Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Сравнительный анализ взаиморасположения политенных хромосом у восьми видов подгруппы MELANOGASTER рода DROSOPHILA

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Сравнительный анализ взаиморасположения политенных хромосом у восьми видов подгруппы MELANOGASTER рода DROSOPHILA"

ГБ 0(

О С С й'Й С К А Я АКАДЕМИЯ НАУК СИШКЖОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ЩТОЛОШИ И ГЕНЕТИКИ

На правах рут-описи УЖ 576.312.316:595.773.4

Вассерлауф Ирина Эгоновна

СРАВНИТЕШКЙ АНШЗ ВЗАИМОРАСПОЛОЖЕНИЯ ПШШТШЫХ ХРШССОМ У ВОСВ5И ВИДОВ ПОДГРУППЫ ИЗЬАЛОйАЗТЕа РОДА ТООйОРЩЬА

Специ&тьность 03.00.15. - генетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск - 1994 г.

Работа выпзлкака в яаучно-есслвдоаат&льсксм аноигсуге биологии к бяоашнкз при Тоыскоы государственном унгварсатеа-е, г. Томск

Научннв руководитель! доктор биологических наук,

Б.Н, Сиегний НИИ бяологга я бкофкакка при Тоызнон госунизврситетв, г. Тоиок

Официальные ошюквнта:

Бедущзо учреасдвкке:

доктор йиолоютзских наук,

профессор

И.Ф. Ежиухев

Кястйзут дигологпк а генетккя СО РАН, г. Новосибирск

доктор биологических наук Л. В. ВИСОЦКЕК

Новоскбгрскнй гооувдзерсятет

Институт бнологля развитая, 102, Кольцова РАН, г. Москва

Бащята

дасоер'/шщЕ ссстогтся н 1Э54"г.

на

ас

заседании спсцзализлровенк

совета по

е дассертацгй яа оогскание ученой степени доктора лаук (Д-002,11.01) в Инсмщте цитологии и генетика СО РАН в кок-ферэнц-з&яэ Института по адресу: 6310090, г.Новосябярск, проспект Лаврентьева, дом 10.

С диссертацией ыоано ознакомиться в библиотеке Института цитологии и гзнетаке СО РАН,

Автореферат раэослан "16 " 1ЭЭ4 г.

Учоннй секретарь специализированного совета,

доктор бйологкеских наук А.Д. Груздев

Актуальность пробдеиц. Изучение пркгадшов структурной организации хромосом в интерфазных н ыетгфазЕнх ядрах на многих растительных и животных объектах вскрало ряд сложных перестроек хромосомного аппарата при шдообразовашш. У двукрылых насекомых такие изменения в хро^осоштса аппарате чаще представлены инверсиями ила транслозаннями. йзестэ о тем, исследования гомосеквентннх видов (имещттс идентичную структуру политенных хромосом)нвкоторах представителей Díptera обнаружили, что в данном случае видообразование сопряжено с модификациями гетерохроматина (увеличением его содержания, перераспределением в карнотит)).

На малярийных комарах был выявлен новый тип хромосомных мутаций - системные мутации (по терминологии Гольдаэдта ) (Стегний, 1979, 1987), которые непосредственно связаны с видообразованием. Было показано, что помимо внутри- и межхромосомных перестроек при видообразования могут происходить более глубокие системные преобразования хромосомного аппарата в генеративной ткани. Детальный анализ архитектоники ядер трофоцитов у семи видов малярийных комаров (в том числе гомосеквентннх) вскрыл основные показатели видоспецифичности: I) наличие-отсутствие, связей хромосом с ядерной оболочкой и локализация связей на хромосомах; 2) морфология хромосомных участков прикрепления; 3) разобщенность мест прикрепления гомеояогичннх хромосом па ядерной ободочке межвидовых гибридов. Было установлено, что вддоспецифичная архитектоника ядер генеративной ткани малярийных комаров может являться одной из определяющих характеристик вида, с помощью которой ' можно дополнить, уточнить данные по филогении в трудно распознаваемых таксономических грушах. Однако анализ архитектоники ядер, выяснение общебиологического значения системных мутаций и поиск их в других группах затруднен в связи с тем, что хорошо развитые политеннне хромосома трофоцитов яичников обнаружены в норме только у малярийных комаров. У большинства Díptera можно обнаружить в ядрах трофоцитов яичников первично политеннне хромосомы, которые не имеют четко выраженной структуры и очень укороченные, в то же время, подходящие для изучения архитектоники ядра и следовательно для ре-

шення теоретически сложных вопросов хромосомной эвалкции и таксономии.

Цель и задачи исследования. Основной целью настоящего исследования является сравнительное изучение вз аиыорасшлоценка хромосом в ядрах трофоцитов яичников восьми видов подгруп-' ш D.melanogaster . Для этого поставлены следущие конкретные задачи:

1.Сравнительный анализ архитектоники ядер трофоцитов

ЯИЧНИКОВ ВОСШИ ВИДОВ подгруппы D.melanogaster И у межвидовых гибридов.

2.Выяснение принципов реорганизации взаиморасположения первично пояитенннх хромосом трофоцитов яичников с учетом их филогенетических связей (эволюционных отношений) .

Научная новизна и практическая ценность. В работе впервые проведен анализ взаиморасположения первично пояитенннх хромосом в ядрах трофоцитов яичников восьми видов подгруппы D.melanogaster . Ькла показана тканеспецифичность в пространственной организации первично политенных хромосом трофоцитов яичников по сравнению с соматическими тканями (слюнные железы, Нальпигизш сосуды). Выявлены видоспецифичнне особенности вз аиморас положения первично политенных хромосом трофоцитов яичников у всех восьми изученных видов подгруппы D.malanogaster , что позволяет оценивать этот феномен как системные мутации, ранее открытые в генеративной ткани малярийных комаров (Стегний, 1979; 1987). Проведен анализ филогенетических отношений между видами в подгруппе D.melanogaster и вскрыт характер и направление эволюционного преобразования архитектоники хромосом.

Полученные данные имеют теоретическое значение для решения проблемы видообразования и эволюции генома у Drosophila и подтверждают общебиологическое значение системных мутаций в процессе видообразования и позволяют решить некоторые проблемы систематики. Разработанный .метод анализа взаиморасположения первично политенных хромосом дает возможность его применения для изучения таксономически сложных групп двукрылых насекомых, яалящихся эпидемически опасными видами.

Апробация результатов работа. Материалы данной работа были доложены на У Всесоюзном совещании по проблемам биого-гии и генетики дрозофилы, г.Львов, 1987; на 1У Всесоюзном совещании "Структура и функции хромосом", ишь, 1988, г.Пу-щино; на У1 Всесоюзном совещании по проблемам биологии и генетики дрозофилы, сентябрь, 1989, г.Одесса; на Ш-й школе -- семинаре по генетике и селекции гивотных. на II научных чтениях памяти академика Д.К. Беляева, сентябрь, 1989, г.Новосибирск; на УН Всесоюзном совещании "Структура и фу ниши хромосом", май, 1991, г.Пущино; на 1-й Всесоюзной конференции по генетике насекомых, ноябрь, Ï99I, г.Москва; на У1 съезде ВОГеС, ноябрь, 1992, г.Миноге.

Публикация. По материалам дпезэртацзя опубликовано 4 статьи и I тезисы.

Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов я спнсгл цитируемой литературы; количество страниц 104 н иллюстраций 12.

Первая глава представляет обзор литературных даннпх по взаиморасположению интерфазных, вгэтафазннх и пояитенннх хромосом у растительных п животннх объектов. Вторая глава -~ описание патогенетических методов, используемых в данной работа. В третьей и четвертой главах приведены результаты экспериментального исследовайия, и в пятой - обсуждение полученных результатов.

МАТНШМ И МЕТОДИКА

Объектом исследований служили однодневные самки восьми ВИДОВ подгруппы D.melanogaater. D.melanogaater (Canton S) получена ИЗ фонда Б.Ф. Чадова; D.3imulan3, D.mauritiana, d.ya-kuba, D.erecta, D.teissieri н D.orena — эта коллекция видов была любезно предоставлена Л.И. Корочкинш и М.З. Лвд-вигом. D.aeohellia получена из фонда лаборатории Coyne j.a. (США, Чикаго). Мутантные ЛИНИИ*з(2)в, otu-II D.melanogaater любезно предоставлены И.Ф. Жимулевым.

Для анализа взаиморасположения первично и вторично по-

лнтенкых хромосou D.melanogaster , использовали 17-дневных саиок ыутантной ЛИНИИ íes, ГОМОЗИГОТНОЙ ПО ís(2)B ms(2)B ъ сп ор1 и 6-7 дневных сааок otu-ll.

Дея вдентификацяя первично политенной хромосомы 2, была использована линия In(2L) PC 6-49/Jn(2LR) СуО, dplvICy рг en2 D.melanogaster , несущая перестройку в 2ь плече. Эта линия предоставлена Л. В. Оыельянчуком. Поставлено скрещивание —In(2L) PC 6-49/In(2LR) СуО, dplTlCy pr cn2X Canton s и были получены гетерозиготн по инверсии 2 ь.

Для исследований межвидовых особенностей архитектоники ядер трофоцитов подгруппы D.melanogaster проводили межвидовые скрещивания по следуъ^за схемам: D.simulans х D.mauriti-ana; D.sinulansxD.melenogasterj D.simulans* D.sechellia; D. sechelliaxD.mauri tierna; D.melanogasterxD.sechellia ¡D.maianogaster XD.nauritiana.

Саики гибридов ïj с simulons X manritiana) показали xopo-□o развитые яечееки и пзрвичпо политенные хромосомы трофоцитов. Гпбрвды Fj( simulons X ESloEogaater) СОСТОЯЛИ В ОСНОВНОЙ из сащов, и появилось несколько самок со слабо развитыми яичниками. Лишь у одной самки удалось выявить три удобных для анализа ядра трофоцитов.

У гибридных caî.'OK îjCmelanogaster xnauritiana; me Inno-gasterxsechellia) не развивались яичники и поэтому препараты хромосом не были получены. При скрещивании D.yakubax XD.manritiana в Еылупилось несколько гибридных самок с неразвитыми яичникам.

ЯИЧНИКИ самок восьми видов подгруппы D.melanogaster в межвидовых гибридов выделяли в Ог7$£аС3- и фиксировали в метанол : уксусной смеси (3:1). Яичники красили лактоацетоор-сеиновым красителем (10-15мин.) и отмывали в 45% уксусной кислоте) при этом яичники не давили, а осторожно накрывали покровным стеклом так, что ядра сохраняли целостность и сферическую форму. Препараты анализировали с помощью микроскопа со стереонасадкой. Всего изучено 560 препаратов.

Для доказательства влияния колхицина на архитектонику ядра трофоцитов D.melanogaster использовали 0,001? колхицин растворенный в 0,7#ЫаС1 и выделенные яичники содержали в

этом растворе 45 йен. Затем яичпшп пшещалп з гзвотоппэд-кай раствор 0,075n KCl :î ф;!г.слроваот со Карнуа(6:3:1)(по методике Nokkala, Puro, 1976 ), после *таго ¿эяучаяп прзпагсян по еышэприводеетой cxeiîe.

РЕЗУЛЬТАТЫ И 0Ш7£ЛПт

ТКАНЕСПЕЦШЧШЕ ОСОБЕННОСТИ АРХИТШТОШЕй ЯДРА ГЕ -

НЕРАТИБНОЙ ТКАЛИ D.UELAIfOG/stkr

Методически сживем явяяотся сгагкз- ез авиорасположенЕЯ по-лптенных хромосом в ядрах трсфсцктов lîroaophila . Это сш®» но с тем, что у ЗгозорЪИа hg обрсзунгся развитые политое' -ные хромосомы с четкой дисковой структурой. Как правило, в ядрах трофоцитов можно обнаружить хрсжосомн, которые значктель-ко короче обычных политешшх хромосом, без гстко вырггенной структур! и представлены "ркхлгает" пучкгул хрсмопем. Эти хромосомы боли названы порштшо политекнымк (Eier, 1957;1953). Ко вторично пояитенши хромосомам относят подгтенпне xpo?¿oco-мы с дисковой структурой, подобной хромосс^тм слинннх желез многих Díptera ( Bier, 1957 ; 1958 ). Хороге вторично

политенные хромосомы трофбцнтов кии гпгявлгпы у мутантнкх линий íes и о tu D.Esianoga3ter.3'rii путацзи связали с образованием опухолей в яичниках п сгоралыюстьк ca-îon. При этс:л в, трофоцитах яичников,названных псепдопзтахцпкч (питание клетки не связаны с ооцятом), фо^кяртзиса вторично пешитенныз «РОЫОСОНЫ С Dabba, King;, I98Q; Storto,Siag; X9S7) .

Взаиморасположение первично иотатеннну. xpoi<ocom в .ядрах трофохштов Р.galano ganter . АяаяЕз ЗДОр тро.^оцлтов D.nola-nogasíer ляша *з(2)3, otu-II д С ant Ion S показал, ЧТО EX главным отлзч2..5:1 от яг,ер словил желез являемся отоутствгз локального хрокоцентра, объединяющего всо плечи хромосом.

Плечи отдел ыигс хрсаосс:« значительно разобдекы и прпкрзп-лянгся центромерьп'и областями, а л, - хромосом - Tájate и те-ломерной, к ядерной оболочке. Прикрепление к оболочке ядра оценивалось по наличию хроматяновых тяже!3., отходящих от при-центромерннх областей хромосом (рис.1,а). Хромосомы пдентп-

фицировали по размерный соотношениям плеч и с помощью гетеро-ааготнахтшверсйй. Хорошо идентифицируются Х-хромосома (тело-центрик) и хромосома 3 (субыетацентрик). Однако с трудом поддаются диагностике плечи хромосомы 2 (метацентрик). С помощью внесения в геном парацентрической инверсии по 2 ьхро-ыосоие удалось определить плечи хромосомы 2. Вша использована ЛИНИЯ In(2L)PC 6-49 /1п(2ЬН) СуО, dplTlCy pr on2 D.me-1 ano gastar, несущая перестройку в & плече. При скрещивании этой лини о Canton s били получены гетерозиготы по инверсии. Анализ гетерознгот по инверсии 1п2Ь показал наличие инверсионной петли в одном из пдеч хромосома 2, Отсвда следует, что плечо, Ее иыепцее инверсионной петли, является 2 R плечом хромосомы 2. Для 2 R плеча характерны ярко окрашенные блоки в прицентромервок районе, от которых отходят "мощные"тяки, непосредственно связанные с оболочкой ядра. 21 не содеркит таких блоков и не тзеет ярко окрашенного тяка.

Изучение взагморасюдожения хромосом в ядре показало,чжо шечи хромосом 2 и 3 имеют некоторое рассредоточение по участкам прикреплений центромерных районов к ядерной оболочке. Взаиморасположение хромосом, определяемое местами хромосомно-мембранных связей, по-видимому, симметрично и приблизительно соответствует 120° для всех хромосом, причем хромосомы расположены (по часовой стрелке) в порядке ХЬ_з -2. Хромосома 4 очень компактная, находится в зоне прикрепления цент-роме рного района хромосомы 3. Есть сведения, противоречащие нашим данным и показывающие, что в ядрах трофоцитов D.melano-gaster первично пояитенные хромосомы образуют кольцевой хромоцентр (Чубыкин, Чадов, 1987). Мы предположили, что это связано с применением авторами колхицина, который,как известно, является сильным реагентом, воздействующим на весь хромосомный аппарат. Для выяснения влияния колхицина на архитектонику ядра трофоцитов D.melanogasterHaMH было проведено КОЛ-хицинирование яичников (см.:Материал и методика). Было показано, что под действием колхицина изменяется архитектоника ядра - происходит конденсация (компактизация) хроматиновых нитей, связываниях по периферии ядра центромерные области

(прикрепленные к оболочке ядра) всех хромосом, что приводит к образованию локального хромоцентра и к полярной ориентации хромосом в ядре.

Б заключение следует отметить, что первично политенные хромосомы трофоцитов яичников D.meianogastrsr имеют взаимное расположение, принципиально отличное от хромосом слюнных желез. Причем, отсутствие локального хромоцентра и наличие связей отдельных хромосомных плеч с ядерной оболочкой в ядрах трофоцита является критерием тканеспецифичности.

Взаиморасположение вторично толнтеиннх хромосом в ядрах псевдопитадщих клеток ЯИЧНИка f3(2)B: otu-II D.malanogaater.

Вии изучены ядра пеевдопитагацих клеток линий fs(2)B и otu-li на стадии конденсированных вторично политенных хромосом, которые удобны для анализа взаиморасположения хромосом в ядре. Эти хромосомы сложно поддаются идентификации (в настоящее время проводится работа по получению хорошо развитых политенных хромосом, которые можно идентифицировать),поэтому приводим общую характеристику взаиморасположения вторично политенных хромосом в ядре.

Взаимное расположение вторично политенных хромосом fs(2) в и otu-li в общих чертах сходно с первично полптешшми. Для них также характерно отсутствие локального хромоцентра и прикрепление хромосомных плеч к ядерной оболочке. Хромосомы значительно разобщены между собой по центромерянм участкам. Характер прикрепления хромосом к ядерной оболочке по морфологии центромерных участков аналогичен принципам, которые были обнаружены у малярийных комаров (Стегний, 1979; 1987).

Таким образом, взаиморасположение первично и вторично политенных хромосом пеевдопитагацих клеток яичника линий Гз(2)Б и otu-ll , а так же в трофоцитах Canton s показало отсутствие локального хромоцентра и прикрепление цектромерными районами всех хромосом к оболочке ядра. Эти данные наглядно де-мострируют принципиальные отличия архитектоники хромосом генеративной системы от соматической и полностью подтверждают заключения, сделанные на основе экспериментов с малярийными комарами ( Стегний, 1979; 1987 ). '

ВДЩХШВДКЙ1ЧШЕ ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТОНИКИ ПЕРВИЧНО ПОДИТЕННЫХ ХРОМОСОМ ТРОФОЦИТОВ 7 ВИДОВ ПОДГРУППЫ ЁЕЬАВОбАБ ТЕК РОДА РЙОЗОРНИД

Помимо С„те1&пс>ёе^ег (рис.1 ,а) первично политенные хромосомы обнаружены у остальных 7 видов подгруппы в.ше1аповаз-tвr . Как и у D.шelanogaster , для этих видов характерны две стадии развития первично полигонных хромосом: ранняя- компактная (конденсированная) и более поздняя - дифференциально исчерченная.

Подгруппа комплекса ".-В комплекс " те1апо-

gaster ЕХОДЯТ следуюдие виды: D.melanogaster ГОМОСеЕ-

вентные ВЗДЫ_- Р.иаи:гН1апа, 1).а1ти1апа, Б.авсЬеШа (рйс.1),

• ^

♦ % „ У Ж*

. «а» л с4

Ф Р " <1 ^

г?

IV21-

у. . Ь

Рпс.1. Взаиморасположение первично политенных хромосом трОфоцитов УD.mslcшogaзteг (а) , ваихЗ.ЗДапа (б), О.весЬеШе. Св), Б.в1ти1ы13 (г). Хь-левое плечо Х-хромосомы; 2 ь и 2 е - плечи хромосомы 2; 31 и 3 н - плечи хромосомы 3; 4 - хромосома 4; С - цен-громерный район. Шкала соответствует 10мкм

Наиболее резко отличается от других видов в.иаигИ;1апа • Плечи хромосом не имеют рассредоточения в пространстве ядра, а объединены гетерохроматическим блоком в хромосоме 3 и пере-

тязкой в центромерном районе, характерной для .хроносокы 2 (рас. 1,6). Хромосома 4 не имеет связи с цзнтромерной областью хро-. кооога 3. Связь с ядерной оболочкой у D.mauritiana обнаруживают хромосомы XI.; 2 L и 4.

Взаиморасположение первично пслитенных хромосом D.sinu-lans (рас. 1,Г.) 3 D.3achelli» (рис. 1,в) в общих чертах сходно. Плечи хромосом рассредоточены в простргостсэ ядра, не образуют локального хромоцентра. Блеете с тем, отчетливо виден храматиновый ".'¿остяк", растянутый по ядерной оболочке и объедпшшций все хромосомные шгачи по центромерным участкам, которые, в то яе врем, связаны с ядерной оболочкой. Зтот "мостик", очевидно, подставляет кз себя "диффузный" хроыо-центр. Как И У D.nalanogaater , хрсшсс.'.'а 4 у V.sinulane (рис.1, г) и D.seohallia (рис. 1,в) связана с центромерчой областью хроыосош 3.

Комплекс "yakuba ". В комплексе "уа!сиЪа " (I). ог*па , D.erecta , D.teisaieri И D.ys&uba ) бшш обнарузонн реякяе ыеззидоЕно различия з архитектонике ядер трофопитов (Г-^с.2),

• » % "i х

« '• * ¡.Г - ¡«V.:^'"""'!

—T- _ d „

.-^V -ч К t

' r .i. ?1 '< í - - •• i

'AV rv -u "S -^/T^'d

..f á ¿A

. ' » • - У

Рис. 2. Взаиморасположение первично полптенных хромосом трофоцктов яичников самок D.orena (a),D.erac-ta (б), D.-fceiscieri (в), D.yakuba (г). XL , 2 L, 2н , Зь , 3 н - гиечи хромосом, С-центромерный район. Шкала 10 мкм

D.orena имеет типичную хромоцентральную организацию хромосом с большим гетерохроматическим блоком в центре, очевидно представляющим ХВ хромосому. Как было показано в работе Lemeuaier ( Lemeunier, et al , 1978 ), ЭТОТ ВИД отличается от остальных и наибольшим содержанием гетерохроматина в геноме. Подобная организация первично политенных хромосом D. огвпа резко отличает этот вид как внутри комплекса "yaku-Ъа так и 01 комплекса"melanogaster "(рис. 2,а).

У D.erecta взаиморасположение хромосом в ядре подобно D. sisxulans и D.sechellia (комплекс"melanogaster "). В ОТЛИчие от D.orena , у D.erecta, центромерные районы разобщены между собой и объединены тонким хроматиновым "мостиком". На ранних стадиях развития хромосом видна связь центроыерных • районов хромосом 2 и 3 с ядерной оболочкой (рис.2,б).

В отличие от D.erecta , у D.teissieri, подобно D.melanogaster , нет видимой связи между участками, и все центромеры прикреплены к ядерной оболочке. При этом хромосомы 2 и 3 разобщены в центромерной области (рис. 2,в).

D.yakuba существенно отличается от других видов тем, что шечи хромосом 2 а 3 плотно объединены гетерохроматическими блоками в центромерах. Хромосомы не связаны между собой и не имеют прикрепления к оболочке ядра, все центромернве районы содержат компактный ярко окрашенный гетерохроматический блок. Как а у D.maurltiana , хромосома 4 не образует связи между центромерными районами с хромосомой 3. Следует отметить, что архитектоника ядра трофоцитов D.yakuba в общих чертах сходна с D.maurltiana (рис. 2,г).

Таким образом, сравнительный анализ у 8 видов архитектоники ядер трофоцитов в подгруппе D.melanogaster показал межвидовые особенности взаиморасположения первично политенных хромосом в ядре. В то же время, отмечено сходство ряда ввдов по типу расположения хромосом в пространстве ядра. Мы выделяем три типа организации ядра: I тип - хромосомы без видимого хромоцентра и имеют связь с оболочкой ядра (D.melanogaster fD.teissieri, D.yakuba и D.mauritiana ) ; 2 тип - хромосомы объединены в диффузный хромоцентр (D.simu-lans , D.sechellia и D.erecta ) и имеют связь с оболочкой;

3 тип - хромосомы объединены в локальный хромоцентр ( D.ore-па ).

Поскольку ряд видов ( D.aechellia , D.aimulana , D.erecta ) имеют сходную организацию хромосом в ядре, были изучены межвидовые гибриды с целью анализа более тонких особенностей взаиморасположения хромосом.

Анализ межвидовых гибридов. Межвидовые гибрида удалось получить только в комплексе " D.meianogaster Известно, что лабораторная гибридизация невозможна между гидами комплекса " yakuha " ( Achburner, 1989 ). Анализ межвидовых ГИб-рндов D.mauritiana х D.aimulana; D.aimulanaх D.melanogaster; D.aimulana х D.sechellia; D.aechelliax D.mauritiana (рис. 3) показал, что спаривание гомеологов сильно нарушается, и несконъшгированными могут быть центромерные районы хромосом или же целиком хромосомные плечи (ранняя, "компактная" стадия хромософ Особый интерес представляет гибридизация между гомосеквентными видами D.ainiulans и D.sechellia (рис, 3,а). Несмотря на их сходство по взаиморасположению хромосом, в ядрах гибрида была обнаружена ввдоспецифичная особенность расположения гомеологов.

"V

Рис. 3. Организация ядер трофоцитов межвидовых гибридов D„Siciliana/ D.aechellia

(a); D.sinulansX , х D.mauritiana (б); D. aimulansx D. mela-nogaater (в, Г-схема)

Сопоставляя полученный даннна с пзбостшеш признакам вадоссецлфгчной организации полнтеннш: хромосом трофоцетов комаров ( Степан, 1S37 ), менко отметить, что дан подгруппа D.r.oianogaBtcr характерны те se параметра влдоспецифич-носте, что п впервые открытые для комаров. В то ке время,у Droaophila был выявлен новый принцип: наличие - отсутстьиэ локального хроааоцентра.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЫЕВДДОВЫХ ПРЕООБРАЗОДАШ1Й В АРКИ -ТЕКТОНИКЕ ЯДЕР И ПРОБЛЕМЫ ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИХ ВЗАШО -ОТНОШЕНИЙ В ПОДГРУППЕ KELAHOGASTEK РОДА DR050PHILA

ФиЛОГОНетИЧЗСЕЕе отношения видов подгруппы D.melanogas-tar изучаются более 20 лет на базе многочисленных хромосомных, ген-фериентЕах, молекулярных, гибридологических и экологических данных (АаЬЪигпэг, 1989 ; Доугер и др., IS86). Еглосте с теу,до настоящего времени неясны существенные мо-кесты в филогенетических построениях, например, отношения в Кдаоторе ГОЫОСеквентннг: видов siraulans - aechellia — rnau-ritic-na, Противоречию траетуяяся данные по инверсионным различиям отдельных видов.

Опираясь на известные кладограммы, мы разработали схему ЭЕ0ЛОД50ШШХ преобразований архитектоники хромосом генеративной тканн в подгруппа D.nelanogacter ( которая не является в прямом смысле схемой видообразования, хотя мы и склонны считать ее близкой к последней. При сопоставленки этой схемы с кнадограммаш кэ бшю обнаружено принципиальных отличий. Однако наша схема более одназначно определяет позиций каждого вида (рпс. 4).

Тшпгшая хрог».оцентральная организация хромосом характерна только духя одного вида D.orena > являщегося по всей ви-дааостп филогенетически ксходнш. D.orsna Дает начало двум филогенетическим линиям " yakuba « и taelanogaster «( причем преобразования ароситектокаки хромосом в этих линиях отличаются удивительным параллелизмом. Первый этап характеризуется превращением локального хромоцентра D.orena в дкффуз-

ный, объедхнящий кольцевым "мостиком" хромосоанкз птечн (в. erecta .D.aimuiana »D.seohallia) . Затем эта картава преобразуется либо в независимо (без хромоцснтра) располохенные отдельные хромосомы, либо в состояние фиксации хрсмсасу ядерной оболочкой за счет местного прикрепления центроаерных (иногда теломерннх) участков хромосом к мембране ядра (D.tei-aaieri , D.melanogaster ) (fffite.4).

Рис.4. Схема эволюции архитектоники первично по-ллтенных хромосом трофоцитов яичников 8 видов подгруппы D.aelanogaster

Таким образом, можно предположить общее направление эволюции архитектоники хромосом в филогенетически близких видов комплекса:от- локального хромоцентра к диффузному хромоцентру и затем к его влзуальному исчезновению (отсутствию мегасромо-ссмных связей) и к несткому прикреплению хромосом к ядерной

оболочке.

Следует отметить, что эволюционные преобразования трехмерной организации хромосом у дрозофил, как и у комаров, происходят только в генеративной ткани, тогда кsa соматические характеризуются консерватизмом организации хромосом по типу "локального хроыоцентра". Реорганизация архитектоники хромосом генеративной ткани или системная мутация (Стегний, 1979; IS37), очевидно, является основой вцдообразовательных событий (шш их сопровождает). Это предположение подкрепляется тем фактом, что виды.имещие идентичную линейную структуру политенннх хромосом (гомосеквентные), отличаются по тем же видоспецифичным параметрам взаиморасположения хромосом, что и виды с фиксированными инверсионными перестройками. Подчеркнем, что хотя D.eimulana и D.sechollia имеют внешне сходную организацию ядер трофоцитов (диффузный хромоцентр), однако, межвидовые гибриды демонстрируют пространственное видо-специфичное расположение гомеологичных хромосом, что, очевидно характеризует видовые различия в системах координации хро-моцентральных связей на оболочке ядра.

Также интересно отметить, что при анализе системных мутаций в подгруппе D.melanogaster , как и у малярийных комгъ-ров (Стегний, 1979), ни в одном случае не обнаружено внутривидового полиморфизма (гетерозиготности) по архитектонике генома, что может однозначно свидетельствовать о сальтационном структурном преобразовании геноыа при формировании каждого вида.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование архитектоники ядер трофоцитов яичников у видов подгруппы D.melanogaster выявило системную реорганизацию ядра в процессе видообразования. Причем , как и у малярийных комаров, системные преобразования в архитектонике ядра дрозофилы выявляется только на уровне генеративной ткани.

Анализ филогенетических отношений между подгруп-

пы D.melanogaater прослеживает эволюцию архитектоники ядра от

хромоцентральной (примитивной). через диффузный хромоцентр к более упорядоченной архитектонике ядра, когда хромосомы имеют прикрепление к оболочке ядра. Как и у малярийных комаров, даннпе по дрозофиле покалывают, что архитектоника ядра может в ряде случаев служить дополнительным таксономическим признаком, позволяющим уточнять видовой статус. Такая диагностика особенно., важна для гсмосеквентных видов ( например,в.еесЬо1-11а и Б.таигИ;1апд ), которые не различаются по структура политенннх хромосом.

Таким образом, наша данные позволяют говорить, что реорганизация архитектоники хромосом в генеративной ткани пли системная мутация является одним из ключевых механизмов в вадо-образователышх событиях.

Перспективу дальнейших исследований мы представляем в выявлении механизма возникновения системных мутаций, которые можно попытаться получить в лабораторных условиях. Такой подход поможет понять один из механизмов сальтационного видообразования.

швода

1. Впервые изучены особенности взаиморасположения первично политенннх и вторично политенных хромосом в ядрах трофоцитов ЯИЧНИКОВ у ВОСЬМИ ВИДОВ подгруппы D.meXanogastвг.

2. Выявлены особенности в организации хромосомного аппарата генеративной ткани изученных видов. В отличие от соматических тканей (слюнные железы, Малышгиевы сосуды и др.), где хромосомы объединены в локальный хромоцентр, в трофоцитах яичников отсутствует хромоцентральная организация хромосом у всех видов,за исключением я.огепа.

3. Обнаружены видоспецифичные особенности взаиморасположения первично политенных хромосом трофоцитов яичников у разных видов подгруппы 2.те1аповаз*вг, в том числе,и у гомосеквентных

ВИДОВ 1),1ааиг11;1апа , Б.звсЬеШа и 1).а1ша1ашз,

4. Выяснен характер хромосомной эволюции в подгруппе Ь.ше1а-nogaзter на основе изменений во взаиморасположении первично политенных хромосом трофоцитов яичников. С учетом извест-

них фяяогенетичзскЕХ схем намечается следущее направление реорганизаций хромосомного аппарата: от локального хромоцен-тра (D.orena ) к диффузному хромоцентру (D.aimulana, D.se-cheilia.D.erecta ) ш к визуальному исчезновению хромоцен-тра (D.yalcuba, D.mauritiana ) и К жесткому прикреплению хроМОСОМ К ядерной оболочке ( D.melanogaater, D.teisaieri ).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТИЛЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Вассерлауф И.Э., Стегний В.Н. Пространственная и линейная организация интерфазного ядра генеративной ткани D.melanogaater линии *з(2)в // Сборник тезисов 3-й школы-семинара по генетике и селекции животных. Новосибирск. 1989. С.15.

2. Стегний В.Н., Вассерлауф И.Э. Особенности взаимного расположения политенннх хромосом в генеративной ткани У Dro-sophila melanogaater // Генетика. 1991. Т.27. Ш. С. II63-II68.

3. Стегний В.Н., Вассерлауф И.Э. Межвидовые отличия коориен-тации первично политенных хромосом трофоцитов у Drosophi-la melanogaater, D.aimulana D.mauritiana /J Генетика.

1991. Т.27. №7. С. II96-I173.

4. Вассерлауф И.Э., Стегний В.Н. Видоспецафичные особенности архитектоники первично политенных хромосом трофоцитов у Drosophila orena, D.erecta, D.teisaieri, D.yakuba .// Генетика. 1992. T.26. JÖ. С. 198-201.

5. Стегний В.Н., Вассерлауф И.Э. Видовая архитектоника хромосом генеративной ткани и проблемы филогенетических отношений в подгруппе melanogaeter рода Droeophila (so-phophora)// Генетика. 1994. Т.ЗО. М. С.478-483.