СОВРЕМЕННАЯ СИСТЕМАТИКА: ОТ ФЕНОТИПА К ГЕНОТИПУ

  Категория:: Разное
  Коментарии: Нет

Дмитрий Киселёв (Киев)
Кафедра молекулярной генетикии биобезопасности
Национального Аграрного Университета

Современное развитие биологической науки идет быстрыми темпами, особенно в области прикладной генетики, геномики и биоинформатики. Методы современной молекулярной генетики применимы к следующим направлениям биологии – систематики, филогенетике, эволюционистике и т.д.

Кактусы – не единственные представители флоры, у которых очень тяжело определить подвид, вариант, популяцию(!).

Постоянные споры кабинетных биологов – ботаников, анатомов растений и систематиков не приводят к позитивному результату, так как они группируют и выделяют виды в роды только по фенотипическим признакам, таким как окрас цветка, форма, количество ребер, крап, морфология сосочков, цветка и т.д. Так же некоторые из них предлагают использовать цитологические исследования, а именно анализ кариотипа – количество и морфологию хромосом.

В этих подходах есть несколько нюансов, которые чаще всего приводят к ошибочным заключениям. Все морфологические признаки проявляются в пределах нормы реакции, которая определяется факторами внешней среды. Довольно часто размах нормы реакции может быть довольно большой, поэтому может возникнуть ошибка с определением вида. В некоторых случаях возникают адаптации, которые пропадают после изменения условий выращивания. Примером может служить Lophophora williamsii, в природных условиях интенсивно синтезируется мескалин, в тоже время изменение состава почвы, уровня инсоляции и влажности воздуха ведет к резкому снижению синтеза этого алколоида. Тоже происходит и с другими признаками, одни более стабильные, другие – изменчивые. Кроме того, все эти методы не могут охарактеризовать генотип,  выявить и сгруппировать синтенические (подобные, близкие) виды.

Какой же выход возможен? Перспективным в данном направлении является использование современных молекулярно-генетических методов, таких как полимеразная цепная реакция. Хочу сказать несколько слов по поводу преимущества этого метода для систематики растений:

Результаты этого анализа стабильны и точные вне зависимости от условий внешней среды;

  1. Анализ можно проводить в любой стадии развития растения – от проростка до взрослого экземпляра;
  2. Для анализа необходимо 0,05 гр материала (в качестве материала может выступать корни, колючки и т.д.);
  3. Высокая разрешающая способность – возможность идентифицировать не только виды, подвиды и вариации, а также клоны, культивары и популяции, из которых был отобран материал;
  4. Так же можно идентифицировать гибридные сеянцы, при этом возможно выявить, от каких именно видов получился данный гибрид.

Преимущества этого метода можно перечислять долго, но необходимо перечислить и некоторые позиции, из-за чего эти методы не используются для идентификации кактусов, как декоративных растений, а только для промышленно-ценных видов:

Дороговизна базовых разработок – цена одной ПЦР стоит 60–100 грн + работа генетика (хотя теоретически цену можно уменьшить в 2, а то и в 4 раза);

  1. Наличие высококвалифицированного персонала;
  2. Заинтересованность государства, научных фондов или промышленных консорциумов в разработке подобных методик.

На сегодня проводятся такие разработки для некоторых промышленных видов кактусов и для агав. Первое финансируется комплексом фирм, которые занимаются промышленным выращиванием кактусов для использования в пищевых целях.

Второе финансируется одним из американских научных фондов. Пример разработки филогенетического древа представлен на рисунке. Основной тематикой этого проекта была разработка филогенетических взаимоотношений между видами и построение теоретической модели эволюции от общего предшественника. Но «побочными» результатами оказалась система паспортизации этих видов.
И все же, такой подход будет возможен для всех суккулентов при условии, что в этом будут заинтересованы научные фонды, разводчики и коллекционеры суккулентов. Другим аспектом является конгломерация «классических» биологов с прогрессивными современными генетиками.

 

Пояснения к рисунку:
Time – время, в течении которого происходила эволюция этих видов, дана в млн. лет, начальная точка – 132 млн. лет.
Distance – коэффициент генетических расстояний (дистанций), показывает на сколько процентов геномы соседних в кластере видов отличаются. Также на сколько процентов отличаются геномы растений из разных кластеров.

Ваш комментарий будет первым!

Комментарии