Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка частоты хромосомных аберраций в природных популяциях некоторых видов мелких мышевидных грызунов в естественных условиях и при антропогенном воздействии

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Оценка частоты хромосомных аберраций в природных популяциях некоторых видов мелких мышевидных грызунов в естественных условиях и при антропогенном воздействии"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ им. Н.К.КОЛЬЦОВА

- л На правах рукописи

; л

\ УДК 575.17

ДМИТРИЕВ Сергей Геннадьевич

ОЦЕНКА ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ В ПРИРОДНЫХ >ПУЛЯЦИЯХ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ МЕЛКИХ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ И ПРИ АНТРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ.

03.00.15 - Генетика

■I

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва -1997

Работа выполнена в лаборатории постнатального онтоген Института биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук В.М. Захаров

доктор биологических наук, профессор В.Я. Бродский

доктор биологических наук, профессор В.А. Шевченко

Ведущее учреждение: Институт проблем экологии и

эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Защита состоится "/5" 1997г. в // часов на заседа!

специализированного совета Д 002.85.01 по защите диссертаций в Инстит биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН по адресу: 117808, Москва В-334, Вавилова, 26, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биоло развития им. Н.К.Кольцова РАН (Москва, ул. Вавилова, 26).

Автореферат разослан " "_1997г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

Е.В. Воли

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность'темы.

Использование цитогенетического подхода представляет интерес не 1ько для исследований в области систематики, филогенетики и хромосомной шюциии (Воронцов, 1966; White et al, 1967, 1968, 1969, 1978; Todd, 1970, Г5; Matthey, 1973, 1976; Графодатский, Раджабли, 1976; Fredga, 1977; Imai, Г8; Орлов, Булатова, 1983; Коробицына, Картавцева, 1984; Baker, Bickham, 36; Иваницкая, 1990; Гилева, 1990 и др.), но и для оценки и мониторинга 1можных изменений состояния организмов в ходе различных популяционных зцессов, включая и микроэволюционные (Беляев, Бородин, 1982; Скорова и , 1986; Бородин, 1987; Маркель, Бородин, 1990). Это оценка возможных ленений состояния популяций в пространстве и во времени. В первом случае > касается изучения полиморфизма природных популяций на экологической эиферии ареала. Здесь изменения в состоянии популяции, вызванные юсс-воздействием новых условий среды обитания, представляют собой зобразования в ходе адаптации к новым условиям (Zakharov, 1993). Не нее важна оценка и цитогенетический мониторинг возможных изменений :тояния организмов во времени. Принципиально важными при исследовании 1уляционной динамики популяций млекопитающих были данные о том, что зеуплотнение приводит к развитию отчетливо выраженной реакции стресса iristian, 1955, 1956; Rowe et al., 1964; Thiessen et al., 1971; Andrews et al., r2; Шилов, 1977). В ответ на стрессирующее воздействие возрастает частота юсинговера и спонтанного мутирования (Беляев, Бородин, 1982), что может 1 определенных условиях приводить к ускорению темпов фоэволюционных преобразований. Таким образом, оценка возможных ченений общего состояния организмов в ходе популяционных циклов при юльзовании разных подходов (в том числе цитогенетического) имеет ¡чительный теоретический интерес.

Все большее значение приобретает цитогенетический подход и для иения важных задач практического мониторинга, связанного с оценкой

разного рода антропогенных воздействий (включая химическое радиационное) для характеристики генотоксичности среды.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы была оценка чаете хромосомных аберраций в соматических клетках в качестве цитогенетическ показателя состояния организма в природных популяциях мышевидн грызунов и возможных изменений- этого показателя как в естественк условиях, так и при антропогенном воздействии. В связи с этим бь поставлены следующие задачи:

1. Оценка цитогенетического гомеостаза в природных популяция) выявление его изменений в естественных условиях;

2. Оценка цитогенетического гомеостаза в природных популяциях г разных видах антропогенного воздействия;

3. Сравнение данных, полученных в природных популяциях разн видов, для выявления фонового уровня цитогенетических нарушений и степе отклонений от него;

4. Сопоставление результатов оценки цитогенетического гомеостаз; данными других подходов для оценки общего состояния организма (вклк^ показатели морфогенетического гомеостаза и иммунного статуса);

Научная новизна работы. Проведена оценка цитогенетичесю гомеостаза в природных популяциях в естественных условиях и выявлены I изменения в ходе популяционных циклов. Обнаружено нарушеь цитогенетического гомеостаза при стрессирующем воздействии повышенн плотности. Исследован цитогенетический гомеостаз в природных популящ при разных видах антропогенного воздействия, включая химическое радиационное. Предложена 5-ти бальная система оценки степс цитогенетических отклонений от условной нормы.

Проведено сравнение показателей цитогенетического гомеостаза показателями стабильности развития и иммунного статуса организм Показана связь нарушений цитогенетического гомеостаза с изменением дру

азателей гомеостаза, свидетельствующая о возможности оценки состояния уляции с помощью цитогенетмческого подхода.

Практическая значимость. В практическом плане анализ огенетического гомеостаза представляется важным для проведения мониторинга. Задачи, стоящие при организации мониторинга, включают :нку возможных изменений состояния природных популяций в естественных овиях (фоновый мониторинг) и выявление последствий разного рода ропогенных воздействий (включая химическое, радиационное и т.д.). юльзование цитогенетического подхода при решении этих задач ¡дсталяется перспективным как для характеристики генотоксичности среды, и для оценки состояния организма.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на (иональном рабочем совещании "Биотест: оценка состояния природных 1уляций по гомеостазу развития" (Москва, 1992), на Международном ющании: "Биотест: настоящее и будущее (биологическая оценка качества !ды) (Москва, 1993), на Международной конференции "Новые методы 1уляционных исследований" (Москва, 1995), на V Международном лпозиуме: "Биотест: оценка состояния природных популяций при помощи 1еостаза развития" (Москва, 1995), на Международном совещании ютояние териофауны в России и ближнем зарубежье" (Москва, 1995), на нференции молодых ученых ИБР РАН (Москва, 1997), а также доложены на токвиумах лаборатории постнатального онтогенеза и на обьединенном «лабораторном коллоквиуме ИБР РАН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, аботы находятся в печати.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти в, выводов и списка литературы. Текст диссертации содержит 111 страниц, ¡ючает 7 таблиц и 8 рисунков. Список использованной литературы включает ! работ, из которых 141 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. В этом разделе рассмотрены возможности использован! цитогенетического подхода для решения задач в области кариосистематм исследования филогенеза, хромосомной эволюции, для решения практическ задач, связанных с оценкой воздействия разного рода антропогенных фактор на природную среду (включая химическое и радиационное). Отмечается, ч несомненный теоретический интерес представляет использован: цитогенетического подхода для оценки и мониторинга возможных изменен!

I

состояния организмов в естественных условиях. В качестве возможно направления таких исследований рассматривается оценка изменен! состояния популяций в пространстве (на экологической периферии вида) и времени (флуктуации численности в популяции).

I. ВОЗМОЖНЫЕ МЕТОДЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКОГ ГОМЕОСТАЗА В ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ МЕЛКИХ МЫШЕВИДНЬ ГРЫЗУНОВ.

В этой главе определяется важность изучения цитогенетическс гомеостаза для оценки общего состояния организма. Основным подходом д. характеристики эффективности механизмов цитогенетического гомеоста назван анализ цитогенетически^ нарушений в соматических клетках. Так анализ проводится с помощью методов, позволяющих оценить количествен^ и качественные стороны изменений, происходящих в хромосомном набо организма: учета частоты хромосомных аберраций, анеуплоидных клет< микроядер и проточной цитофотометрии. Учет хромосомных аберраций анеуплоидных клеток рекомендуется . для проведения детальнс цитогенетического анализа, поскольку наиболее полно характеризу нарушения, возникающие в кариотипе.

Указывается, что наиболее адекватным путем оценки негативн! воздействий среды с помощью цитогенетического подхода является изучен уровня хромосомных нарушений непосредственно в природных популяцш

ие исследования важны для накопления информации о реакции разных

,ов при воздействии факторов различной природы, фоновом уровне

ушений у разных видов с целью оценки диапазона их ответа на разного

¡а негативные воздействия и.т.д. Мало исследованной областью является

чение цитогенетических нарушений в природных популяциях животных в

ественых условиях. В связи с этим приведены примеры работ по изучению

1яния стресса на цитогенетическую стабильность организма. Рассмотрены

личные механизмы действия "внутренних" мутагенов на хромосомный

i

1арат клетки. Отмечается, что система иммунитета является важнейшим ¡еостатическим , механизмом, направленным на поддержание нкциональной целостности и генетического постоянства всего организма рнет, 1971; Керкис, 1977). На основе анализа литературы показано, что 1ьное переуплотнение популяции (например, во время пика численности лических популяций) является существенным природным стресс-фактором, ающим важную роль в регуляции численности. Приведены примеры >ушения морфологических и экологических характеристик гомеостаза в годы :окой численности животных (Кошкина, 1965; Witz, 1972; Смирнов, 1972, '3; Zakharov et al. 1991). Предполагается, что в ходе популяционных циклов ценность может возрастать настолько значительно, что вызывает >ьезные нарушения физиологического состояния организма, которые могут шодить к возрастанию частоты аберраций хромосом.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ.

В качестве обьектов были выбраны наиболее обычь многочисленные (фоновые) виды мелких мышевидных грызунов, обитающие исследованных территориях. Отлов грызунов производился живоловками.

В нашем распоряжении имеется материал по фоновому ypoi хромосомных нарушений разных видов мелких мышевидных грызунов условно "чистых" районов. В скобках указано число проанализирован метафаз Были исследованы популяции рыжих полевок (Clethrionomys glarec из Калужской области (окрестности г. Обнинск) - 5 экз. (226); окрестност'е Чапаевска (д. Ясная Поляна) - 5 экз. (175); Брянской области (окрестност! Зеленый Гай) - 7 экз. (229); красных полевок (Clethrionomys rutilus) из f. точек в Центральной Сибири (в районе пос. Мирное, среднее течение Енисей) - 13 экз. (572) (островная популяция) и 6 экз. (300) (материке популяция); обыкновенной полевки (Microtus arvalis) из Калужской облг (окрестности г. Обнинск) - 7 экз. (310); домовой мыши (Mus musculus) из рай Нижней Волги (160 км выше по течению от г. Астрахани) - 5 экз. (175).

Изучали симпатрические популяции двух видов рыжих лесных поле красной полевки (Clethrionomys rutilus) и рыжей полевки (Cl. glareolus) в рай пос. Мирное (среднее течение р. Енисей, Центральная Сибирь) с 1992 по 1 годы в июле месяце. Основной материал был собран на острове площадью кв.км, изолированном от левого берега р. Енисей. Были собраны выбора растущих по численности популяций обоих видов полевок на острове в пер с 1992 по 1994 годы. В 1992 году остров был реколонизирован этими вид после крайне высокого весеннего паводка. Кроме того, были исследов отдельные выборки из материковых популяций: красной полевки в 1994 рыжей полевки в 1995 г. Численность популяции оценивали по количе животных, пойманных на 100 ловушко/суток. В островной популяции у крас полевки в 1992 году исследовано 13 экз. (572), в 1993 году - 13 экз. (35С 1994 году - 12 экз. (590); в материковой популяциии в 1994 году - 7 экз. (30( островной популяции рыжей полевки в 1992 году исследован 1 экз. (50), в '

экз. (250), в 1994 году - 6 экз. (291);' в материковой популяциии в 1995 году экз. (425).

Природные популяции мелких млекопитающих при антропогенном действии изучали в следующих районах:

Химическое загрязнение

Средняя Волга (г. Чапаевск)

Исследовали популяции рыжей полевки (СЫМопотуэ д1агео1из) в юне двух предприятий г.Чапаевска (Самарская обл.) и в его окрестностях - в ке условного контроля. Отлов грызунов производился в июне месяце 1994 а в 3 базовых точках: точка 1а - лесополоса у "Чапаевского Завода лических Удобрений" (ЧЗХУ), точка 1Ь -. лесополоса у завода "Полимер", ка 2 - окрестности деревни Ясная Поляна (в 10 км. от г.Чапаевска). Всего :ледовано из 1а точки - 6 экз. (221), 1Ь точки - 7 экз. (301), 2 точки - 5 экз. 5).

Нижняя Волга (Астраханская область)

Исследовали популяции домовой мыши (Миэ тиэсиШв). Отлов лгунов производился в сентябре месяце 1993 года в 3 базовых точках, к орым относятся: точка 1 на левом берегу р. Волги, 160 км выше по течению г. Астрахани; точка 2 на правом берегу р. Волги, 40 км ниже по течению от г. трахани; точка 3 на левом берегу р. Волги, 80 км ниже по течению от г. трахани. Всего исследовано из 1 точки - 5 экз. (175), 2 точки - 6 экз. (181), 3 ш -7 экз. (226)

Новгородская область

Работа проводилась в 1992 году на Новгородском заводе азотных обрений. Были собраны выборки 3 видов мелких мышевидных грызунов: 1ши-малютки (Мюготуэ ггшиШэ), малой мыши (Арос1етиз ига1епз1з), рыжей левки (С1е1Мопотуз д1агео1из). Поскольку на данном предприятии для земных экосистем основную опасность представляют атмосферные

выбросы, анализ проводился по ряду точек, выбранных по трансек соответствующей основному направлению ветров в исследуемом районе, юго-запада на северо-восток. Точка 1 расположена на территории заво; вблизи основных производств; точки 2, 3 и 4 соответственно в 2 км, 10 км и км от завода в северо-восточном направлении. У малой мыши исследовано

1 точки - 2 экз. (78), 2 точки - 6 экз. (300), 3 точки - 3 экз. ,(150), 4 точки - 3 (15 у мыши - малютки исследовано из 1 точки - 4 экз. (200), 2 точки - 4 экз. (200) точки - 2 экз. (100); у рыжей полевки из 2 точки - 5 экз. (221), 3 точки - 7 э (226).

Радиационное загрязнение

Брянская область

Были собраны выборки рыжих полевок (Clethrionomys glareolus) в точках, к которым относятся: точка 1 - д. Зеленый Гай, Климовский район, точ

2 - д. Петрятинка, Злынковский район, точка 3 - д. Красный Камее Злынковский район. Всего исследовано из 1 точки - 7 экз. (229), из 2 - 5 (23 из 3 точки - 10 экз (261). Результаты анализа радиационного фоь проведенного в этих точках показали, что точке 1 уровень радиактивнс излучения находится в пределах фона - 20 (15-25) мкР/час. В точке 2 урове радиационного фона превышает норму и составляет 60 (30-120) мкР/час. точке 3 уровень радиационного фона значительно превышает норму составляет 180 (70-350) мкР/час.

Приготовление препаратов метафазных хромосом костного моз проводилось по стандартной методике (Графодатский, Раджабли, 1988)' небольшими модификациями. Учет частоты хромосомных нарушен! проводили при ЮООх увеличении на микроскопе Amplival. Для каждо животного было проанализировано не менее 25 метафазных клеток. Д выявления межпопуляционных различий был использован однофакторнь дисперсионный анализ (параметрический для качественных признаков непараметрический Краскэлла - Уэллиса) (Бернстейн, 1968; Плохинский, 197(

1Я парных сравнений частот аберрантных клеток использовался t-критерий ъюдента с" фи - преобразованием долей Фишера (Sokal & Rolf, 1981). 1ассификацию и учет хромосомных аберраций проводили в соответствии с ¡щепринятыми рекомендациями (Savage, 1976; Dean, Danford, 1984; Preston al, 1987). В настоящей работе к "истинным" аберрациям отнесены руктурные повреждения хромосом (делеции, дицентрики, кольца и инверсии) количественные хромосомные нарушения (анеуплоидные и полиплоидные етки). Таким образом, аберрантными считали клетки, имеющие хотя бы одно руктурное или количественное нарушение. В качестве анеуплоидных клеток итывались только гиперплоидные, так как не исключались потери хромосом в оцессе приготовления препаратов.

Для сопоставления результатов оценки цитогенетического подхода с нными других подходов были использованы показатели, характеризующие |рфогенетический гомеостаз (Баранов и др., 1996) и имун'ный статус ганизма (Пронин и др., 1996а).

3. ОЦЕНКА ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ В ГГЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ.

3.1. Оценка фонового уровня аберраций хромосом в природных пуляциях некоторых видов мелких мышевидных грызунов.

Во всех исследованных 7 популяциях 4 видов мелких мышевидных изунов из' условно "чистых" районов наиболее часто встречающимися эмосомными нарушениями были делеции хроматидного типа. У всех следованных видов частота аберрантных клеток не превышает 3.5% уровень, ализ литературных (МсВее et al., 1987; Саляев, 1974; Крюков и др., 1993, 95; Гилева и др., 1992, 1993; 1996; Косарева, 1995) и наших данных, по-цимому, позволяют считать уровень 3.5% пороговым при определении нового уровня аберраций хромосом в популяциях разных видов мелких 1шевидных грызунов.

' /

3.2. Оценка частоты хромосомных аберраций у лесных полевок Центральной Сибири при разной популяционной плотности.

Проведенное исследование островных популяций показало, чт частота аберрантных клеток возрастает при высокой плотности популяции красной полевки до 7.11% (1994 год) (рис. 1) и у рыжей полевки до 7.9°/ Различия по частоте аберрантных клеток у красной полевки из выборе островных популяций 1992 и 1993, 1994 года, статистически значимы (р<0.05 Однако,' если у островной популяции красной полевки нарушени цитогенетического гомеостаза отмечено при плотности, близкой к таковой н пике численности в циклической материковой популяции, то у рыжей полевк оно наблюдается при относительно низкой численности. Возможны! объяснением этого является предположение о том, что стрессирующи! фактором может быть возрастание численности не только особей своего, но других видов (гакИагоу е{ а!., 1991). Повышенная частота аберрантных клеток материковой популяции рыжей полевки (более 5 %), численность которо всегда ниже, чем у другого близкого вида красной полевки (Шварц и др., 1987 может быть связана с тем, что исследуемый район является периферие ареала для данного вида.

Рис 1. Динамика численности (А) и частота аберрантных клеток (Б) ¡тровных и материковых популяций красной полевки (С1е1Ьпопотуз гиМиэ) в энтральной Сибири (

30 т

& 25

20

15 --

10 --

5 --

—материк -Я—остров

1990 . 1991 1992 1993 годы

1994

><

л \

!§ о. „ ш 5

СО О)

1

□ остров ¡3 материк

1992

1993 годы

1994

4. ОЦЕНКА ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ ПР1 АНТРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ.

4.1. Химическое загрязнение.

4.1.1. Средняя Волга (окр. г. Чапаевска). '

На Средней. Волге (окр. г. Чапаевска) оценку проводили у рыже полевки (С^Ьпопотув д!агео1из). Сходные высокие значения частот аберрантных клеток имеют полевки в районе интенсивного химическог загрязнения (точки 1а и 1Ь) - 9.04% и 9.63%, соответственно, по сравнению условным контролем (точка 2)' - 2.85% (рис. 2а). Различия по частот аберрантных клеток у полевок из точек 1а, 1Ь и 2 статистически значим (р<0.02 и р<0.01, соответственно).

4.1.2 Нижняя Волга (окрестности г.Астрахань).

В районе Нижней Волги оценка проводилась дял наиболее массово! вида мышевидных грызунов - домовой мыши (Мив тиБсиЮэ) (рис. 3). Часто-аберрантных клеток максимальна в районе наибольшего загрязнения (точка - 6.62%, минимальна на значительном удалении (точка 1) - 1.72%. Различия г частоте аберрантных клеток у мышей из точек 1 и 2 статистически значим (р<0.05), у мышей из точек 1 и 3 близки к статистически значимым (р<0.0£ Даже на значительном удаления от г. Астрахань (точка 3) частота хромосомнь аберраций остается достаточно высокой - 5.75%. Причиной этого может бы интенсивная сельскохзяйственная деятельность в данном районе.

Рис. 2. Величина показателей цитогенетического гомеостаза (а), эфогенетического гомеостаза (б) и иммунного статуса (в) в выборках рыжей 1евки (ФеИтопотуэ д!агео!из) из разных Точек в Самарской области.

ш я

ю °

га 5

га с,

12 -т-10 -8 -6 -4 -2 -О --

1

1а

Оценка цитогенетического гомеостаза

+

1Ь-

N выборок

1

Выборки:

1 - город ~ , 1а - вблизи завода 1 1Ь - вблизи завода 2

2 - 10км от города

а

О * 0.6 -[1 1 0.5 -

1104 -I х °-3 --§ 1 0.2

л • 01

га с 1

1а

Оценка морфогенетического гомеостаза

1

1Ь

N выборок

Выборки:

1 - город

1а - вблизи завода 1 1Ь - вблизи завода 2

2 - 10км от города

о х

ё I

. £0

£ ° й

О- 3

0) ГГ

I £

о 5

50000 40000 30000 20000 10000 0

4-

Оценка иммунного статуса

Выборки:

1 - город

1а - вблизи завода 1 1Ь - вблизи завода 2

2 - 10км от города

1а 1Ь 2

N выборок

Н

В

Рис. 3 Частота абе рантных клеток, в %, выборках домов! мыши (Mus musculu из разных точек Астраханской области

4.1.3. Новгородская область. Для оценки последствий химического загрязнения был проведен анализ тр видов грызунов: малой мыши (Apodemus uralensis), мыши-малютки (Microrr minutus) и рыжей полевки (Clethrionomys glareolus) в районе химическс предприятия в окрестностях г. Новгорода. Можно заключить, что у всех тр исследованных видов наблюдается возрастание частоты аберрантных клет по мере приближения к источнику загрязнения (рис. 4). Частота аберрантн! клеток в районе наибольшего загрязнения у малой мыши (точки 1,2) - 11.3% 12%, на значительном удалении (точка 4) - 4.6%. Различия между выборка! из точек 2 и 4 статистически значимы (р<0.02). У мыши - малютки часто аберрантных клеток в точках 1 и 2 -18.5% и 15.5%, соответственно, в точке ' 5.0%. Различия между выборками из точек 1,2 и 4 статистически значм (р<0.01). Выявленные цитогенетические нарушения вблизи источни загрязнения свидетельствует о наличии здесь сильных кластогенов химическ природы. Значительные нарушения, такие как хромосомные делеции, бьи отмечены только у животных, отловленных вблизи предприятия. Кроме того, мышей-малюток с территории завода, были обнаружены клетки с грубып нарушениями структуры хромосом - с дицентриками.

Рис. 4. Частота аберрантных клеток, в % , в выборках 3 видов грызунов разных точек в Новгородской области (см. текст).

т

га а. а.

0)

<о р га <а

га -о

О- о-*

о.

ю 2 ¡5

я с:

14 -г 12 10 8 б 4 2 0

25 Т 20 --

15 --

10 --

5 --

£

Арос/етиэ ига/епзк

Н——I

12 3 4 N выборки

£

М'юготув ттШиэ

+

+■

2 3 4

N выборки

ь

I

ГЗ ,о

п о*4

ю о

(О С:

Ш

14 12 10 8 6 4 2

+

■5-

1 2 3

N выборки

С/еМпопотуз д1агео1из

4.2 Радиационное загрязнение (Брянская область).

Материалом для цитогенетических исследований послужили сборы рыж , полевок (Clethrionomys glareolus), выполненные в Брянской области в 3 точке с разным радиационным фоном (гамма - фон: 20 мкР/ч в точке 1, 60 мкР/ч точке 2, 180 мкР/ч в точке 3). .Частота аберрантных клеток'максимальна районе наибольшего радиационного загрязнения - 9.57%, минимальна - п| фоновом уровне радиации - 3.05% (рис. 5). Различия по частоте аберрантж клеток у полевок из точек 1 и 3 статистически значимы, р<0.01). Выявленнь хромосомные нарушения указывают на наличие в районе наибольше радиационного загрязнения сильного мутагенного воздействия. Урове! обнаруженных здесь хромосомных нарушений значительно превыша фоновый уровень.

Рис. 5. Частота аберрантных клеток, в %, в выборках рыжей полев (Clethrionomys glareolus) из разных точек в Брянской области (см. текст).

ВОЗМОЖНОСТИ АНАЛИЗА ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ ДЛЯ

ХАРАКТЕРИСТИКИ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ.

5.1. Особенности цитогенетических нарушений при разных видах ессирующего воздействия среды.

Доминирующим типом фиксируемых несбалансированных 1Мосомных нарушений практически во всех исследованных популяциях 1зунов разных видов при разных видах воздействия были делеции 1матидного типа. Именно за счет этого типа хромосомных аберраций и исходило увеличение частоты аберрантных клеток при повышении ативного воздействия.

Неоднозначная картина выявлена при учете ахроматических пробелов: ряде случаев их частота статистически значимо увеличивается при растании негативного воздействия (Новгородский завод азотных |брений), однако в большинстве исследованных популяциях такой исимости обнаружено не было.

С очень небольшой частотой встречались существенные нарушения уктуры хромосом: повреждение обеих хроматид (делеции и пробелы 1мосомного типа), множественные хромосомные аберрации и аберрации ленного типа (дицентрики и кольца). Аберрации обменного типа были речены только у животных подвергающихся сильному антропогенному действию. Общим же для всех изученных популяций мышевидных грызунов шось то, что серьезные хромосомные изменения отмечались только в |уляциях, где негативное воздействие стресс-фактора было максимально.

Во всех исследованных популяциях не было обнаружено статистически чимого увеличения частоты анеуплоидных клеток при сравнении с тролем, хотя чаще всего они встречались в популяциях наиболее серженных влиянию стресс-факторов. Учитывались только гиперплоидные тки (в случае неполных метафазных пластинок не исключались потери (мосом в процессе приготовления препаратов). Поэтому главная причина

низкой частоты анеуплоидных клеток, по-видимому, объясняется тем, Ч вклад гипоплоидных клеток в суммарную, частоту анеуплоидии существен! больше (примерно на порядок), что обьясняется различной селективн< ценностью этих клеток (Saadi, Latimer, 1982; Ганина, 1985; Крысанов, 1987).

5.2. Оценка степени цитогенетических нарушений при разных вид; воздействия.

Основной диапазон отклонений от фонового уровня по часто аберрантных клеток в исследованных популяциях мышевидных грызун находится в пределах 12%. Единственным исключением была популяц мышей- малюток с территории Новгородского химического предприятия, которых диапазон ответа значительно больше по сравнению с други! использовавшимися для анализа видами - до 18.5% аберрантных клеток.

Таким образом, при анализе фонового уровня цитогенетическ нарушений и степени отклонений от него оказалось, что самые разн! воздействия вызывают одну и ту же реакцию, что говорит однонаправленности этих нарушений. Сравнительный анализ полученных на и литературных данных позволяет провести ранжирование выявление диапазона изменений частоты аберрантных клеток и создать 5-ти бальн; шкалу: 1 балл -до 3.5%, 2 балл - до 6%, 3 балл - до 9%, 4 балл - до 12% балл - свыше 12% аберрантных клеток (включая количественные качественные нарушения).

5.3. Сравнение данных цитогенетического метода с результатаг полученными с помощью других подходов к оценке состояния организ (морфогенетического и иммунологического).

Данные, полученные при исследовании популяций разных виf. мышевидных грызунов из разных районов, свидетельствуют о том, что в оте на стрессирующее воздействие наблюдается увеличение частоты клетон хромосомными нарушениями. Эта реакция, видимо, не зависит от bi

здействия и,.не смотря на некоторые межвидовые различия, оказывается одной у разных видов.

Для ответа на вопрос о том, связаны ли обнаруживаемые изменения тогенетического гомеостаза с изменением общего состояния организма при рессирующем воздействии представляется важным проведение раллельного анализа с использованием других подходов, характеризующих зные стороны функционирования организма. Такой анализ был проведен для (жей полевки (Clethrionomys glareolus) на Средней Волге (окр. г. Чапаевска). >и этом в дополнение к цитогенетическому анализу, были использованы 'Казатели, характеризующие морфогенетический гомеостаз и иммунный атус организма.

Морфогенетический подход

Стрессирующие воздействия вызывают изменения гомеостаза звития (стабильности развития), которые могут быть оценены по нарушению >рфогенетических процессов. Флуктуирующая ассиметрия (ненаправленные зличия в значении признака на разных сторонах тела) была использована к основная морфогенетическая характеристика стабильности развития. При едовом или генетическом стрессе величина ассиметрии различных, даже юкореллированных между собой признаков, показывает согласованные менения. Это означает, что информация получаемая при анализе раниченного набора признаков, позволяет охарактеризовать стабильность 1звития (Захаров, 1987; Zakharov, 1989; Zakharov, Graham, 1992).

Используемый показатель стабильности развития (средняя частота ¡имметричного проявления на признак) показал согласованные изменения в щу исследуемых точек по мере уменьшения загрязнения территории (рис. 5). Его значение составляет в точке 1а - 0.47±0,03, 1Ь - 0.45±0.05 и в точке 2 -31 ±0.04. Статистически значимые различия по этому показателю (р<0.05) >1ли выявлены между точками 1а - 2 и 1Ь - 2. Полученные данные шдетельствовают о нарушении стабильности развития в двух точках

наибольшего загрязнения - Чапаевском заводе химических удобрений (то1-1а) и заводе "Полимер" (точка 1Ь). )

Анализ результатов свидетельствует о существенном изменен состояния организма в точках большего антропогенного воздействия (точки и 1Ь).

Иммунологический подход

Различные неблагоприятные воздействия изменяют бала компонентов иммунной системы. Неблагоприятные воздействия. приводят "перенапряжению, истощению и срыву согласованности санкционирован отдельных звеньев иммунной системы, к развитию иммунодефицитов. Д характеристики иммуного статуса было использовано несколько тест (Функциональная активность макрофагов - активность фермента 5' нуклеотидазы; спонтанная пролиферация лейкоцитов-спленоцитов; реакц бласттрансформации Т и В клеток с Т и В митогенами -конканавалином Р липолисахаридом) (Пронин и др.; 1993; Пронин и др., 1996а, 19966). В качест примера здесь приводится один из них- спонтанная пролиферативн активность спленоцитов, которая отражает реакцию лимфоцитов на факто внешней среды. При воздействии иммунодепрессивных факторов спонтанн пролиферативная активность ингибируется. Значения этого показате составляют в точке 1а -20130+2002, 1Ь - 21858±2684 и в точке 2 - 40083±36! Статистически значимые различия по этому показателю (р<0.05) бы выявлены между точками 1а-2и1Ь-2.

Выяснилось, что экологические условия в точках 1а и 1Ь оказыва иммунодепрессирующее воздействие на спонтанный пролиферативн потенциал спленоцитов мышевидных грызунов (рис. 2в).

Таким образом, результаты оценки состояния организма, полученн при использовании разных подходов, в целом совпадают (рис. 2а,б,в). о говорит о том, что цитогенетический подход может использоваться в качест интегральной меры нарушений, характеризующих не только, цитогенетическ гомеостаз, но общее состояние организма.

ВЫВОДЫ

1. Цитогенетические исследования некоторых видов грызунов, включая :ую, красную, обыкновенную полевку и домовую мышь в 5-ти точках из ных частей ареала показали, что частота клеток с хромосомными ррациями обычно не превышает 3.5% уровень, который .по-видимому, :но рассматривать в качестве фонового.

2. Возрастание частоты аберрантных клеток было обнаружено при ышении численности в природных популяциях красной (С1. гиШиэ) и рыжей

д1агео1из) полевок, что позволяет предположить нарушение эгенетического гомеостаза вследствие стрессирующего воздействия еуплотнения популяции.

3. Некоторое возрастание частоты аберрантных клеток обнаружено на югчиеской периферии ареала рыжей полевки, по сравнению с популяциями о вида из других районов и симпатрической популяцией красной полевки.

4. Обнаружено возрастание частоты аберрантных клеток

- при радиационном загрязнении в Брянской области в популяциях сей полевки.

- при химическом загрязнении на севере России (окр. г. Новгорода) в, /ляциях мыши-малютки, малой мыши и рыжей полевки; на Средней Волге I. г. Чапаевска) в популяциях рыжей полевки.

Эти данные свидетельствуют о нарушении цитогенетического эостаза при разных видах антропогенного воздействия.

5. Сравнительный анализ собственных и литературных данных по готе клеток с хромосомными аберрациями в природных популяциях у пых видов грызунов позволяет ранжировать эти значения по 5-ти бальной ле.

6. Сопоставление результатов оценки цитогенетического гомеостаза частоте аберрантных клеток) с данными других подходов, связанных с актеристикой морфогенетического гомеостаза и иммунного статуса выявило тасованность ответов разных параметров состояния организма на

стрессирующее воздействие. Это свидетельствует о важное цитогенетического подхода не только для характеристики мутагенн активности, но и для оценки общего состояния организма.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Крысанов Е.Ю., Дмитриев С.Г. Генетический подход. В кн. "Биоте интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов", под. р< В.М.Захарова и Д.М.Кларка, Московское отделение Международного Фон "Биотест", Москва, 1993, с. 50-54.

2. Крысанов Е.Ю., Дмитриев С.Г., Наджафова Р.С. Млекопитающ! Цитогенетический гомеостаз. В кн. "Последствия Чернобыльской катастроф Здоровье среды", под редакцией В.М.Захарова и Е.Ю.Крысанова, Mocki 1996, с. 77-84.

3. Дмитриев С. Г., Чехович А. В. Млекопитающие: оцен цитогенетического гомеостаза. В сб.: Экологическое сортояние бассейна ре Чапаевки в антропогенных условиях (биологическая индикация). Экологйческ безопасность и устойчивое развитие Самарской области. (3). 1996. Тольятти. 249-254.

4. Дмитриев С.Г., Захаров В.М., Шефтель Б.И. Цитогенетичесн гомеостаз и популяционная плотность у двух видов лесных полеЕ (Clethrionomys rutilus и CI. glareolus) в Центральной Сибири. В международного совещания "Состояние териофауны в России и ближн зарубежье", под. ред. В.Е. Соколова, Москва, 1996, с. 118-126.

5. Дмитриев С.Г. Оценка цитогенетического гомеостаза в природн популяциях мелких мышевидных грызунов в районе нижней (г. Астрахань' средней (г. Чапаевск) Волги. Генетика, 1997, т. 33, N 10, с. 1425-1428.

6. Zakharov V.M., Dmitriev S.G., Baranov A.S., Borisov V.I., Valetsky A. Chubinishvili А.Т., Isaeva E.I., Chekhovich A.V., Chuikov Yu.S. Integrated biologi

imation of wetland ecosystem heealth (with particular reference to the Low Volga), iceedings of International Conference on Wetlands and Development (Kuala-npur, 8-14 october, 1995), 1997, p. 165-177.

7. DmitrievS. G., Zakharov V. M. and Sheftel В. I. Cytogenetic homeostasis I population density in red-backed voles (Clethrionomys glareolus and CI. rutilus) Central Siberia. [In: Developmental homeostasis in natural populations of mmals (phenetic approach). V. M. Zakharov and A. V. Yablokov, eds]. Acta riologica. 1997. (In press)

8. Дмитриев С.Г. Исследование цитогенетической стабильности у трех [ов мелких мышевидных грызунов в районе химического предприятия на ере России. Экология. 1997. (в печати).

ипография ордена "Знак Почета" издательства МГУ

19899, Москва, Воробьевы горы.

аказ N /Л?^ Тираж 100 экз.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Дмитриев, Сергей Геннадьевич, Москва

ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ им. Н.К. КОЛЬЦОВА РАН

На правах рукописи УДК 575.17

ДМИТРИЕВ СЕРГЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

ОЦЕНКА ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ В ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ МЕЛКИХ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ И ПРИ АНТРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Специальность; 03.00.15 - Генетика

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель-доктор биологических наук В.М.Захаров

Москва - 1997

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................4

ГЛАВА I. ВОЗМОЖНЫЕ МЕТОДЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКОГО ГОМЕОСТАЗА В ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ МЕЛКИХ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ...................3

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ..........................................32

2.1. Описание использованного материала............................32

2.2. Используемые методы: Анализ частоты аберраций хромосом в соматических клетках.....................................................37

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ........................................................40

3.1. Оценка фонового уровня аберраций хромосом в природных популяциях некоторых видов мелких мышевидных грызунов..................................................................................................40

3.2. Оценка частоты хромосомных аберраций у лесных полевок в Центральной Сибири при разной популяционной плотности................................................................................................42

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫЙ АБЕРРАЦИЙ ПРИ АНТРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ.......................................51

4.1. Химическое загрязнение.....................................................51

4.1.1. Средняя Волга (окр. г. Чапаевска)...............................51

4.1.2. Нижняя Волга (окр. г. Астрахани).................................54

4.1.3. Новгородская область......................................................57

4.2. Радиационное загрязнение (Брянская область).............65

ГЛАВА 5. ВОЗМОЖНОСТИ АНАЛИЗА ЧАСТОТЫ

ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ ДЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ.......................................68

5.1. Особенности цитогенетических нарушений при разных видах стрессирующего воздействия..................................................68

5.2. Оценка степени цитогенетических нарушений при разных видах воздействия................................................................................72

5.3. Сравнение данных цитогенетического метода с результатами, полученными с помощью других подходов к оценке состояния организма (морфогенетического и иммунологического)...............................................................................76

ВЫВОДЫ.......................................................................................80

ЛИТЕРАТУРА................................................................................82

ВВЕДЕНИЕ

Применение цитогенетического подхода для исследования природных популяций млекопитающих связано, прежде всего, с работами в области систематики, филогенетики и хромосомной эволюции (развитие различных концепций хромосомного видообразования). Большое число работ посвящено оценке хромосомного полиморфизма в природных популяциях для выявления закономерностей хромосомной изменчивости (Воронцов, 1966; White et al, 1967, 1968, 1969, 1978; Todd, 1970, 1975; Matthey, 1973, 1976; Графодатский, Раджабли, 1976; Fredga, 1977; Imai, 1978; Орлов, Булатова, 1983; Коробицына, Картавцева, 1984; Baker, Bickham, 1986; Иваницкая, 1990; Гилева, 1990 и др.). Данные по разным типам цитогенетических преобразований (инверсиям, транслокациям, количественным изменениям гетерохроматина), их географической изменчивости в природных популяциях представляют значительный интерес при изучении микроэволюции, например, для оценки скорости внутривидовой дифференциации хромосомных наборов при анализе соотношения хромосомной и морфологической эволюции.

При исследовании путей микроэволюционных преобразований оцениваются пространственно-временные изменения состава популяции при изменении внешних условий (Шмальгаузен, 1968, 1982; Шварц, 1969, 1980; Тимофеев-Ресовский и др., 1973, 1977; Майр, 1974; Dobzhansky et al., 1977; Левонтин, 1978; Ayala, Kiger, 1980; Айала, 1984; Яблоков, 1987; Захаров, 1987 и др.). Узловым здесь является анализ генетических предпосылок преобразования популяций и причин внутри- и межпопуляционного генетического разнообразия, поскольку, в конечном итоге, эволюция сводится к динамике генетического состава популяций в пространстве и во

времени (Яблоков, 1987). Важной задачей представляется оценка взаимосвязи между экологической и генетической структурой популяции, поиск ответа на вопрос о том, как отражается изменение экологической структуры популяции на ее генетическом составе.

Поскольку изменение экологической структуры популяции рассматривается в качестве важнейшего фактора микроэволюционного процесса (Шварц, 1980), использование цитогенетического подхода представляется важным и для оценки возможных изменений состояния организмов в природных популяциях в пространстве и во времени. В первом случае это касается изучения полиморфизма природных популяций в различных частях ареала, и в особенности на экологической периферии. Здесь изменения в состоянии популяции, вызванные стрессирующим воздействием необычных условий среды, представляют собой преобразования в ходе адаптации к новым условиям. Пониженный гомеостаз в этих популяциях может быть "платой" за выживание в новых условиях на пределе возможностей вида (Zakharov, 1993). Необычные условия могут изменять установившееся в предшествующей эволюции уровни нейроэндокринной регуляции, следствием чего является большая или меньшая дестабилизация систем индивидуального развития, что, как правило, ведет к повышению уровня изменчивости и интенсификации формообразовательного процесса (Беляев, Бородин, 1982). Отмечавшееся с помощью морфо-генетических методов нарушение стабильности развития на экологической периферии ареала, по сравнению с популяциями, обитающими в обычных условиях (Soûle 1967; Soule, Backer 1968; Захаров 1987), соответствует начальным этапам процесса адаптации. Возникновение же морфо-физиологических различий, которые

меняют отношение животных к среде обитания и изменяют систему морфологических корреляций, свидетельствуют о необратимости микроэволюционных преобразований (Шварц, 1980). Популяции, находящиеся на экологической периферии, называют "природными лабораториями", где "как бы проводятся генетические эксперименты" (Левонтин, 1978, Яблоков, 1987). Эти популяции -экологический авангард вида, в котором можно ожидать более резких изменений направления отбора и проявления эволюционных механизмов (Soûle, 1973). Поскольку их изучение важно для понимания эволюционной судьбы всей системы видовых популяций (Яблоков, 1987), оценка цитогенетического гомеостаза, или цитогенетической стабильности (Ильинских и др., 1986; Broom, Johnson, 1993; Захаров, Кларк, 1993; Kronenberg, 1994; Holmberg et al., 1995; Захаров и др., 1996), представляет самостоятельный интерес для характеристики состояния этих популяциях.

Не менее важна цитогенетическая оценка возможных изменений состояния организма во времени, в ходе популяционных циклов, так как флуктуации численности сопровождаются изменением генетического состава популяции и являются одним из элементарных факторов эволюции (Тимофеев-Ресовский и др., 1973, 1977; Шварц, 1980; Яблоков, 1987). Изменение показателей размножения и смертности играет большую роль в регуляции численности, что было показано на большом фактическом материале, но особенно много данных имеется по грызунам (Шилов, 1977; 1985). Концепции регуляции численности применительно к природным популяциям животных с циклической динамикой численности разрабатывались как зарубежными авторами (Cristian, 1950, 1955, 1957, 1959b, 1961, 1963, 1971, 1980; Kalela, 1957; Chitty, 1958, 1960, 1964; Cristian,

Davis, 1964; Jewell, 1966; Krebs, 1966, 1970; Krebs et al., 1969, 1976, 1978; Tamarin, Krebs, 1969), так и рядом отечественных исследователей (Башенина, 1963; Кошкина, Короткое, 1975; Красношеков, 1975; Ткачев, 1976; Шилов, 1977, 1985; Чернявский, Ткачев, 1982; Sheftel, 1989). Принципиально важными при исследовании динамики популяций млекопитающих были данные о том, что переуплотнение приводит к развитию отчетливо выраженной реакции стресса (Christian, 1955, 1956; Rowe et al., 1964; Thiessen et al., 1971; Andrews et al., 1972; Шилов, 1977). В ответ на стрессирующее воздействие возрастает частота кроссинговера и спонтанного мутирования (Беляев, Бородин, 1982), что может при определенных условиях приводить к ускорению темпов микроэволюционных преобразований. В связи с этим оценка возможных изменений цитогенетического гомеостаза в ходе популяционных циклов представляет значительный интерес.

В практическом плане анализ цитогенетического гомеостаза представляется важным для проведения биомониторинга (Крысанов, Дмитриев, 1993; Zakharov, 1994; Захаров и др., 1996). Задачи, стоящие при организации мониторинга, включают оценку возможных изменений состояния природных популяций в естественных условиях (фоновый мониторинг) и выявление последствий разного рода антропогенных воздействий (включая химическое, радиационное и т.д.). Использование цитогенетического подхода при решении этих задач предсталяется перспективным как для характеристики генотоксичности среды, так и для оценки состояния организма.

Выбор мышевидных грызунов в качестве объекта исследования обьясняется рядом причин. Многие из этих видов хорошо изучены в разных аспектах. Находясь на вершине пишевых пирамид, эти виды могут использоваться в качестве

индикаторных объектов, характеризующих общее состояние биоты. Кроме этого, грызуны близки к человеку по организации генома, физиологическим особенностям и реакции на мутагенные факторы, поэтому данные получаемые с использованием грызунов приложимы и к человеку (Гилева и др., 1992). Важно и то, что в отношении многих видов грызунов миграционные факторы, как правило, не затрудняют выявление локального воздействия негативных факторов среды. Широко распространенные фоновые виды грызунов могут быть легко собраны и исследованы в разных регионах как в естественных условиях, так и в условиях различного антропогенного воздействия.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы была оценка частоты хромосомных аберраций в соматических клетках, в качестве цитогенетического показателя состояния организма, в природных популяциях мышевидных грызунов и ее возможных изменений как в естественных условиях, так и при антропогенном воздействии.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Оценка цитогенетического гомеостаза в природных популяциях и выявление его изменений в естественных условиях;

2. Оценка цитогенетического гомеостаза в природных популяциях при разных видах антропогенного воздействия;

3. Сравнение данных, полученных в природных популяциях разных видов, для выявления фонового уровня цитогенетических нарушений и степени отклонений от него;

4. Сопоставление результатов оценки цитогенетического гомеостаза с данными других подходов для оценки общего состояния организма (включая показатели морфогенетического гомеостаза и иммунного статуса);

Для проведения работы были использованы следующие

виды:

1. Из сем. Cricetidae - рыжая (Clethrionomys glareolus) и красная (С. rutilus) полевки, серая полевка (Microtus arvalis).

2. Из сем. Muridae - малая лесная мышь (Apodemus uralensis), домовая мышь (Mus musculus), мышь-малютка (Micromys minutus).

Новизна исследования. Проведена оценка цитогенетического гомеостаза в природных популяциях в естественных условиях и выявлены его изменения в ходе популяционных циклов. Обнаружено нарушение цитогенетического гомеостаза при стрессирующем воздействии повышенной плотности.

Исследован цитогенетический гомеостаз в природных популяциях при разных видах антропогенного воздействия, включая химическое и радиационное. Предложена 5-ти бальная система оценки степени цитогенетических отклонений от условной нормы.

Проведено сравнение показателей цитогенетического гомеостаза с показателями стабильности развития и иммунного статуса организмов. Показана связь нарушений цитогенетического гомеостаза с изменением других показателей гомеостаза, свидетельствующая о возможности оценки состояния популяции с помощью цитогенетического подхода.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при фоновом мониторинге для выявления возможных изменений состояния организмов в ходе популяционных циклов в естественных условиях, а также для проведения оценки состояния популяций при разных видах антропогенного воздействия.

Апробация диссертации. Материалы диссертации были представлены на национальном рабочем совещании "Биотест: оценка состояния природных популяций по гомеостазу развития" (Москва, 1992), на Международном совещании: "Биотест: настоящее и будущее (биологическая оценка качества среды) (Москва, 1993), на международной конференции "Новые методы популяционных исследований" (Москва, 1995), на V международном симпозиуме: "Биотест: оценка состояния природных популяций при помощи гомеостаза развития" (Москва, 1995), на Международном совещании "Состояние териофауны в России и ближнем зарубежье" (Москва, 1995), на международной конференции по водно-болотным угодьям и развитию (Куала-Лумпур, Малайзия, 1995) (International Conference on Wetlands and Development (Kuala-Lumpur, 8-14 october, 1995), на конференции молодых ученых ИБР РАН (Москва, 1997), а также доложены на коллоквиумах лаборатории постнатального онтогенеза и на обьединенном коллоквиуме генетических лабораторий ИБР РАН.

По теме диссертации опубликовано '6 работ, 2 работы находятся в печати.

Обьем работы. Диссертация изложена на 111 страницах машинописного текста, включает 8 рисунков, 7 таблиц. В списке литературы 268 работ, из которых 141 иностранных авторов.

Структура работы. Диссертация состоит из Введения, 5 глав, Выводов, Списка Литературы.

Во Введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи работы, определены научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

Глава 1 "Методы оценки цитогенетического гомеостаза в природных популяциях мелких мышевидных грызунов" посвящена анализу представленных в литературе подходов, применяемых для

оценки цитогенетического гомеостаза при воздействии различных факторов.

В главе 2 "Материалы и методы" дается описание исследованного материала и использованных методов исследования.

В главе 3 "Оценка частоты хромосомных аберраций в естественных условиях" для природных популяций разных видов грызунов, включая рыжую, красную, обыкновенную полевку и домовую мышь из 5-ти точек в разных частях ареала, выявлен фоновый уровень хромосомных нарушений. На основе изучения частоты аберрантных клеток у двух видов рода СЫЫопотуз выявлены ее изменения при разной плотности популяции, рассмотрены факторы, влияющие на частоту хромосомных нарушений в естественных условиях.

В главе 4 "Оценка частоты хромосомных аберраций при антропогенном воздействии" проведена оценка цитогенетического гомеостаза природных популяций в условиях химического и радиационного загрязнения среды. Для природных популяций разных видов грызунов включая рыжую полевку, мышь-малютку, малую лесную и домовую мышь из 4 точек в разных частях ареала выявлен диапазон отклонений от фонового уровня цитогенетических нарушений.

В главе 5 "Возможности анализа частоты аберрантных клеток для характеристики состояния природных популяций" проведено сопоставление результатов оценки цитогенетического гомеостаза природных популяций мелких грызунов в естественных условиях и при антропогенном воздействии. Работа завершается результатами сравнения данных оценки состояния организма, полученных при использовании цитогенетического, морфогенетического и иммунологического подходов.

Мне приятно выразить глубокую признательность моему научному руководителю, доктору биологических наук РАН Владимиру Михайловичу Захарову. Считаю приятным долгом выразить благодарность к.б.н. Е.Ю.Крысанову (ИПЭЭ РАН) и к.б.н. Б.И.Шефтелю (ИПЭЭ РАН) за постоянную поддержку и помощь в выполнении настоящей работы, Д.В. Щепоткину за помощь в статистической обработке данных, Д..В. Демину и О.Л. Зельдич, Е.К. Чистякову за помощь в полевых сборах материала. Я также благодарен всем сотрудникам лаборатории постнатального онтогенеза ИБР РАН за разностороннюю помощь, поддержку и внимание на протяжении всей работы.

ГЛАВА I. ВОЗМОЖНЫЕ МЕТОДЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКОГО ГОМЕОСТАЗА В ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ МЕЛКИХ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ

Цитогенетический гомеостаз, или цитогенетическая стабильность (Broom, Johnson, 1993; Захаров, Кларк, 1993; Kronenberg, 1994; Holmberg et al., 1995; Захаров и др., 1996), является одной из важных характеристик общего состояния организма. Цитогенетический гомеостаз, как одна из сторон общего гомеостаза развития, проявляется в поддержании постоянства кариотипа (Ильинских и др., 1986; Крысанов, Дмитриев, 1993; Захаров и др., 1996). Общий гомеостаз развития можно охарактеризовать как эффективность физиологических процессов, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма и его нормальное развитие (Cannon, 1929; Шмальгаузен, 1940; Dobzhansky, Wallace, 1953; Lerner, 1954; Waddington, 1957; Захаров, 1987). Этим определяется важность разработки подхода, св�