Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Структура и дивергенция геномов двустворчатых моллюсков семейства Mytylidae

ВАК РФ 03.00.03, Молекулярная биология

Автореферат диссертации по теме "Структура и дивергенция геномов двустворчатых моллюсков семейства Mytylidae"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕЗОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ \1 Е ЛОМОНОСОВА

Биологический факультет

На правах рукописи

МИЛЮТИНА ИРИНА АЛЕКСЕЕВНА

УДК 594.124: 577.212

СТРУКТУРА И ДИВЕРГЕНЦИЯ ГЕНОМОВ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ СЕМЕЙСТВА №7 ПЛОДЕ

03. 00. 03 - молекулярная биология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

№>сква 1992

Работа выполнена в секгсре эволюционной биохимии Рйучно-исследовательскаго института Физико-Химической Биологии им. А. Н. Белозерского Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова

Научный руководитель: доктор оиологичепких наук Н. Б. Петров

Официальные оппоненты; доктор Виологическкх наук

йедатаэя организация - Институт молекулярной сио.тогии РАН

___' часов на заседании специашякропанного совета Л ОгЗ. ОК. 70

при Московском государственном университете игл. и. е Ллгоносова но <уц>эсу: 119899 Мэсква, Ленинские горы, ЫГУ. Гйэлогкио^кий; факуль-

0 дпссс-ртац'/.ей южно ознакомиться а библиотека Г;-' .дагичъскоп»

Б. II Мздииков

кандидат биологических наук Е. М. Крьшова

Заедгга диссертации состоятся

чкулъгнтя УГУ.

Лито реферат разослан ".

.»ченый секрет.'!;

1К.иШИр0й&ЖП'0 СОВ1

Г ХШЙГ

, ..лЯ Síí'HJiv;^ "i £KA

:.-.7T~) -3-

- i ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАШГЫ •

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Решение пробжей, связанных со строением и эволюцией генома, ш:еет больпос значение для исследования филогенетических относений различных организмов. Наиболее об здеэ принципы организации геномов эукариот одинаковы. Однако в разных группах организмов генош могут отличаться по размерам, процентному содержанию кинетических компонентов и характеру чередования уникальных и повторяющихся последовательностей ДНК. Данж>"? тагсого рода позволяет получить представление о гаотнокерноста:: зеолщии геномов в разных группах эукаркот, а текла необходима для корректной интерпретации результатов, полученных методой ДНК-ЛШ гибридизации, который сирого притеняется для регония вопросов 4шюг«иии и сг.стематкки разных групп зшзотного и растительного царства.

Изслздоваше тетоз дивергенции разных кинетические гагаояся-тоз ДЕК позволяет не толы® использовать результаты гкбридкзецйп для филогенетических построений, по и приблизиться к понимании функциональной роли той шга иной фракции.

3 литературе данные о структуре и дивергенции геаожз митиляд практически отсутствуют (Петров, Антонов, 1974). В то г.е время, ге-иосиетематическке исследования митндад могут уточнить детали филогенеза, который в настоящее время реконструирован только по фзно-типическим признаем и даиним палеонтология. (Скарлато, • Огаробогп-тов, 19?9,1В83). Сравнительно полный палеонтологический материал позволяет довольно точно оценить вреш дивергенции разных видов шгаляд и, тем cama, тгыаы дивергенции фракций ДНК. Крою того, сравнительный анализ структур геномов очень древних и более молодых родов, входящие в это семейство, позволяет получить представ-

дение о закономерностях эволюции геномов митилид.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Основная цель работы - изучение филогенетических отношений шткдид го результатам гибридизации ДНК и выявление особенностей структуры и эволюции геномов митилвд.

В связи с этим были поставлены две задачи:

1. Исследовать структуру я организация ДИК митилид методом кинетики реассоцкации ДНК;

2. Исследовать степень и темпы дивергенции уникальных и повторяющихся последовательностей ДНК разных таксонов семейства

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Впервые проведено сравнительное исследование структуры н организации геномов нескольких видов штилвд из п/сеыейств МуЫПпае и ЬЬсПоНпае. Получены данные о размерах геномов митилид. Обнаружены структурные различия ДНК у представителей разных п/сешйств. В геномах митилид найдены "ископаемые" повторы, причем выявлены существенные различия их процентного содержания во (йрагада уникальных последовательностей (УН) ДНК древнего рода КЫю1из и сравнительно молодого рода Муи1иэ. ГЬ результатам гибридизации ЭТ1 ДКК построено филогенетическое дерево !«:гилкн и показано различие скоростей дивергенции УП ДНК в разных филогештичаских ветвях."

Показана генотипнческая гетерогенность вида М. ес!и1и пост-ооено филогенетическое дерево "ес!и113"'-подобнах форм.

Изучена степень дивергенции повторяющихся последовательностей ДНК митилид и обнаружены более чем двухкратные различия скоростей дивергенции уникальных и повторяющихся последовательностей ДНК.

Провиденные исследования указывают на возможность применения методов геносистематики для решения вопросов филогении митилид.

- б -

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы работы были доложзны на конференции шло дых ученых института Жшичэской Физики АНСССР в Черноголовке (1985г.) и на совместном заседании кафедры молекулярной биологии Биологического факультета ЫГУ и сектора эволюционной биохимии НИИОХБ им. А. Н. Белозерского МГУ (1S92 г.).

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 2 глав, вклотагщих результаты и их обсуждение, ааклшения и выводов. Работа ивлоизна на /¿¿'страницах машинописного текста Еключает/,3 таблиц, /J рисункоэ, названия цитируемой литературы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Препараты ДНК выделяли из фиксированных Ш°этанолом или лио-филизироваиных гонад и тканей по катоду Арридаи (Arrigi,19S8) с последующей очисткой гачевиЕО-фесфатяш матодсм (Britten ob al. , 1974).

Короткие фрагмента ДНК (250-400 ,н. п.) получали при пошщй ультразвукового дезинтегратора У5ДН-2Т при 0.12А, 22кГц три роза по 5 мкн. при О^ли в высокоскоростном гомогенизаторе VlrTls-бОЯ в течение 20 мин. при 40-45 тыс. об/шя. при 0° .

Длинные фрагменты ДНК (1800-2200 н. п.) получали в гомогенизаторе "Туре 302" (ПНР) при 8-10 тыс. об/юга. при 0° .

Реассоцнацию ДНК проводили по иетоду Бриттена (Britten ot al. ,1974). При этом атаквоты растворов ДНК денатурировали 10 кин. при 103° и инкубировали до различных значений C0t при стандартных условиях (0.12М ФБ; 60°) или эквивалентных им (0,511 ФВ; 68°). (CQ-начальная концентрация однонитчатой ДНК в шлях нукл. /литр; t -вреш в сек.). Одно- и даукитчатую ДНК разделяли на колонках с

гндроксиапатигои. Количество ДНК в каидой фракции определяли спек-трофотокетрмчески. Кривые кинетики реассоцнации строили, отклады-Еая по оси абсцисс значения Cot з логарифмическом масштабе, а по ocjí ординат - долю прореассоциировавшей ДШ.

УП ДНЯ выделяли двумя циклами реасеоциации коротких фрагментов ДНК при стандартных и мягки* условиях до разных значений С t .

Радиоактивное, меченне ДНК ссуизествдялм по- методу "никмранедяцйи" (йаниатие и др. ,1984).

ДНК-ДНК гибридизацию проводили в растворе при стандартном и шгком условиях инкубации. Соотношение мзчэяной и намеченной ДНК варьировало от 1:6000 до 1:10000, Шш'срйщнеся последовательности инкубировали'до C0t-iOO, ЭТТ до C'0t-1 ZOCO. Термостабильность гибридных i-олэкул ДНЯ определяла по профидям тершэлюции с гидроксиа-яатота в интервале температур от 60°до 95°(шш 4Ердо 85°).

Для учета саморгагооциация ставили контрольные реакции реас-социации ШЧ9НВ0П ДНК в присутствии Фрагментов ДНЗС-носителя (£. col i).

-зйэультаты и овзудщкз структура к орглшамои тш& шпшщ ьшетлкл р&азиэдавдн Дл$ ьюгдад ь работа ;/:ссле.г,оь.ака структура и организация геноша 4-х видов метлдшд из п/сешйств kí/tilinao к ítediolinao и 3. ke&nae из близкородственного сем. Saptiferidaa. Исследования показали, что по общим принципам структура геномов митклнд и S. keenae не отличается от других мешхйков и зукаризт в цадом. (табл.1). Наиболее вариабельной по процентное содержанка в гаиомэ оказалась фракция Tú ДНК. В геномах митилин приблизительно в два раза больше УП, чем

Таблица. 1. Параметры структурных liOtmoHeHTOB геномов митплид по

результатам кичотики реассоциации коротких фрагментов ДНК

очень быстрые

еыстрыэ

средние уникальные

% % C0t А

Qjt А % CQt (пг) (нп)

М. edulis

20 0,09 2,6x10 28 11 190 52 2100 1,4 200

Crenornytilus grayanus

Modiolus difficilis

18 0,1b 1,9x10* , 28 22 130 54 2900 2,0 ZOO

6 25 0.2 5,8xl03 34 10 117 31 1170 0,9 230

I I

Modiolus modiolus

8 20 0,14 1,0x10 32 9,5 160 33 1500 1,0 200

Septifer keenae

12 18 0,28 3,9x10° SO 16 70 42 1100 1,4 350

Примечание: А-частота повторяемости; G- размер генома, L- длина фрагментов

б гонках ыодиолии. Сравнение структур геномов видов рода Modiolus v. Сг. grayanus, шешда очень низку» скорость дивергенции, дает основание предположить, что формирование п/сешйств митилид было сопрялино с гежшьга перестройками (делециями или вставками генетического материала).

Го результатам кинетики реассоциации были определены размеры геномов мжклид. Они варьирухе в вебольсих пределах и составляет 0,0-К, О ПГ.

/Уш кэучеикя организации геномов кнтидяд мы использовали иа~ год сравнения кинетики рэассоцкащгл коротких и длинных фрагшнтов ДНК. Вмо показано, что характер черздозгукя уникальных и повторя-■«г,,ихеи последовательностей мигшззд шяэт бсть отнесен к "ксекопус-

■:о\г/" типу (Davidson ь-t al. ,1973).

**Я.»©п&схш" иозтеры в геног.ох идашщ

• 1 ргЛотах р-"да ав«>роз Ouzo иоп&згш, что ГО ДЕД'., получению прл етандьр?яьк >слэвял:-: $<з!куг>адаи, содаргат кшнючасгогные сильао гvjaiч"'poваши^э повтори, ко?ор'» ио скорости рззг.сс$г,;щ*т блкшш к >и?.*мш$ УН &i'a гамучяги '.щшт "иекэпас-шг" повтори и

найлена ь г&шдос щдаатов (Fox,Schn* d, 19.30), гороха (Murray чi, ,l98i>, уорсках oiSii (Ш»тгарауо, 19S4}.

,.L:,i - хчлекаа дзеиш о огру..тяро фрекцка УС, кяцавипкх при ■■■:i'v.a'. гакуоацаи, охсудздфкв. 8 та кпймл, ояи проде-

ы;гор-;о, г:.к ктоводя*?? Ссль-о корректно сравнивать р'лзлж-• lv; фракции ДЕК >:ляедоч Дсгибридизации. Шзгс»!у на начальном ..тага» работа ws вылса.хлп, ¿я "полэпае^е" понтера гено-

>•« H,xi. difficilis и ML gal loprovlnoialis, прэдставлихнзяс раз низ ..Л'с'ЖЖ^гг.а.

Рис.1. Профили терыоэлпции гоиодуплексов УП ДШ í.fcd. dlfficilís и Я galloprovincíalls, выделенных при стандартных ус ловки к кнкуо'ацил.

1- í.fcd. difficilis,

2- !.(. gal 1 oprov i no i al i s

55 60 65 70 75 80 35 90 95 ro

УП ДНК выделяли двухкратной реассоциацией коротких фрагментов при стандартных условиях до С 1-150 и зато» рэассоцикровали с большим избытком шшзчеяннх фрагментов ЛЕЙ при кягкгас условия': (55° 0,5 К СБ; £^=12000). При плавлении го^одуп-гег-соп были ■ обнарутэни два пика термоэгжции: терио-табнлькый (4ЕР-7сР) и термостабильнкЛ (75°-95°). (рис. 1). Термолабильный кошюкеит ш рассматривали как "ископаемыэ" повторы. Доля "ископаемы*" повторов во фракции УП М, га11оргоу1по1а11з составила 362, а >.Ьс1. сИГПсИ ¡а - 55,7%. Столь высокое содержание "искояаогмх" повторои приводит к существенному искажению Тпг УП ДНК, что затрудняет сравнение из яду гомо- и ге-

I лосгпзов&гелг-кистеЯ Д5К юии~яд

с ксоГДОЛ8Н••13<35 "кгкопаэыагл" повторам! (0,5 М ФВ; С ,¿=12000) (•: скобггааг данк значения <4?пл )

М, да! 2 оргоу И1С;оА 1 е

Мзс1. <ИГПыИ£

по

70

55

70

МуЫ

£ГА1 1 оргоу: пс 1 а11 л

(11ГГ) с 111 ь

¡п

_________

100 78,5

59,0 34,8 (6,2) {19,1)

'пл

100 08,0 34,4 (0,6) 12,1 (13,0)

9,4 71,6 Ю0 77,6 100

Сгепогл'Л 11п2 ргауалиг

63,9 60,5 (5,6) (14. Ю

82,4 65,8 63,4 (2,5) 36, 'с (0,0)

Таблица В. Гибридизация уиикалъних посладователыюстеЯ ДНК магижд, отдел етт.чих о? "ископаемых" повторов при реассоциации в мягких условиях до Со1=Ю0

М. ЙСШ. 1г5 Сг. дгауапиз Мэй, (той г с>1 ив

ПЛ /о дТпл % ЛТШ1 X

М. «1и1 - - 13,6 23, 6 15,8 5,8

Пг. егауашй 14,4 а - - 8,4 24,8

!Лу|. яг.хЬсЛиа 18,8 14, 0 13,8 11, 9 - -

^>1. <11ГТЮ11; э 17,0 14, 0 13,6 11. 9 3,5 96,5

Ц->.1 лг1г-1а!лсц:з 17,3 6, а 17,8 6, 1 12,3 19,0

Мо^си! ¡я^.а 15,9 8, 0 17,7 7, А 15,3 4,4

0

1

терологичнкми реакциями для разных реперов при роципрскных сравнениях. (табл.2). Эти результаты оказались полезными при выборе условий выделения УП ДНК реперных видов митилид - УП получали при мягких условиях реассоциации, позволяющих • отделить "ископаемые" повторы от истинно УП.

■ ГОМОЛОГИИ УНИКАЛЬНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДНК МИТИЛВД Степень дивергенции УП ДНК у представителей разных п/семейсгв и в п/семействе bfodlollnas Результаты гибридизации УП Д!й шггшлд из разных п/семэйств показали, что при Бремени независимой эполюцж таксонов более 2СО млн. лет метод ДНК-ДНК гибридизация кепринаним для сцепки степени дивергенции фракции УП ДКГС. Так, доля годалогичних УП иялду вида»« ив п/сеис-йств Mytilinae и Modlolinae составляет всего 5-14% при 13,0-18,8Z н.э. (табл.3).

В таблице приведены такта результаты гибридизации УП ДНК 4-х видов юдиолин, которые свидетельствуют о раннем отделешт Mod. aririaticus от филогенетической зетви КЫ. modiolus и Mod. difficj] is. Результаты гибридизации реперных видов миишш п Mod. modiolus с Musculista senhousil ставят под сомнение мнение ряда систематиков о принадлежности этого вида к п/сен. ¡.fediolinso. (Скарлато, Старобогатов,1079).

Сраяненке этих результатов с аналогичными результатами для других' групп беспозвоночных показало, что степень дгаергенцгш УП JCHK 165ТНДВД шя>, чем у одноименных таксонов других групп. (Лдо,Петров, 1085; Ерысов и др. ,1978).

Дивергенция уншгаяьиых последовательностей ДШ митиллн П/сем. Mytilinaa объединяет виды, дивергировавяке около 40

шш. лет назад, Ии исследовали степень дивергенции УП ДНК пяти видов этого п/сен.: i.ryti lus edulis, í.í gal loproviricial is, M coruscas, U cal 1 formíwus, Cr. grayanus. Для сравнения скоростей дивергенции использован йотод сравнения скоростей дивергенции в разных филогенетических ветвях относительно "впешего" вида (Sheldon, 1986). В ¡ичестке "внеших" видов вь'Зраны Mod. modiolus и Soptifor koenas. Результаты гибридизации приведены в табл. 4. Анализ результатов табл. 4 позволил выделить 3 группы видов штшт-, итаких кеаду со-«ой пряйшшоямю одинаковую степень дивергенции УП ДНИ К первой группе относятся Ы. gal loprovinoial is и lAudulis, шторке дашарги-ровагл сравнительно недавно (3% н.а.). Ы coruscus и oali formarais, УЛ исторг накопили 6.3Х н.э. представляет вторую ■рушу, .: грэтья группа представлена одним видом - Cr. grayanus. •'п-чнэяь дявергоиияз УП ДШ1 кюаду годами т лжбш: 2-х групп состав-• .кет 14% к. а. Зги доушгехи ке исзводааг сднозначао построить, imuy дивергент» ш?швш, отрзгекнф» эволюционное отко^лгил ызаду . пс.ог&нштсюш uütbkjsí. .водоход» сзеш дивергенции ирквздеиы .••i «we. 2. 2замшое рзслоко-гаияз ьэгзсй на схема:-: заавет* от ско-й-?е-й чачсежмавс лукмсгсдог: ааь.ок а УП вядоз ив разных ?>;i-wr'rtM ¿яъх-скгх я&ингй. Дкл оденет ?c;xob Дйтгоргешри Ш ДК.Ч е раз; »¡лу»«« лстрх-окш з:!тпл"с, uy ш&львав&т v-тгог: ггбркдвзш&к с . годлл! -- Ww. кхНоилз и s. келпг->. Авалю ргау.1лтаг

<>í! п'ддоде&зпю! иокз&ал, что скорость якжпхошш шшз £ VII ЛЕК .»«юны» ira рсаудьтагам пабрядквзщз; с S. keener близки, в тс вредо va: результата г.чбридкзацди с !¿¿d. rodiolua сгздгтю&ггзуск 0 " -'-ПК- ПКОрОСТс.-Й К^ХШЛОШШ К ;":!3ух I01-3ÍÍZ рода fcíytllus о од-

сторош и Cr. rruysmss о /догои. (таЗл. 4). '

г а -гs ро ^ тп,..олгс; ,;н (3 cid6.42x)

И CPOSHOÏOJSSPS

:A;,aIIo- согиз- Mcaiir'cr- Cr. Lbd. S. ksenaa provin- cas n iiTCis grays- modio-

li i al i s nus lus

4 14,3 - - -

' o" \ ' : 45) (0,44)

- ; - • • f 0 14,3 ö,3 _ - _

( ÍJ. V6) (0.88) (0,33)

Л 14,2 14,0 14,3 - -

( П 52) (0,30) (0,68) (0,13) l—1

CJ

ik-.d. :.-ociic)- 1 tí, ,3 20,2 17,4 19,8 13,8 - 1

US со, .55) (0,28) (0,14) ; (0,14) (1,5)

20,0 Í7.3 18,7 18,0 18,4

tí; '2) (î.-îâ) (0,5) (0,68) (1,9) (0,81)

ABC

Y

X

Y

a

в

с

Рис. 2. Возможные схемы дивергенции митилин

А, В - виды p. M/tilus; С - Сг. grayanus X,Y - точки дивергенции

В работе проведен подробный анализ возшяяых вариантов дивергенции- митилин и доказано, что филогенетические отношения в этом п/семействе верно отражает схема а) на рис. 2.

По матрице значений ДТПЛ методом минимальной длины (Farris, 1972) построено филогенетическое дерево митилин (рис.3), которое по порядку дивергенции основных ветвей полностью совпадает со схемой а) на рис. 2.

Используя палеонтологические данные, мы оценили скорости накопления нуклеотидных замен в разных филогенетических ветвях. Они составили 0.Z3-0.35X н.э./млн. лет для рода Mytilus и 0,1 Z н. а. /млн. лет для Сг. grayanus.

Различия в скоростях дивергенции УП ДНК митилид коррелируют со сроками достижения половозрелое™ различных видов. .Crenomytilus и Modiolus достигают половозрелости к 6-7 годам, тогда как для рода Myt.ilus этот срок составляет 1-2 года. (Касьянов и др. ,1980; Са-

дыхова, 1964).

7 о

Г"

---1

4.3

5,85

3.65

1,05

2.85

3.45

1 2

3

4

5

6

Рис. 3. 5шгогенетическое дерево митнлин, построенное штодом 5арриса: 1- М ескШь, 2- Я 2а11оргоу1пс1аПз, 3- М. согизсиз, 4- ЫсаПГагШгшз, 5- Ст. ггауапиэ, 6- Шс!. ггасИо1из

Т. о. патл результаты не противоречат гипотезе "времени генерации".

(КоНпе et а1. ,1972; 1,в1Г<1 еЬ а1.,1869)

!'эллопуляционная степень дивергенции УП ДНК !А ос^и! 1 з

("съедобная" мидия) •

Шла изучена ыезягопуляциояяая степень дивергенции УП ДНК вида

?>1 ейиПз ("съедобная" кидия). Анализ результатов гкЭридиаации УП

ДЙК 8-и географических популяций этого вида показал, что дТ шж-

ггопуляционянх гетеродуллексов ларьируст в широких пределах, превк-

1

шал п некоторых случаях значения дТ межвидовых гибридов, (табл. 5). Стя результаты подтвердили вывод ряда авторов о том, что ¡.и» м.«с1иПн таксонсмичесгси неоднороден и ряд "осЧЛ!.«-"- подебних фор», классифицируемых как НеЗиНг, на самом дечэ представляет собУ. други« виды. (Скарлато, Старобогатов,1979; Уо0опз1с1, 1038-, Мак-Дональд и др. ,1990).

По матрице значений дТП1 было построено фАгРг*»к<?,»-и>«!С!«Р9

Таблица Б. Значения дТщ гетеродуплексов, полученных при

мэяшопуляциоикой гибридизации УП .ДНК "съедобной" мидии

Белое коре Баренцево море Атлантика . (Ныо-Яорк) Балтика Японское море (о. Хонсю) Черное море М. califor-ni-anus

Белое море - 7.4 (0,48) 2,0 . (0,24) 3,5 (0,32) 2,2 (0,26) 2,9 (0,35) 13.5 (0,3)

Баренцево море 7,2 (0,86) - 8,5 (0,36) 2,5 (0,45) 7,4 (0,01) 8,3 (0) 15.0 (0,3)

Атлантика 1.5 (0,4) 7,5 (0,69) - 4,6 (0,23) 3,0 (0,21) 3,8 (0,38) 13,6 (0,59)

Балтика 3,4 (0,2) 2 7 (0,65) 5,3 (0.53) - 5,5 (0,59) 5,1 (0,61) 13.7 (0)

Японское море 3,0 (0,34) - 8,2 (0,25) 4.4 (0,51) 6,0 (0,12) - 0,5 (0,41) 13,8 (0)

Черное море 2,9 (0,19) 8,0 (0,38) 4,3 (0.07) 5,6 (0,29) 0,5 (0,32) - 14,0 (1,1)

М. calif огп i anus 14,6 (0,67) 14,6 (0) 14,1 (1.34) 13,7 (0,56) 13,2 (1,15) 14,3 ■ (0,7) -

М. trossu-lus (аалив Восток) 7,4 (0,5) 2,4 (0,51) 9,3 (0,4) X 7,7 0) 8,0 (0,36) 13,1 (0,6)

зал, Посьет 7,6 (0,56) 2,3 (0) 8,8 (0) X X 8,0 (0) 13,7 (0,99)

во "съедобной" мидии с помощью пакета программ "FHYLIP" (Felsenstein,1985) по программа "Fitch", не предполагайся равенства скоростей дивергенции сестринских веткой, (рис. 4).

3 работе рассмтгривзются три воэяолиых объяснения некои-цевого расположения беломорской и финской форм на ветвях филогенетического дерэва,. представленного на рис. 4.

\

^ С

эЧ,,

ч *

К

!У О

¡I.c^lifornianu."! /

У

/

Рис. 4. Фыогейоткческое дерего "смдсбнсй" :л!дк:п Л- барсиц-эзсморская

популяция, в- фШШКПЯ,

D- бэтморстая, С- атлантическая, Е- японская, К- тергогарскпя X, Y- точга диверген-щш ззтяей.

/

В слезное?!!, раоск-тр!ГБ;йтся возгагяссгь гиЗридогеннсго про --»догч'жч: '.тн,с ¡-CTsyan so каход'Л* подтверждения при подробней .»вдлтяе л^г/гьгатоп г\?р::д»тция УП 2Ш.

У < к ¿лгаоду, что ^плогэпэтотоское дзрепо на pnc. 1.

пхраагчгг гг^'уса ззеяа&ч а.тси сашстоятелыш: зпдрэ "сьедобле-'Л" Иахоля !'з р-клпега скоростей дагергекцш УП ДКС па реп га« уадиотках фи йогеие?!!Ч&скего тдарэяа, то'Я'Л 3 (зкиская So-рма) и О (Се.чэмзрся'ш !;орка) г.'сг?гго рпссютргаать как тсч~:л дкворгеяшш зй-н. голпдетвки саз.течта c!33?ociort лиЕоргеяияя тнгдов Л и В длгла

ветви вида В близка к нулю, тогда как длина ветви вида А составляет 2,7. Аналогичные рассуэдения объясняют положение беломорского вида D на филогенетическом дереве.

ДИВЕРГЕНЦИЯ ГОВОРЯЩИХСЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЯ ДНК ШКЛИД Повторяющиеся последовательности представляет значительную часть генома эукариот. Одна ко результаты исследования повторов методом гибридизации ДНК как правило не используются для решеиш вопросов филогении и систематики. Это связано с тем, что на рг-зультаты гибридизации шкет влиять степень повторяемости последовательностей и их внутригеномнак дивергенция. Тем не менее, представляет интерес эеолюция повторов и темпы кх дивергенции, изучение которых может оказаться полезным для понимания функциональной роли этой фракции в геноме.

Ш исследовали степень дивергенции суммарных повторов 10 видов митилид и S. keenaa относительно 4-х реперных видов: Medulis, Сг. grayanus, tod. modiolus, S. keenaa. Принимая во внимание большое время независимой эволюции п/секейств, гибридизацию проводили при стандартном (0.12М ФБ; 60°) и более мягком (0,12М ОБ; 50°) критериях инкубации до значения C^t-100. Результаты гибридизации представлены в табл. 6.

В целом, результаты гибридизации повторяющихся последователь-костей ДНК митилид подтверждают представление о филогенетических отношениях в семействе, полученное наш на основании гибридизации УП ДНК Значительно более низкая степень дивергенции повторов [dHJ ДНК Modiolus относительно Crenorrr/t 1 lus (2,5% н. з. и 56% гомологий) по сравнению с реципрокной реакцией (табл.6), мокет б(гь объяснена наличием п геном« Modiolus амплкфицироаанных, гомологичных повто-

Тайшца 6. Зкачзиаа ¿л^л гетеродупггксов, псдучепаих при гибридизации поаторякааса последсзатеяькостей ]Ш (Q>t-100) при стандартных ('60°; 0,12U SB) и ьягких (50 ;0,12М ФБ) условиях инкубации

M о dull я Cr. grayanus Mod. modiolus S. кеепаэ

5CЯ 50° GO0 50° 60° scP 60°

М edulis - - . G, 0 6,7 6,5 9,0 7,a

Kl galloprovm- 1.9 Oj 6,5 л л . 8,2

oialis

M. ccrusc us 3,9 5,9 5,2 5,3 X X 8,2

Cr. grayanus 5,1 7,4 - - 2,5 2,9 7.1

КЫ. modiolus 6,4 10,4 5,9 6,5 - - 8,1

¡.fed. diffioil'is X X 5,8 7,0 0,8 1.5 11

Mod. adnaticus 6,5 9,2 9,5 9,3 6,2 8,0 9,5

Kfusc. sanhousi i 0,1 7,0 5,6 6,5 7,1 8,0 7,1

Mytilaster sp. 7,5 X 8,3 9,3 7,4 9,5 8,3

Musculus discors 5,2 X X X 8,3 X X

S. кеепаэ 6,2 8,0 Л X 5,7 6,9 -

- 20 -

рам Crenomytilus высококонсервативных последовательностей.

Сравнение скоростей дивергенции повторяющихся и уникальных последовательностей ДНК митилид свидетельствует о том, что повторяющиеся последовательности эволюционирует в 2,5 раза медленнее, чем уникальные, что согласуется с результатами аналогичных сравнений в других группах эукариот. (Harpold, Craig, 1977; Delninger, Schmld, 1976; Кедрова и др. ,1980; Адо, Петров, 1985).

ВЫВОДЫ

1. Метод молекулярной гибридизации ДНК может быть использован для оценки родственных отношений в семействе Mytllldaa в пределах рода.

2. Структура геномов митилин и ыодиолин различна Основные различия связаны с процентным содержанием уникальных последова-тельноотёй ДНК, что может быть следствием геномных перестроек в период формирования подсемейств.

3. Б гекоьгах митилид найдены "ископаемые" повтори, причем их процентное содержание существенно вьше в геноме древнего и медленно эволюционирующего рода Modiolus по сравнению с быстро эволюционирующим родом Mytilus.

4. В подсемействе MytUlnae полно выделить три филогенетические ветви. Старость дивергенции уникальных последовательностей ДНК в ветви рода CrencrcytUus нюяэ, чем в двух ветвях рода Mytilus.

5. Шказана таксономическая неоднородность восьми географических популяций "съедобной" мидии (Hedulis). Б результате кссле-доваииа изжпопуляционной степени дивергенции УТС ДНК сделан вьгвод о пуе*зствованки пятя видов среди "odulls''-подобных форм.

6. Старость дивергенции уникальных последовательностей ДЕК

митияид в 2-3 раза выпге скорости дивергенции повторяющиеся последовательностей.

СПИСОК РАБОТ. ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. ДуОовицкий 3. Л. , Шлюиша И. А. 1985. Иетод гистограчшюй обработки экспериментальных кривых кинетики реассоциации ДНК, Труды конференции молодых, ученых ИХФ АН СССР

2. Мштгииа И. А., Петров К а 1989. Дивергенция уникальных последовательностей ДНК двухстворчатых иоллосков п/сем МуЫНпаэ. !Ьхеку.чярная биология, т. 23, вып. 5, стр. 1373-1331.

3. Милэтииа ¡1 А., Штров II Б. 1990. Дивергенция уникальных последовательностей ДШ у моллюсков сем.МуШ1с1ай. Тезисы докладов VII Всесоюзного симпозиума "Молекулярные механизмы генетических процессов", стр. 41-42.