Отделение кариосистематики
 
Лаборатории систематики насекомых ЗИН

 

История отделения кариосистематики связана, прежде всего, с именем д.б.н. Лидии Архиповны Чубаревой, крупного специалиста по кариосистематике и цитогенетике двукрылых насекомых. Эти исследования были начаты ею на кафедре генетики и селекции ЛГУ в начале 60-х годов прошлого столетия. В 1965 году, когда после многолетних гонений отечественная генетика начала возрождаться, Л.А. Чубарева, по приглашению академика Б.Е. Быховского, организовала в ЗИН лабораторию генетики популяций и кариосистематики. Штат молодой лаборатории, кроме ее заведующей, включал одного лаборанта и восемь аспирантов, выпускников кафедры генетики и селекции ЛГУ, возглавляемой в те годы выдающимся генетиком М.Е. Лобашевым. Через несколько лет аспиранты защитили кандидатские диссертации и трое из них остались работать в ЗИН.

 

 

В 1990 г. лабораторию преобразовали в отделение кариосистематики и включили в лабораторию систематики насекомых. Л.А. Чубарева вышла на пенсию, однако, продолжает играть важную роль в жизни отделения: консультирует, руководит аспирантами (в общей сложности ею подготовлены около 20 специалистов). В настоящее время Л.А. Чубарева готовит к изданию Атлас кариотипов мошек мировой фауны, включающий данные для 300 видов. Атлас иллюстрирован фотографиями кариотипов и оригинальными рисунками морфологических структур.

Отделение возглавляет д.б.н. В.Г. Кузнецова. Она – автор более 120 публикаций, посвященных кариосистематике и цитогенетике многих групп насекомых и других беспозвоночных животных. Среди насекомых – объектов исследований В.Г.Кузнецовой – представители 11 отрядов: уховертки, стрекозы, зораптеры, сеноеды, пухоеды, вши, тли, кокциды, листоблошки, белокрылки, цикадовые, клопы, чешуекрылые, перепончатокрылые и жуки. В.Г. Кузнецова описала кариотипы около 600 видов насекомых. Под ее руководством защитили кандидатские диссертации 4 аспиранта, их работы были посвящены, соответственно, клопам (С. Грозева), цикадовым (В.И. Кириллова), сеноедам (Н.В. Голуб) и листоблошкам (И.Д. Мачарашвили). В настоящее время один докторант и 5 аспирантов В.Г. Кузнецовой выполняют диссертационные работы по разным группам беспозвоночных животных – равнокрылым насекомым (А. Марыанска-Надаховска), жукам (Г.A. Карагян), кокцидам (Г.А. Нечаева и И.А. Гаврилов), гидроидным (Б.А. Анохин) и турбелляриям (О.А. Новикова).

Д.б.н. Н.А. Петрова – ведущий в России специалист по кариосистематике и цитогенетике двукрылых насекомых, автор около 150 публикаций по хирономидам и мошкам. Под ее руководством защищена кандидатская диссертация по цитогенетике хирономид (С.В. Жиров). Мошки и хирономиды обладают гигантскими политенными хромосомами, представляющими уникальный материал для генетических, цитологических и цитотаксономических исследований. Одна из проблем, которым посвящены исследования Н.А. Петровой, связана с изучением изменчивости кариотипа хирономид при воздействии загрязнений, прежде всего солей тяжелых металлов. В течение многих лет Н.А. Петрова совмещает научную работу с исполнением обязанностей ученого секретаря специализированного Совета по защите диссертаций по специальности "энтомология и паразитология".

Самый молодой член коллектива, к.б.н. Н.В. Голуб, в 2000 году закончила аспирантуру ЗИН и защитила диссертацию по кариосистематике и анатомии репродуктивной системы сеноедов. В настоящее время она продолжает изучать сеноедов и начала исследование близких групп – вшей и пухоедов.

Старший лаборант Н.С. Хабазова уже много лет активно участвует в работе отделения, оказывая большую помощь его сотрудникам и многочисленным аспирантам.

Объектом кариологических исследований является кариотип – набор хромосом, свойственный конкретному организму. В стенах зоологического учреждения особенности кариотипа разных групп животных используются для выяснения их происхождения, родственных связей и систематики. Одна из трудностей работы кариосистематика – необходимость анализировать и сопоставлять эволюцию кариотипа и эволюцию изучаемой группы организмов. Давно известно, что эволюция кариотипа и морфологическая эволюция часто не совпадают, идут разными темпами. На видовом уровне это обстоятельство может сослужить неоценимую службу, позволяя идентифицировать виды-двойники, сходные морфологически, но дискретно различающиеся по особенностям кариотипа. Для высших таксонов возможности использования кариотипа не столь велики, хотя во многих группах животных можно найти примеры, когда построения классической систематики подтверждались и даже корректировались цитогенетическими методами. Наиболее плодотворными в таких случаях оказываются совместные исследования кариолога и систематика. Выигрывают оба: систематик проверяет свои гипотезы, а кариолог ? свои, получая при этом ключ не только к пониманию направлений и механизмов изменчивости кариотипов в данной конкретной филогенетической линии, но и хромосом как таковых. Понимая преимущества такого подхода, в отделении кариосистематики каждый аспирант традиционно имеет двух руководителей – кариолога и систематика. В кариотаксономических исследованиях активное участие принимают сотрудники ЗИН д.б.н. А.Ф. Емельянов, д.б.н. И.М. Кержнер, д.б.н. Е.М. Данциг, к.б.н. С.Д. Степаньянц, а также специалисты из других научно-исследовательских институтов и Университетов, в том числе зарубежных.

Кариологическая наука – быстро развивающаяся область биологии. Особенно заметен прогресс в методическом отношении, приводящий к все более глубокому пониманию тонкого строения хромосом и механизмов их преобразования в эволюции. Сотрудники и аспиранты отделения владеют современными методами окрашивания хромосом. При изучении кариотипов широко используются методы дифференциального окрашивания хромосом, в основном, C- бэндинг и AgNOR- бэндинг. Первый метод выявляет в хромосомах структурный гетерохроматин, включающий высокоповторяющиеся последовательности ДНК. Методом AgNOR- бэндинга выявляются ядрышкообразующие районы хромосом (ЯОР, или NOR), то есть кластеры функционально активных рРНК генов. В последние годы сотрудники и аспиранты отделения активно используют методы молекулярной цитогенетики, с помощью которых непосредственно на цитологических препаратах хромосом удается локализовать нуклеотидные пары AT и GC в молекуле ДНК. Из этих методов используется окрашивание хромосом ДНК-специфичными флюорохромами CMA3 (антибиотик Хромомицин A3) и DAPI (4’ – 6 – diamidino-2-phenylindole). Яркость CMA3-флюоресценции является индикатором на ДНК, богатую GC-основаниями, в то время как DAPI-сигналы указывают на ДНК, богатую AT-основаниями. Для некоторых групп (цикадовые, сеноеды, гидры) перечисленные методы применены впервые в мировой практике.

Сотрудники отделения организовали три съезда по кариосистематике беспозвоночных животных, в работе которых приняли участие отечественные и зарубежные кариологи.

Отделение кариосистематики имеет давно сложившиеся взаимовыгодные контакты с родственными подразделениями в Финляндии, Болгарии, Польше и Германии. Стали правилом ежегодные взаимные визиты сотрудников и аспирантов отделения и зарубежных коллег. Полноценное использование обеими сторонами имеющейся в разных лабораториях материально-технической базы наряду с другими возможностями для проведения исследовательской работы (полевые выезды, работа в библиотеках), а также тесное взаимодействие отделения кариосистематики с систематиками ЗИН способствуют прогрессу в изучении проблем цитогенетики, микро- и макроэволюции, систематики и филогении таксонов разного ранга.