Site is under construction [Old site version]
The most cited biological Institute in Russia *
PDF Print E-mail
Department of evolutional biochemistry

Отдел эволюционной биохимии организован в 1965 г. академиком А.Н. Белозерским, который был его руководителем до 1972 г.; после его ухода из жизни отделом с 1973 г. по 2008 г. заведовал проф. А.С. Антонов. После его кончины  отдел возглавляет проф. А.В. Троицкий.

Андреем Николаевичем Белозерским (1905-1972) впервые была выдвинута идея о том, что различия в структуре ДНК  живых организмов отражают эволюционные связи между ними. Дальнейшее развитие эти представления об использовании генотипических признаков для установления родственных связей между организмами получили развитие в работах его сотрудников, в результате которых была сформирована научная школа Белозерского-Антонова «Геносистематика» последовательно разрабатывающая молекулярно-филогенетический подход к решению проблем эволюции. Эта школа получила официальное признание и дважды получала гранты Президента РФ поддержки Ведущих школ.

Отдел эволюционной биохимии с момента образования явился центром сравнительных исследований ДНК в СССР. В нем выполнялись работы, направленные как на решение методологических и методических проблем молекулярной филогенетики, так и на выяснение филогенетических связей у конкретных групп высших растений, беспозвоночных и позвоночных животных, грибов и микроорганизмов и решение вопросов их биологической систематики.

На первых этапах развития геносистематики установлено, что даже такие обобщенные характеристики ДНК, как нуклеотидный состав и уровень ДНК-ДНК гибридизации могут быть использованы как филогенетически значимые признаки при анализе самых разных групп живых организмов различного таксономического ранга. Проведено изучение структуры и организации геномов представителей разных групп беспозвоночных и позвоночных животных. На основании проведенных широкомасштабных исследований высказана гипотеза об общности принципов организации геномов эукариот. Методом ДНК-ДНК гибридизации измерена степень дивергенции повторяющихся и уникальных последовательностей ДНК у беспозвоночных животных и растений [Антонов 1965, 1968, 1969; Маринова с сотр. 1969; Антонов, Белозерский 1970; Антонов с сотр. 1972; Петров 1972; Медников с сотр. 1973; Горшков с сотр. 1977; Петров с сотр. 1979, 1980 а, б, в, 1984 а, б, 1988; Владыченская с сотр. 1980, 1983, 1993а; Полтараус с сотр. 1980 а, б; Antonov et al. 1982; Иванова с сотр. 1983, 1988; Лебедева с сотр. 1983; Petrov et al. 1984; Адо, Петров 1985; Милютина, Петров 1989].

По результатам анализа последовательностей вначале низкомолекулярных рРНК и 18S рРНК, а затем спейсерных участков ITS 2-4 хп-рДНК проведена реконструкция филогении наземных растений, включающая все их основные группы. Сделаны выводы о монофилетичности голосеменных и покрытосеменных и о возникновении антофитной линии эволюции, приведшей к современным покрытосеменным, задолго до мелового периода, на границе девона и карбона 360 млн. лет назад. Гнетовые входят в кладу голосеменных, а не являются сестринской группой цветковых, как предполагалось ранее. Этот вывод подтвержден и анализом эволюции нуклеотидных последовательностей гена rpoC. Древнейшей рецентной группой цветковых являются нимфейные. Позднее отделилась гетерогенная группа палеотрав с Austrobaileyales и Illiciales, затем остальные магнолиевые и, наконец, монофилетическая клада высших двудольных. Древнейшими наземными растениями являются печеночники, антоцеротовые появились на более поздних этапах эволюции и близки к сосудистым растениям. Моховидные парафилетичны, рассмотрение печенночников, антоцеротовых и мхов как таксонов равного ранга неправомерно. Листостебельные мхи монофилетичны и являются сестринской группой сосудистых растений. Проблематичный род Takakia образует базальную ветвь клады листостебельных мхов и не относится ни к андреевым, ни к сфагновым мхам. Папоротниковидные, включая псилотовых и хвощовых, являются монофилетической группой; плауновидные представляют независимую линию эволюционного развития и являются наиболее древней группой ныне существующих сосудистых растений. Установлено, что семейства плауновидных Isoetaceae и Lycopodiaceae монофилетичны. Топология филогенетических деревьев соответствует выделению в семействе Lycopodiaceae четырех родов. Род Phylloglossum наиболее близок к Huperzia. Для Lycopodiaceae в результате построения филогенетических деревьев используя различные комбинации последовательностей ITS 2-4, гена rbcL и интрона гена trnL показано, что разные гены неодинаковы по информативности для филогенетических реконструкций. [Troitsky et al. 1984, 1986, 1989, 1991, 1992, Боброва с сотр. 1985, 1995; Bobrova et al. 1987 Melekhovets et al. 1988 Рахимова с сотр. 1989; Goremykin et al. 1996, Pahnke et al. 1998; Samigullin et al. 1998, 1999, 2002; Hansen et al. 1999; Antonov et al. 2000; Яцентюк с сотр. 2001]. Проведены исследования геносистематики юнгерманниевых печеночников, а также Habrodontaceae и близких семейства. Определены нуклеотидные последовательности участка хлоропластной ДНК включающего интрон и спейсер trnL-trnF у 48 видов. Сделан ряд конкретных выводов и показано, что анализ последовательности этого участка эффективен для критического пересмотра таксономических и филогенетических отношений Jungermanniales. Построенные разными методами филогенетические деревья согласуются между собой и подтверждают правильность концепции выделения "мелких" родов у печеночников [Budyakova et al. 2002; Yacentyuk et al. Ann. Bot. Missouri Bot. Gard. 2004, in press]. Проведены масштабные исследования по геносистематике зонтичных путем анализа ITS 1-2 ядерной рДНК. Разными методами построены филогенетические деревья для более чем 300 видов зонтичных. Сделан вывод о парафилетическом происхождении этого семейства и необходимости радикального пересмотра систем Apiales и Apiaceae. По результатам секвенирования ITS 1-2 у 40 эндемичных для Китая и Непала видов зонтичных проведен филогенетический анализ, позволивший установить систематическое положение этих проблематичных эндемичных видов. Сделан вывод, что исторически сложившееся отнесение многих видов Китая и Гималайской области к традиционным крупным европейским родам Apioideae не оправдано; виды из этих регионов образуют кластеры с видами Apioideae из того же ареала распространения. Более оправдано выделение таких редких видов в самостоятельные мелкие роды, не имеющие прямого эволюционного родства и этими крупными европейскими родами [Valiejo-Roman 1998, 2002a, b; Katz-Downie 1999; Downie 2001]. RAPD-методом исследован внутривидовой геномный полиморфизм гороха и агамных видов Alchemilla. Молекулярные данные не подтверждают предположения об общности генофонда у совместно произрастающих микровидов Alchemilla. Продемонстрированы возможности использования RAPD-метода для решения вопросов о биологической и эволюционной трактовке понятия “вид” у апомиктов [Sepp et al. 2000]

Филогенетические реконструкции с использованием генов 18S и 28S рРНК позволили уточнить филогенетические отношения земноводных [Владыченская с сотр. 1993 б], загадочной группы Placozoa [Владыченская с сотр. 1995], группировки первичнополостных червей, включающей нематод и киноринх [Aleshin et al. 1998 а, б, в], насекомых, а также загадочного вида парнокопытного, известного науке только по нескольким экземплярам рогов [Кузнецов с сотр. 2001; Kuznetsov et al. 2001, 2002]. Установлено филогенетическое положение ряда амебоидных простейших [Milyutina et al. 2001; Kuvardina et al. 2002; Nikolaev et al. 2003], а также показана полифилия солнечников и определено родство их основных групп с другими протистами [Николаев с сотр. 2003]. Филогенетический анализ основных элементов вторичной структуры рРНК показал пригодность их использования в качестве признаков, маркирующих дивергенцию разных групп эукариот [Aleshin et al. 1998; Алёшин, Петров 2002]. Результаты изучения эволюции генов митохондриальных рРНК позволили предложить новую схему филогенетических отношений полорогих млекопитающих и уточнить положение ряда видов в системе [Кузнецова с сотр. 2002; Kuznetsova, Kholodovaet al. 2002; Кузнецова, Холодова 2003]. Метод таксонпринта успешно использован для выяснения ряда спорных вопросов филогении и систематики ряда групп млекопитающих и рыб. Показано, что его использование позволяет надежно различать близкородственные репродуктивно изолированные виды позвоночных животных [Банникова с сотр. 1995 а,б; 1996 а,б; Мельникова с сотр. 1995; Медников 1995; Сипко с сотр. 1997; Fedorov et al. 1999; Медников с сотр. 1999, 2000]. Для этих же целей использованы методы RAPD и микросателлитного анализа [Мельникова с сотр. 1995; Shubina et al. 2003].

Сотрудниками отдела  велись не только фундаментальные, но и прикладные исследования. Изучение популяционной структуры некоторых промысловых рыб позволяет прогнозировать их уловы и решать споры между государствами, осуществляющими вылов промысловых видов. Эти исследования ведутся вместе с сотрудниками ВНИРО под руководством к.б.н. Е.А. Шубиной.

Совместно с учеными Южно-Китайского Института ботаники, г. Гуанчжоу, д.б.н. А.В.Троицким и к.б.н. В.К.Бобровой молекулярными методами исследован внутривидовой полиморфизм одного из видов магнолиевых, занесенного в Красную книгу Китая, и даны рекомендации по стратегии работ по восстановлению его численности. Совместно с сотрудниками кафедры генетики биологического факультета МГУ RAPD-методом выявлен и исследован внутривидовой геномный полиморфизм гороха, установлены диапазоны различий между сортами, линиями и мутантами гороха и выявлены сортоспецифичные RAPD-маркеры; обнаружена значительная изменчивость геномов у сомаклональных вариантов гороха, сопоставимая по уровню с межлинейной вариабельностью. Полученные данные могут быть использованы при селекционной работе. Совместно с ВНИИ фитопатологии методы геносистематики использованы для изучения разнообразия и диагностики фитопатогенных псевдомонад и родственных бактерий.

За время существования отдела было осуществлено руководство более чем 70 студентами, сотрудниками школы и руководимыми ими аспирантами защищено около 50 кандидатских и 5 докторских диссертаций. Большую роль в развитии геносистематики в нашей стране и популяризации идей молекулярной филогенетики в научной среде сыграли коллективные монографии, изданные под редакцией А.С.Антонова (Строение ДНК и положение организмов в системе. Изд-во МГУ, М. 1972; 325 стр. и Молекулярные основы геносистематики. Изд-во МГУ, М. 1980; 267 стр.), а также монография А.С.Антонова «Основы геносистематики высших растений», МАИК Наука/Интерпериодика, М. 2000; 134 стр. и «Геносистематика растений» М.: ИКЦ Академкнига, 293 стр.

Last Updated on Tuesday, 29 May 2012 16:59