doi: 10.15389/agrobiology.2023.5.821rus
УДК 631:575.8:573.7
Исследования поддержаны Российским научным фондом (проект РНФ № 22-16-00153).
ДОМЕСТИКАЦИЯ КАК ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ ЭВОЛЮЦИИ: ОБ УНИВЕРСАЛЬНОСТИ ПРИНЦИПОВ И МЕХАНИЗМОВ (обзор)
В.И. ГЛАЗКО, Г.Ю. КОСОВСКИЙ, Т.Т. ГЛАЗКО ✉
Высокая скорость роста изменений состояния биосферы, в которой существенную роль выполняет превращение деятельности человека в геологическую силу (В.И. Вернадский, 1944), приводит к необходимости особого внимания к поискам механизмов управления генетическими потоками у доместицированных видов растений и животных как основы жизнеобеспечения современного человечества. Н.И. Вавилов отмечал, что доместикация представлять собой экспериментальную эволюцию, для управления которой необходимо историческое понимание эволюционного процесса (Н.И. Вавилов, 1987). Основной механизм естественного и искусственного отборов заключается в преимущественном воспроизводстве особей, наиболее приспособленных к предложенным условиям отбора, то есть имеющих репродуктивный успех и обеспечивающих сохранение потомства, что лежит в основе так называемого самоодомашнивания некоторых видов млекопитающих, включая человека (L. Raviv с соавт., 2023). Внутривидовая и межвидовая дифференциация и кооперация для выполнения задач воспроизводства популяций описана и у растений (R. Sharifi, C.M. Ryu, 2021), и у животных (A.M.M. Rodrigues с соавт., 2023; M.A. Zeder, 2012). На примере прокариот показано, что культивирование в разных условиях приводит к существенной дифференциации по характеристикам образования колоний (регуляция поведения) у потомства, причем эти изменения необратимы (невозможность «обратной» эволюции, так называемая дискриминация родственников) (O. Renduelesс соавт., 2015). У многоклеточных организмов существенный вклад в необратимость эволюции вносят симбионты — «кооперанты» на клеточном (E. Rosenberg с соавт., 2010) и геномном (M. Ramakrishnan с соавт., 2021) уровнях. У доместицированных растений и животных большая часть генома занята мобильными генетическими элементами — транспозонами (ТЕ) и продуктами их рекомбинаций (D. Almojil с соавт., 2021). Автономные TE — это потомки экзогенных вирусов и источники основных компонент сетей регуляции профилей генной экспрессии, влияющих на последствия гибридизации, стресс-реактивность (K. Mukherjee, L.L. Moroz, 2023). Обнаруживается определенное сходство ТЕ по участию в основных биологических процессах у растений и животных, несмотря на существенные различия в доминировании вариантов ТЕ, их вовлеченности в организацию архитектоники интерфазного ядра, участии в формировании мотивов для факторов регуляции транскрипции (Y. Qiu, C. Köhler, 2020). Следует отметить, что ранние этапы эволюции основаны на дифференциации и кооперации протобиополимеров (РНК, белки, липиды, углеводы) (Y. Shi и соавт., 2023), прокариот и эукариот (J. Brueckner, W.F. Martin, 2020; C. Al Jewari, S.L. Baldauf, 2023). Наколенные данные свидетельствуют о том, что дифференциация и кооперация — универсальные механизмы эволюционного процесса. В эволюции многоклеточных организмов ключевую роль играют мутуалистические взаимоотношения между такими организмами, микробиотами, вирусами и их потомками. Это обстоятельство необходимо учитывать при поиске методов управления генетическими потоками у доместицированных человеком видов для их сохранения и улучшения.
Ключевые слова: репродуктивный успех, мутуализм, доместикация, транспозоны, микробиота, генная экспрессия, регуляторные сети.
V.I. Glazko, G.Yu. Kosovsky, T.T. Glazko ✉
Accelerating changes of the biosphere in which the transformation of human ac-tivity into a geological force plays an essential role (V.I. Vernadsky, 1944) generate special attention to the management of the genetic flows of domesticated plant and animal species as the basis for existence of the modern humanity. As N.I. Vavilov noted, domestication is “an experimental evolution .... in order to manage it, a historical understanding of the evolutionary process is necessary” (N.I. Vavilov, 1987). The main mechanism of natural and artificial selection consists in the preferential reproduction of the individuals most adapted to the proposed selection conditions, that is, having reproductive success and ensuring the preservation of offspring, which underlies the “self-domestication” of some mammalian species, including humans (L. Raviv et al., 2023). Intraspecific and interspecific differentiation and cooperation for performing population reproduction tasks have been described both in animals (A.M.M. Rodrigues et al., 2023; M.A. Zeder, 2012) and in plants (R. Sharifi, C.M. Ryu, 2021). On the example of prokaryotes, it was shown that culturing under different conditions leads to a significant differentiation in cell behavior (t.e., in colony formation) in generations, and these changes are irreversible, i.e., evolution does not go backwards (“discrimination of relatives”) (O. Rendueles et al., 2015). In multicellular organisms, a significant contribution to the irreversibility of evolution is made by symbionts, the “cooperants” at the cellular (E. Rosenberg et al., 2010) and genomic (M. Ramakrishnan et al., 2021) levels. In domesticated plants and animals, most of the genome is occupied by mobile genetic elements — transposons (TE) and the products of their recombination (D. Almojil et al., 2021). Autonomous TE are descendants of exogenous viruses and sources of the main components of networks regulating gene expression profiles that affect hybridization, stress reactivity (K. Mukherjee, L.L. Moroz, 2023). Despite significant differences in the dominance of TE variants, there are certain similarities between TEs in terms of participation in basic biological processes in plants and animals, such as the formation of interphase nuclear architecture, motifs for transcription regulatory factors, etc. (Y. Qiu, C. Köhler, 2020). It should be noted that the early stages of evolution were based on the differentiation and cooperation of protobiopolymers (RNA, proteins, lipids, carbohydrates) (Y. Shi et al., 2023), prokaryotes and eukaryotes (J. Brueckner, W.F. Martin, 2020; C. Al Jewari, S.L. Baldauf, 2023). The data obtained indicate that differentiation and cooperation are universal elements of the entire evolutionary process, in which mutualistic relationships between a multicellular organism, its microbiota, viruses and their descendants play a key role. This circumstance must be taken into account in the search for methods of managing the genetic flows of human-domesticated species in order to preserve and improve them.
Keywords: reproductive success, mutualism, domestication, transposons, microbiota, gene regulatory networks.
ФГБНУ НИИ пушного звероводства и кролиководства им. В.А. Афанасьева, |
Поступила в редакцию |
