Что такое экологическая генетика? 20 лет спустя

Аннотация

Статья посвящена 20-летию выхода в свет первого номера журнала «Экологическая генетика». Перечислены основные предпосылки, определившие создание журнала с целью объединения научных исследований, ведущихся в разных направлениях экологической генетики. Подчеркнуто современное видение экологической генетики в рамках общей биологии.

Полный текст

Журналу «Экологическая генетика» исполняется 20 лет. Его создание было определено целым рядом предпосылок (факторов), среди которых наиболее важной следует считать назревшую на тот момент необходимость формулировки содержания активно развивающейся экологической генетики и координации научных исследований в области данной науки. Решение этой непростой задачи было предпринято нами в 1989 г. в Соросовском журнале в статье «Что такое экологическая генетика?» (С.Г. Инге-Вечтомов) (см. рисунок). Содержание этой статьи во многом было связано с обобщением научных исследований, проводимых на кафедре тогда генетики и селекции (генетики и биотехнологии с 2012 г.) СПбГУ в последние годы, а также формированием образовательных программ в рамках единого плана подготовки специалистов-генетиков.

Рис. 1. Титульная страница статьи С.Г. Инге-Вечтомова, опубликованная в Соросовском образовательном журнале (1998 г.)

Fig. 1. Title page of the S.G. Inge-Vechtomov article published in Soros Educational Journal (1998)

Оригинальный подход к содержанию экологической генетики, который был предложен в упомянутой статье, исходил из методологии и методов экологии и генетики, сформировавших экологическую генетику как самостоятельную науку. Иллюстрацией такого подхода могут служить многолетние научные исследования, проводимые на кафедре генетики вплоть до настоящего времени. Так, попытка вычленения элементарных признаков в системе межорганизменных взаимоотношений была успешно осуществлена на примере эколого-генетической модели «дрожжи – дрозофила». Данная модель позволила выявить ключевой этап в метаболизме стеринов дрожжей, необходимый для нормальной жизнедеятельности вида-потребителя, каким является дрозофила. Было показано, что регуляция генетических процессов у потребителя возможна благодаря простейшим мутационным событиям, затрагивающим биосинтез незаменимых для дрозофилы метаболитов дрожжей. Расширение исследований, связанных с изучением межорганизменных взаимодействий, активно продолжаются и в настоящее время на модели микробно-растительных взаимодействий. Привлечение в данной тематике современных молекулярно-генетических методов открыло перспективы управления процессом азотфиксации, имеющим значимый экономический выход в сельском хозяйстве.

Еще один аспект межорганизменных отношений связан с многолетними исследованиями по феромональной тематике с привлечением модельного генетического объекта — домовой мыши. Результаты этих исследований позволили продемонстрировать мутагенный эффект биотических факторов на генетические процессы, протекающие как в соматических, так и в половых клетках животных. В настоящее время хорошо известно, что многие факторы окружающей среды антропогенной природы обладают мутагенной и канцерогенной активностью. Для проверки их генетической активности требуется создание специализированных тест-систем. Особо значимыми являются такие тест-системы, которые способны в короткие сроки выявлять первичные (предмутационные) генетические нарушения. Разработка и совершенствование одной из таких тест-систем (альфа-тест) было начато на кафедре генетики и селекции с привлечением еще одного модельного микробиологического объекта — дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Создание данного теста пополнило список широкого круга тест-систем, используемых в генетической токсикологии. Наряду с генетическим тестированием факторов окружающей среды на их мутагенную активность сотрудниками кафедры был осуществлен генетический мониторинг различных территорий и акваторий с привлечением природных видов-индикаторов. Такого рода исследования позволяют выявлять в окружающей среде районы экологической напряженности и формулировать рекомендации по снижению генетической опасности.

Опираясь на многолетние научные исследования сотрудников кафедры генетики и селекции и тенденции развития мировой науки, под руководством профессора М.М. Тихомировой была разработана магистерская программа «Экологическая генетика», которая включала курсы лекций и практических занятий по актуальным направлениям экологической генетики. Среди них наряду с обязательными дисциплинами магистратуры следует отметить специальные курсы, такие как «Экологическая генетика», «Генетика высших форм межорганизменных отношений», «Факторы среды и наследственность человека», «Генетическая токсикология», «Экологические механизмы адаптации и эволюции», спецсеминар «Методы тестирования генетической активности факторов среды», спецсеминар «Прикладные аспекты экологической генетики», спецлаборатория «Методы молекулярной генетики», спецлаборатория «Методы тестирования генетической активности факторов среды». К чтению лекций и проведению практических занятий были привлечены ведущие ученые в области популяционной генетики, межорганизменных взаимоотношений, дифференциальной чувствительности к действию факторов окружающей среды и многие другие. За время существования на кафедре генетики и селекции СПбГУ магистерской программы «Экологическая генетика» студентами были подготовлены и успешно защищены магистерские диссертации, выполненные в рамках научных тематик кафедры и ряда научных учреждений Санкт-Петербурга. Среди тем магистерских диссертаций можно назвать следующие: «Оценка частоты гетероплоидии в сперматозоидах человека при аномалиях репродуктивной функции различной этиологии» (И.Д. Федорова), «Влияние феромона 2,5-диметилпиразина на стабильность генетического аппарата делящихся соматических и половых клеток самцов разных линий домовой мыши Mus musculus L.» (Т.М. Марышева), «Анализ хромосомных аберраций и полиморфизма генов GSTM1 и GSTT1 у лиц, подвергшихся действию экстремальных факторов среды» (М.Н. Тимофеева), «Изучение взаимосвязи между ломкостью хромосом и развитием онкологических заболеваний» (О.В. Михайловская), «Генетический анализ термоустойчивости мух линии Т Drosophila melanogaster» (О.Е. Цапонина), «Оценка генетической активности эпиталона в тестах на микроядра и аномальные спермии у мышей (Mus musculus L.)» (Н.В. Павлова), «Аномалии 17-й хромосомы у пациенток с билатеральными карциномами молочных желез» (М.Б. Карпова) и многие другие. Отрадно отметить, что результаты этих работ частично опубликованы в журнале «Экологическая генетика».

В качестве эффективного способа дополнительного образования и повышения квалификации молодых ученых были организованы школы молодых ученых по экологической генетике. Научная тематика проводимых школ привлекла внимание большого числа молодых исследователей из разных учреждений нашей страны и позволила не только познакомиться с различными направлениями исследований в области экологической генетики, но и найти точки соприкосновения интересов между отдельными научными коллективами. Накопленный за годы проведения школ молодых ученых научный материал и необходимость доступного ознакомления вновь полученных результатов проводимых исследований по экологической генетике создали острую потребность в организации научного издания в виде периодического журнала, который получил название «Экологическая генетика».

Прошедшие 20 лет с момента создания журнала «Экологическая генетика» во многом характеризуются и эволюцией взглядов на современное содержание одноименной науки. О предмете экологической генетики до сих пор идут серьезные споры. Во многом причина таких споров определяется бурным развитием молекулярно-генетических методов исследования, привлекаемых для решения традиционных вопросов экологической генетики и позволяющих вскрыть тонкие механизмы процессов, происходящих на уровне популяций и сложных природных экосистем. Данная область исследований обещает предоставить новые знания в понимании признака как результата взаимодействия разных (часто таксономически далеких) организмов, образующих экосистему. Тем самым открываются новые перспективы в понимании эволюционного процесса и в осознании того, что явления макроэволюции не могут быть сведены к микроэволюционным закономерностям, которые изучает популяционная генетика, представляющая собой внутривидовую генетику.

Хочется верить, что 20 лет журналу «Экологическая генетика» — это только первые 20 лет.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Авторы внесли существенный вклад в подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Личный вклад каждого автора: С.Г. Инге-Вечтомов, Л.В. Барабанова — концепция и формулировка основных положений, редактирование; Л.В. Барабанова — написание текста.

Источник финансирования. Отсутствует.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.