Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Структурные и функциональные изменения геномов в филогенезе и онтогенезе рыб

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Структурные и функциональные изменения геномов в филогенезе и онтогенезе рыб"

УКРАИНСКАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК РГ6 () ДИНСТИТУТ РАЗВЕДЕНИЯ И ГЕНЕТИКИ 1ИВОШХ

1 'А .''•..,

| «V Н'.Ч/И ¡.„■•.--•.

На правах рукописи

АРХИПЧУК ВИКТОР ВЛАДИМИРОВИЧ

СТРУКТУРНЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕНОМОВ В ФИЛОГЕНЕЗЕ И ОНТОГЕНЕЗЕ РЫБ

03.00.15 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Киев - 1995

Работа выполнена в Институте гидробиологии HAH Украины, г.Киев.

Официальные оппоненты: доктор Медицинских наук,

профессор Т.И.Бужиевская; доктор биологичеЬких наук,

Ведуиая организация: кафедра общей и молекулярной генетики • Киевского национального университета

имени Т.Г.Шевченко.

Запита состоится " ' июня 1995 г. в 10 часов на заседании специализированного ученого совёта при Институте разведения и генетики животных УААН.

Просим принять участие в обсуждении диссертации . при ее защите или выслать Ban отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, по адресу: 256319, Киевская обл., Борисполь-скйй р-н, с.Чубинское, ул.Погребняка, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института разведения и генетики животных У АЛЬ".

■ Автореферат разослан " " мая 1995 г.

профессор В.С.Коновалов; доктор биологических наук Н.Н.Харитонова.

! ■■■)

Г,

Ученый секретарь

I /¿.¿с.' Н.Ф.Павличенко

7

I. легализированного ученого совета кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Цитогенетические исследования рыб -перспективное и быстро развивающееся направление, которое изучает глубинные биологические процессы, происходящие в одном из важней-вих звеньев водных экосистем, раскрывает их регуляторные механиз-, ни. Цель настоящей работы заключалась в анализе эволюционных перестроек кариотипов рыб и изучении функциональных изменений геномов в ходе индивидуального развития. Главные направления эволюции хромосомных наборов определяли на основе обвирного фактического материала, накопленного в кариологии рыб, с помощью специально раэработапных подходов. Особенности функционирования геномов в онтогенезе исследовали на примере генов рибосомкой РНК, активность которых оценивали на цитологическом уровне по ядрышковому критерию.

Эволюционные преобразования наследственного аппарата рыб анализировали по изменения« числа и морфологии хромосом. Хромосомы рыб - объект, тиагельно изучаемый на протяжении многих лет. Ой этой свидетельствуют около 1200 первоисточников, опубликованных по цитогенетике рыб и содержащих сведения о хромосомных наборах приблизительно 2000 видов; наличие серьезных обобщающих работ как отечественных (Васильев, 1985; Кирпичников, 1967), так и зарубежных авторов (Ohno, 1970; Hinegardner, Rosen, 1972; Gold, 1979). Однако целый ряд проблем остается еще не ревенным. Так, до конца не выяснены значение и роль разных типов геномных и хромосомных мутаций в филогенезе рыб; нет единого взгляда на основные пути эволюции кариотипов, темпы их изменения; много споров вызывает вопрос о влиянии хромосомных аберраций на процессы формообразования у рыб и др. Для определения основных закономерностей эволюции кариотипов рыб необходимо обобщить имеющийся фактический материал, создав банк данных по хромосомным наборам около двух тысяч видов, провести его детальный анализ с помощью специально разработанных подходов и

критериев.

Для изучения особенностей функционирования генома клетки на разных стадиях индивидуального развития использовали количественные характеристики ядрышек (число и размер). Ядрышки представляю! собой комплекс амплифицированных генов рибосомной РНК и их продуктов, изменения их морфологии непосредственно связаны с важнейшими молекулярно-генетвческими процессами в клетке и объективна отражают особенности ее метаболизма. В отличие от многочисленных работ но эволюции кариотипов рыб крайне мало исследований, связанных с изучением ядрыиковых показателей; сведения, приводимые в них отрывочны,' что не позволяет делать каких-либо существенных заключений и обобщений. Детальные исследования, посвященные изменениям ядрыиковых характеристик в онтогенезе, .особенностям связи ядрынковой активности клеток с физиологическим состоянием рыб, тканеспецифич-ности, наследуемости ядрышкового критерия и т.д., у данного класса позвоночных вообще не проводились, вследствие этого многие аспекты рассматриваемой проблемы разрабатывались автором впервые.

Использование морфологических' характеристик ядрыеек в качестве биотеста - еще одно перспективное направление исследований. Преимущества ядрышкового критерия заключаются, помьмо технической простота метода, в его высокой чувствительности и экспрессивности, , что обусловлено оценкой воздействий внекних факторов по функциональным, а не структурным изменениям генетического аппарата.

Диссертационная работа выполнялась как часть комплексных исследований отдела экологической физиологии водных животных /Института гидробиологии 1Ш1 Украйни, направленных на изучение Физиологических основ культивирования гидробионтов в регулируемых системах (госбюджетные, темы N2,33.6.2 и N01 ?4U01936.3), анализ последствий 'audpuu на ЧлОС (задание 5.2.-1.4 Национальной программы

ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы), разработку системы биоиндикации и биотестироваиия природных вод (прикладная тема ГКНТ Украины N02.02.01/003-92). Работы по определению основных направлений эволюции кариотипов рнб поддерживаются Госфондом фундаментальных исследований (тема Мб.3/39).

Цель работы. Изучение закономерностей структурных й функциональных изменений геномов рыб в течение их исторического и индивидуального развития.

Основные задачи научного исследования были следующие:

- Определить основные направления эгслюции кариотипов рыб;

- изучить роль разных типов хромосомных нутаций в эволюция важнейних таксонов рыб;

- исследовать взаимосвязь между кариотиппческой и фенотипи-ческой изменчивостью, оценить роль яррмосомных и геномных мутаций в процессах формообразования у рыб;

- установить связь изменений морфологических характеристик ядрышек с основными показателями метаболизма в клетках рыб;

- определить особенности функциональной активности ядрынек па отдельных этапах онтогенеза (эмбриогенез, ювенилышй период, половозрелое состояние), проанализировать ядрыиковые характеристики в разных органах и тканях рыб; .

- выяснить зависимость массы, тенденций роста у рыб разного возраста от ядрышковой активности их клеток;

- исследовать ритмичность ядрыиковых характеристик у взрослых особей нз протяжении года, суток, а такхё в период нереста*

* определить характер наследственной изменчивости ядрыяковых показателей у рыб;

- выяснить механизмы регуляции ядрынковой акти-ности в клетках с различной структурой ядрышкового аппарата;

- А -

- разработать принципы использования ядрыпковых характеристик в биотестировании.

Теоретическая и практическая ценность результатов работы, их научная новизна. Теоретическую ценность результатов диссертации составляют: наиболее полный банк данных по кариотипическим и геномном характеристикам рыб, предложенные .автором индексы и критерии эволюционной перестройки кариотипов; выводы, касающиеся основных закономерностей эволюции кариотипов рыб, а также особенностей Функционирования генома (на примере ядрывкового критерия) в онтогенезе рыб.

Их научная новизна заключается в следующем:

- создан наиболее полный банк данных по хромосомным числам и формулам 1700 видов рыб, по размерам генома приблизительно 500 видов;

- для обработки больного объема кариологических данных предложены процентный критерий, индексы эволюционной перестройки ка-.риотипов;

- доказано, что изменения числа хромосом и количества ДНК у костистых рыб (Те1еоз1е1) не носят однонаправленного - в сторону уменьвения или увеличения - характера;

- получены новые данные, более полно раскрывающие роль в эволюции важнейаих таксонов рыб разных типов хромосомных мутаций: ро-бертсоновских транслокаций, периценгрических инверсий, авто- и ал-лоцолиплоидии, дупликаций и делеций, элиминаций хромосом;

- сравнительный анализ показателей кариотипической изменчивости! с одной стороны, и эволюционного возраста отрядов рыб, а также количества составляющих их ви^ов, родов, семейств - с другой, обнаружил влияние генных, хромосомных и геномных мутаций на >'икроэволюционные и только генных изменений - на макроэволюционные

процессы;

- конкретно для класса костных рыб (Сз1е1сЫЬуез) подтверждена взаимосвязь кариотипических изменений и морфологического разнообразия;

I

- показано увеличение темпов хромосомной эволюции у более молодых по палеонтологическому возрасту отрядор костистых рыб;

- впервые исследованы закономерности изменения морфологнчес-' ких характеристик ядрывек. на разных этапах онтогенеза рыб;

- выявлена тканеспецифичность ядрыиковой активности;

- установлена ритмичность ядрынковых показателей у рыб ь течение суток, года, а также нерестового периода;

- Выяснен характер взаимосвязи ядрыиковых характеристик с массой и размерами рыб разного возраста;

- доказана наследуемость ядрышковых характеристик;

- изучены механизмы изменения числа и размера ядрышек в клетках, различающихся по строению ядрыикового аппарата;

- обосновано использование ядрыиковою критерия в качестве высокочувствительного биотеста.

Практическая значимость выполненных исследований заклкчао-тск в следующем. Выводы но эволюции кариотипов рыб были включены, как составная часть, в курс "Генетика гидробионтов" для студептов биологического факультета Киевского национального университета им. Т.Г.Шевченко. Применение индексов эволюционной перестройки карно-, типов является новым подходом в карьпсистематике рнб. Банк данных -по хромосомным числам и формулам, оформленный в "Атлас хромосом рыб", предлагается в качестве справочника для специалистов и студентов вузов биологического и рыбоводного профилей.

Тесная взаимосвязь числа, размера ядрышек, процента их гет«-ромгрфиик нар с. основьям» показателями .метаболических процессов з

клетке позволяет рекомендовать количественные характеристики ядры-аек как цитологический критерий биосинтетической активности клетки. Оценка физиологического состояния организма с помочью ядрыико-ввго критерия позволяет выявлять оптимально готовых к воспроизводству самок без повреждения их репродуктивных- и жизненных Оуькций, получать качественное потомство в максимальном количестве (новизна подтверждена авторским свидетельством). Ядрышковые характеристики, обладающие высокой степенью наследуемости, могут использоваться как ценный селекционный признак в рыбоводстве. Ядрив-ховый критерий является высокочувствительным биотестом дли определения пороговых величин антропогенных факторов, влияющих на клетки как 'животных, так и растительных организмов. Например., он фиксирует воздействие на геном радиации в малых дозах, которые не регистрируются другими цитогенетическими методами. Данный способ и его модификации занижены диум; патентами. Использование ядрыпковых показателей не ограничивается рамками только ихтиологических и гидробиологических исследований, они также успешно могут применяться в радиобиологии, токсикологии, фармакологии и т.д.

Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы докладывались на III и IV Международных конференциях по цито-генетике (Пловдив, Болгария, 198*1; Враца, Болгария, 1969); V съезде Всесоюзного общества генетиков и селекционеров (Москва, 1987) V Всесоюзной конференции по раннему онтогенезу рыб (Астрахань 1991); Международной конференции, посвященной методам исследовони и использования гидроэкоснстем О'ига, 1991); VI съезде Украинског обцества генетико» » селекционеров ( Полтава, 1112).

Все теоретические положения работы, ее практические результа ты опубликованы в ведущих журналах обчебиологического и генетичес кого профиля. Всего по теме диссертации опубликовано 43 работы,

- 7 -

той числе 2 депонированных монографии, 33 статьи, 5 тезисов докладов, получены авторское свидетельство и два патента.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, обзора литературы, методики исследований, II глав с описанием результатов исследований и их обсуждением, заключения и выводов, 26 таблйц, 37 рясуккбв и списка литературы, включающего 322 первоисточника, из них 171 - иностранных авторов. Работа изложена яа 276 страницах маиинопвси.

Койкретное личное участив автора в. получении научных ¡>е-зультатов. На протяжении 1977-1994 гг. самостоятельно создал банк данных цо хромосомный характеристикам 1700 я размеру генома 500 видов рыб, при этом были проанализированы сведения из 1100 первоисточников. Автор разработал специальные критерии для анализа болыогё объема кариологических данных: процентный критерий и индексы эволюционной перестройки кариотипов рыб. Автор получил результаты об отсутствии зависимости между эволюционным возрастом отрядов рыб й характерными для них средним числом хромосом и количеством ДНК, выявил взаимосвязь между хромосомными и геномными изменениями в филогенезе костных рыб, конкретизировал ведущие механизмы хромосомных мутаций, их влияние на процессы формообразования у рыб, доказал возрастание темпов каризтипической эволюции с уменьшением возраста отрядов, конкретно для рыб подтвердил взаимосвязькариотипического и фенотипического разнообразия.

Автору принадлежит идея использования количественных характеристик ядрывех для анализа функциональных'изменений генома клетки, в частности, генов рРНК, в онтогенезе рыб. Автор получил результаты, касающиеся закономерностей изменения ядрышкового критерия на разных этапах индивидуального развития, особенностях связи ядрнт-ковой активности клеток с Maccoif рыб разного возраста, тканеспеци-

- 8 -

Фичности и ритмичности функциональной активности ядрыиек, ее наследуемости, механизмов регуляции числа и ; размера ядрывек. Автор предложил и реализовал и дек» использования ядрьшковых характеристик в Сиотестировании, например, размера одиночных ядрывек и процента парных гетероморфных ядрыиек в клетках с одним-двумя ядрниками, а 1'оме их числа - в миогоядрысковых клетках.

Результаты работы получили признание за рубеюн: автор избран почетным членом Союза научных работников Болгарии (1989), действительным/членом Нып-Яоркской академии наук (1994).'

СОДЕРЛАНИБ РАБОТЫ .....

МАТЕРИАЛЫ й МЕТОДЫ

Эксперименты проводили б течение 1960-1993 гг. на базе соответствующих структурных подразделений Института ботаники ИАН Украины, Киевского национального университета имени Т.Г.Иевченко, Института гидробиологии HAH Украины (ИГБ), Запорожского нерестово-выростного хозяйства и рыбного хозяйства Пултовской РИС (Винницкая область).

В первых опытах, оценивающих активность рибосомних генов по количеству и размерам ядрыиек, использовали каллусчне итаммы китайского табака, Nlcotiana chlnensls, и красавки, Atropa belladonna, а также гибриды соматических клеток этих двух растений. Ядрыв-ковые характеристики в онтогеирЬ" рыб исследовали у яузпехвоста, Carasslus auratus auratus, серебряного карася, Carasslus auratus glbello Bloch., карпа, Cyprlnus carpió l., белого, Hypophthalmlch-thys molitrlx Val., и пестрого, Arlsttclithys nobills Rich., тплс-толобов, белого омура, Ctenopharyp^odon ld°lia Vu!. В зависимости от. решаемой зацачч для исследований использопдли ткани и органы рыб различи,-х возрастных групп, содержлптихся в р'гупирусмнх условиях аквакомплекса.

• : - - 9 -

Закономерности изменения ядрыаковой активности в эмбриогенезе изучали на развивающейся цкре карпа, серебряного карася, белого и, пестрого толстолобов. Получение половых продуктов и инкубацию икрц проводили в соответствии с обцепрпнятой биотехнологией разведения

I

карпа и растительноядных рыб. Условия впевней среды были оптимальными. Проба зародквевого материала у карпа в карася отбирали па стадиях .замыкания яелточной пробки, хвостовой почки, начала пигментации глаз п подвижности эмбриона, перед вылуплепием; у белого в йестрого толстолобов - па этапе гаструляции п перед вылуп-леняем.,

Анализ ядрыпковой активности в нерестовый период проводили с двумя видами карповых риб: вуалехвостом и серебряным карасем, карпам. Для приготовления цитологичекнх препаратов использовали клетки плавниковой кайми, что позволяло изучать динамику нерестового цикла па одной и той же самке без существенных стрессовых воздействий и поврездения ее репродуктивных функций.

Влияние радиации в малых дозах на генетический аппарат эмбрионов карпа и серебряного карася изучали в радиоблоке ИГБ в течение 1987-1988 гг. Санцы и свмки этих видоб были завезены ; аква-комплекс ИГБ до апреля 1986 г и содержались в условиях, сводивших к минимуму воздействие внеинего повышенного радиационного фона. Икру двух видов иомеиали в несколько аквариумов с "загрязненным" илом (завезен из северо-западной части Киевского водохранилища) л "чистым" илом (из низовьев Днепра). Гамма-активность илов колебалась в разных вариантах от 2 до 13 мкГр/ч.

В экспериментах по использованию ядрыакового критерия в качестве биотеста изучали как растительные, так и животные клетки. Различными для них били предварительные этапы по выделению, обработке тканей, приготовлению препаратов, тогда как методи окрлшив.!-

ния цитологических препаратов и их микроскопический анализ - практически одинаковы. Так, воздуико-сухие препараты окрашивали по методике (Реу, Тап^ауаМ, 1982), существенным моментом которой является непродолжительная по времени ( 5-6 мин ) обработка препаратов 501-ным раствором Л8Н03 в термостате при 58-60*С. После высу-яивания препараты докравивали 2%-ным раствором Гимза в течение 1 мин.

4исло ядрыжек подсчитывали в каждой пробе в 500-700 клетках с применением окуляров х16, объектива хЮО микроскопа "Атр11уа1" (Германия) и измеряли диаметр ядрышек окуляр-микрометром М0В-1-Х15 в 100 клетках при том же увеличении объектива. Площадь ядрыйек в клерках растений измеряли с помощью автоматической системы микроскопа "Интеграл-2МТ". Объем и площадь поверхности ядрывек определяли по стандартным математическим формулам.

Содержание общего белка в тканях определяли методом нанесения гомогената на хроматографическую бумагу с последуюцим окравиванием амидовварцек (ВгашЬаП е! а1., 1969). Определение концентрации нуклеиновых кислот в биологических образцах проводили спектрофото-метрически методами Флека, Иавро к Спирина, описанными в кн. "Методы биологии развития" (1974).

Для анализа эволюционных изменений геномов рыб в качестве исходного материала использован банк данных о кариотипах более 1700 видов рыб, а также сведения о содержании ДНК в клетках приблизительно 500 видов рыб. Кариотипйчиские данные включают в себя не только диплоидные и гаплоидные числа, но и полные хромосомные Формулы (в некоторых случаях ливь оазделение на двуйдечие и одноплечие хромосомы). Исследования значительно различающихся диплоидных чисел и хромосомных формул у отдельных таксонов рыб проводили с использованием объективного, информативного и сопоставимого на

-11-

разных количественных уровнях критерия процентного содержания раз- '. личных типов хромосом в наборе. Для каждого типа хромосом применяли соответствующую формулу.. Например, для нетацеитриков:

± м

ПКм = -- х 100, где ПКи - процентный критерий для метацентриче- .

£ 2п ских хромосом,2М - сумма всех метацентрических

хромосом:исследуемой группы видов, 2 2п - сумма диплоидных чисел.

■ Обвий процентный критерий для одного определенного таксона состоит из суммы процентных критериев для кавдого отдельного типа хромосом (метацентрического - М, субметацентрического - СМ, субте-лоцентри^еского - СТ, акро- и телоцентрического - А, Т): ПК = ПКм+ + ПКсм +.ПКст + ИКа.т. Применение данного критерия помогает более четко устанавливать те эволюционные преобразования у группу видов (полиплоидию, робертсоповские транслокацан, перицентрическпе ин- ' версии), которые проявляются в соответствующих числовых и структурных хромосомных различиях.

В тех теоретических исследованиях, где возникала необходимость оперировать какой-либо мерой эволюционных измененнй кариотипов, применяли специальные индексы: , который характеризует степень изменения морфологии хромосом, и ]Ь, оценивающий эволюционный изменения числа хромосом. Вычисляются эти индексы следующим образом: /> Н + СМ 1 СТ

/ ----х юо; где 2п = М + СН + СТ + А..Т;

2п

Индекс сС- это внрааенная в процентах доля двуплечих хромосом . в наборе. Для группы видов, объединенных в отдельный таксон, величина индекса аС определяется по следующей Формуле (в этом случае индекс обозначается как Л): р 5"( М + СМ + СТ )

=-^т-- * 100'

Величина индекса^б вычисляется как: ^^ 2п - N

х 100, N

- 12 -

где Н - диплоидное число хромосом у исходной, предковой Формы. При анализе кариотипических изменений у отдельных таксонов, включающих в себя некоторую совокупность видов, величина рассматриваемого индекса равна разнице мехду его максимальным и минимальным значениями в пределах изучаемой группы и обозначается как.

Статистическую обработку фактического материала производили на персональном компьютере "АвзЬгад" (Корея) с использованием со-ответствумцих прикладных программ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 1. Особенности кариотипов и соответствующие им эволюционные преобразования у различных таксонов рыб

Основные волросы, обсуждаемые в данной главе - характеристика кариотипов важнейших отрядов и семейств рыб и закономерности их эволюционных преобразований.

В отряде осетрообразных (Ас1репзегИогтез) выделяются две группы видов. У первой группы (2п = 120) ПК состоит из 501 двуплечих и 8$ одноплечих хромосом, 421 микрохромосом. У второй группы (2п = 240) эти показатели .соответственно равны 21, 10 и 691. Вероятно, эволюция осетрообр.азных шла по-пути аллополиплоидных увеличений генома, хотя расхождения в хромосомных формулах на различных уровнях плоидности могут быть обусловлены последствиями хромосомной дифференциации после автополгллоидии.

В отряде сельдеобразных (СмреН'огаез) можно отметить несколько тенденций в эволюции карлосипов: 1) удвоение хромосомного набора у . семейств лососевых (Бл' 'нОп1<1ае) и хариусов (ТЬутаПЫае); 2) вторичная Диплоидизация кариотипов, в основш ч за счет роберт-соновских транслокаций, у лососевых рыб; 3) многообразные и сложные хромосомные преобразования у других сомейств отряда на диплоидном УР0В1Ч' .

- 13 -

У всех изученных видов отряда миктофообразных (Myctophifor-nes) по 48 хромосом в наборе, 94Î которых телоцентрические, У отряда щукообразных (Esoclfories) виды рода Esox имеют кариотипы с 50 акроцентрическими хромосомами, а виды рода Unbra - по 22 хромосомы с медиально расположенной центромерой. Вероятно, что хромосомные Наборы рода Urabra возникли при робертсоновском слиянии одноплечих хромосом предкового вида. .

У большинства видов (761) семейства карповых (Cyprlnldae) отряда карпообразных (Cyprlnlforaes) 50- и 48-хромосомные' наборы. Кариотипы других видов содержат от до 78 хромосом. Десятая часть видов карповых рыб - тетраплоиды с 100-хромосомными наборами. У вида Diptychus dlpogon обнаружено самое высокое диплоидное число среди всех представителей рыб - 446 хромосом. Процент мета-цевтрическизс хромосом (32%) в 50-хромосокна* кариотипах почти в два раза больше, чем соответствующий показатель для 100-хромосом-ных наборов (19%), тогда как для телоцеитрнческих хромосом эта закономерность обратная - 191 и 44Î соответственно. По-видимому, у семейства карповых 100-хромосомные кариотипы возникли в результате аллополйплоидных перестроек; геномы, вступавших в гибридизацию видов, были различны.вследствие робертсоновских транслокаций. Процентные критерии в 100-, 156- и 206-хромосомяых наборах практически одинаковы, что позволяет рассматривать зтя кариотипы 'как результат автополиилоидик.

У карповых рыб - эндемиков Северной Америки почти все виды имеют по 50 хромосом в наборе, при этом 891 хромосом с недиальным расположением центромеры, a 11Ï - субтеломерным. У представителей карповых из других ареалов, ииевних диплоидное число хромосом 50, мета- и субметацентрическях хромосом было 54S, а субтело-,акро-центрических хромосом - 46Î, т.е. существенные хромосомные' нерест-

- п -

ройки сопровождали процесс специализации в семействе карповых.

Среди других таксонов отряда карпообразных семейство чукуча-новых (Са^з^тЫае) выделяется наличием только 96-100-хромосомных кариотипов с небольшим количеством (102) равноплечих хромосом. В семействе харациновых (СЬагас1с1ае) у половины видов обнаружены 48-хромосомные наборы, однако в целом спектр диплоидных чисел достаточно иирокий: от 32 до 64 хромосом; к тому же харациновые выделяются высоким содержанием (90Ь) двуплечих хромосом.

Для остальных семейств отряда карпообразных анализ процентных критериев на ди- и тетраплоидном уровнях как внутри отдельных видов, имеющих соответствующие формы, так и между различными видами ясно указывает на их автополиплондное происхождение: значения процентных критериев остаются постоянными. •

В преобладающей у отряда сомообразных (ЗИиН^гиев) совокупности кариотипов с 54-58 хромосомами более половины (55-581 ) хромосом субмета- и метацеитрики. Для 92-, 98- и 120-хромосомных наборов характерно высокое количество субметацентрических хромосом: 70-9811. В целом у видов этого отряда наблюдается значительная изменчивость хромосомных формул.

В отряде карпозубообразных (Сург1пойоп1:Ногиев), несмотря на преобладание одноплечих элементов (921£ А,Т), прослеживается характерная закономерность - по мере "т эдукции количества хромосом в наборе пропорционально увеличивается доля метацентрических хромосом. Такая же тенденция отмечена и у г,'гряда камбалообразных (Р1еигопес-НГогшез) с одним отличием - в (• < кариотипах большее количество хромосом с промежуточным положением центромеры ¡"Ч и СТ), т.е. у камбаловых рыб, помимо робертсоновских слиянияй акроцентрических хромосом, оюеделенную роль играли и перицентрические инверсии.

У большинства видов отряда сарганообразных (Ве1о'пНогмев) об-

- 15 -

наружены кариотипы с 48 хромосомами: четвертая часть хромосом мета- и субметацентрические. Вероятно, они возникли в результате пе-рицентричесгих инверсий. У представителей отряда трескообразннх (Gadiformes ) при уменьшении хромосомных чисел от 48 до 26 наблюдается рост процентного критерия мета- и субметацентрических хромосом, что: указывает на участие робертсонавских транслокаций в перестройках их кариотипов.

У видов отряда окунеобразных (Perclformes) в уменьваюцемся ряду диплоидных чисел 46-44-42 одинаковы процентные критерии: ПКм, см = 70%, ПКст.т = 80Ï. Этот факт можно объяснить элиминацией хромосом. Переход от модального для отряда числа хромосом 48 к карио-типу с 46 хромосомами осуществился, очевидно, вследствие центрических слияний.

У отряда колюикообразннх (Gasterosteiforraes) обнаружены кариотипы с 42-48 хромосомами, значительна доля субмета- и мета-центриков в наборах - 35J. Представители отряда кефалеобразных (fîugiliformes), за исключением одного вида, претерпели незначительные изменения за время своего развития. Для них характерны яг-боры с 48 акроцентрическими хромосомами.

У отряда слитножаберникообразных (Synbranchlforiaes) выявлен нетипичный для рыГ> кариотип с 24 акроцентрическими хромосомами. Виды отряда срост'очелпстных (Tetraodontlformes) демонстрируют ряд редуцированных наборов, уменьшающихся вплоть до 28 хромосом. У нескольких исследованных видов отряда прилипалообразних (Echenei-formes) при незначительном снижении числа хромосом наблюдается преобладание двуплечих хромосом: ПКм,см,ст = 65%. Такое больное количество двуплечих хромосом при незначительной редукции набора не характерно для кариотипов рыб.

Сходные виподы получены при использовании индексов эволпцион-

ной перестройки кариотипов («£,у€>). Для 14 отрядов костистых рыб были построены графики, каждая точка которых -содержала информацию об изменениях числа хромосом и о перестройках их структуры. Графики дают представление об особенностях кариотипов таксона, а также основных тенденциях их эволюции (диплоидные числа хромосом и границы нх варьирования, степень перестроенности хромосом для всего анализируемого отряда и конкретных значений диплоидного числа, характер изменения хромосом при переходе от одного диплоидного числа к другому). Главная закономерность, выявленная у больвинства отрядов, заключается в том, что чем значительнее число хромосом отличается от предкового (в основном - в сторону уменьшения), тем выше относительное количество перестроенных хромосом. Эта тенденция тверждаи ведущую роль робертсоновски* транслокаций в изменениях кариотипов рыб, так как для других типов хромосомных мутаций такие последствия не характерны. ,

Сравнительный анализ таксонов, представленных на. графиках, показывает,_что разнообразие современных- кариотипов рыб вполне объяснимо перестройками предковою, анцестрального набора с 48 ак-роцентрическими хромосомами. Основная часть изученных видов сосредоточена вблизи осей ординат и абсцисс, т.е. их хромосомные наборы изменились незначительно; наиболее отклоняющиеся точки на графиках представлены единичными видами. Гчедовательно, наблюдаемое разнообразие хромосомных чисел и формул у рыб обусловлено кариотипичес-к}!ми изменениями небольпого числа видов.

Глава 2. Зависимость между количеством ДНК, числом хромосом и эволюционным возрастом важнейвих таксонов костистых рыб Проведен сравнительный анализ данных о диплоидном числе Хромосом у 134?. видов и о количестве ДНК у 352 видов из 14 отрядов и 2. подотрядов костистых рыб, с одной стороны, и их эволюционным

- 17 -

. возрастом - с другой. У подотряда лососевидних наиболыяий средний показатель диплоидного числа хромосом среди всех исследованных

I ,

таксонов (74,7), в отряде угреобразных эта величина наименьвая (39,7),. Среднее значение диплоидного числа хромосом для всей группы костистых рыб соответствует предполагаемому предковому набору в 48 хромосом.

О связи между числом хромосом и палеонтологическим возрастом таксонов'рыб судили по величине коэффициента корреляции. Оказалось, что изменения среднего числа хромосом не зависят от изменений временного фактора (Е = -0,09). Таким образом, не подтверждена тенденция уменьшения количества хромосом по мере эволюции костистых рыб., Слабая степень отрицательной корреляция определена между временем существования таксонов и коэффициентом вариации, средним квадратичным отклонением по числу хромосом.

• Анализ данных по количеству ДНК на гаплоидное ядро также выявляет различия этого показателя у разных таксонов костистых рыб. В подотряде лососевидных наиболее высокое содержание ДНК - 3,09пг, а в отряде колюикообразных - наименьиее (0,66 пг). У большинства ; таксонов , костистых рыб размер генома находится в пределах 0,9. -1,5 пг. Среднее количество ДНК для всей рассматриваемой группы рыб равно 1,34 пг, чтч соответствует предполагаемому размеру генома предковых Форм пс^воночных. ■

При сравнении палеонтологического возраста таксонов и характерного для них количества ДНК в ядре также не обнаружено какой-либо зависимости: й = 0,01. В то же время размах изменчивости количества ДНК уменьшается в эволюции костистых рыб. Об этом спиде-тельствует положительная корреляция мехду временем существования таксонов и средним квадратичным отклонением, коэффициентом вариации этого показателя.

Следовательно, для эволюции наследственного аппарата рыб не характерен однонаправленный процесс уменьшения числа хромосом я количества ДНК. Эволюционные изменения хромосом и ДНК у костистых рыб разнонаправленны, они происходят как в сторону уменьиения, так и в сторону увеличения своих значений.

Зля костистых рыб на сравнительно .больной выборке (проанали-зировапы данные о 190 видах) обнаружена зависимость между количеством хромосом и содержанием ДНК в клетке (й = 0,53: Р <0,01). Бели сопос*авить средние значения количества ДНК и числа хромосом для 16 отрядов и подотрядов, то связь между изучаемыми параметрами будет более- значимой (Я = 0,80; Р < 0,01). Помимо ¿редних значений взаийосвязаны также я величины изменчивости. В навих исследованиях подтверждена прямо пропорциональная зависимость между числом хромосомных плеч и количеством ДНК в клетке: определенный для выборки из 133 видов коэффицент корреляции равен 0,55 (Р < 0,01). Таким образом, наблюдается хоровая сопряженность изменений количественных характеристик хромосом и ДНК у представителей костистых рыб.

Глава 3. Влияние нутаций различного типа на эволюцию наследственного аппарата рыб

3.1. Роль хромосомных и геномных мутаций в микро- и макроэволюции рыб . - • ;'

Предлагается новый подход к'ревению вопроса о роли хромосомных и геномных мутаций в формообразовании костных рыб. Сущность метода заключается в том, что не анализируются промежуточные этапы, не выясняются, в частности, скорость видообразования и темпы хромосомных изменений, а также были ли эти процг.сч равномерными или характеризовались определеннимя скачками. Сравниваются только результаты процесса видообразования в отряде по количеству известных видов, а результаты хромосомной эволюции того же отряда - но

; - 19 -

значениям индексов с£ (степень перестроенности хромосом),^ (степень изменения числа хромосом) и суммарному показателю А = с£ + /5 (степень кариотипических изменений), которые характеризуют преобразования кариотипов у современных таксонов в сравнении с предко-

I

внми. (

Одной из причин видообразования является накопление иебольиих генетических, различий между двумя популяциями в течение длительного времени. В этом случае критерием оценки числа вновь образованных видов может слуаить фактор времени и/или количество поколений. Результаты исследования представлены в таЗлице 1.

Таблица 1. Значения коэффициентов ранговой корреляция между индексами кариотипической изменчивости, эволюционным возрастом и количеством видов, родов, семейств внутри отдельных отрядов рыб

Таксон Изменения в морфологии хромосом (индекс аС ) Изменения в количестве хромосом (индексов ) Суммарные кариотипичес-кие изменения (индекс А ) Эволюционный возраст отряда ( 1: )

» * » « * *

Вид 0,40 я к 0,34 Я « * 0,39 * * * 0,62 * Г *

( 0,51 ) ( 0,73 ) ( 0,70 ) ( 0,79 )

Род 0,32 0,20 0,30 * * * 0,63

Семейство 0,22 0,15 0,22 * * л 0,67

Примечание. В скобках приводятся значения частного, парциального, коэффициента корреляции; * - величина Р < 0,1; * * - Р < 0,05; *** - Р < 0,01, в остальных случаях - Р > 0,1.

Величины коэффициентов корреляции для суммарных кариотипических изменений с возрастанием категории таксона уменьшаются, Если для видов значимыми являются корреляции с изменениями и в морфологии, и в количестве хромосом, то на уровне родов выявляется лииь

слабая степень корреляции с хромосомными различиями; у семейств она вообще отсутствует.

Наиболее высокие значения коэффициентов парной и частной кор' г реляции обнаруживаются при сопоставлении количества видов, родов и

семейств внутри отряда с эволюционным возрастом последнего. В данном случае выявленная зависимость остается значимой для разных таксономических категорий. Приведенные результаты указывают на то, что для микроэволюционных процессов у костных рыб практически равнозначными оказались воздействия кариотипических изменений и временного фактора. При макроэволюционных процессах весьма существенна роль эволюционного возраста отряда.

Полученные в навих исследованиях выводы не бесспорны, они могут быть полезны в комплексе с другими - .экспериментальными и теоретическими - данными о роли хромосомных и геномных мутаций в формообразовании рыб.

3.2. Роль делеций и дупликаций в эволюции рыб

Влияние дупликаций на геном рыб оценивали у 210 видов по изменению отношения количества ДНК в клетке (2С) к диплоидному числу хромосом (2п), т.е. по величине показателя С/п. Массу ДНК определяли также на единицу площади хромосомы (проекции на плоскость) -показатель С/б. Отмечено, что значения С/п « С/а у разных видов существенно изменяются. Даже у рн") с хромосомными характеристиками, близкими к предковым, т.е. сохранившими исходное диплоидное число, аодержание днк в хромосоме значительно колеблется. Таким образом, наш анализ больвого объема даньчх подтверждаетпредположение о важной роли дупликаций и делеций в эволюции на( ицственного аппарата рыб (ОЬпо, 1970).

•Наибод„«ая масса хромосом обнаружена у примитивных таксонов рыб: пластинчатожаберных и многоперообраэннх; у представителей

- 21 -

костистых ркб этот показатель во много раз меньсшй. Сравнение числа и морфология хромосом, содержания ДНК в клетке к "средней" хромосоме у родов евдошек и цук отряда щукообразных показало, что после центрячсскях слияний хромосомы евдокек еде и редуплицярова-лксь. Сходный анализ для разгшх по плоидностя видов карповых раб ваявия, что у-диплоидных форм б отличие от тетранлсидкых произогло удвоение ДНК в хромосомах.

3.3. Эзоя'яционнне аспекты изменения некоторых количественная характеристик хромосом и ДНК в клетках рыб

Установлено, что с росток содержании ДНК в клетке увеличивается размер тела у водов рода БгозорЬПа, представителей иояяюсксв л яоянплокдках растений. Проведенное накн сравнение разварен тела у 130 видов 'костистых раб с характер?!«« для них содерханзей ДЕК ва клетку зоказзло отсутстйяе какей-лияо 'связи.

Сопостзвяешм количества видов в ряда классов лоззоночкых ая-вотных с характерней для шзх разиероя геиоиа указывает на саедув-«ув закономерность: чем болъзе размер генома, тем неньяе водов в классе. Внутри класса костких рыб такая тенденция, по вазпм сведе-йййк, иа наблюдается. Отсутствует всякая заваскмость (1? -0,05) иевду чзсяои "авдов в отряде а средним количеством ДНК У рыб того &8 отряда. Эти данные получгшз при исследовании 12 отрядов риб.

Среди свойств,'присущих веяачепе гепояа, отмечается-. ее вояо-явтеяьвая корреляция с узелячгякем длительности мнтоткческого цак-га'-.п мейоза, чяпаиальпой продоякительяоеть» генеративного цикла, йава проверка данного заклвтагаи для 45 видов костистых раб по ой-нарупияа. зависимости (й - 0,10) иевду величиной генома рай а низи-кальной длительность» их генеративного цикла.

■Выяснено, что для половых X (7.)-хроносом рнб л рактернн сравнительно постоянный размер (приблизительно 5%) по'отяозешто к раз-

/ •; : - 22 «еру всего набора хромосом клетки, а также процессы перестройки по типу центрических слияний. ,

Границы варьирования количества ДНК на хромосому у рыб дово-

Ч ■■'■ ю

льно ннрокн (от 3,3 х 10 до 1,2 х:10 нуклеотидных пар). Наиболее "тяжелце" хромосомы характерны для на дотря да двоякодышащих рий..

Остальные таксоны рыб располагаются согласно своим средним значе-■ • ", ; ? ■ а ■.; <

ниям в пределах от 5,4 х 10 до 3,1 х 10 нуклеотидных пар на хромосому,1 т.е. различаются не более чей на один порядок. Сравнение этих показателей'с соответствующими значениями у других групп ш-вотных и растений обнаружило, что хромосомы рыб по содержанию ДНК являются одними из самых легких. .

Глава 4. Скорость эволюции кариотипов рыб

Оценку скорости кариотипических изменений проводили с помощью Индексов о^Иуб, соотнесенных либо с эволюционным возрастом, либо с количеством поколений, характерных для отдельных отрядов. Оперируя, отдельно индексами аС иуб, анализировали темпы кариотипических преобразований раздельно по числу и морфологии хромосом.

Получены результаты, которые ; однозначно указывают, что с уменьшением возраста и/или количества поколений у отрядов костистых рыб возрастает скорость изменений в морфологии и числе хроио-сои, т.е. наблюдается неравномерность темпов хромосомной1 эволюции, заключающаяся в том, что у более "молодых" в эволюционном отнове-яни отрядов скорость изменения кариотипов выве, чем у более "старых" таксонов.

Глава 5. Взаимосвязь между кариотипической и морфологической ! изменчивостью у рыб

Использован подход Вильсона с соавторами (Wilson et al.,1975) Лда исследования взаимосвязи между морфологическим и хромосомным разнообразие* у рыб. Следуя этому методу, за меру морфологической

- 23 -

дифференциации принята степень таксономического различия. Всего проанализировано пять таксономических категорий: вид," род, семейство, отряд и подкласс. При исследовании караотипической изменчивости принимали во внимание данные о диплоидном числе хромосом и

их морфологии. 1 '

t

Анализ 1450 видов рыб обнаружил только у 109 (т.е. 7,51 видов от их обдего числа) случаи хромосомного полиморфизма: хроносаннув • изменчивость в онтогенезе отдельных особей, а также внутри и между, популяциями. Для последующих таксономических категорий за критерий

кариотипической изменчивости принимали различие по двум и более

- ■ : > - '

хромосомным наборам. Из 214 исследйванных родов 13В (ила 64,5i) соответствовали предложенному условию. Среда 89 изученных семейств 77 (86,5$) имели отличные по своим характеристикам караотипы. Из. 32 отрядов у 31 выявлена кариотипическая изменчивость. Только один отряд мйогоперообразиых обнаруживает у всех аести изученных видов по 36 двуплечих хромосом. Два подкласса костных рыб: Sarcopte-ryaii и Actinopterygti - изменчивы По анализируемому признаку.

Сопоставление собственных результатов с таковыми в исследовании Вильсона и соавторов показало, что как у рыб, так и у земноводных, пресмыкающихся и млекопитающих взаимосвязь между кариоло-гическими изменениями й морфологическим разноббразием имеет сходный характер.

Глава 6. Ядрывки - объективный критерий активности метаболических процессов в клетке Сравнение числа и размера ядрыиек в клетках разных органов карпа и серебряного карася с основными показателями белкового, Ли- ; пидиого и энергетического обменов в тканях (концентрация РНК, от-; ношение РНК/ДНК, содержание белка, общих липидов, триацилглицери-нов, свободных жирных кислот, макроэргических фосфорных соедиие-

- 24 -

ни?;, активность {Щф-эавискмкх дегндрогеназ) доказало, что -азмекз-няя норфологическкх характеристик ядракек являются объективны?! критерием метаболических процессов, происходяцйх в организме рыб.

Для самок карпа и серебряного карася показано, что ядрывковая активность клеток плавника объективно отравает изменения ядрывкс-вах характеристик в клетках внутренних органов рыб (в частности, яичиике п селезенки). Практическое значение этого вывода закликается в тон, что анализируя крошечные участки плавниковой кайма раб kösho без какия-яибо псвреяденяй- срганкзма оценивать биосннтетн-ческуи активность клеток любого органа по цитологическому критерия. Например, у караа обнарувена хоровая корреляция кевду процентом гстсроморфных парных ядрышек в плавнике и отношением РНК/ДНК б .. селезенке. .

Глава 7. Изменение количественных- характеристик ядрышек в

онтогенезе карповых рыб Если преобразования наследственного аппарата рыб в нсторнчес-- ком развитии исследовали по изменениям числа к морфологи» хромосом, количества ERK в клетке, то закономерности функционирования генома в индивидуальном развитии изучали на примере рибосомккк генов, активность которых оцанивадя на цитологическом уровне по яд-рышковому критерию.

7.1. Морфология ядрагек в эмйриокальном развитии Зародышевые кяеткк татраплоидаого карпа отягчается высакик содерегишзи (75-90S) ядер с парными ядрнккамк. Б ходе эмбриогенеза наблюдается закономерное уменьвенке количества ядркеек (на 0,1-0,2 при среднем й'х числе около 2,0) вследствие изм н^ния соотноаения навду клетками с одним и двумя ядрышками. Тиеньиа.ется и размер ядрышек, что определяет обвае снигеиве ядрышковой активности у зародышей от этапа гаструляция до кх вылуплепия.

. Сравнительный анализ ядрышковых характеристик между собой выявил высокую степень их взаимосвязи: величины коэффициентов корреляции варьировали на протяжении всего эмбриогенеза от 0,50 до 0,87 (Р < 0,01). Хоровая сопряженность различных параметров ядрыиковой активности указывает на единую систему управления анализируемыми процессами. По каждому из исследованных показателей можно определить любую ядрыиковую характеристику, а также их общую функциональную активность. Например, по проценту гетероморфных парных яд-рыаек (ГПЯ), образующихся в результате-агтявации, а не репрессии, одного из двух ядрывкообразующих районов (ЯОР), вычисляются объем ядрыика (\/Я) и объем ядрыаек на клетку ПЯ/Кл): ' УЯ = 1,02 + 0,04 ГПЯ, мкм3; УЯ/Кл = 1,82 + 0.08ГПЯ, мкм3.

У эмбрионов другого тетраплоидного вида - серебряного карася, в клетках которых чаще всего встречаются одно, два и три ядрывка, не отмечена последовательного снижения их числа. В то же время средний размер ядрыика постепенно уменьиается от стадии желточной пробки до вылупления, что и приводит к общему снижению ядрывковой активности. В клетках карася, различающихся по количеству ядрывек, изменения их размеров происходят взаимосвязано.

Исследования ядрыакового- критерия в диплоидных клетках зародышей белого и пестрого толстолобов выявили сходные тенденции. Эмбриональные ткани отличаются болЬиим числом ядрывек, особенно в начале эмбриогенеза, когда преобладают клетки с 3-6 ядрыиками. Перед вылуплением среднее число ядрыаек снижается в основном за счет увеличения процента клеток с 1-3 и соответственно умены>ения доли клеток с 4-6 ядрывками. У зародышей толстолобов в отличии от тенденции, обнаруженной у карпа и карася, к окончанию эмбриогенеза увеличивается размер ядрышка, Показатели роста по бъему, например, могут варьировать от 10 до 110$ в разных повторностях. Если

- 26 - ,

эти величины для усредненного ядрыика не превыиали 502, то суммарный показатель уменьшался, при более существенно^ увеличении объем ядрыиек на клетку оставался на том же уровне, что и в начале эмбриогенеза. Как и у других видов, показатель ГПЯ взаимосвязан с числом и размером ядрышек, хотя в клетках толстолобое может функционировать более одной пары хромосом с ЯОР-нами. Таблица 2. Сравнение размеров ядрышек в клетках белого толстолоба

Варианты

Клетки с разным количеством ядрыиек

1 2 3 4 5 6

2,88 1,60 1,15 0,88 0,82 0,79

2,09 1,49 1,26 1,17 1,14 X

-27,4 -6,9 9,6 33,0 39,0 X

80,0 39,1 30,6 7,3 3,8 X

40,3 1 20,2 ¡7,7 2,6 X

Объем ядрышка, мкм3

Мк-^, I

Ип-п' , %

Примечание: Над чертой - цифры, относящиеся к началу эмбриогенеза, под.чертой - к его окончанию; Мк-н - разница размеров ядрышек в конце и начале эмбриогенеза; Еип-п' - разница объемов в клетках с одним и двумя, двумя и тремя и т.д.; ядрышками; х - недостаточно данных для статистической обработки. •

Анализ размеров ядрышек у клеток с разным их количеством (см. табл.2) позволил сделать несколько выводов. Во-первцх, общее увеличение среднего размера ядрышка по-разному реализуется в клетках с малым н бодьвим их числом: для клеток с одним и двумя ядрышками характерно даже незначительное уменьшение объема, тогда как для клеток с 4 и 5 ядрышками тенденция роста наиболее показательна. Во-вторых, чем кеньве количество ядрыиек в клетке, тем больше происходят ассоциаций йОР-ио». Этот вывод следует из анализа значений 8У й-п'. поскольку при репрессии ЯОР-нов средний размер ядрышка остаетс« неизменным, при объединении ЯОР-нов он увеличивается. На-

- 27 -

иболее часто слияния ЯОР-нов'имеют место при переходе от двух- к одноядрыяковым клеткам. У многоядрыяковых клеток ассоциации ЯОР-нов происходят редко: размеры ядрьшек практически не отличаются. Частота слияний ЯОР-нов значительно вине в начале эмбряогенза, чем в конце.

У зародыией карповых рыб два ЯОР-на взаимодействуют друг с другом при формировании одиночного ядрышка по типу "доминирование-рецессивность" (белый и пестрый толстолобы) или с увеличением генной активности (карп, серебряный карась).

У эмбрионов карповых рыб с врожденнммя морфологическими нарушениями понижена функциональная активность ядрыпек. У карпа выявленная закономерность осудествляется главным образом вследствие уменьаения размера ядрыпек при их неизменном числе. У белого и пестрого толстолобов, наоборот, снижается среднёе число ядрыиек на клетку, при этом не обнаруживается достоверной разницы между размерами ядрыиек.

7.2. Ядрыиковая активность у разнокачественных особей белого амура в ювенильный период и при достижении половой зрелости

Была проверена гипотеза о зависимости размеров разнокачественных особей рыб от степени функциональной активности их геномов. У разнокачественных годовиков белого амура обнаружена прямо пропорциональная зависимость между массой рыб и числом ядрыяек в клетках: коэффициент ранговой корреляции равен 0,65 (Р < 0,011. В целом рыбы, обладающие больпей массой, имеют и более высокое число ядрышек в ядре. Такая зависимость закономерна, поскольку ядрыякЯ являются объективным показателем активности белкового синтеза й клетке. В ходе индивидуального развития зависимость массы я размера рыб от ядръшковой активности клеток уменьяается. " возрасте 1<> месяцев происходит выравнивание и размерных харакТерйстй*, Я'пока-

зателей ядрышковой.активности у особей одного потомства, что приводит к ослаблению связи между массой рыб и числом ядрышек в клетке: й = 0,32; Р < 0,1,

Зависимость между ядрыиковой активностью клеток и Массой рыб исчезает в период достижения половой зрелости: корреляция между, анализируемыми показателями отсутствует в возрасте двух (Й= -0,05) й двух .с половиной лет ( й = 0,02 ). У белого амура в трехлетнем возрасте обсуждаемая зависимость для всех исследованных особей носит слабоотрицательный характер (К = -0,23).

7.3. Связь функциональной активности ядрышек с массой тела

у половозрелых рыб У достигших половой зрелости особей изменения в размере ядрышек - основном показателе их функциональной активности у карпа -проявляют главным образом отрицательную связь с массой тела. Объясняется этот факт низкой ядрыоковой активностью в нерестовый

л ■

период, когда вес самок максимален. У разных рыб величины коэффициентов корреляции различаются от' +0,04 до -0,69. Наблюдаемый

разброс в значениях определяется не величиной ядрыпкового крпте-

. ■ '

рвя, которая мало изменяется у разных особей, а массой рыб и соответственно их возрастом.

У половозрелых особей белого амура обсуждаемая зависимость не столь однозначна: коэффициент корреляции между числом ядрывек на клетку и массой тела колеблется от +0,53 до -0,81. Обнаружено," что вес рыб, пх возраст не;определяют' ту или иную степень взаимосвязи анализируемых параметров; уровень ядрывковой активности - сильно яарьирущкй у белого амура показатель - непосредственно влияет на величину коэффициента корреляции. Чем меньве среднее число ядрывек ва клетку у производителей, тем выие зависимость массы тела от ак-тввностя рнбосонных генов.

7.4. Тканеспецифичность.ядрывковых характеристик Ткани эмбрионов и взрослых особей существенно отличаются друг от друга по ядрывковым характеристикам. У трехмесячных мальков карпа эти отличия относятся в основном к проценту клеток с разным количеством ядрывек, у самок белого толстолоба - как к этому показателю, так и к размеру ядрывек на клетку. В свою очередь, зароды-вевые ткани проявляют различную ядрывковую активность в начале (гаструляция) и конце (перед вылуплением) эмбриогенеза. Величина ГПЯ различается в разных тканях организма, ее распределение соответствует уровню ядрывковой активности клеток той или иной ткаяй.

Молекулярно-генетическая основа процесса дифференцяровки заключается в избирательной активации лиаь части из всего набора генов клетки. Гены рибосомной РНК, вследствие их особого значения, функционируют в клетках разных тканей, однако их активность дифференцирована, что и подтверждают исследования ядраакового хритеряя. Глава 8. Ритмичность ядрывковой активности 8.1. Изменение морфологии ядрывек в течение года Основной вывод, следующий из наблюдений в течение года за изменениями показателей ядрывковой активности, состоит в том, что ядрняковые характеристики в клетках карповых рыб пе являатся стабильными во времени. Колебания изучаемых параметров осуществляются главным образом за счет увеличения или уменьяення размера яд-рыяка у карпа, количества ядрапек у белого амура. Вцг одно различие между двумя видами является результатом того, что у карпа в течение всего анализируемого периода средние величины исследуемых показателей - количество и диаметр ядрывек - очень близки у всех изученных самок; у амура, наоборот, отмечены значительные расхождения в среднем количестве ядрывек у раэйых особей.

Наиболее часто в клетках карпа и-белого амура происходят ese-

- 30 -

месячные чередования роста и снижения ядрьшковой активности. Нередки случаи малой изменчивости ядрыиковых параметров, а также увеличения или уменьшения размеров ядрышек в течение двух месяцев. Однонаправленные изменения ядрыикового критерия на протяжении более длительных временных отрезков отмечаются крайне редко. Процент ГПЯ, тесно связанный с размером "усредненного" ядрышка и размером ядрышек.на клетку, также колеблется на протяжении года в соответствии с выиеприведеннами закономерностями. Выявленные различия функциональной активности ядрышек в клетках разных тканей рыб, а также ее периодические изменения в течение года соответствуют представлению о дифференциальной активности генов в пространстве и времени. ' ,

В.2. Суточная ритмичность и регенерационные процессы Обнаруяено, что помимо месячных ритмов для ядрыикового критерия в клетках карповых рыб характерна и суточная изменчивость: в утреннее время Функциональная активность ядрышек выше, чем в вечернее.

' Частое травмирование тканей плавника в течение нескольких дней вызывало увеличение ядрьшковой активности на протяжении од-ной-двух недель как в местах взятия проб, так и в неповрежденных участках хвостового плавника. При этом, стимуляция функциональной активности ядрьшек проходила более выражено и продолжительно в клетках белого амура по сравнению с карпом,

8.3. Изменение числа и размера ядрывек в нерестовый период Ядрывковая активность, направленная в начальный период онтогенеза на обеспечение соматического роста, у половозрелых особей переключаете« на обеспечение генеративных процессов. В этот период развития обнаружена четкая зависимость функциональной активности ядрышек от физиологического состояния организма. Полученные нами

результаты указывают на закономерный характер изменения ядрыиковых показателей во время нерестового периода у карпа, серебряного карася и вуалехвоста.в естественных условиях и регулируемых системах аквакомплекса. Подготовка к нересту-сопровождается повывенной функциональной активностью генов рРНК у производителей, что способствует росту и созреванию икры. Оптимально готовые к нересту самки , имеют минимальный уровень ядрывковой активности непосредственно перед икрометанием. У вуалехвоста и серебряного карася снижалось среднее число ядрышек в клетке, тогда как у карпа их размер. После нереста ядрыиковая активность восстанавливалась до высокого уровня. Процент ГПЯ в клетках плавниковой камкы хоройо связан с размерами ядрышек, тенденции его изменения сходны с выаеиэложенными на протяжении всего нерестового цикла.

Познание механизмов, особенностей функционирования геномов на разных этапах репродуктивного цикла дает возможность определять оптимально готовых к воспроизводству особей, получать качественное потомство в максимальных количествах, т.е. помимо теоретического, имеет и важное практическое значение.

Глава 9. Наследуемость количественных характеристик ядрывек Удельный вес наследственной изменчивости определяли по коэффициентам регрессии и корреляции (как рекомендовано В.С.Кирпнчни-ковым [1987]) между количественными характеристиками ядрывек у самок карпа, серебряного карася, белого толстолоба, исследованных на разных стадиях нерестового цикла, и их потомства (см. табл.3).

Общий показатель ядрышковой активности - размер яцрыаек на клетку - характеризуется высокой степенью наследуемости у всех изученных видов рыб,- При этом средние значения наследуемости, рассчитанные по коэффициентам регрессии и корреляи и, практически не различаются. Величины коэффициента наследуемости существенно не

- 32 -

Таблица 3. Средние значения наследуемости количественных характеристик ядрывек у карповых рыб

Вид Стадия исследования самок Регрессия "самка-потомство" Корреляция "самка-потомство"

К д я Д Я/Кл N Д « Д Я/Кл

Карп Перед нерестом 0,31 0,51 0,52 0,64 0,67 0,64

Стимуляция к 0,02 0,98 0,83 0,01 0,90 0,73

нересту

Икрометание 0,06 0,92 0,79 0,14 0,84 0,76

1 После нереста 0,38 0,58 0,43 0,41 0,78 0,53

Карась' Перед нерестон 0,61 0,77 0,76 0,48 0,74 0,78

Стимуляция к 0,88 0,84 0,90 0,67 0,86 0,81

нересту г

• Икрометание 0,90 0,66 0,92 0,84 0,92 0,93

После нереста 0,63 0,67 0,93 0,45 0,93 0,89

Белый

тоястог Икрометание 0,77 о,2в 0,71 0,78 0,31 0,87

лоб

Примечание: N - число ядрышек, Д Й-- диаметр ядрывка, Д Я/Кл -

размер ядрывек на клетку, зависят,от того, на какой стадии церестового цикла определялись ядрывковые показателя у самок.

У карпа основной рсгуляторный механизм связан с изменениеи размера ядрывек и именно этот показатель характеризуется стабильной и высокой наследуемостью, тогда как коэффициент наследуемости количества ядрывек может быть и незначительным. У «белого толстолоба обнаруживается обратная зависимость: высокая наследуемость по числу ядрывек(н низкая - по 'их диаметру. У карася как количество, так и размер ядрывек отличаются высоким уровней наследуемости. Величина ГПЯ также характеризуется хороией наследуемостью. Приведенные результаты позволяют рассматривать ядрывковый

критерий как ценный селекционный признак.

Глава 10. Взаимосвязь между числом и размером ядрывек в клетках рыб

Показано, что уменьиение числа ядрывек в клетках карповых рыб осучествляется как за счет слияния (1-й механизм), так и вследствие репрессии целых ЯОР-нов (2-й механизм). Для тетраплоадных видов (карп, серебряный карась) с небольвим числом ядрывек в ядре более типичен 1-й механизм, для диплоидных форм (белый и пестрый толстолобы) с больиим количеством ядрышек - 2-й механизм. В некоторых случаях при слиянии ядрывек не отмечено полноценного функционирования ЯОР-нов, вступиввих в ассоциацию') что' можно объяснить доминированием одного ЯОР-на над другим. Выявляемые тенденции в • изменении размеров ядрывек типичны для всего эмбриогенеза и каждой его стадии, для целого организма и отдельных его тканей.

■ Глава 11. Использование ядрыакового критерия в качестве высокочувствительного биотеста 11.1. Влияние малых доз радиации на ядрывковую активность

эмбрионов карповых рыб Полученные в наших исследованиях результаты свидетельствуют о возможности использования метода статистического анализа ядравко-вых характеристик для диагностики влияния радиации в малых дозах на функциональную активность генома клетки, в частности, генов рРНК. Показано, что дозы мощностью 10 мкГр/ч и ниже уже в течение первых суток облучения влияют на ядрывковую активность эмбрионов, рыб, что выражается в изменении процента клеток с разным количеством ядрывек, среднего числа ядрывек в клетке, размера усредц,еа«.ОСО ядрышка и размера ядрывек на клетку. Обнаружена высокая чувствительность к внешнему облучению наиболее функционалы активных яДг рышек - одиночных, взятых ¡[а этапе гаструляции. К окончанию! первц*

Г ■ ^ - 34 _ .. .

суток, при суммарной дозе облучения 30-50 мкГр, объем одиночных ядрывек почти в два раза превыяал контрольные показатели.

Результаты четырех серий опытов доказывают, что в целом функциональная активность рибосомных генов стимулируется радиацией в малых дозах. Кодификации ядрывкового критерия при вневвем облучении отличаются от тех изменений, которые наблюдались при аномалиях еибрионального развития. Сравнительный анализ размеров одиночных и парных'ядрывек показал, что вязкие уровни радиации усиливают активность генов рРНК при совместном функционировании двух ЯОР-нов. 11,2. Способ определения пороговых величин антропогенных факторов, воздействующих на геном растений и животных Обнаружено, что лазерное излучение в ближней ультрафиолетовой : области и низкие концентрации бромистого этидия вызывают сущест-. венное уменьшение ядрывковой активности у растительных клеток. : Усиление репрессирующего эффекта наблюдается при совместном действии, лазерного облучения и мутагена! Угнетающее воздействие лазера ■ ■ / ра ядрывки клеток обратимо. Сравнительный анализ размеров, проведенный для одно- и двуядрьшковых клеток, показал, что исследование только одиночных ядрывек имеет определенные преимущества, главное вз которых состоит в больией чувствительности одноядрывковых клеток к вневнкм воздействиям.

йдрыаковый тест регистрирует влияние ионов тяжелых' металлов ; иа геном морских организмов уве в первые сутки наблюдения. Так, на этапе гаструляцви среднее число ядрынек в клетках серого Морского еяа рода 51гопду1осеп1:го^5 достоверно уменьвалось с 3,51 (контроль) до 3,26 (при наличии в среде ионов меди в концентрации 10 ккг/я), 3,27 (цянка - 20 мкг/л) и 2,93 (цинка - 100 мкг/л). В данном случае регуляция ядрывковой активности в нногоядрывковых ядрах осувествдяется посредством изменения котичества ядрывек.

" 35 -

Полученные результаты по воздействию различных антропогенных . -факторов на наследственный аппарат клеток растений и животных позволяют сделать вывод о возможности использования количественных характеристик ядрыпек в качестве высокочувствительного и информативного критерия наряду с другими, уже хорошо апробированными методами биотестирования.

ВЫВОДЫ •

1. Доказано, что для филогенеза костистых рыб не свойственна тенденция однонаправленного уменьшения размеров геномов. Средние значения диплоидного числа хромосом, содержания ДНК в клетке у изученных отрядов не зависят от времени их существования. Выявлены слабые тенденции увеличения хромосомного разнообразия и сужения границ изменчивости в количестве ДНК с уменьшением эволюционного возраста таксона. Обнаружена неравномерность темпов хромосомной эволюции, заключающаяся в том, что у эволюционно более молздых от-, рядов скорость изменения кариотипов выие. Существует взаимосвязь между количеством ДНК и диплоидным числом хромосом в клетках костистых рыб, что доказывает сопряженность хромосомной и геномной эволюций.

2. С помощью специальных индексов, оценивающих эволюционные изменения в количестве и структуре хромосом, показано, что каждому из исследованных таксонов присущи свои характерные особенности ка-риотяпической эволюции. Подтверждена ведущая роль робертсоновских транслокаций в преобразования хромосомных комплексов раб. Наблюдаемое разнообразие кариотипов обусловлено также влиянием пери-центрических инверсий, алло- я автополйпЛоидии, элиминаций хромосом. Существенное значение в эволюции гейомов костных рыб имела дупликации и делении.

3. Конкретно для рыб устаной^ёйй' *ё'ЬйаЯ связь карпотипичес-

- 36 -

ких изменений с морфологическим разнообразием организмов. Характер данной зависимости сходен для разных групп позвоночных животных. Различные типы мутаций наследственного аппарата обеспечивали формообразование у костных рыб. Наиболее значимое влияние все три типа мутаций - генные, хроносокиые в геномные - оказывали на никро-эвелвдйонные процессы. Ери макрозволюционных изменениях главную роль, очевидно, играли только генные различия. (Этот вывод, полученный »а основании разработанных вами индексов, не восвт абсолютного характера,*йй мояет быть полезен в сочетании с результатами других^ исследований.)

4. В класс? коствы* раб величина гевоиа не влияет на размер тела, »а количество видав в отряде, а такве длительность геиера-

, тивного цвкда. По содержаен» ДНК хроиосопк ркб являатся одпвия из самых легких среди разных групп растений в апвотвых. Половые хромосомы рыб характеризуются относительно постоянным размером - около. 51 адаа» всех хромосом гаплоидного набора, и перестройками по V ' . >

твпу робертсовагских транслокаций|

5. Сравнительный анализ количественных характеристик ядрынек я основных показателей белкового, липидного и энергетического обменов доказал, что изменения ядрывковой активности объективно отражают метаболические процессы, происходящие в организме.

6. Показатели функциональной активности ядрывек изменяются в индивидуальном развитии по определенной, генетически контролируемой программе. В эмбриогенезе карповых рыб наблюдается уменьшение идрывковой активности от гаструляции до вылупления зародышей. Осуществляется этот процесс по-разному в клетках, различающихся по плондпости ядра и строению ядрцакового аппарата. У зародышей карпа

■ незначительное изменение количества ядрыиек сопровождается укекьвенкем их размера. У белого к пестрого толстолобов существен-

но снижается среднее число ядрыиек в клетке, при этом объем ядры-.век увеличивается. Клетки эмбрионов с врожденными морфологическими иарувеяиями характеризуются пониженой функциональной активностью генов рРЯК.

7. У разнокачественных особей белого амура в возраста 12 мес . выявлена прямо пропорциональная зависимость между массой тела и количеством ядрявек в клетке. Ь период достижения половой зрелости связь между ядрынковык критерием и размерами целого организма отсутствует. У половозрелых рыб обнаружена четкая взаимосвязь пока. зателей ядрышковой активности с физиологическим состоянием организма. Изменения ядрыиковых характеристик в нерестовый период носят закономерный характер, в частности, оптимально готовые к воспроизводству самки имеют минимальный уровень ядрнпковой октивности перед икрометанием.

В. Выявлена ткапеспецифичность ядрывкоэого критерия: морфология ядрыиек существенно различается в клетках эмбриональных тканей и органов взрослых рыб. Изменения параметров ядрыаковой активности в разных тканях одного организма взаимосвязаны. Например, в нерестовый период динамика ядрыиковых показателей клеток плавника хорошо соответствует этим яе характеристикам в клетках яичника.

9. Изменения функциональной активности ядрынек ритмичны на протяжения годового цикла, а также суток: в утренние часы ядрывко-вая активность клеток выше, чем в вечерние.

10. Суммарный показатель ядрывковой активности - размер ядрыиек па клетку - характеризуется высокой'' степенью наследуемости7, что дает основания рассматривать ядршиковый критерий как ценный селекционный признак.

11. Выявлено несколько механизмов регуляции ядпыхковой активности п клет-ах рыб. У тетраплоидного карпа, клетки которого со-

' - ' 38 - '

держат одно-два яДрывка в течение всего онтогенеза, главную роль играют иэиенеиия размеров ядрывек. У диплоидных видов растительноядных рыб с несколькими ядрывками в ядре основное значение имеют колебании их количества. Уиеньвение числа ядрывех происходит вследствие сдвяянв*(в калоядрывковых) идя репрессии (в иногоядрые-ковых клетках)«дрквкообразуювих районов. При ассоциации ЯОР-ны взаимодействуют с увеличением генной активности (тетраплоидные виды) или по типу "доминирование-рецессивность" (диплоидные виды). Гетероморфизм Парных ядрывек, обусловленный активацией одного из двух ЯОР-аов, является действенный механизмом регуляции ядрывковой активности.у видов с различной структурой ядрывкового аппарата на протяжении всего индивидуального развития; данный показатель рекомендуется для использования в цитогенетических исследованиях.

12. Ядрывковый критерий способен фиксировать влияние пороговых величин разных, антропогенных факторов на геном организма в кратчайвие сроки, что позволяет применять количественные характеристики ядрывек в качестве биотеёта. Наиболее чувствительным и

• технически простым предлагаемый способ оказался при регистрации в клетках с малым числом ядрывек размера одиночных ядрывек и/или

5 процента гетероморфных парных ядрывек, в многоядрыиювых клетках -количества ядрывек. '

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ: : 1. Архипчук В.В., Бердывев Г.Д. Генетика гидробионтов. I.

• Хромосомные числа рыбообразных й рыб . - Киев, 1984. - 289 с. -

' Рукопись деп. в УкрНИННТИ, N2092-84.

1 2. Архнпчук В.В.Бердывев Г.Д. Генетика гидробионто?. II. Эволюция кариотвпов рыб. - Киев, 1986.-129 с. - Рукопись деп в УкрНКЙНТЯ, К2557-86.

3. Бердывев Г.Д., Архипчук В.В. Приготовление хромосомных

- 39 -

препаратов из ткачей растительноядных рыб // Гцдробиод.журн. -1985. - 21, N1. - С.61-66.

4. Архипчук В.В., Андроцук А.Ф., Бердывев Г.Д. Использование индексов изменения числа хромосом и их морфологии в кариосястема-тике на примере некоторых таксонов подкласса Teleostei // Докл. АН УССР, сер. Б. - 1986. - N 1. - С.66-68.

5. Бердывев Г.Д., Архипчук В.В. Особенности кариотняов я соответствующие им эволюционные преобразования у различных таксонов рыб и рыбообразных // Успехи совр.биологли. - 1986. - 101, N 1. -С.30-42.

6. Архипчук В.В. Особенности функции ядрынкообразования у клеточных линий Nlcotlana chlnensls, Atr opa belladonna и их соматических гибридов U Генетика. - 1986. - 22, N 6. - С.1002-1010.

7. Архипчук В.В., Андроцук А.Ф., Бердывев Г.Д. Скорость эволюции кариотипов рыб// Докл.АН УССР, сер.В.- 1986.- М12.- С.58-61..

8. Архипчук В.В., Бердывев Г.Д. Взаимосвязь между кариотипа-ческой и морфологической изменчивостью у рыб // Вопр. ихтиол. 1987. - 27, N 1. - С.151-154.

9. Архипчук В.В., Бердывев Г.Д. Зависимость между количество« ДНК, числом хромосом и эволюционным возрастом важнейвих таксонов костистых рыб'// 1урн. обц.'бяол. - 1988. - 49, Н 2. - С.277-281.

10. Архипчук В.В. Влияние продолжительности генерации на скорость эволюции кариотипов рыб // Гидробиол. журн. - 1988. - 24, N 2. - С.92-94.

11. Архипчук В.В., Яукинский В.Н. Изменение количественна* характеристик ядрывек в эмбриогенезе некоторых карповых рыб я в связи с разнокачественностыо икры // Рыб. хоз-во. - 1989. - выц. 43. - С.18-24.

.12. Архипчук В.В., Нукинский В.Н., Макарова f.Ä. Особенноств

- 40 -

ядрывкообразуючей Функции в эмбриогенезе карповых рыб // Докл.АН УССР, сер. Б. - 1989. - И 9. - С.55-57.

13. Архипчук В.В. Влияние малых доз радиации на ядрышковую активность эмбрионов, карповых рыб // Радиобиология. - 1990. - 30, N 4. - С.496-501.

14. Архипчук В.В., Романенко В.Д., Макарова Т.А. Тканеспеци-фичйость ядрыикоабразуюдей функции у рыб // Докл.АН УССР, сер. Б.

- 1990. - № 5. - С.54-56:

15. Архипчук В.В., Бердыиев Г.Д. Эволюция кариотипов важнейших таксонов рыб // Пробл.общей и молекул.биол. - 1991. - вып.9. -С.35-42.

16. Архипчук В.В., Архипчук Н.В., Вердииев Г.Д. Роль делеций ».дупликаций в эволюции рыб // Молекул, генет. и биофиз. - 1991.-вып.16. - С.13-17.

17. Архипчук В.В., Романенко'В.Д., Киплис Л.С., Крот Ю.Г. Яд-рыяковая активность в клетках разнокачественной молоди белого амура // Гидробиол. журн. - 1991. - 27, КЗ, - С.58-62.

18. Архипчук В.В. Взаимосвязи между количеством и размером ядрывек в клетках карповых рыб // Цитол. и генет. - 1991. - 25, N 4. - С.8-13.

19. Архипчук В.В. Некоторые количественные характеристики хромосом и ДНК рыб // Гикрозколог. пробл. внутр. водоемов Украины.

- Киев: Наук.гумка, 1991. - С.113-119.

10. Романенко В.Д., Архипчук В,В. и др. Изменение числа и размера адрывек у карповых рыб в нерестовый период // Докл. АН СССР. - 1991. - 319, N 4. - С.996-998.

21. Архыпчук В.В. Влияние низкофоновой радиации на генетически» аппарат энЬрионсш карпа и серебреного карася // Гидроэкол. 1>л-з?дств. аварии на ЧАЭС. - Киев: Наук, думка, 1992. - С. 181-187.

- 41 -

22. Романенко В.Д., Архипчук В.В. и др. Использование морфологических характеристик ядрыиек для оценки метаболических процессов в организме рыб // Докл. РАН. - 1992. - 326, N 3. - С.562-565.

23. Архипчук В.В., Романенко В.Д., Архипчук Й.В., Кипнис Я.С. Цнтогенетический метод определения влияния пороговых величии антропогенных факторов на геном растений и животных // Докл. РАН.-1992. - 326, N 5. - С.908-910.

24. Архипчук В.В., Макарова Т.А. Ритмичность ядравковой активности в клетках карповых рыб // Гидробиол.журн. - 1992. - 20, М 6. - С.81-85.

25. 1укинский В.И., Гов Р.Я., Коновалов Ю.Д.', Балько В.П., Архипчук В.В. Влияние донных отложений Киевского водохранилища, загрязненных радионуклидами, па жизнеспособность промысловых рыб в раннем онтогенезе У/ Гидробиол.журн. - 1993. - 29, N 1, - С.65-73.

26. Архипчук В.В., Макарова Т.А. Наследуемость колачественвых характеристик ядрывек у карповых рыб // Гидробиол.журн. - 1993. -29, N 3. - С,110-112.

27. Архипчук В.В., Романенко В.Д., Макарова Т.А. Закономерности изменения ядрыякообразуючей функции в онтогенезе карповых .рыб // Успехи соврем, биол. - 1993. - 113, К 5. - С,626-636.

28. Архипчук В.В, Роль хромосомных н геномных мутацяй в эволюции костных рыб // Гидробиол.журн. - 1993. - 29, М 6. - С.46-56.

29. Архипчук В.В., Макарова Т.А. Взаимосвязь невду количественными характеристиками ядрыяек я массой тела у карповых рыб ва разных этапах онтогенеза // Онтогенез. - 1994. - 25, N2.- С.56-62.

30. Архипчук В.В. Использование ядрнаковых характеристик в биотестировании // Цитол. и геяет. - 1995. - N 3 (в печатв).

31. Архипчук В.В. Изменение ядрывковнх характер? тик в заро-дывевых клетках рыб под воздействием малых доз радиации // Радяа-

циок.биол. Радиоэкология. - 1995. - N 5 (в печати).

32. Архипчук В.В. Норфологические характеристики ядрывек в зародышевых клетках рыб // Докл. НАН Украины,- 1995.- И7(в печати).

33. Архипчук В.В. Морфология ядрывек в эмбриогенезе карповых рыб // Цитология. - 1995. -II 9 (в печати).

34. Архипчук В.В., Глеба Ю.Ю., Ноиот В.П. Анализ ядрыикообра-зуюяей активности в гибридах соматических клеток растений //Трета нац^ конф. по цитогенетика. Пловдив-Болгария, 8-12 окт. 190ч г. -Пловдив, 1984. - Т.1 - С.203-210.

35. Архипчук В.В. Изменения количественных характеристик ядрывек в эмбриогенезе карповых рыб // Четверта нац. конф. по цито-гене'тика. Болгария, 2-6 окт. 1989 г. - Враца, 1989.- С.101-107.

36. А.с. 1688813 СССР. Способ определения готовности самок рыб к нересту / В.В. Архипчук и др. - 1991.

37/ Патент Украины N 3962. Способ определения пороговых величин воздействий антропогенных факторов на клетки организмов / В.Д. Романенко, В.В. Архипчук и др.

38. Заявка на патент В N 4501779. Спос16 оц1нки впливу р!зних фактор!в на кл1тини орган1зму по зм1нах найб1лъш 1нформативних ядерцевкх характеристик // В.В.Архипчук, Б.Д.Романенко.

- 43 -АН0ТАЦ1Я

Архнпчук В.В. Структурн1 1 функцЮнальи! зм1ни геном1в у Ф1-логенез! та онтогенеэ1 риб (рукопись

Дисертац1я на эдобуття нэукового ступеня дохтора 61олог1чних

I ■

наук за спец1альн!стю 03.00.15 - генетика. 1нстнтут розведення 1 генетики тварин УААН, Ки1вська обл., 1995 р.

Захищасться 40 наукових роб1т1 3 авторських св1доцтва, як1 м!стять теоретичн1 досд1дження еволюц1йних перебудов кар1отип1в риб, а також результата експериментальних роб1т з вивчення функ-ц1ональних зн!н геном1в в онтогенез1 риб. Анал1з банку даних з хромосонних чисел 1 формул 1700 вид1в риб за допомогою розроблених автором п1дход1в 1 критерП'в виявив особливост! кар1отипноК ево-люцП найважлив!иих таксоШв риб, оЩнив вплив р1зних тип1в хромо-сомних Йутац1й. Показано, цо для ф1логенезу риб не характерна тен-денц1я одноб!чного зменаеиня розм1р!в геном1в. Спостер1гали зб1львення темп!в хромосомной еволпцП У молодвих за палеонтоло-г1чним в1ком ряд1в. Доведено, до зм1ни к!льк!сних характеристик ядерець об'ективно в1добракають метабол!чн1 процеси, як1 в1дбува-ються в орган1зм1 риб. Показники фуикц!ояальноХ активпост! ядерець зм1шоються в 1ндив1дуальному розвитку за визначеною, гснетично коятролюемою про! раиою. Встановлен! спадков!сть, тканиноспециф1ч-н!сть, ритм1чн1с!ь ядерцево* активность Обгрунтовано використання ядерцевого критер1ю як високочутливого б1отесту.

Ключов! слова:

ф1логенез, онтогенез, риби, кар1отип, ядерце

- 44 -ABSTKACT

Arkbipchuk V.V. Structural and functional changes of the genomes for fish phylogenesis and ontogenesis (nanuscript). -

The dissertation for coapetition on the scientific degree of Doctor of biological sciences on the speciality 03.00.15 -genetics. Institute of Anioal Breeding and Genetics Ukrainian AAS, Kiev region, 1995.

The 40 scientific articles and 3 author's certificates are upholding, that content theoretical Investigations deal with the evolutionary rebuilding of the fish karyotypes and also results of experimental works studing on the functional genoie's characteris-. tics for fish ontogenesis. Analysis the data bank of chroaosoaal nusbers and formulas of 1700 fish species with using the indices and critérions proposed by author has deterraiaed the peculiarities of karyotypic evolution of the .raost important fish taxons, has estimated influence different types of chromosomal nutations. It has been shown the tendency of one-direction decreasing of genome's sizes isn't characterized for fish phylogenesis. It has been discovered increasing the rates of chromosomal evolution for the orders which are younger at a paléontologie age. It has been proved that changes of the quantitative nucleolus characteristics objectively reflect the aetabolic processes take placed in the fish organisa. The indices of functional nucleolus activity are changed during individual development in accordance with the definite prograea controlled by genes. Heredity, tissue-specificity, rhyths of nucleolus activity has been established. Also using the nucleolus criterion as a high sensitive biotest has been proved.