научный журнал по биологии Онтогенез ISSN: 0475-1450

АМСТИСЛАВСКИЙ С.Я., БРУСЕНЦЕВ Е.Ю., РАГАЕВА Д.С. — 2014 г.

Рассмотрено влияние вспомогательных репродуктивных технологий на развитие гипертензивного фенотипа. Особое внимание уделено вопросам влияния культивирования и трансплантации преимплантационных эмбрионов на артериальное давление у развившихся из этих эмбрионов особей. Проведен анализ исследований, выполненных на лабораторных моделях, главным образом на гипертензивных линиях крыс. Проведено обсуждение этих данных в контексте применения вспомогательных репродуктивных технологий в медицине.

АЛЬБЕРТ А.В., ЕЖОВА Т.А., КАВАЙ-ООЛ У.Н. — 2014 г.

Постоянство пула стволовых клеток апикальной меристемы побега Arabidopsis thaliana обеспечивается системой генетической регуляции с отрицательной обратной связью, основанной на взаимодействии гена WUS, поддерживающего недетерминированность клеток, с генами CLV, ограничивающими уровень экспрессию гена WUS и размер пула стволовых клеток. Мутации clv приводит к увеличению пула стволовых клеток в апикальной и флоральной меристеме, а мутация wus – к противоположному эффекту. Мутация na (nana), также как и мутация wus, вызывает преждевременную терминацию функции апикальной меристемы побега, хотя не влияет на активность меристемы цветка. Для выяснения роли гена NA в контроле функционирования апикальной меристемы побега исследовано взаимодействие генов NA и CLV. Аддитивный фенотип двойных мутантов na clv1, na clv2-1 и na clv3-2 свидетельствует о том, что ген NA вносит независимый вклад в контроль функционирования апикальной меристемы побега. Предполагается, что ген NA осуществляет контроль пролиферации клеток апикальной меристемы побега при переходе растений на репродуктивную стадию развития, действуя значительно позже и независимо от системы генов WUS–CLV.

ЗАХАРОВ В.М., ТРОФИМОВ И.Е. — 2014 г.

Гомеостаз, как способность к поддержанию структурно-функциональных параметров системы на необходимом уровне, является базовой характеристикой для обеспечения устойчивости любой биологической системы от биосферы и отдельных экосистем до сообществ, популяций и особей. Исследование гомеостатических механизмов, обеспечивающих устойчивость биологических систем, оказывается узловой задачей для решения многих теоретических и практических вопросов. Принципиально важными в этом направлении являются поиск критериев оценки гомеостаза и исследование соотношения гомеостатических механизмов на разных уровнях. Перспективной представляется оценка роли гомеостатических механизмов организма и популяции для обеспечения устойчивости биологических систем разного уровня при использовании подхода, основанного на оценке состояния популяций с онтогенетических позиций (популяционная биология развития).

ВОСКОВА А.В., МИНИН А.А. — 2014 г.

Проанализированы ряды дат развертывания первых листьев и продолжительности периода вегетации у березы бородавчатой (Betula pendula Roth. (B. verrucosa Ehrh.)), а также зацветания черемухи обыкновенной (Padus avium), рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia) и липы мелколистной (Tilia cordata Mill.) за период 1970–2010 годы в центральной части Европейской территории России на предмет оценки трендов. Выявлен эффект различия фенологических реакций на однородные изменения климата у деревьев одного вида из северной и южной частей ареалов. Если в северной части весенние события стали наступать на 3–7 дней раньше, то в южной такой эффект не наблюдается. Этот факт может интерпретироваться как проявление разных механизмов гомеостаза у деревьев в разных (северной и южной) частях ареала, обусловленных их биологическими особенностями (в частности, необходимостью успешного прохождения периодов органического покоя и вегетации).

ОБРУЧЕВА Н.В. — 2014 г.

Рассмотрены современные представления о гормональной регуляции процессов завязывания плодов, их роста, созревания и достижения ими спелости. Опыление и оплодотворение вызывают активацию семяпочки в результате снятия блокирующего действия этилена и АБК, что проявляется в накоплении ауксина. Интенсивный рост плода обусловлен синтезом ауксина в зарождающемся семени и синтезом гиббереллинов в перикарпе и осуществляется за счет деления и растяжения его клеток. У климактерических сочных плодов созревание регулируется этиленом и описывается так называемой Системой 1, сочетающей возможность автоингибирования и автокатализа этиленом своего биосинтеза. Переход от созревания к спелости в плодах томата характеризуется бурным синтезом этилена и его рецепторов, что определяется функционированием регуляторной Системы 2, в которой участвует гораздо больше этилен-индуцируемых генов. Кроме того, в плодах персика гормональная регуляция поспевания плодов включает активное участие ауксина в регуляции биосинтеза этилена, что сочетается с индукцией этиленом экспрессии генов как биосинтеза ауксина, так и ответа на ауксин. Этилен индуцирует экспрессию генов, ответственных за размягчение мякоти плода, его вкус, окраску и аромат. У неклимактерических сочных плодов этилена образуется при созревании очень мало, его выделение несколько возрастает только в самом конце поспевания, и описывается редуцированной Системой 1. Спелость неклимактерических плодов в слабой степени зависит от этилена, но стимулируется абсцизовой кислотой.

ГЛОТОВ Н.В., СУЕТИНА Ю.Г. — 2014 г.

На материале из природных популяций описан онтогенез листоватого лишайника Hypogymnia physodes. В экологически различающихся сосняках изучена онтогенетическая динамика морфометрических признаков, характеризующих размеры слоевищ (диаметр и число лопастей слоевища) и особенности репродуктивных структур (число и диаметр губовидных и шлемовидных соралей). Аргументированы отказ от применения дисперсионного анализа при анализе результатов и необходимость использования непараметрических критериев. Показано, что динамика медиан и дисперсий признаков в течение онтогенеза может быть как сходной, так и разной. Дисперсии признаков разные в экологически различающихся местообитаниях.

АДОНИНА И.Г., БАДАЕВА Е.Д., ДОБРОВОЛЬСКАЯ О.Б., КРАСНИКОВ А.А., ЛАЙКОВА Л.И., ПОПОВА О.М. — 2014 г.

С помощью методов С-окрашивания и FISH охарактеризован кариотип индуцированного мутанта MC1611 мягкой пшеницы, у которого развиваются дополнительные колоски с уступах колосового стержня (признак “многоколосковость”). Обнаружено, что мутантный фенотип не связан с анеуплоидией и крупными хромосомными перестройками. Результаты генетического анализа показали, что многоколосковость линии обусловлена мутацией одного гена, обозначенного bh-D.1, на действие которого оказывает влияние генотипическая среда. Мутация вызывает аномалии морфогенеза соцветия, связанные с развитием эктопических колосковых меристем на месте флоральных меристем в базальной части колоска, что приводит к появлению дополнительных колосков в уступе колосового стержня. Мутантный фенотип предполагает, что ген Bh-D определяет судьбу латеральных меристем в колоске, которые у соцветий дикого типа развиваются как флоральные и дают начало органам цветка. У мутанта bh-D.1 нарушено установление идентичности флоральных меристем. Охарактеризованный мутант может быть использован в дальнейших исследованиях по изучению молекулярно-генетических основ развития соцветия пшеницы.

ЖУРАВЛЕВ Г.И., ЖУРАВЛЕВА З.Н., ХУЦЯН С.С. — 2014 г.

Зубчатую фасцию гиппокамповой формации, выделенную из 20-дневных плодов крыс Вистар, гетеротопически трансплантировали в соматосенсорную область неокортекса взрослых крыс той же породы. Через 5 месяцев после операции нейротрансплантаты с соседней областью неокортекса были исследованы с помощью световой и электронной микроскопии. Было проведено детальное изучение ультраструктуры эктопических синаптических окончаний, образованных аксонами гранулярных нейронов зубчатой фасции (мшистыми волокнами) с несвойственными им в норме нейронами неокортекса. Ультраструктурный анализ показал, что большинство эктопических синаптических окончаний воспроизводит свои детерминантные морфологические характеристики: гигантские размеры пресинаптических бутонов, активные зоны с разветвленными дендритными шипиками и адгезионные соединения с поверхностью дендритов. Данные указывают на то, что прорастающие из нейротрансплантатов мшистые волокна индуцируют структурно-химическую реорганизацию дендритов неокортекса, используя трансмембранные адгезивные соединения типа puncta adherentia. Это приводит к дифференцировке активных зон и развитию типичных для гигантских синаптических окончаний дендритных шипиков, инвагинированных в пресинаптические терминали. Таким образом, способность нейронов зубчатой фасции к формированию аберрантных синаптических связей в условиях трансплантации обусловлена индуктивными синаптогенными свойствами мшистых волокон.

ЕРМАКОВ А.М., ЕРМАКОВА О.Н., ЕРМОЛАЕВА С.А. — 2014 г.

В работе с помощью фармакологического ингибиторного анализа у пресноводных плоских червей планарий Schmidtea mediterranea исследовано возможное участие MEK митоген-активируемой протеинкиназы и TGF-? рецептора в процессах регенерации и морфогенеза. Показано, что фармакологические ингибиторы данных протеинкиназ приводят к значительному подавлению регенерации головной части животных. При этом данный эффект реализуется за счет ингибирования пролиферативной активности стволовых клеток планарий – необластов. Продемонстрировано, что подавление исследуемых протеинкиназ у регенерирующих планарий приводит к значительным нарушениям процессов дифференцировки стволовых клеток и морфогенеза.

ВСЕВОЛОДОВ Э.Б., ГОЛИЧЕНКОВ В.А., ЛАТЫПОВ И.Ф. — 2014 г.

Структура, происхождение и миграция клеток наружного влагалища волосяного фолликула домашних овец изучались электронно-микроскопическим, и авторадиографическим и гистохимическим (гликоген) методами с целью углубления понимания его роли в морфогенезе волоса. Получены данные о вклинивании клеток наружных слоев наружного влагалища в его внутренний “сопровождающий” слой. Хотя этот процесс происходит по всей длине фолликула от нижней части луковицы до устий сальных желез, но преимущественно в зоне непосредственно над луковицей. Вклинившиеся здесь в сопровождающийся слой меченые клетки мигрируют к уровню устий сальных желез, опережая меченые клетки внутреннего влагалища и волоса более, чем на сутки, так как включают метку не в камбии луковицы (как волос и внутреннее влагалище), а выше луковицы, откуда и начинают свое восходящее движение Вклинивание клеток в сопровождающий слой должно приводить к росту его объема, причем добавочный объем отводится в пилярный просвет вблизи устий сальных желез. Это может обеспечивать механизм продвижения волоса и внутреннего влагалища к устьям сальных желез.

КОВАЛЁВА И.М. — 2014 г.

В ходе исследования морфологии и морфогенеза летательных перепонок летучих мышей выявлены особенности их строения и формирования. Изучение условий эмбриогенеза рукокрылых, привлечение данных, полученных в области молекулярной генетики и палеонтологии, позволяют выделить отдельные факторы, которые могли инициировать эволюционные модификации программ развития. Представлен сценарий ключевых морфофункциональных преобразований грудной конечности в эволюции рукокрылых.

ГЕЛАШВИЛИ Д.Б., ИУДИН Д.И., РОЗЕНБЕРГ Г.С., СОЛНЦЕВ Л.А., ЯКИМОВ В.Н. — 2014 г.

Явления, обладающие свойством масштабной инвариантности, то есть сохраняющие неизменной свою структуру в некотором диапазоне масштабов, характерны для биосистем разного уровня. В настоящем обзоре излагаются основные проявления масштабно-инвариантных явлений на различных уровнях биологической организации, включая онтогенетические аспекты, и обсуждаются причины такого широкого распространения фрактальных структур в биологии. Практически все биологические системы могут быть описаны с позиций синергетики как открытые неравновесные системы, существующие за счет проходящего через них потока вещества и энергии. Для таких диссипативных систем характерно явление самоорганизации: поддержание потока энергии требует существования сложных структур, формирующихся спонтанно при наличии соответствующего градиента. В отношении эффективности распределения вещества и энергии оптимальными являются критические системы, формирующие в результате своей деятельности масштабно-инвариантные структуры, которые и являются своего рода каналами-распределителями. Таким образом, масштабная инвариантность биологических явлений является естественным следствием их диссипативной природы.

ГОНЧАРОВА Ю.К. — 2014 г.

Статья посвящена 100-летию со дня рождения выдающегося российского ученого с мировым именем Владимира Александровича Струнникова. Академика РАН, профессора, заведующего группой цитологии развития и регуляции пола Института биологии развития им. Н.К. Кольцова, руководителя генетических исследований на тутовом шелкопряде в ряде шелководческих институтов СНГ. Лауреата Государственной премии СССР (1981), Героя Социалистического Труда (1990), награжденного золотой медалью им. И.И. Мечникова АН СССР (1981). Создателя теории объясняющей происхождения гетерозиса и судьбе одного из наиболее значительных его достижений: “Методики закрепления гетерозисного эффекта”. Которая позволяет не только отказаться от производства гибридных семян и повысить урожайность многих культур на 20–50%, фиксирование комплексов генов, определяющих гетерозисный эффект, станет тем “трамплином”, который позволит на базе нового поколения сортов создавать еще более урожайные гетерозисные гибриды. В ГНУВНИИ риса показана эффективность метода на растительных объектах на организменном и молекулярном уровнях, разработана модификация метода позволяющая сократить его трудоемкость и эффективность.

ВАСИЛЬЕВА М.Е., МАЛЫШКИНА А.И., ПЕРЕТЯТКО Л.П., ПРОЦЕНКО Е.В. — 2014 г.

Настоящая работа посвящена изучению морфологии вентрикулярной герминативной зоны и неокортекса больших полушарий головного мозга в проекции поля № 4 моторной зоны у плодов человека в динамике с 22-й по 40-ю недели внутриутробного развития. Морфологическое исследование позволило уточнить следующие закономерности пренатального онтогенеза ЦНС человека. С 22-й по 27-ю недели происходит интенсивное формирование основных борозд первого порядка, разграничивающих мозг на доли. К 28-32 неделям завершается формирование всех борозд I-го порядка, а с 33-й по 37-ю - появляются добавочные борозды, являющиеся индивидуальной особенностью организма. Спурт гирификации коры головного мозга (22-27 недели) практически совпадает с завершением дифференцировки нейронов и формирования неокортекса моторной зоны. Структура последнего характеризуется четкой стратификацией цитоархитектонических слоев и модульной организацией нейронов с их вертикальной ориентацией в составе клеточных колонок (25-27 недели). В последующие недели антенатального развития вплоть до рождения человека существенных изменений в рельефе и структуре неокортекса не происходит. Структурная перестройка вентрикулярной герминативной зоны с 22-й по 40-ю недели пренатального онтогенеза осуществляется за счет ее постепенной редукции с завершением преобразований в сроки 37-40 недель. Критериями физиологической редукции указанной области являются зональное расположение глиобластов и прогрессивное уменьшение ее толщины в 33-37 недель внутриутробного развития.

КОРАБЛЁВ Н.П., ПУЗАЧЕНКО А.Ю. — 2014 г.

Впервые приводятся результаты измерения трех информационных параметров морфологического разнообразия (энтропия, мера организованности и расхождение Кульбака–Лейблера) в постнатальном онтогенезе черепа в популяциях двух видов грызунов (обыкновенный слепыш, Spalax microphthalmus Guld., евразийский бобр, Castor fiber (L.)). Введены понятия “морфосистемы”, “морфологического пространства” и его структуры. В рамках развиваемого подхода “морфологическое разнообразие” рассматривается как переменная величина, связанная со структурой морфологического пространства. Проверка гипотезы о доминировании процессов самоорганизации, роста организованности морфологического разнообразия черепа в онтогенезе выявила ее несостоятельность. Морфосистема черепа исследованных видов претерпевает переходы между более организованными и менее организованными состояниями, периодически приближаясь и удаляясь от “стационарного состояния”. Подобная динамика характеризует морфосистему черепа как динамическую и нелинейную.

ДАННИКОВ С.П., КВОЧКО А.Н., КРИВОРУЧКО А.Ю. — 2014 г.

В постнатальном онтогенезе получены данные по морфометрическим показателям почечного тельца, почечных канальцев и собирательных трубок самок и самцов нутрий. Установлено, что площадь почечного тельца, клубочка, полости просвета капсулы, а также диаметр проксимальных канальцев в правой и левой почке самок и самцов нутрий в первый год жизни увеличиваются. Диаметр дистальных канальцев также возрастает, но после 4.5 месяцев динамика его изменения становится волнообразной. Диаметр собирательных трубок изменяется в зависимости от пола, возраста и топографии почек. Ядерно-цитоплазматическое отношение в клетках проксимальных и дистальных канальцев, а также собирательных трубок изменяется волнообразно и зависит от пола и возраста нутрий. Минимальное среднее значение ядерно-цитоплазматического отношения выявлено в клетках проксимальных канальцев в левой почке самок нутрий в возрасте 12 месяцев (0.162 ± 0.002), а максимальное – в клетках дистальных канальцев в левой почке новорожденных самцов нутрий (0.435 ± 0.007).

ВОЛЬПЕРТ Я.Л., ШАДРИНА Е.Г. — 2014 г.

Величина флуктуирующей асимметрии рассматривается как показатель нарушения стабильности развития организма. В качестве техногенного фактора анализируются последствия деятельности предприятий горнодобывающей промышленности, для которых характерно отторжение и преобразование больших площадей природных ландшафтов. Объекты исследования – мелкие млекопитающие – красная (Clethrionomys rutilus) и красно-серая (Clethrionomys rufocanus) полевки, полевка-экономка (Microtus oeconomus), средняя (Sorex caecutiens) и тундряная (S. tundrensis) бурозубки, и древесные растения – березы плосколистная (Betula platyphylla), растопыренная (Betula divaricata), тощая (Betula exilis), ольховник кустарниковый (Duschekia fruticosa), ива корзиночная (Salix viminalis). Всего исследовано 3500 черепов и около 30 000 листьев, собранных на территории таежной зоны Якутии. Проанализированы показатель флуктуирующей асимметрии, а также популяционные параметры и состав сообществ мелких млекопитающих. Приводятся данные по величине флуктуирующей асимметрии исследованных видов в природных биотопах. Показано, что в природных условиях этот показатель может повышаться при ухудшении условий существования, в частности на экологической периферии ареала. Антропогенное преобразование природных ландшафтов создает “техногенную периферию” и вызывает изменения, сходные с адаптивными реакциями на северном пределе распространения видов. Установлено, что горнодобывающая промышленность через загрязнение и нарушение экосистем оказывает негативное воздействие на все уровни организации живой материи, но популяционные и ценотические параметры дают однозначную реакцию только при макроантропогенных трансформациях. Возрастание уровня флуктуирующей асимметрии является наиболее чутким индикатором антропогенного воздействия, при этом необходимо учитывать, что нарушения стабильности развития организма отражают деструктивные процессы, происходящие в популяции и сообществе.

ГОНЧАРОВ Б.Ф., СКОБЛИНА М.Н. — 2014 г.

Увеличение концентрации бикарбоната натрия в растворе Рингера для холоднокровных приводит к тому, что при инкубации овариальных фолликулов осетровых рыб происходит “спонтанное” созревание ооцитов. Созревание ооцитов наблюдается также при добавлении бикарбоната натрия в определенной концентрации к разбавленной среде Лейбовитца. Эффективная пороговая концентрация бикарбоната натрия зависит как от состава среды культивирования, так и, главным образом, от физиологического состояния фолликулов. Как свидетельствуют опыты с актиномицином Д, вызванное ионами бикарбоната созревание ооцитов не зависит от синтеза РНК. При попытке выяснить участие стероидогенеза в запуске “спонтанного” созревания было обнаружено, что и аминоглютатимид, и дилтиозем, и эстрадиол-17 не только не подавляют, а и способствуют созреванию ооцитов, индуцируемому ионами бикарбоната. Механическое удаление оболочек фолликула показало, что “голые” ооциты сохраняют способность созревать в среде с повышенной концентрацией бикарбоната натрия, однако в более узком диапазоне концентраций, чем при сохранении оболочек фолликула. Для объяснения парадоксального эффекта веществ, влияющих на стероидогенез, предложена гипотеза конкуренции за энергетический ресурс различных процессов, происходящих в фолликуле.

КОРЖ В. — 2014 г.

Традиционно нейруляция определяется как процесс закрытия нервной трубки. Новые данные показали, что с закрытием нервной трубки основные движущие силы нейруляции продолжают действовать, по крайней мере, до тех пор пока не сформируется центральный канал нервной трубки. В этой связи в данной работе предложено выделить два периода нейруляции. Согласно этим преставлениям ранняя нейруляция соответствует периоду закрытия нервной трубки, а поздняя нейруляция – периоду формирования центрального канала. Обсуждаются примеры дефектов нервной трубки, затрагивающие позднюю нейруляцию.

ГОРДЕЕВА О.Ф. — 2014 г.

Факторы семейства играют важную роль в регуляции самообновления и дифференцировки плюрипотентных стволовых и эмбриональных тератокарциномных клеток мыши и человека. Паттерны экспрессии сигнальных лигандов семейства и функциональная роль этих сигнальных путей значительно различаются в эмбриональных стволовых клеток мыши и человека, однако активность и функциональная роль этих факторов в эмбриональных тератокарциномных клетках исследованы недостаточно. Сравнительный количественный ПЦР-анализ экспрессии факторов семейства в эмбриональных стволовых, эмбриональных герминативных и эмбриональных тератокарциномных клетках мыши показал, что в эмбриональные тератокарциномные клетки экспрессируют более низкий уровень ActivinA, чем плюрипотентные стволовые клетки, но сходные уровни экспрессии факторов Nodal, Lefty1, , BMP4 и GDF3. В нуллипотентных эмбриональных тератокарциномных клетках человека PA-1 большинство факторов семейства (ACTIVINA, NODAL, LEFTY1, BMP4 и GDF3) экспрессируется на более низком уровне, чем в эмбриональных стволовых клетках человека. Таким образом, в нуллипотентных эмбриональных тератокарциномных клетках мыши и человека значительно снижена экспрессия ActivinA по сравнению с эмбриональными стволовыми клетками. Предположительно, эти различия могут быть связаны с изменением функциональной активности соответствующих сигнальных путей и дерегуляции пролиферативных и антипролиферативных механизмов в эмбриональных тератокарциномных клетках.