ГЕНЕТИКА, 2015, том 51, № 8, с. 924-932
ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ =
УДК 575.17:575.771
ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВИДОВОГО СОСТАВА
И ИНВЕРСИОННОЙ СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИЙ МАЛЯРИЙНЫХ КОМАРОВ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ © 2015 г. В. П. Перевозкин1, 2, С. С. Бондарчук1, А. С. Минич1
1Томский государственный педагогический университет, кафедра общей биологии и методики обучения биологии, Томск 634061 2Научно-исследовательский институт биологии и биофизики Томского государственного университета, Томск 634050 e-mail: pvptomsk@rambler.ru Поступила в редакцию 06.08.2014 г.
Проведен цитогенетический анализ малярийных комаров Астраханской области. Идентифицировано три вида Anopheles: An. messeae — обитает повсеместно и является доминирующим во всех районах исследования; на юго-западе области обнаружен An. hyrcanus, в северной части региона — An. maculipennis. В популяциях An. messeae установлен высокий уровень инверсионного полиморфизма по половой хромосоме и 3-й аутосоме. С юга на север области в личиночных гемипопуляциях вида выявлена четкая клинальная тенденция на увеличение доли хромосомных перестроек XLb 3Ri, 3Li и снижение частоты эволюционно исходных альтернативных вариантов.
DOI: 10.7868/S0016675815060132
Особенностью комаров рода Anopheles (Diptera, Culicidae) является наличие видов-двойников, характеризующихся высоким морфологическим сходством, что затрудняет их определение классическими морфологическими методами. В то же время эти виды играют разную роль в передаче малярии [1], поэтому их идентификация и распространение в каждом регионе имеют важное значение не только с научной, но и с практической точки зрения. Наличие у Anopheles в клетках некоторых тканей политенных хромосом, в частности в слюнных железах личинок, дает возможность применять цитогенетический метод для диагностики близкородственных видов и изучать в природных популяциях комаров уровень внутривидового инверсионного полиморфизма, имеющего адаптивное значение [2, 3].
В течение последних десятилетий на юге России и в сопредельных государствах наблюдается расширение географии и учащение случаев заболеваний человека, переносчиками которых являются кровососущие комары [4]. Такая опасная тенденция обусловлена глобальным изменением климата, социально-демографическим сдвигом (урбанизацией) и интенсивной миграцией людей [5].
К потенциально опасным регионам РФ, характеризующимся высоким уровнем малярио-генности, относится Астраханская область [1, 6]. Однако исследования с применением адекватных и наиболее точных цитогенетических методов по видовому и популяционно-генетическому соста-
ву в регионе не проводились. Между тем, для Республики Калмыкия, граничащей на востоке с Астраханской областью, было установлено, что изученная территория является зоной симпатрии пяти видов комаров рода Anopheles: An. maculipennis Meigen, An. sacharovi Favre, An. messeae Fall., An. atroparvus Van Thiel, An. hyrcanus Pall. [7]. Причем впервые в регионе обнаружен самый опасный переносчик малярии на территории России — An. sacharovi; значительно севернее, чем предполагалось ранее [8, 9]. В связи с этим была поставлена цель изучить видовой состав и хромосомный полиморфизм малярийных комаров рода Anopheles, обитающих на территории Астраханской области.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалом для работы послужили личинки IV возраста рода Anopheles, отловленные 23.08— 30.08.2013 г. в удаленных друг от друга пунктах Астраханской области по долготной трансекте:
1) пос. Линейное (Лиманский р-он, юго-запад области, самая южная точка исследований);
2) г. Астрахань (пойменный водоем в черте города на правобережье р. Волга); 3) г. Харабали (левобережье поймы р. Волга, центральный регион области); 4) г. Ахтубинск (левобережье поймы р. Волга, северный регион области) (рис. 1).
Для последующего кариотипического анализа отловленных личинок фиксировали спирт-уксусной смесью 3 : 1 (фиксатор Карнуа). В камераль-
Рис. 1. Видовой состав Anopheles и инверсионная структура популяций личинок An. messeae в районах исследования Астраханской области. Доли инверсионных вариантов An. messeae: Щ — XL0, 3Rq, 3L0; ЦЦ — XLj, 3Rj, 3Lj.
ных условиях готовили препараты политенных хромосом по лактоацеторсеиновой методике [2]. Цитогенетически определяли видовой и инверсионный состав малярийных комаров согласно хромосомным картам [8].
Следует уточнить, что в настоящем исследовании для идентификации вида Ап. кугеапт впервые использовалась карта политенных хромосом (рис. 2), составленная по фотографиям кариоти-пов с препаратов особей, отловленных в Калмыкии. Картирование политенных хромосом осуществляли по принципам, разработанным для
комаров комплекса "АпорИе^ тасиИрепш8" [2]. Весь хромосомный набор разбит на 39 районов, начиная с дистального конца гоносомы. Районы, в свою очередь, разделены на участки, обозначенные строчными буквами латинского алфавита. Представленная на рис. 2 карта политенных хромосом европейского вида Ап. кугеапт публикуется впервые и принята авторами за "стандарт".
Всего во всех выборках изучено 426 кариоти-пов малярийных комаров.
Сравнение частот инверсий в популяциях производилось методом х2.
Рис. 2. Карта политенных хромосом Ап. кугеапт (2п = 6). Половая хромосома (ХЬ) представлена коротким левым плечом, правое плечо гетерохроматизировано и на препаратах не видно. Две аутосомы имеют левое и правое плечи: 2Ь и 2Я, 3Ь и 3Я соответственно. Левые концы хромосом — дистальные, правые — центромерные.
XL'-^v; Ml rv
|a|b|c|a|b|c|a|b|a|b|c|a|b|c|
4 l' 2 2 3 3 4 45 5'
2R #srr-:n\ ПК ;\ЫЬ !ir
|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|d|a|b|c|a|b|a|b|c|a|b|c|d|a|b|c|
'б 67 78 8^9 9 10 10 1111 12 1213 1314 14'
2L ■ ■ -. Ams^m.' о
|a|b|c|a|b|c|a|b|c|d|a|b|c|d|a|b|c|a|b|c|a|b|c|
121 2120 20^9 19118 18 17 17 16 16115 151
|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|
I22 22 23 23124 24125 2526 26127 27128 28 29 29 30 30I31 3Ш2 32I
3L a;V ;'- i:0r.-JJC! ?:i J ¡S
|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|a|b|c|
'39 3^38 3837 37 36 3635 35 34 34 33 33'
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В ходе цитогенетического анализа выборок личинок малярийных комаров Астраханской области установлены три вида, два из которых — An. messeae и An. maculipennis — относятся к комплексу "Anopheles maculipennis", а третий — An. hyrcanus — к другому комплексу с одноименным названием.
Ранее в научной литературе для региона указывались два вида-двойника — An. messeae и An. atroparvus, определение которых осуществлялось с помощью традиционных эколого-морфо-логических методов [1]. Однако в ходе настоящего исследования ни в одной выборке на территории Астраханской области An. atroparvus обнаружен не был, но вместо него идентифицирован An. maculipennis с частотой 1% в двух точках северной части региона — г. Харабали (n = 100) и г. Ахтубинск (n = = 100) (см. рис. 1). На юге области (г. Астрахань и пос. Линейное) An. maculipennis не выявлен (n = = 226). Очевидно на широте г. Харабали в Астраханской области проходит юго-восточная граница распространения этого вида, совпадающая с северной границей Прикаспийской низменности. В то же время южнее, на широте Астрахани (46° с.ш.), в г. Элиста (Калмыкия), An. maculipennis был ранее обнаружен, а юго-западнее и юго-восточнее столицы Калмыкии не установлен [7]. Та-
ким образом, в Астраханской области граница ареала вида смещается на север на один градус, достигая 47° с.ш.
Следует отметить, что Ап. maеulipennis является более антропофильным и тяготеет к крупным населенным пунктам, и может рассматриваться как один из главных переносчиков малярии в Европе [10]. В изученном регионе в наиболее урбанизированной южной части области данный вид не обнаружен. В этой связи интересно отметить, что именно Ахтубинская северная зона выделена в Астраханской области наиболее высокомалярио-генной, где в 1998—2000 гг. были зафиксированы неоднократные случаи завозной трехдневной малярии [1]. Сделав поправку на присутствие здесь Ап. maеulipennis, а не Ап. а1горагуш, вполне логично предположить, что одной из важных причин такого районирования могут быть вспышки численности установленного вида именно в этой части области.
Что касается Ап. а^орагут, то, очевидно, восточная граница его распространения в настоящее время проходит в Калмыкии по западной границе Прикаспийской низменности. По крайней мере на западе и в центре республики его численность весьма высока (в Элисте до 76.2 ± 5.4%), а на границе Прикаспийской низменности (оз. Дед-Хулсун, с. Хогн) резко снижается до 1.1 ± 1.1% [7].
Таблица 1. Частоты инверсионных вариантов в изученных популяциях Ап. теяяеае Астраханской области
Варианты
Частота хромосомного варианта в популяции биотопа, / ± (%)
инверсий в зиготе пос. Линейное г. Астрахань г. Харабали г. Ахтубинск
Самцы (гоносомы)
ХЦ 62.8 ± 7.5 53.1 ± 6.3 27.1 ± 6.5 2.9 ± 2.9
ХЬ1 37.2 ± 7.5 46.9 ± 6.3 72.9 ± 6.5 97.1 ± 2.9
п 43 64 48 34
Самки (гоносомы)
ХЦ0 56.4 ± 6.7 48.4 ± 6.4 25.5 ± 6.2 12.3 ± 4.1
ХЬ01 29.1 ± 6.2 27.4 ± 5.7 19.6 ± 5.6 4.6 ± 2.6
ХЬц 14.5 ± 4.8 22.6 ± 5.4 52.9 ± 7.1 83.1 ± 4.7
Х^6 - 1.6 ± 1.6 2.0 ± 2.0 -
п 55 62 51 65
Оба пола (аутосомы)
3^00 63.3 ± 5.0 56.3 ± 4.4 33.3 ± 4.8 8.1 ± 2.8
3^1 35.7 ± 4.9 31.0 ± 4.1 30.3 ± 4.6 29.3 ± 4.6
3^1 1.0 ± 1.0 12.7 ± 3.0 36.4 ± 4.9 62.6 ± 4.9
3Г00 59.2 ± 5.0 50.0 ± 4.5 34.4 ± 4.8 21.2 ± 4.1
3Г()1 34.7 ± 4.8 38.1 ± 4.3 51.5 ± 5.0 26.3 ± 4.4
3Ьц 6.1 ± 2.4 11.9 ± 2.9 14.1 ± 3.5 52.5 ± 5.0
п 98 126 99 99
Примечание. п — количество особей в выборке.
Третий вид — Ап. кугаапт (считается второстепенным переносчиком малярии в южных районах СНГ [5]) обнаружен с частотой 2.0 ± 1.4% (п = = 100) только на юго-западе области, близ пос. Линейное, вне поймы Волги, в типичном для него водоеме, берега которого густо поросли камышом (лиманы).
В целом, на наш взгляд, маляриогенная ситуация в Астраханской области по критерию отсутствия наиболее опасных переносчиков заболевания Ап. заакагоу1 и Ап. а1горагуш (при относительной малочисленности Ап. тааыПрептз и только в северной части) более благополучная, чем в соседних республиках Калмыкия и Дагестан.
Ци
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.