научный журнал по биологии Журнал общей биологии ISSN: 0044-4596

ГЕЛАШВИЛИ Д.Б., ИУДИН Д.И., РОЗЕНБЕРГ Г.С., САКСОНОВ С.В., СНЕГИРЕВА М.С., СОЛНЦЕВ Л.А., ЯКИМОВ В.Н. — 2010 г.

Предложено два подхода к описанию таксономического разнообразия как фрактального, или самоподобного объекта. Первый из них - "сэмплинговый", основан на необходимости учета динамики выборочного процесса при исследовании разнообразия и отталкивается от реальной экологической практики изучения структуры сообществ. Верификация "сэмплингового" подхода осуществлена при мультифрактальном анализе таксономического разнообразия родовой структуры сосудистых растений национального парка "Самарская Лука". Показано, что закономерности, полученные ранее для мультифрактального спектра видовой структуры сообщества, в известной мере справедливы и для спектра родовой структуры. Второй подход - "топологический", базируется на абстрактном представлении результатов эволюционного процесса в виде филогенетического дерева, обладающего нетривиальной топологической структурой. Апробация этого подхода осуществлена путем анализа топологической структуры систематического дерева класса млекопитающих, показавшего фрактальность его графа. Полученные результаты дают основание полагать, что таксономическое разнообразие как реплика естественного разнообразия фрактально организованного органического мира также обладает самоподобной (фрактальной) структурой.

ИОРДАНСКИЙ Н.Н. — 2010 г.

В эволюционной теории Ч. Дарвина эволюционный прогресс (соответствующий морфофизиологическому прогрессу, или арогенезу в современной терминологии) является одним из закономерных результатов естественного отбора. При этом естественный отбор не заключает в себе никаких предпосылок, специально способствующих эволюционному прогрессу. Дарвин подчёркивал, что для определения характера эволюционных преобразований природа организма гораздо важнее, чем характер изменений внешних условий. Специфика арогенеза определяется организацией жёстких биологических систем - целостных организмов. Закономерный поступательный эволюционный прогресс обусловлен фундаментальными свойствами живых существ: метаболизмом и гомеостазом. Концепция социал-дарвинизма в корне противоречит воззрениям Ч. Дарвина, который подчёркивал важнейшую роль в прогрессе человеческого общества социальных инстинктов, сформировавшихся на ранних этапах эволюции человека. Конкуренция и отбор играют второстепенную роль в социокультурном прогрессе человеческого общества.

ГАМАЛЕЙ Ю.В. — 2010 г.

Исследованы эволюционные предпосылки современного экологического разнообразия двудольных. Описаны структурно-функциональные различия поколений таксонов, формируемых под влиянием изменений климата планеты. Результаты сравнения одновозрастных групп растений из разных подклассов подтвердили адаптивный параллелизм структурно-функциональной эволюции, связь адаптогенеза с изменениями климата в кайнозое. Предполагается, что система структурно-функциональных признаков таксона складывается в соответствии с климатическими особенностями места и времени его становления. Постоянство признаков таксона и его требований к среде в условиях переменного климата подтверждается подвижностью ареалов, согласованной с дрейфом экониш под влиянием климатических изменений. Показано сходство эволюционных и зональных рядов двудольных. Современное структурно-функциональное разнообразие таксонов и экосистем рассмотрено как следствие их филогенетической разновозрастности. Сделан вывод о том, что текущее биологическое разнообразие базируется на историческом диапазоне климатических условий и филогенетически адаптированных к ним видов.

ИЛЬИЧЕВ В.Г. — 2010 г.

Предложены новые схемы эколого-эволюционных моделей, в которых одновременно изменяются переменные и параметры. Данные модели имеют малую размерность и обладают высоким быстродействием. Исследовано влияние периодически изменяющейся температуры на динамику популяций и расположение эволюционно устойчивых параметров - благоприятных температур развития как отдельных, так и взаимодействующих популяций (конкурентов и "хищник - жертва"). Обнаружены устойчивые стационарные и циклические режимы в пространстве параметров.

ЛОГОФЕТ Д.О. — 2010 г.

ГАРМС А.И., ГЕРЛИНСКАЯ Л.А., ЗАЙДМАН А.М., КОРЕЛЬ А.В., ЛИТВИНОВА Е.А., МОШКИН М.П. — 2009 г.

Обнюхивание запаховых меток, насыщенных микроорганизмами, чревато респираторным заражением, вероятность которого возрастает при ольфакторном поиске половых партнеров. В данной работе проверена гипотеза об адаптивном усилении неспецифической иммунной защиты верхних дыхательных путей у самцов, получивших запаховые стимулы к воспроизводству. В опытах на мышах аутбредной линии ICR было установлено, что запах половозрелых самок индуцирует интервенцию лейкоцитов в верхние дыхательные пути. Это проявлялось в существенном увеличении мелких скоплений клеток белой крови в перибронхиальных областях. Большее число лейкоцитарных агрегаций у самцов, получавших половые хемосигналы самок, сочеталось с усилением иммунно-нейроэндокринной реакции на интраназальное введение липополисахарида (ЛПС). У таких самцов отмечали более выраженную интервенцию лейкоцитов в верхние дыхательные пути, больший прирост содержания ИЛ-1 в гипоталамусе и концентрации кортикостерона в плазме крови. Таким образом, половые хемосигналы самок вызывают мобилизацию клеток неспецифической иммунной защиты в верхние дыхательные пути. Это, с одной стороны, может повышать устойчивость самцов к респираторным инфекциям, а с другой – усиливать стресс-реакцию на аэрозоли, содержащие компоненты бактерий.

КАФАНОВ А.И. — 2009 г.

Общая биогеография, междисциплинарный комплекс наук, имеет самостоятельные географический и биологический аспекты, представляющие два научных направления – биологическую географию и географическую биологию. Эти направления имеют свои собственные объект, предмет и методы исследований и относятся соответственно к наукам о Земле и к биологическим наукам. В связи с этим предлагается частично пересмотреть классификаторы научных направлений и государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования.

ОЛЕСКИН А.В. — 2009 г.

Настоящий обзор посвящен вопросу приложимости биосоциальных концепций и терминов к микроорганизмам. Основное внимание уделено данным последних десятилетий, полученным на бактериях. Они проявляют различные формы коллективного поведения, включая афилиацию (когезию), кооперацию, координированную агрессию и избегание (изоляцию от “чужаков”). Бактериальные системы также характеризуются контактной и дистантной коммуникацией; последняя опосредуется химическими сигнальными веществами (включая феромоны/аутоиндукторы, участвующие в кворумзависимых системах коммуникации) или физическими факторами. Бактерии формируют надклеточные системы (колонии, биопленки, флоки и др.), которые можно рассматривать как бактериальные биосоциальные системы, по аналогии с сообществами животных. Бактериальные биосоциальные системы характеризуются целостностью, единым жизненным циклом (“онтогенезом культуры” в терминологии Н.Д. Иерусалимского) и иерархической или сетевой организацией. Бактериальные клетки в биосоциальных системах морфологически дифференцированы и у целого ряда видов бактерий также специализированы по функциям. Клетки совместно образуют структуры, служащие “органами” целой биосоциальной системы (например, водоносные каналы, наружную мембрану целой колонии, гемопротеинсодержащие гемосомы, а также внеклеточный биополимерный матрикс как структурную основу колонии или биопленки). Биосоциальный подход к микроорганизмам способствует взаимодействию микробиологии с цитологией и этологией. Этот подход также имеет практическую ценность для медицины и биотехнологии.

ЕРОЩЕВ-ШАК В.А., КОМПАНЦЕВА Е.И., НАЙМАРК Е.Б., ЧИЖИКОВА Н.П. — 2009 г.

Дан обзор публикаций, касающихся результатов экспериментов по взаимодействию микроорганизмов с глинистыми минералами. Показано, что бактерии участвуют во всех процессах, связанных с трансформациями глинистых минералов: в образовании глин из метаморфических и осадочных пород, образовании глин из растворов, обратимых переходах различных типов глинистых минералов, консолидации глинистых минералов в осадочные породы. Интеграция этих результатов позволяет заключить, что бактерии копировали все возможные абиотические реакции, связанные с глинистыми минералами, с той лишь разницей, что с участием бактерий эти реакции шли, по крайней мере, на порядок быстрее. Таким образом, бактерии выступают как живой катализатор геохимического круговорота глинистых минералов. Экологическая роль бактерий видится как повторение того или иного химического процесса в абиотическом мире, но с использованием органических каталитических инноваций.

БАЯНОВ А.В., МИРКИН Б.М., НАУМОВА Л.Г., ЯМАЛОВ С.М. — 2009 г.

Обоснована возможность оценки факторов формирования видового богатства растительных сообществ по величине Н-функции как меры сложности фитосоциологического спектра сообществ. Фитосоциологический спектр отражает вклад в видовой состав сообществ ценофлор разных синтаксонов, индицирующих характер экотопа и сукцессионный статус сообществ. На примере широкой совокупности травяной растительности Южно-Уральского региона (от синантропной до естественной) показано, что между значениями Н-функции и видовым богатством имеется тесная линейная положительная связь. Главными факторами формирования видового богатства исследованных растительных сообществ являются общая благоприятность условий среды, переменность режима увлажнения и сукцессионный статус, отражающий процессы изменения растительности под влиянием внутренних (восстановительные сукцессии) и внешних (выпас скота) причин.

БАЛУШКИНА Е.В., ГОЛУБКОВ М.С., ГОЛУБКОВ С.М., ЛИТВИНЧУК Л.Ф., ШАДРИН Н.В. — 2009 г.

В гипергалинных озерах Крыма наблюдалось снижение видового богатства зоопланктона и зообентоса, тенденция снижения их биомассы с увеличением солености. Показано, что большая часть структурных и функциональных характеристик макрозообентоса достоверно коррелирует с биотическими и абиотическими характеристиками озер. Численность, биомасса, продукция макрозообентоса и рационы нехищного макрозообентоса снижались с увеличением солености и возрастали с увеличением глубины, количества хлорофилла а и первичной продукции. Доля биомассы макрозообентоса от суммарной биомассы зоопланктона и макрозообентоса снижалась с увеличением солености и возрастала с увеличением глубины озер. Сообщество зоопланктона в меньшей степени, чем макрозообентоса, лимитировано абиотическими характеристиками среды обитания, и лишь число видов зоопланктона достоверно снижалось с увеличением солености. Влияние солености на биомассу зоопланктона в отличие от биомассы макрозообентоса слабо достоверно. Сравнение суммарных величин рационов зоопланктона и зообентоса и величин первичной продукции показало достаточно напряженные пищевые взаимоотношения в исследованных озерах.

ЖМЫЛЕВ П.Ю., ЖМЫЛЕВА А.П., КАРПУХИНА Е.А. — 2009 г.

Время цветения в значительной степени определяет уровень репродуктивного успеха популяций. Как правило, растения сезонного климата цветут 1 раз в год, в период, который является оптимальным для успешного опыления и последующего созревания плодов (семян). Однако для многих видов зарегистрировано вторичное цветение. Это явление интерпретируют по-разному: как проявление исходно непрерывного цветения или как результат различных повреждений. В связи с этим вторичное цветение рассмотрено с позиции современных представлений о разнообразии моделей цветения популяций (ежегодное, не ежегодное, непрерывное и эпизодическое цветение), механизмах формирования (гипотеза “адаптации”, “филогенетического сдерживания”, “непрямого отбора” и “случайных изменений”) и контроля времени цветения (модель множественного контроля). С традиционно широкой точки зрения вторичное цветение включает два явления: вторичное цветение популяции и вторичное цветение особи. Первое обусловлено возрастной дифференциацией особей и генетическим полиморфизмом. Второе – в большинстве случаев представляет собой реакцию растений на различные нарушения развития в результате старения особи, полегания побегов или их повреждения.

ЕСЬКОВ Е.К., ТОБОЕВ В.А. — 2009 г.

Калориметрическим методом измерены величины теплорассеяния агрегировавшихся пчел в зависимости от внешней температуры. Найдены пороговые величины изменения теплосодержания, необходимые для стимуляции их терморегуляторной активности. Исследована тепловая инерция пчел в скоплении при различных внешних и внутренних возмущениях. В качестве интегральной величины, отражающей тепловое состояние агрегировавшихся насекомых, предложено рассматривать изменение теплосодержания, определяемого их численностью и геометрией агрегации. Рассматриваются конвергентное сходство и основные отличия механизмов терморегуляции у гомойотермных животных и агрегирующихся пчел. Предлагается их использование для моделирования тепловых процессов, происходящих при охлаждении млекопитающих.

ВОЙТЕХОВСКИЙ Ю.Л. — 2009 г.

На примере семейств Ostraciontidae (кузовковые) и Diodontidae (рыбы-ежи) показано, что в их морфологии заложен дуализм, известный в кристаллографии как дуализм разбиений по Дирихле и Делоне. Если принять основания игл на поверхности тела представителей Diodontidae в качестве точечной (R, r)-системы Делоне, то соответствующее разбиение по Дирихле даст разбиение поверхности Ostraciontidae на полигональные костные пластины. Это обстоятельство подчеркивает таксономическую близость семейств Ostraciontidae и Diodontidae в составе отряда Tetraodontiformes и указывает на существование в природе принципов целесообразности, одинаково проявляющихся в минеральных и биологических структурах. Характеристики разбиений по Дирихле найдены для четырех экземпляров Diodontidae, вид Diodon holocanthus.

ПЕТРОВ П.Н. — 2009 г.

ШНЕЕР В.С. — 2009 г.

ДНК-штрихкодирование было недавно предложено как метод видовой идентификации эукариот с помощью последовательности стандартного короткого фрагмента ДНК. Современные технологии позволяют секвенировать последовательность, выделив ДНК из крошечного фрагмента любой ткани организма на любой стадии онтогенеза, часто не повреждая его. В качестве стандартного участка для большинства групп животных была предложена вариабельная -половина митохондриального гена CO1, для грибов и растений участок еще не выбран. Программа “Штрихкод жизни” предполагает создание библиотеки штрихкодов для всех видов на Земле, что позволит осуществлять отнесение особей к известным видам и обнаружение новых и криптических видов или, по крайней мере, их предварительное распознавание. Это имеет большое значение для описания мирового биоразнообразия, особенно в случае малоизученных таксономических групп и сред обитания. Программа предполагает также создание новой специальной электронной базы данных со строгими правилами для вводимой таксономической информации об образце и месте его хранения и стандартами секвенирования и ввода в базу последовательностей. В обзоре также расмотрены критические замечания оппонентов ДНК-штрихкодирования, ограничения и факторы, которые нужно учитывать, области практического применения. Многочисленные работы, выполненные в последние годы на разных группах животных, подтвердили возможность и перспективность ДНК-штрихкодирования. Однако его эффективность зависит от наличия полной и точной референтной базы с учетом внутривидовой индивидуальной и географической изменчивости, поэтому оно может быть более успешным в сочетании с разносторонним таксономическим анализом изучаемых групп. -половина митохондриального гена CO1, для грибов и растений участок еще не выбран. Программа “Штрихкод жизни” предполагает создание библиотеки штрихкодов для всех видов на Земле, что позволит осуществлять отнесение особей к известным видам и обнаружение новых и криптических видов или, по крайней мере, их предварительное распознавание. Это имеет большое значение для описания мирового биоразнообразия, особенно в случае малоизученных таксономических групп и сред обитания. Программа предполагает также создание новой специальной электронной базы данных со строгими правилами для вводимой таксономической информации об образце и месте его хранения и стандартами секвенирования и ввода в базу последовательностей. В обзоре также расмотрены критические замечания оппонентов ДНК-штрихкодирования, ограничения и факторы, которые нужно учитывать, области практического применения. Многочисленные работы, выполненные в последние годы на разных группах животных, подтвердили возможность и перспективность ДНК-штрихкодирования. Однако его эффективность зависит от наличия полной и точной референтной базы с учетом внутривидовой индивидуальной и географической изменчивости, поэтому оно может быть более успешным в сочетании с разносторонним таксономическим анализом изучаемых групп.

ВОЛОДИН И.А., ВОЛОДИНА Е.В., ГОГОЛЕВА С.С., ДОРОНИНА Л.О. — 2009 г.

Речь человека не гомологична звуковой коммуникации животных, однако есть область, в которой наблюдается общность между этими двумя коммуникативными системами. Она связана с эмоциональным возбуждением, которое может проявляться в любых звуках млекопитающих: как в речи людей и плаче младенцев, так и в криках животных. В свою очередь животные могут “считывать” эмоциональное возбуждение из речи людей, а люди способны оценивать эмоциональное возбуждение животных по их крикам. Многочисленные исследования на разных видах млекопитающих подтверждают существование общих для животных и человека признаков звуков, которые отражают эмоциональное возбуждение. В этом обзоре мы приводим параметры, используемые для описания структуры звуков, представляем работы, заложившие основу для понимания связей между структурой звуков и уровнем эмоционального возбуждения у млекопитающих, а также на основе синтеза современных данных описываем интегральные индикаторы уровня эмоционального возбуждения в звуках млекопитающих и человека.

НАНОВА О.Г., ПАВЛИНОВ И.Я. — 2009 г.

Излагается количественный подход к анализу объема и отчасти структуры морфопространства, основанный на вычислении евклидовых расстояний между экземплярами. Подход подразумевает рассмотрение межгрупповых различий как одного из подпространств и определение общего объема морфопространства как суммы внутри- и межгрупповых различий. Перекрывание подпространств определяется как соотношение между совокупностью их объемов и общим объемом морфопространства. При вычислении удельного (относительного) объема общего морфопространства, включающего несколько подпространств, определение мерности матрицы расстояний должно включать число этих подпространств. Предложены рабочие формулы для определения абсолютных и удельных объемов общего морфопространства, любого из его подпространств и области перекрывания последних, а также их долей в общем морфопространстве. Показано, что бутстреп дает смещенный доверительный интервал для оценок объема морфопространства, что объясняется особенностями метода, а не свойствами морфопространства. Предложенный подход иллюстрируется анализом половых и возрастных различий по краниометрическим признакам у лесной куницы и песца.

ГАВРЮШИНА Е.С. — 2009 г.

Пикорнавирусы способны преодолевать клеточные механизмы противовирусной защиты путем угнетения синтеза клеточных РНК и белков, ядерно-цитоплазматического транспорта и секреции. Рассмотрено участие протеаз 2А и 3С и мембранных белков 2В и 3А пикорнавирусов в подавлении внутриклеточных процессов. Выявлено четыре ступени подавления экспрессии клеточных генов и показано, что эти ступени взаимно дополняют друг друга.

ПОЗДНЯКОВ А.А. — 2009 г.

Сопоставлены основные положения синтетический и эпигенетической теорий эволюции. Показано, что СТЭ отражает механистический (редукционный), а ЭТЭ - организмический (целостный) подход к описанию эволюции биоты. В качестве постулатов ЭТЭ можно предложить следующие утверждения: эволюционные изменения начинаются с фенотипа, элементарной эволюционной структурой является вид, элементарное эволюционное явление - это изменение структуры системы развития; эволюционный процесс протекает неравномерно. В соответствии с метафорой адаптивного компромисса А.П. Расницына сбалансированная организация очень устойчива, поэтому появление нового таксона возможно при пониженных конкурентных отношениях через стадию дестабилизации. Из-за тормозящего эффекта адаптивного компромисса появление новизны имеет неадаптивный характер. Элементарный эволюционный цикл включает фазы: 1) дестабилизации -появления морфозов в результате изменения условий среды (инадаптивная стадия); 2) стабилизации - генетической ассимиляции одного из морфозов (эвадаптивная стадия); 3) стазиса. Однако для стабилизации новой формы положение о генетической ассимиляции необязательно. Понятия инадаптация и эвадаптация в рамках ЭТЭ употребляются в смысле, отличающемся от смысла, с которым они были введены В.О. Ковалевским. Приводимый Д.Л. Гродницким фактический материал не подтверждает постулируемый ход таксоногенеза - переход из одного фенотипического состояния в другое, поэтому применение данных понятий для характеристики стадий эволюционного цикла некорректно. Для развития ЭТЭ необходима детально проработанная концепция таксона. Также необходима методика для интерпретации материала в свете положений ЭТЭ.