В 1988 г. коллектив, руководимый В.А. Бердниковым, выделился из лаборатории эволюционной генетики в самостоятельную группу молекулярных механизмов эволюции и селекции. В 1990 г. группа была преобразована в лабораторию Экспериментального моделирования эволюционных процессов. Выделение коллектива последовало вскоре после того, как логика его научной работы привела к смене объекта и характера экспериментальной деятельности. Если раньше проводились в основном сравнительно-биохимические исследования различных групп животных и растений, то к 1985 году коллектив сосредоточился на генетической работе с горохом посевным.
Первоначально основной задачей коллектива было изучение возможной роли лизин-богатых гистонов в функционировании хроматина in vivo, однако со временем внимание было сосредоточено на исследовании изменчивости молекул гистонов Н1 и Н5, ее размаха, закономерностей и возможного эволюционного значения. Полученные в лаборатории свидетельства адаптивного характера межвидовой изменчивости этих белков и результаты исследования внутривидового полиморфизма по ним показали, что изменения в молекуле Н1 может оказывать мягкое плейотропное влияние на фенотип организма. Сформулированное предположение о том, что гены гистона Н1 могут быть вовлечены в разнообразные адаптивные процессы в качестве полигенов общего действия определили обращение лаборатории к проблемам теории эволюции. В результате В.А. Бердниковыми была предложена теория, делающая попытку объяснить причины и динамику макроэволюционных тенденций, традиционно называемых прогрессивными. Под действием этого обращения к теории была сформулирована новая стратегическая цель исследований - создание генетических конструкций, обеспечивающих высокий уровень изменчивости по многим количественным признакам (в частности, создание искусственной В-хромосомы), с помощью которых можно воспроизвести реальные эволоюционные процессы, но с гораздо большей скоростью, допускающей экспериментальное исследование. Это определило переориентацию лаборатории на генетическую работу с посевным горохом, в которой главное место отводится хромосомной инженерии с использованием структурных перестроек кариотипа, леталей и биохимических маркеров. В ходе этой работы создаются удобные конструкции, подобные применяющимся в генетике дрозофилы.
Были получены свидетельства в пользу существования адаптивной составляющей межвидовой изменчивости гистона Н5 у птиц и Н1 у насекомых и выявлены случаи внутривидового полиморфизма по этим белкам. Особенно высокий уровень полиморфизма по гистону Н1 был найден у бобовых растений, что дало уникальную возможность исследования влияния изменения молекулы этого белка на фенотип и приспособленность организма. Изучены закономерности географического распространения аллелей у горошка однопарного, чины посевной и гороха посевного, в котором найдены свидетельства действия на них естественного отбора. Прямые опыты по сравнению специально созданных изогенных линий гороха, различающихся лишь очень небольшими участками генома, содержащими разные аллели генов Н1, показали, что аллельные замещения в них оказывают небольшое, но значимое влияние на ряд количественных признаков. В ходе генетической работы с горохом был сделан значительный вклад в частную генетику этого важного сельскохозяйственного объекта: индуцирован и локализован ряд новых мутаций и существенно пересмотрена генетическая карта, которая пока еще находится в процессе становления. Синтезировано несколько генетических конструкций, позволяющих проводить тонкие генетическиа эксперименты.
В лаборатории предложена теория мобилизующего отбора, действующего на межвидовом уровне и обуславливающего прогрессивные макроэволюционные тенденции.
Aпpeль 2005г.
За истекший период в лаборатории практически завершен более чем двадцатипятилетний цикл оригинальных исследований влияния молекулярных изменений гистона Н1 на фенотипические признаки и роли изменчивости этого белка в адаптивной эволюции. Была разработана не имеющая мировых аналогов модель для исследования фенотипических эффектов замещения аллельных вариантов гистона Н1, представляющая собой нескольких наборов изогенных линий посевного гороха, а также посевной чины и обыкновенной чечевицы. Было исследовано три таких набора. Во-первых, проведено сравнение пары изогенных линий чечевицы, различающихся аллельными вариантами наиболее мощного субтипа 1, причем один из них возник вследствие недавней мутации. Были выявлены небольшие, но достоверные различия по многим количественным признакам. Во-вторых, в нескольких широкомасштабных экспериментах исследовалось влияние замещений аллельных вариантов самого электрофоретически мобильного субтипа Н1 на количественные признаки растения. Характерная особенность этого субтипа состоит в том, что он присутствует только в молодых, активно растущих тканях. Было обнаружено, что эти замещения значимо влияют прежде всего на скорость роста растений, тогда как эффект на дефинитивные признаки гораздо слабее. В-третьих, показано отсутствие влияния замещений в локусе субтипа 1 гистона Н1 на проявление слабого аллеля гомеозисного гена Unitac, понижающего уровень ветвления сложного листа, тогда как ранее мы обнаружили существенный эффект этих замещений (около 20%) на проявление другого гомеозисного гена, Tl, в гемизиготе. Эти результаты свидетельствуют об избирательности эффекта структурных изменений молекулы гистона Н1.
У трех субтипов гистона Н1 гороха была расшифрована нуклеотидная последовательность аллелей. Различия между аллельными вариантами связаны с заменами аминокислот, а также делециями/дупликациями. Выяснилось, что при формировании аллелей субтипа 1 гороха и чечевицы важную роль играла внутригенная конверсия специфических гексапептидных повторов С-терминального домена молекулы.
Зав. сект., к.б.н. О.Е.Костерин.
Tel:7-3833-331267; Fax:7-3833-331278.
A little bit info about the lab...
Selected chapters from the book Evolution and Progress, by V.A.Berdnikov.