономических вопросов.

С точки зрения экологии галка, грач, сорока, черный ворон, ворона, характеризующиеся склонностью к синантропизации и отсутствием четких подразделений трофических и топических ниш, являются достаточно обособленным и своеобразным комплексом (Блинов, 1998). Являясь обычными по всей Палеарктике, серая и черная вороны остаются одним из величайших таксономических камней преткновения и характеризуются интригующим характером ареала, в котором центральную часть занимает серая ворона, а по краям - черная (Modge, 2000). На первом всесоюзном совещании «Экология, биоценотическое и хозяйственное значение врановых птиц» было констатировано, что «значительный рост численности врановых привел к увеличению их отрицательной роли в сельском и охотничьем хозяйстве, на урбанизированных территориях, в местах массовых концентраций». Таким образом, необходимость генетических исследований ворон была продиктована, помимо научного интереса, связанного с гибридизацией, их практической значимостью.

Полученные нами данные (глава 4.1) не дают Однозначного ответа на вопрос о таксономическом ранге серой и черной ворон. Мы также согласны с мнением тех ученых, которые утверждают, что генетические дистанции между таксонами не определяют их таксономический ранг. Ясно, что дискуссия о таксономическом статусе требует информации о предпочтениях в поведении при скрещивании, плодовитости гибридов. К счастью, аналогичные сведения о воронах в литературе имеются. Особенности географического и ландшафтного поведения, а также предпочтения при спаривании конспецифических особей, свидетельствуют о .существенной эколого-физиологической специфичности этих форм и некоторой степени их репродуктивной изоляции. Феномен относительно стабильной гибридной зоны серой и черной ворон в Запарной Сибири объясняется зоологами действием комплекса прекопуляционных факторов изоляции: поведенческих, хронологических, расстоянием за счет филопатрии в совокупности с поглотительным скрещиванием на краях ареала (Блинов, 1998). В совокупности сведения об этих аспектах биологии серой и черной ворон и данные генетического анализа изменчивости врановых, проведенные нами и другими авторами (Уфыркина и др., .1995; Крюков и др., 2000) склоняют нас к мнению (вопреки мнению цитированных авторов), что указанные формы вполне могут быть самостоятельными биологическими видами, возможно, парафилетического происхождения. Особенно весомыми в этом направлении нам представляются собственные данные RAPD-PCR анализа (обнаружившие повышенную гетерогенность гибридных геномов, включая появление новых геномных компонентов) и литературные-анализа последовательности гена цитохрома Ь мтДНК (Крюков и др., 2000) (выявившего между геномами серой и черной ворон трансверсионные замены - признак глубокой дифференциации сравниваемых форм)

Присутствие черной вороны на большей части евразийского массива со вставкой серой вороны в середине является привлекающим внимание фактом, дающим широкие возможности для интересных спекуляций. Некоторые авторитеты допускают, что в течение последнего ледникового периода 125-10 тысяч лет назад черная ворона была вынуждена отступить на территории с менее жесткими климатическими условиями - югозападную

Европу и дальневосточную Азию. Серая ворона могла иметь северовосточное /1 северозападное распространение и колонизовать пространства, которые эще не были заселены воронами, и от которых уже отступили ледники. По прошествии времени две популяции черной вороны с находящейся между ними серой вороной распространялись до тех пор, пока не встретились и создали ситуацию, которую мы наблюдаем в настоящее время (Modge, 2000).м

В отличие от диких животных, выживаемость-а также распространение - ; <омменсальных форм тесным образом связано с деятельностью человека. /1менно это обстоятельство привело к феноменуширокомасштабной лнтрогрессивной гибридизации парапатрических форм Mus musculus, которая л выделяет ее среди всех грызунов Палеарктики. Благодаря своим высоким адаптивным возможностям и человеческой деятельности, домовая мышь эыстро распространилась по всему миру. По степени своей экологической пластичности и синантропизации виды подрода Mus существенно эазличаются: от живущих в дикой природе и запасающих на зиму корм <урганчиковых мышей M.hortulanus до М.т.musculus, M.m.castsneus и M.m.domesticus, тесно связанных с жильем человека и покидающим его лишь в благоприятное время года (Котенкова, Прилуцкая, 1994). В этой связи зозникает естественный вопрос, какие генетические характеристики и эволюционные процессы позволяют различным формам приспосабливаться к эазным условиям существования? Чтобы ответить на данный вопрос, необходимо тщательное изучение генетического и таксономического эазнообразия домовой мыши терриофауны нашей страны (как наименее изученной), с обязательным включением в исследования зон генных /штрогрессий, поскольку неординарные ситуации скорее всего обнаруживают -енетические потенции форм и пределы их изменчивости, ведут к пониманию проблем видо- и расообразования.

Нами проведен RAPD-PCR анализ генетического и таксономического эазнообразия домовой мыши фауны бывшего СССР из разных географических и экологических зон (глава 4.2). Результаты указали на высокие генетические отличия между M.musculus и M.hortulanus с M.abbotti, обнаружил на российсокм Дальнем Востоке интрогрессивную гибридизацию между M.musculus и M.domesticus, выявил своеобразие мышей Тувы и Кяхты, имеющее, вероятно, таксономический вес, продемонстрировал отсутствие у синантропных грызунов строгой корреляции между генетической дифференциацией и пространственной изоляцией, впервые дал количественные оценки генетической дифференциации внутри и между локальными популяциями, предоставил аргументы в пользу высокого значения торгово-транспортных путей, а также разной конкурентной способности различных форм домовой мыши, включая эффект основателя и существование аборигенных форм. Наши данные указали на более высокое генетическое разнообразие мышей из зон экологического оптимума. Возможно, эти генетические отличия связаны со способностью указанных форм адаптироваться в природных биотопах. Тогда полученные данные будут иметь особое значение не только в плане установления происхождения домовой мыши, но также для многих других аспектов ее генетики, включая обнаружение консервативных в эволюции генов. Вместе с тем ясно, что разнообразии домовой мыши тесно связано со временем колонизации ими урбанизированных территорий. В таком случае по геногеографии домовой мыши возможны исторические реконструкции заселения людьми различных областей и связей между ними. Плодотворность иследований такого толка великолено проиллюстрировано японскими авторами в коллективной монографии "Gentics in wild mice" (1994).

Как и у врановых птиц, у домовых мышей из зон гибридизации геномы (гибридов) отличаются повышенной гетерогенностью, . либо (в случае межвидовых гибридов домовых' мышей) • крайней обособленностью от родительских геномов. Эти данные согласуются с представлением о гибридизации, как важном эволюционном процессе, увеличивающем общее биоразнообразие. Обособленность RAPD-PCR спектров гибридных геномов может быть следствием серьезных преобразований генетического материала, т.е. доказательством того, что дивергенция геномов скрещивающихся форм достигла эволюционной значимости.

Если под микроэволюцией подразумеваются внутривидовые преобразования, то под макроэволюцией - комплекс процессов, ведущих к формированию таксонов высокого ранга. Процесс видообразования связывает микро- и макроэволюцию в единый процесс филогенеза. Их связь настолько тесна, что о ней можно говорить лишь условно (Шварц, 1980). Ограничение средств экспериментального изучения процессов макроэволюции привело к ситуации, когда большинство исследователей в настоящее время изучают микроэволюционные процессы, происходящие в популяциях. Таким образом, наметилось некоторое отхождение от решения центрального вопроса эволюционного учения - о соотношении микро- и макроэволюции. Нами молекулярные механизмы видобразования и эволюции изучались на двух группах грызунов - лесных и полевых мышах рода Apodemus и высших песчанках рода Meriones.

Рассматривая проблему вида с позиций эволюционной экологии, мы особое внимание уделили изучению сатДНК, адаптивная роль которой широко обсуждается. Вопреки имевшим место представлениям о сатДНК лесных и полевых мышей рода Apodemus как достаточно консервативной части генома, нами продемонстрирована ее чрезвычайная вариабельность, и не только по количественному содержанию, но также по первичной последовательности, протяженности основного мультимера и типу внешней сегментации. Помимо известного (370 пн) мы обнаружили новые типы сатДНК с длиной мономеров равной 240 пн и 30 пн, названные нами «Rattus», «Mus» и «Apodemus» гипами, соответственно. Дифференциация видов Apodemus по типам их сатДНК совпадает с географическим распространением, внутриродовой гаксономией, а также системой матриархальных связей лесных мышей. «Rattus» тип сатДНК доминирует у наиболее поздно радиировавших видов эврокавказского региона (северозападная Палеарктика), «Mus» тип сатДНК эказался характерным для южнопалеарктического вида, a «Apodemus» тип атДНК (в действительности высоко гетерогенный, в отличие от первых двух) >бъединяет эволюционно старые виды северовосточной Азии северовосточная Палеарктика). Примечательно, что в геномах лесных 1ышей оказались типы внешней сегментации сатДНК, обнаруженные как у волюционно более молодых видов рода Rattus, так и более старых, чем 1 podemus, видов рода Mus (т.е. соответственно «последовательности-отомки» и «последовательности-предшественники»), что может ассматриваться в пользу гипотезы существования библеотеки оследовательностей сатДНК в геномах млекопитающих (Salser et al., 1976).

Обобщение многочисленных литературных данных, а также езультатов собственных исследований, позволило нам разработать шотетическую схему молекулярной организации и эволюции сатДНК ышевидных грызунов. Согласно логике наших рассуждений, многообразие шов внешней сегментации сатДНК лесных мышей обусловлено различными шбинациями базисной последовательности, имеющей размер равный эимерно 28 и 30 пн, и селективной амплификации, причем таксономический зс имеет тип внешней сегментации.

Известно, что любой биологический вид своеобразен на каждом уровне о организации: генетическом, морфофизиологическом, экологическом, днако пределы возможности его существования, т.е. эволюционный ггенциал, широко варьирует. Отсюда различен вклад отдельных видов в юлюцию. По мнению некоторых авторов «Потентные виды обеспечивают ■.пышку адаптивной радиации и дают начало новому роду, объединяющему южество видов; виды узкой специализации приобретают морфологические личия родового и более высокого ранга и дают начало монотипическим ксонам» (Шварц, 1980). По мнению Бердникова (1981) также еспециализированные примитивные виды (эволюционно активные) ладают большим запасом неинформативной ДНК по сравнению с роцветающими» (эволюционно инертными) видами». Существует и другая чка зрения. Анализируя системные реорганизации генома при формообразовании Стегний (1991; 1993) выделяет виды с лабильным и консервативным геномами, характеризующимися, соответственно узкими и широкими адаптивными возможностями. Первые занимают центральное положение в филумах и являются генераторами образования дочерних видов (у которых геномы становятся консервативными), вторые - терминаторами, занимающими терминальное положение в филумах. Таким образом, особенности организации генома детерминируют его способность/неспособность к реорганизациям в видообразовательном аспекте. Бауэр (1936) тоже считал, что «материал для эволюции поставляют не победители в борьбе за существование, а побежденные, т.е. не те виды, которые имеют в данный момент самый обширный ареал». Из этого следует, что род лесных и полевых мышей и род высших песчанок - удобная модель для сравнительного изучения двух типов эволюционных процессов и формообразования в группах с разными адаптивными возможностями.

Согласно полученным нами данным молекулярная эволюция высоких повторов у видов лесных мышей и высших песчанок, действительно, имеет принципиальные отличия (глава 5). Кариологически стабильные широко адаптированные лесные мыши высоко вариабельны по ПДРФ тандемной и диспергированной ДНК, в то время как более специализированные и кариологически лабильные песчанки имеют почти одинаковые картины рестрикции яДНК. Тем не менее, у малоазийской песчанки, характеризующейся самым высоким хромосомным числом, нами был обнаружен видоспецифичный низкомолекулярный (примерно 20 пн) BspRI компонент. Данный результат позволил нам предложить определенную модель молекулярного видообразования у Meriones, видимо, связанного с инсерционным мутагенезом, и которая может реализоваться в других группах кариологически лабильных животных. Особого внимания этот факт заслуживает в свете обнаружения видоспецифичного BspRI сателлита с короткой (примерно 30 пн) последовательностью у восточноазиатской лесной мыши, выделяющейся, как мы отмечали, не только среди всех родственных видов, но и других таксонов млекопитающих высоким числом и полиморфностью добавочных хромосом. Мало вероятно, что совпадение двух событий соряженности появления низкомолекулярного сателлитного компонента с высоким кариотипическим полиморфизмом видов, имеет случайный характер.

Реконструкция системы филогенетических связей видов внутри рода Meriones по данным RAPD-PCR анализа выявила ее удовлетворительное соответствие аналогичным построениям, основанным на результатах кариологических исследований, и в целом подтвердила сделанные кариологами выводы о том, что хромосомная эволюция внутри рода высших песчанок шла не по пути слияния акроцентриков, как у большинства животных, а по пути разрыва метацентрических хромосом (следовательно, и по пути увеличения хромосомных чисел). Тем не менеее, для более глубокой обоснованности наших выводов необходимо использование других методических подходов и новых молекулярных маркеров.

Широко адаптированные и кариологически стабильные лесные мыши, включая эволюционно самые молодые и близкие по другим генетическим критериям виды, по результатам ПДРФ яДНК хорошо отличались. Поэтому данная группа грызунов была нами изучена более подробно, причем с применением дифференциального подхода в использовании ферментов эестрикции. Принимали во внимание те факты (не учитываемые большинством авторов), что, во-первых, различные нуклеотиды мутируют с эазной скоростью, а во-вторых, содержание GC-nap в геномах млекопитающих строго регламентировано. Их игнорирование, с нашей точки зрения, недопустимо, так как на интерпретацию данных они могут оказывать значительное влияние.

Действительно, как показали наши результаты, гипотетические филогенетические древа, построенные по данным ПДРФ яДНК, енерируемого рестриктазами, специфичными к GC-богатым сайтам юстрикции, а также к сайтам, содержащим все 4 азотистых основания предположительно, сатДНК), оказались различными. В первом случае ответвление видов постепенное. Если их расположить в соответствии со сходством к наиболее близкой паре видов, то окажется, что серая крыса Rattus norvegicus (взятая нами в качестве внешней группы) локализуется между восточноазиатской и остальными видами лесных мышей. Данный, на первый взгляд парадоксальный, результат можно объяснить тем, что GC-богатые участки генома грызунов могут использоваться как молекулярные маркеры в эволюционных исследованиях крупных таксонов: по эволюционному возрасту еврокавказские виды лесных мышей ближе к серой крысе, чем к восточноазиатской лесной мыши (Громов, Баранова, 1981). Во втором варианте все виды подразделяются на два кластера, один из которых объединяет эволюционно молодые еврокавказские виды, другой -эволюционно более старые восточноазиатские, т.е. обитающие в существенно отличающихся климатических условиях. Таким образом, есть основания считать, что эти результаты в большей мере отражают адаптивную стратегию видов лесных и полевых мышей.

Анализ матриархальных связей указал на то, что группа мышей, )бъединяемых в род Apodemus, имеет несколько (по крайней мере, три) лышей-родоначальниц для каждого из трех филумов. Такое деление на филумы соответствует результатам реконструкций филогенетических связей ю данным ПДРФ яДНК: каждому из филумов мтДНК соответствует >пределенный тип сатДНК. Кроме того, собственно разработанный подход шлиза данных ПДРФ яДНК дал нам возможность для выводов о более ысокой специализации еврокавказских видов видов лесных мышей и южно-алеарктической лесной мыши по сравнению с остальными видами; о аличии более тесных филогенетических связей между еврокавказскими и >жнопалеарктическими видами; о существовании общего для северо-алеарктических видов генетического пула у североазиатских видов; о южной ,зии как реальном центре формирования Apodemus.

Согласованность ключевых положений молекулярных филогений, выведенных по данным ПДРФ яДНК и вариабельности последовательности участков генов мтДНК свидетельствует о единой эволюционной стратегии зидов лесных и полевых мышей на уровне ядерного и митохондриального -еномов, как бы сложно ни проходили их видообразование и эволюция. Сложность эволюционного процесса исследуемой группы грызунов юдтверждают данные сравнительного анализа степени дивергенции видов лышей Кавказа на разных уровнях (морфологическом, кариологическом, 13озимном, последовательностей ДНК) их организации, согласно которым :равниваемые виды имеют разные отличия по разным системам признаков. :роме того, данные предполагают, что среди Apodemus могут эффективно ротекать не только дивергентные, но и конвергентные процессы. В целом езультаты не исключают возможности ретикулярности эволюции, т.е. 4бридогенного формообразования некоторых видов (на что неоднократно бращали внимание зоологи), поскольку в деталях реконструкции, встроенные по молекулярным маркерам с различными типами наследования суммарной яДНК, мтДНК (собственные данные) и генов рДНК (Suzuki et al., 590) - отличаются.

С точки зрения внутривидовой таксономии наши данные можно осматривать как весомый вклад в имеющуюся проблему. В целом их можно ггерпретировать как аргумент в необходимости новой классификации lodemus, с приданием группе лесных и полевых мышей надродового атуса, выделением еврокавказских видов в отдельный род (что дтверждают недавние выводы российских зоологов-таксономистов), а сточнопалеарктических видов - в монотипические таксоны не ниже дродового ранга (зоологами такое право признается лишь за полевой 1шью), а южнопалеарктическую - в отдельный таксон родового ранга (такой прос специалистами еще не поднимался).

Поскольку лесные и полевые мыши рода Apodemus имеют глубокую 5исимость от лесных ресурсов, их эволюционная история, надо полагать, двух кладов мтДНК, для популяций Корейского полуострова и Приморья, с крайне низкими значениями их дивергенции. В соответствии с ними на исследуемой территории внутривидовая дифференциация восточно-азиатской лесной мыши проходила 1-15 тысяч лет назад, т.е. после глобальных климатических изменений, в результате которых многие виды крупных млекопитающих пережили демографическую катастрофу и исчезли, либо (как, например, предполагается для амурского тигра) прошли через генетическое «горлышко бутылки». Таким образом, указанные территории могут рассматриваться как послеледниковые рефугиумы, являющиеся резервуаром генетического разнообразия A.peninsulae, из которого эта мышь распространилась по Дальнему Востоку и Сибири (Serizawa, Suzuki, Tsuchiya, Kartavtseva, Pavlenko, Chelomina et al., 2000). Эти результаты имеют значительный элемент неожиданности: недавняя внутривидовая дифференциация A.peninsulae резко контрастирует с высоким (до 10 млн лет) эволюционным возрастом указанного вида, определенным как в собственных, так и других авторов (Suzuki et al., 1990; Serizawa et al., 1999) исследованиях. Контрастируют они и с результатами исследований генетической изменчивости лесных и полевых мышей, согласно которым эволюционно наиболее молодые предствители Apodemus колонизовали северную Палеарктику, значительно раньше восточноазиатской лесной мыши. В этой ситуации возникает естественный вопрос, не является ли современная экспансия A.peninsulae реколонизацией северовосточной Азии? К сожалению, в литературе отсутствуют сведения о палеонтологических находках Apodemus на данной территории, которые могли бы подтвердить нашу догадку.

Не менее интересным в проблеме происхождения, распространения и эволюции видов Apodemus является вопрос о причинах и месте возникновения предка еврокавказских видов лесных мышей. Если установленный нами эволюционный возраст лесных мышей является верным, то радиация данной группы имела место в плиоцене. Таким образом, развитие видового разнообразия в Европе может быть ассоциировано с перемещением широколиственных лесов через исчезновение и развитие новых видов. В западном направлении они стали продвигаться недавно, возможно, в плейстоценовое время, в сопровождении видовой радиации на новых территориях. Результаты сравнения двух полуляций (европейской и азиатской) мелкой лесной мыши с восточных частей ее ареала указали на их значительную дивергенцию, что предполагает 140-430 летний период раздельной эволюции. Примерно в тоже время, по нашим оценкам (см.выше), дивергировали между собой различные формы ворон. Совпадение этих событий, очевидно также связано с глобальными климатическими изменениями.

Возвращаясь к видам-генераторам и видам-терминаторам (см. выше), можно предположить, что лесные и полевые мыши по крайней мере трижды в своей эволюционной истории имели виды с лабильным кариотипом, давшие всплеск адаптивной радиации. Появление таких видов можно связать с межвидовой гибридизацией. Гибридизация, как мы уже отмечали, очевидно имела место внутри рода Apodemus, т.к. последовательность отделения видов в эволюционных филумах лесных мышей по данным мтДНК и яДНК, отличаются. Возможно, свидетельством тех событий является наличие в геноме A.argenteus не 48, как у всех лесных и полевых мышей, а 46 хромосом. Широкую межвидовую гибридизацию могут инициировать глобальные экологические кризисы (Красилов, 1992), с которыми эволюционная история Apodemus широко ассоциируется. Таким образом, можно полагать, что для поступательной эволюции (по крайней мере, некоторых групп видов) необходимо чередование лабильных и консервативных геномов. В противном случае, правы те авторы, которые считают, что широкую радиацию видов следует ожидать от экологически пластичного широко адаптированного предка. Действительно, результаты филогенетических реконструкций внутри эода лесных и полевых мышей дают большие вероятностные оценки для деревьев в форме двух кустов видов: европейских и азиатских (глава 5.2).

373

Таким образом, биоразнообразие - это сотни тысяч видов, разнообразие внутри видов и популяций, т.е. разнообразие на кзркдом уровне организации биосферы - от генов до экосистем. Биоразнообразие имеет четкую функциональную основу и является компромиссом между генетически заложенным потенциалом формообразования и ресурсами среды. Каждый компонент биоразнообразия формируется системой, в которую он входит, и, в свою очередь, влияет на эту систему, определяя особенности ее структуры и функционирования. Только системный подход дает возможность в полной мере оценить суть тех экологических и биологических явлений, с которыми мы сталкиваемся сейчас, и прогнозировать будущие события. Поскольку эволюция направлена на увеличение разнообразия, ключевыми в исследовании механизмов взаимодействия организма со средой, а, следовательно, и принципов формирования биоразнообразия (альфа-разнообразия) являются молекулярно-генетические методы, обогащенные эволюционным подходом. Разумное использование генофонда растений и животных, его долговременное сохранение возможно лишь при ясном понимании процессов и взаимодействий между всеми компонентами экосистем и прежде всего - от познания разнообразия. Процесс этого познания неисчерпаем, т.к. с каждым столетием возникают новые задачи, решаются которые всем методическим и методологическим комплексом биологических наук (Алтухов, 1995; Красилов, 1992; Лопатин, 1997).

Список литературы диссертационного исследования доктор биологических наук Челомина, Галина Николаевна, 2000 год

1. Банникова А.А., Долгов В.А., Федорова Л.В. и др. Дивергенция землероек (Inseotivora, Sorioidae) по данным реотриктазного анализа повторяющихся последовательностей ДНК// Зоол. журн. 1996. Т. 75. Вып. 2. С. 256-270.

2. Банникова А.А., Долгов В.А. Федорова Л.В. и др. Родственные отношения ежей подсемейства Erinaceinae (Mammalia, Insectivora) по данным рестриктазного анализа суммарной ДНК // Зоол. журн. 1995. Т. 74. Вып. 5. С. 90-106.

3. Бекасова Т.С. Сравнительная кариология и систематика некоторых мышеобразных Muridae азиатской части СССР: Автореф. .канд. биол. наук. Владивосток, 1980.

4. Бирштейн В.Я. Цитогенетические и молекулярные аспекты эволюции позвоночных. М.: Наука, 1987.283с.

5. Боескоров Г.Г., Картавцева И.В., Загороднюк И.В. и др. Ядрышкообразующие районы и В-хромосомы лесных мышей (Mammalia, Rodentia, Apodemus) II Генетика. 1995. Т. 31. № 2. С. 185-192.

6. Боескоров Г.Г., Ляпунова Е.А., Белянин А.Н. и др. Ядрышкообразующие районы хромосом лесных мышей (Apodemus s.l.) // Эволюционные и генетические исследования млекопитающих. Владивосток, 1990. Т. 2. С. 3 4.

7. Большаков В.Н., Добринский Л.Н. Академик С.С.Шварц в современной экологии// Экология. 1999. №2. С.84-88.

8. Боркин Л.Я., Даревский И.С. Сетчатое (гибридогенное) видообразование у позвоночных//Журн. общ. биологии. 1980. Т.41. №4. С. 485-506.

9. Борхсениус С. Н., Белозерская Н. А., Меркулова Н. А., Воробьев В. И.// Мол. биол. 1978. Т. 12. С. 676-687.

10. Булат С.А., Мироненко Н.В. Идентификация грибов и анализ их генетической изменчивости методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с гено-специфичными и неспецифичными праймерами // Генетика. 1996. Т. 32. №2. С. 165-183.

11. Булатова Н.Ш. Кариологическое разнообразие и родственные связи азиатских Mus/Домовая мышь. М.: Наука. 1994. С.154-177.

12. Буторина О.Т., Сейболд И., Хелбиг А., Соловенчук Л.Л. Эволюция гена цитохрома b митохондриальной ДНК у тетеривинных птиц// Генетика. 2000. Т.36. С.925-931.

13. Виленчик М.М. 1987. Нестабильность ДНК и отдаленные последствия воздействия излучений. М.: Энергоиздат. 190с.

14. Владыченская Н. С., Кедрова О С. Антонов А. С // Научн. докл. высшей школы, биол. науки. 1975. №7. С. 105-110.

15. Владыченская Н. С., Кедрова О. С., Антонов А. С.// Научн. докл. высшей школы, биол. науки. 1976. №10. С.5-20.

16. Воронцов Н.Н. 1980. Синтетическая теория эволюции: ее источники, постулаты и нерешенные проблемы//Ж.Всесоюз. хим. о-ва им. Д.И.Менделеева. Т.25. С.295-314.

17. Воронцов Н.Н. 1984. Теория эволюции: истоки, постулаты и проблемы. М.: Наука.

18. Воронцов В. В., Коробицына К. В. Сравнительная кариология высших песчанок (роды Meriones и Rhombomys; Gerbillinae, Bodentia) // Млекопитающие (эволюция, кариология, систематика, фаунистика). Новосибирск: 1969. С. 111-116.

19. Иванов С.В., Потапов В.А., Филипенко Е.А., Ромащенко А.Г. Гетерогенность семейства Bsp-повторов Canidae: обнаружение EcoRI-подсемейства//

20. Генетика. 1991. Т. 27. № 6. С. 973 981.

21. Коробицына К. В., Картавцева И. В. Некоторые вопросы эволюции кариотипа песчанок подсемейства Gerbillinae Alston, 1896 (Rodentia, Cricetidae) // Эволюционные исследования. Макроэволюция. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1984. С. 118-119.

22. Коробицына К. В., Якименко Л.В., Фрисман Л.В. К вопросу о систематике домовых мышей фауны СССР (цитогенетические данные)/ Эволюционные генетические исследования млекопитающих. 4.1. Вл-к: ДВО РАН. 1990. С.55-78.

23. Корочкин Л.И. Эволюционное значение подвижных элементов// Цитология и генетика. 1983. Т. 17. С.67-75.

24. Котенкова Е.В., Прилуцкая Л.И. Экологические характеристики видов/ Домовая мышь. М.: Наука. 1994. С. 178-185.

25. Крогиус Ф В.// Вопр. ихтиологии. 1978. Т.18. С. 211-221,

26. Крохин Е. М.// Вопр. ихтиологии. 1967. Т. 7. С. 433-445.

27. Крюков А.П., Блинов В.Н. Взаимодействие серой и черной ворон (Corvus cornix L., С. согопе L.) в зоне симпатрии и гибридизации: есть ли отбор против гибридов?//Журн. общ. биологии. 1989. Т. 50. №1. С.128-135.

28. Куприянова Н. С., Тимофеева М. Я. Баев А. А.// Мол. биол. 1976. Т.10. С.412-422.

29. Куприянова Н. С., Тимофеева М. Я. Характеристика промежуточной фракции повторяющихся нуклеотидных последовательностей ДНК// Молекуляр. биол. 1973. Т. 7, № 1. С. 140—150.

30. Кучерук В.В. Формирование современного ареала домовых мышей. Ареал домовых мышей надвидового комплекса Mus musculus s.lato/ В кн.: Домовая мышь. М.: Наука. 1994. С.56-80.

31. Nature. 1987. V. 325, N 6099. P. 31-36. inn R.L., Stoneking M., Wilson A.C. Mitochondrial DNA and human evolution //

32. Evolution. 1985. V. 39. P. 783-791. slsenstein J. PHYLIP (Phylogeny Inference Package) manual version 3.3. Berkeley.

33. Rosicky, 1952)//Z. Saugetierkunde. 1983. V. 48. P. 155-160. эттеке H. Protein variation und Taxonomie in der Gattung Apodemus (Mammalia,

34. J. Mol. Evol. 1991. V. 32. P.128-144. ffreys AJ., Wilson V., Thein S.L. Hypervariable minisatellite region in human DNA //

35. DNA// Biochim. Biophys. Acta. 1978 V. 83. P. 269—273. jrland C.G. 1992. Evolution of mitochondrial genomes and the genetic code//

36. Sci. USA. 1994. V. 91. P.5748-5755. 'Brien S.J. Genetic and phylogenetic analyses of endangered species//

37. Annu.Rev.Genet. 1994a. V.28. P.467-489. 'Brien SJ., Everman J.F. Interactive influence of infectious disease and genetic diversity in natural populations //Trands Ecol. Evol. 1988. V. 3. № 10. P. 254259.

38. Brien SJ., Goldman D., Merril C.R., Bush M. The cheetah is depauperate in genetic variation // Science. 1983. V. 221. P. 459-462.

39. USA). V.68. P.799-802. eek R.E. // Science. 1981V.213. P.443-445.mmer A.T. A sample technique for demonstrating centromeric heterochromatin //