Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации
Установлено, что глюкокортикоидные гормоны принимают участие в развитии меланобластов и возникновении депигментации у животных при отборе на доместикационное поведение. It is shown that the glucocorticoid horvones may be involved in melanoblast development and in the appearance of white spotting...
Saved in:
| Published in: | Фактори експериментальної еволюції організмів |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177897 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации / И.Н. Оськина, Л.А. Прасолова // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2008. — Т. 4. — С. 239-243. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-177897 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Оськина, И.Н. Прасолова, Л.А. 2021-02-17T09:08:51Z 2021-02-17T09:08:51Z 2008 Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации / И.Н. Оськина, Л.А. Прасолова // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2008. — Т. 4. — С. 239-243. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2219-3782 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177897 Установлено, что глюкокортикоидные гормоны принимают участие в развитии меланобластов и возникновении депигментации у животных при отборе на доместикационное поведение. It is shown that the glucocorticoid horvones may be involved in melanoblast development and in the appearance of white spotting in animals selected for domestic behavior. Работа поддержана грантом РФФИ №08-04-01412 и Программой Президиума РАН «Биоразнообразие и динамика генофондов». ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Фактори експериментальної еволюції організмів Механізми взаємодії та експресії генетичних систем Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации |
| spellingShingle |
Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации Оськина, И.Н. Прасолова, Л.А. Механізми взаємодії та експресії генетичних систем |
| title_short |
Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации |
| title_full |
Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации |
| title_fullStr |
Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации |
| title_full_unstemmed |
Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации |
| title_sort |
анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации |
| author |
Оськина, И.Н. Прасолова, Л.А. |
| author_facet |
Оськина, И.Н. Прасолова, Л.А. |
| topic |
Механізми взаємодії та експресії генетичних систем |
| topic_facet |
Механізми взаємодії та експресії генетичних систем |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Фактори експериментальної еволюції організмів |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| format |
Article |
| description |
Установлено, что глюкокортикоидные гормоны принимают участие в развитии
меланобластов и возникновении депигментации у животных при отборе на
доместикационное поведение.
It is shown that the glucocorticoid horvones may be involved in melanoblast
development and in the appearance of white spotting in animals selected for domestic
behavior.
|
| issn |
2219-3782 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/177897 |
| citation_txt |
Анализ механизмов возникновения белой пятнистости при экспериментальной доместикации / И.Н. Оськина, Л.А. Прасолова // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2008. — Т. 4. — С. 239-243. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT osʹkinain analizmehanizmovvozniknoveniâbeloipâtnistostipriéksperimentalʹnoidomestikacii AT prasolovala analizmehanizmovvozniknoveniâbeloipâtnistostipriéksperimentalʹnoidomestikacii |
| first_indexed |
2025-11-25T22:34:39Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:34:39Z |
| _version_ |
1850568012037357568 |
| fulltext |
239
1. Голуб Н. Я., Черник Я. І. Мутації, індуковані рентгенівським опроміненням та
деякими хімічними реагентами, що змінюють тривалість життя Drosophila
melanogaster // Цитология и генетика, 2008. – Т. 42, №1. – С. 37 – 44.
2. Андриевский А. М., Кучеров В. А., Тоцкий В. Н., Деркач Е. В. Онтогенетические
особенности экспрессии карбоксиэстераз у Drosophila melanogaster // Вісник ОНУ,
2005. – Т. 10. – Вип. 5. – С. 26 – 33.
3. Тоцкий В. Н., Хаустова Н. Д., Андриевский А. М., Гандирук Н. Г., Белова Г. И.,
Есеркепова Е. В. Экспрессивность ген-энзимных систем и показатели
жизнеспособности в онтогенезе инбредных линий и гибридов дрозофилы //
Генетика, 1990. – Т. 26, № 10. – С. 1791 – 1799.
4. Андриевский А. М. Половой диморфизм по экспрессии эфиров карбоновых кислот в
популяциях Drosophila melanogaster // Вісник ОНУ, 2006. – Т. 11, Вип. 9. – С. 7 – 17.
5. Андриевский А. М., Кучеров В. А., Кундиева Е. П. Полове различия карбоксиэстераз
у Drosophila melanogaster дикого типа // Вісник ОНУ, 2006. – Т. 11, Вип. 6. – С. 26 –
31.
6. Медведев Н. Н. Практическая генетика. – Москва: Наука, 1966. – 238 с.
7. Диксон М., Уэбб Э. Ферменты. – М.: Мир, 1982. – Издание в 3-х томах. – Т. 1. –389с.
8. Рокицкий П. Ф. Биологическая статистика. – Минск: Высшая школа, 1973. – 320 с.
Резюме
Анализировали многообразие и экспрессию молекулярных форм
карбоксиэстераз у самцов природных популяций Drosophila melanogaster, взятых из
Чернобыльской зоны отчуждения. Во всех природных популяциях установлен
полиморфизм по локусу β-специфической эстеразы. Показаны межпопуляционные
различия в экспрессии основных форм изучаемых ферментов. Обсуждается вопрос
зависимости экспрессии ферментов карбоксиэстеразной системы от уровня радиации в
ареалах обитания исследуемых групп дрозофил.
Аналізували різноманіття та експресію молекулярних форм карбоксиестераз у
самців природних популяцій Drosophila melanogaster, взятих із Чорнобильської зони
відчуження. В усіх природних популяціях встановлень поліморфізм по локусу β-
специфічної естерази. Показані міжпопуляційні відмінності в експресії основних форм
досліджуваних ферментів. Обговорюється питання залежності експресії ферментів
карбоксиестеразної системи від рівня радіації в ареалах проживання досліджуваних
груп дрозофіл.
A variety and expression of molecular forms of carboxyesterases in males from natural
populations of Drosophila melanogaster taken from the Chernobyl zone of alienation have
been analyzed. A polymorphism in β –specific esterase’s locus has been revealed in all of
natural populations. Interpopulation distinctions are shown in expression of basic forms of the
studied enzymes. The question about dependence level of enzymes expression of
carboxyesterases system from the level of radiation in the natural habitats of dwelling in the
investigated groups of Drosophila.
ОСЬКИНА И.Н., ПРАСОЛОВА Л.А.
Институт цитологии и генетики СО РАН, пр. акад. Лаврентьева, 10,
Новосибирск, 630090, E-mail: oskina@bionet.nsc.ru
АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ВОЗНИКНОВЕНИЯ БЕЛОЙ ПЯТНИСТОСТИ ПРИ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ДОМЕСТИКАЦИИ
Одной из особенностей формообразовательного процесса у животных при
повторении одной и той же эволюционной ситуации является сходный характер
240
изменений, возникающих у представителей разных систематических групп. Ярким
примером может служить конвергентный характер морфофизиологических
преобразований домашних животных. Так, депигментация участков мехового покрова
или белая пятнистость часто наблюдается у домашних и лабораторных животных и
является проявлением мутаций генов, которые ответственны за скорость миграции и
дифференцировки меланобластов из нейрального креста [1]. Согласно одному из
положений концепции отбора Д.К. Беляева, морфофизиологическое сходство при
эволюционном преобразовании поведения при доместикации животных может быть
обусловлено не только генетической общностью, но и однонаправленным изменением
регуляторных систем организма при одном и том же векторе отбора [2]. В ходе
многолетнего эксперимента по отбору разных животных (серебристо-черная лисица,
норка, серая крыса) на социальную адаптацию к условиям неволи и близкому контакту
с человеком были продемонстрированы однонаправленные изменения поведения и
некоторых морфологических признаков. Одним из первых морфологических
изменений у всех животных экспериментальной доместикации была депигментация
определенных участков кожно-мехового покрова [3]. У серебристо-черных лисиц – это
полудоминатная мутация “Star”, возникающая с высокой частотой в доместицируемой
популяции [4]. В доместицируемой популяции серых крыс также возрастает частота
возникновения и экспрессия депигментации, детерминируемой полурецессивной
мутуцией hooded, которая у гетерозигот приводит к возникновению белой пятнистости
на вентральной стороне тела [5].
Согласно гипотезе Д. К. Беляева, перенос животных в новую среду обитания и
близкий контакт с человеком были стрессирующими воздействиями, и на первых
этапах доместикации отбор на элиминацию агрессивного поведения к человеку являлся
и отбором на стресс-реактивность, вовлекая в сферу своего влияния нервную и
эндокринную системы. Самые первые и наиболее глубокие изменения при отборе на
доместикацию произошли в функционировании гипоталамо-гипофизарно-
надпочечниковой системе (ГГНС), как основной системе адаптации и стресса. Отбор
привел к ослаблению активности всех звеньев этой системы у всех объектах
экспериментальной доместикации [6]. Хорошо известно, что развитие организма в
эмбриогенезе невозможно без участия глюкокортикоидных гормонов. Эти гормоны в
эмбриогенезе оказываю влияние не только на структурное развитие органов, но также
на созревание и “программирование” различных систем [7]. Наши исследования
показали, что возникновение белых пегостей у серебристо-черных лисиц,
детерминируемых геном “Star”, происходит из-за задержки на 1 -2 дня миграции
меланобластов в кожу. Аллели локуса hooded у крыс также задерживают миграцию
меланобластов, в результате этого меланоциты отсутствуют в волосяных фолликулах
депигментированных участков [8]. Представляло интерес исследовать содержание
глюкокортикоидов во время беременности у доместицируемых серебристо-черных
лисиц и серых крыс, а также изучить роль ГГНС в механизмах возникновения
депигментации у селекционируемых по поведению животных на примере
экспериментальной доместикации дикой серой крысы.
Материалы и методы
Кровь для последующего определения гормонов была взята в различные сроки
беременности у недоместицируемых (агрессивные) и доместицируемых (ручные) лисиц
и крыс в различные сроки беременности. На следующем этапе работы изменяли
гормональный фон беременных полностью пигментированных серых самок крыс из
недоместицируемой популяции. Для этих целей в 1-ом эксперименте на 12 -14 дни
беременности самки были стрессированы. В качестве стрессорной стимуляции
использовали ограничение подвижности в течение 45 минут 3 раза в день. Во 2-ом
эксперименте самкам в эти же сроки беременности вводили подкожно дексаметазон
(Sigma) в дозе 50 мкг на крысу или растворитель. У 18 – 20-дневных эмбрионов на
241
гистологических препаратах оценивалась картина развития меланобластов в коже. А у
взрослых потомков этих самок был описан фенотип окраски меха с указанием мест
расположения депигментированных участков и исследована реакция ГНС на стресс.
Глюкокортикоиды в плазме крови определяли методом конкуретного белкового
связывания. Меланобласты в коже выявляли серебрением по Masson.
Результаты и обсуждение
Результаты исследования показали, что содержание глюкокортикоидов в крови
во время беременности значительно снижено и у лисиц, и у крыс (рис. 1). При этом у
лисиц уровни гормонов в разные сроки беременности незначительно менялись (рис.
1А), а у крыс независимо от типа поведения уровни гормонов повышались к концу
беременности. Следует отметить, что у агрессивных крыс уровень кортикостерона в
крови начинал увеличиваться с 10 дня, достигая максимальных значений к 13 дню
беременности, а у серых ручных крыс – только к 16 дню. У ручных же крыс
гомозиготных по гену hooded содержание гормона в крови незначительно менялось с
7-го по 16-й дни беременности и резкое повышение происходило только к 19-му дню
(рис. 1Б).
0
2
4
6
8
10
12
14
4
8
12
16
20
24
28
через 2 суток
после родов
4536271892
Ко
рт
из
ол
, м
кг
%
Беременность, дни
агрессивные
ручные
БА
Беременность, дни
через 1 сутки
после родов
191613107
Ко
рт
ик
ос
те
ро
н,
м
кг
%
агрессивные,серые
ручные, серые
ручные,hooded
Рис. 1. Уровень глюкокортикоидов в крови у серебристо-черных лисиц (А) и крыс (Б)
во время беременности
Проведенные нами исследования показали, что эмбриональный механизм
специфической пегости на голове у лисиц, детерминируемой геном S (Star) [4] и на
вентральной стороне у диких серых крыс Agouti, детерминируемой геном h сходен и
состоит в задержке миграции меланобластов из нейрального креста в кожу. Таким
образом, при отборе животных разных видов (с-ч лисица, дикая серая крыса) на
доместикационное поведение отмечаются однонаправленные изменения как в функции
ГГНС, так и в проявлении депигментации, обусловленной, по-видимому, одними и
теми же механизмами в период эмбрионального развития, а именно - задержкой
миграции меланобластов из нейральног креста и связанных с этим задержкой
пролиферации и дифференцировки меланобластов.
Рестрикционный стресс на 12 – 14 дни беременности приводил к задержке
миграции и дифференцировки меланобластов в коже эмбрионов серых агрессивных
крыс. Так, если у 20-дневных плодов контрольной группы крыс в коже головы и шеи
хорошо видны не только отдельные меланобласты, но и формирующиеся волосяные
фолликулы, в которые меланобласты поступают, то в коже у плодов стрессированных
матерей присутствуют, в основном, лишь отдельные меланобласты и первичные
волосяные фолликулы еще не сформированы. В результате это приводит к рождению с
более высокой частотой, чем в контроле потомков, имеющих на вентральной стороне
242
депигментированные участки (контрольные потомки – 10%, потомки стрессированных
самок – 35%). Кроме того, стрессорная стимуляция на 12 -14 дни беременности
вызывает снижение функциональной активности ГГНС у взрослых потомков этих
самок. Хорошо известно, что при действии стресса изменяется функционирование
многих систем организма, некоторые из них также могут влиять на развитие
меланобластов, поэтому в следующем эксперименте агрессивным серым самках в эти
же сроки беременности вводили дексаметазон или физиологический раствор. Введение
дексаметазона привело к достоверному снижению уровня кортикостерона у эмбрионов
на 18-19 дни беременности, а у взрослых потомков реакция на эмоциональный стресс
была снижена почти в полтора раза и сопоставима с реакцией на данное воздействие у
ручных животных. Исследования также показали, что степень развития (количество и
дифференцировка) меланобластов в коже у эмбрионов экспериментальной группы на
20 день эмбриогенеза значительно ниже, чем у эмбрионов контрольной группы этого
возраста и соответствует примерно 18.5 дням эмбрионального развития у контрольной
группы (рис.2). Кроме того, среди родившихся потомков, матери которых получали
дексаметазон, процент крыс с депигментацией на вентральной поверхности тела
возрастал примерно в 4 раза по сравнению с контрольной популяцией.
Рис. 2. Влияние введения дексаметазона беременным полностью пигментированным
самкам на развитие меланобластов у 20-дневных эмбрионов.
А – контрольная группа, Б – экспериментальная группа.
Таким образом, на основании полученных результатов, можно полагать, что
вектор отбора на доместикационное поведение совпадает по направлению с вектором
действия глюкокортикоидов на меланогенез в эмбриогенезе и изменение
функционального состояния ГГНС может являться одной из причин возникновения
депигментаций у животных при отборе на доместикацию. Вероятно, на первых этапах
отбора, когда давление стресса было велико, наибольшей приспособленностью к жизни
в условиях неволи обладали животные с депигментацией мехового покрова. Показано,
что в природных популяциях при возрастании популяционного стресса резко
увеличивается численность животных с белой пятнистостью [9]. В последнее время, в
литературе высказывается точка зрения, что внешняя среда и сам отбор могут вызывать
направленную изменчивость фенотипов [10, 11]. Однако механизмы, вызывающие эту
изменчивость, пока недостаточно изучены. Одним из таких механизмов
эпигенетических измененийявляется процесс метилирования ДНК. Не исключено, что
глюкокортикоиды играют в этом определенную эволюционную роль, так как они не
только участвуют в регуляции многих функций взрослого организма и в
«программировании» различных систем в эмбриогенезе, но, как свидетельствуют
литературные данные, контролируют метилирование генома [12].
243
Работа поддержана грантом РФФИ №08-04-01412 и Программой Президиума
РАН «Биоразнообразие и динамика генофондов».
Литература
1. Klungland Н., Vage D. Molecular genetics of pigmentation in domestic animals //
Current Genomics.- 2000.- Vol. 1. P. 223-242.
2. Беляев Д.К. Проблемы и перспективы исследований по генетике и селекции
животных// Генетика.- 1987.- Т. 23. С. 937-946.
3. Трут Л.Н. Некоторые аспекты генетики пегостей серебристо-черных лисиц
(Vulpes vulpes L.) и взаимоотношения вектора отбора и направления изменчивости.//
Проблемы генетики и теории эволюции.- Новосибирск: Наука. -1991. С.- 67-84.
4. Прасолова Л.А., Трут Л.Н. Эффект гена “Star” на скорость миграции
меланобластов у эмбрионов серебристо-черных лисиц (Vulpes vulpes).//ДАН.-1993.- Т.
329. С. 787-789.
5. Трут Л.Н., Плюснина И.З., Прасолова Л.А., Ким А.А. Hooded аллель и отбор
диких серых крыс (Rattus norvegicus) по поведению.// Генетика.- 1997.- Т. 33. С. 679-
685.
6. Оськина И.Н., Плюснина И.З. Гипофизарно-надпочечниковая система при отборе
животных на доместикационное поведение.// Современные концепции эволюционной
генетики. Новосибирск: ИЦиГ.- 2000.- С. 327-334.
7. Seckl JR. Glucocorticoids, developmental 'programming' and the risk of affective
dysfunction.// Prog. Brain Res.- 2008.- Vol. 167. P. 17-34.
8. Yamamura K. Ogita Z. Markert C. The use of chimeric rats in the analysis of the
hooded pigmentation pattern.// In: Genetic approaches to developmental neurobiology. -
Berlin: Springer-Verlag.- 1982.- P. 111-120.
9. Потапов М.А., Рогов В.Г., Евсиков В.И. Влияние популяционного стресса на
встречаемость водяных полевок (Arvicola Terrestris L.) с белыми отметинами.// ДАН.-
1998.- Т. 358.- С. 713-715.
10. Guerrero-Bosagna C., Sabat P., Valladares L. Environmental signaling and
evolutionary change: can exposure of pregnant mammals to environmental estrogens lead to
epigenetically induced evolutionary changes in embryos?// Evol. Devel.- 2005- Vol. 7. P.
341–350.
11. Rando O., Verstrepen R. Timescales of Genetic and Epigenetic Inheritance.//Cell.-
2007.- Vol. 128. P. 655–668.
12. Ванюшин Б.Ф. Метилирование ДНК и эпигенетика.//Генетика. 2006.- Т. 42. С.
1186-1199.
Резюме
Установлено, что глюкокортикоидные гормоны принимают участие в развитии
меланобластов и возникновении депигментации у животных при отборе на
доместикационное поведение.
It is shown that the glucocorticoid horvones may be involved in melanoblast
development and in the appearance of white spotting in animals selected for domestic
behavior.
ПОТОПАЛЬСЬКИЙ А.І., ЮРКЕВИЧ Л.Н., КАЦАН В.А.
Інститут молекулярної біології та генетики НАН України,
Україна, 03143, Київ, проспект академіка Заболотного, 150,
e-mail: potopalsky@imbg.org.ua
|