ГЕНОФОНД И ЕГО "ЗОЛОТЫЕ" ГЕНЫ
Тридцать лет в Институте цитологии и генетики СО РАН изучают
особенности генофондов малочисленных народов Сибири, их
многовековой эволюции, а также процессы адаптации человека Севера
к изменяющимся социальным условиям жизни, к техногенным
воздействиям. Большой блок исследований по этой проблеме ведет
лаборатория молекулярной и эволюционной генетики человека,
которой руководит кандидат биологических наук Л.ОСИПОВА. С ней и
поведем разговор об интересных и порой неожиданных результатах,
полученных в ходе многолетних исследований.
Л.Юдина,
"НВС"
— Людмила Павловна, прежде всего расскажите о тех задачах,
которые встают перед коллективом, призванным представить картину
эволюции генофондов сибирских народов.
— Если отталкиваться от содержания проводимых нами работ, то я
бы несколько трансформировала название лаборатории. Лаборатория
популяционной генетики человека — в данном случае это больше
подходит. Мы изучаем человека не на индивидуальном, а на
популяционном уровне, так сказать, в глобальном масштабе. Затем
легко можно перейти к индивидууму, а наоборот — не всегда
получается.
Представить полную характеристику генофонда популяции — задача
весьма непростая. Лаборатория ведет работы в двух направлениях.
Первое — фундаментальное, напрямую связанное с глубинными
генетическими процессами, влияющими на сохранность генетической
структуры популяций человека. Второе, на котором я бы хотела
подробнее остановиться, имеет, помимо фундаментального,
прикладной оттенок. Оно связано с оценкой техногенных воздействий
на генофонд, на здоровье человека, его репродуктивные
характеристики и прочее (в основном, на примере северных
народностей). В комплексных работах участвуют специалисты разного
профиля.
Наш коллектив генетиков человека зародился давным-давно, в недрах
лаборатории генетических основ адаптации человека Института
клинической и экспериментальной медицины СО АМН,
возглавляемого академиком В.Казначеевым. Лаборатория была создана
в 1973 году Ремом Израилевичем Сукерником, которого я называю
своим учителем. Основной задачей лаборатории было проследить, как
формировались, адаптируясь к экстремальным условиям северных
широт, генофонды малочисленных северных этносов.
С 1991 года мы существуем самостоятельно. Но работы ведем в целом
по сходным направлениям, только на разных популяциях, с разными
методиками. Если и занимаемся одной популяцией, то задачи у
каждой лаборатории свои, и подходы к изучению — тоже. У каждого
свой круг исследовательских коллективов (в том числе и
зарубежных), с которыми плодотворно контактируем.
— Вы более десяти лет занимаетесь изучением влияния техногенных
воздействий на тундровых ненцев?
— Я руководитель данной части проекта, но работаем мы не только
с тундровыми ненцами. Сам проект по влиянию техногенных
воздействий — многопрофильный. Очевидно, что здоровье населения
(и не только северных территорий) ухудшается год от года. В чем
здесь главные причины? Социальная ли компонента перевешивает,
биологическая ли? Или все дело в экологии? На данном этапе мы
сфокусировали внимание на последствиях воздействия радионуклидов
на популяцию ненцев с точки зрения генетики, физиологии и
биохимии, чтобы обоснованно, избегая спекуляций, выявить, какие
компоненты вносят максимальный вклад в ухудшение состояния
здоровья северных народов.
В принципе, человек, как биологический вид, очень пластичен.
Повсеместно наблюдается большой полиморфизм в его
чувствительности к техногенным воздействиям, особенно к радиации.
Бывают случаи, когда, казалось бы в данное время и в данном месте
под влиянием радионуклидов мы должны бы увидеть просто
разрушительную картину, но наблюдаемое иной раз сильно отличается
от ожидаемого. Возьмите тех же тундровых ненцев. Воздействие
радионуклидов на территорию было довольно значительным, но, тем
не менее, они пока сохранились как популяция, сохранили
генетико-демографическое ядро, свой репродуктивный потенциал. И
служат сегодня прекрасной моделью для самых разноплановых
исследований. Мы с ними работаем тринадцатый год, а это уже почти
поколение (его длина у северных народов составляет 18–20 лет).
— На основе какого материала делаете свои основные выводы?
— Каждый год мы отправляемся в экспедиции, как правило, они
комплексные, у каждого из участников — конкретная задача.
Северяне обследуются медиками, берутся пробы крови и других
биообъектов, составляются родословные. Мы много беседуем с
жителями, собирая бесценную информацию. Измеряемые
демографические и генеалогические параметры мы реконструируем,
восстанавливаем недостающие элементы, используя и архивные
данные.
Работы по ненцам ведем со специалистами Института цитологии и
генетики, Института химической биологии и фундаментальной
медицины (НИБХа), других коллективов страны и зарубежья. Вышли на
физиолого-биохимический уровень. Ведь мало изучать гены, надо
достаточно хорошо знать и фены, ибо генотипы отражаются именно в
фенотипах. Фенотип — уже конкретно уровень здоровья человека.
Навести мостик между геном и феном — самое сложное, это, так
сказать, наиболее уязвимое место. Генетики обычно предпочитают
работать на генетическом уровне, физиологи — на фенотипическом.
А требуется состыковать результаты. Надеемся, что в нашем проекте
мостики проложить удастся.
— Что придает уверенность?
— Совместными усилиями удалось вычленить одну из главных
компонент физиологии — репродуктивное здоровье, определяющее
функцию воспроизводства населения. То, что в физиологии очень
тесно связано с генетикой. Сегодня мы уже можем предположить,
какие факторы и каким образом могут отразиться на будущих
поколениях северных народностей, какова будет динамика их
половозрастной структуры, от чего страдает и может пострадать в
будущем репродуктивная функция как женщин, так и мужчин в
популяции ненцев. За эту часть проекта отвечает д.б.н. Л.Осадчук.
Важное место занимает и биохимический блок проф. Г.Невинского.
Уже получены впечатляющие результаты по интимным механизмам
разбалансировки липидного обмена и иммунных процессов у северян,
опубликованные в журнале "Радиобиология и радиоэкология".
— Какое место занимает молекулярно-генетическая компонента в
вашем проекте о воздействии техногенных радионуклидов на здоровье
человека?
В нашем институте коллективом исследователей, возглавляемым
к.б.н. А.Ромащенко и д.м.н. М.Воеводой, разрабатываются
молекулярно-генетические подходы оценки изменений структуры
генофондов популяций человека, подвергшихся воздействию радиации.
Они основаны на сопоставлении частот аллелей генов-кандидатов,
потенциально связанных с возникновением распространенных
патологий. Так, в качестве кандидата был выбран ген, кодирующий
рецептор (FMS) макрофагального ростового фактора M-CSF, успешно
апробирован на материале, полученном в ходе работы над проектом
"Семипалатинский полигон" (опубликовано в журнале "Генетика").
Представляются также очень любопытными работы, связанные с
митохондриальной ДНК (митохондрии, как известно, это
энергетические станции клетки). Сегодня митохондриальные
болезни — проблема номер один в мире, и решать ее необходимо
безотлагательно. Митохондриальная ДНК весьма удобна в
исследованиях. Она не рекомбинирует, мала по размерам, мутации в
ней очень легко уловить. Некоторые работы мы ведем с учеными
штата Пенсильвания (США) в рамках проекта "Эволюция коренных
народов Алтая". Задумано применить наработанные подходы и к
"северному проекту". Выгода получается взаимная. Могу сказать с
полной ответственностью, что американские коллеги очень дорожат
контактами с Институтом цитологии и генетики.
Я уже упоминала, что наша лаборатория ведет поиск по нескольким
направлениям, участвует в нескольких комплексных программах и
проектах. Это выгодно по многим позициям. Во-первых, в плане
получения финансов. Во-вторых, комплексные программы всегда
интересны с практической стороны. В-третьих, на стыке наук
намного выше вероятность получить значимые результаты за более
короткое время. И это важно, поскольку жизнь быстротечна, а надо
успеть сделать так много!
Сейчас большая "сборная" команда ученых СО РАН под руководством
к.г.-м.н. Ф.Сухорукова начала изучать влияние техногенных
воздействий на человека в байкальском регионе. Надо заметить,
места эти значительно загрязнены и, возможно, гораздо более
многопрофильно, чем на Севере у тундровых ненцев (здесь заметен
след ядерных испытаний из Китая, может быть, из Америки. Явно
выражена также нагрузка от естественных радионуклидов, (радоновая
проблема), тяжелых металлов и пр.). Интерес нашей лаборатории в
этой программе — коренные народности — буряты и эвенки. Будем в
русле основной научной задачи исследовать их генофонды.
— Трансформацию под влиянием техногенной нагрузки?
— Попытаемся проследить происходящие изменения в динамике, чтобы
затем включить полученный материал в геногеографическую карту.
Оценивая генофонды малочисленных коренных народов Сибири, мы
восстанавливаем их прошлое, прогнозируем будущее, рассматриваем
особенности генетико-социальных взаимоотношений, описываем
демографические аспекты, молекулярно-генетические процессы. Это
нам дает возможность полноценно изучать затем, так называемые,
"золотые гены", главный потенциал генофонда. Мы уже создали
обширную базу данных, уникальные коллекции.
— А почему гены названы "золотыми"?
— Они ключевые для организма, чрезвычайно важные в
функциональном аспекте. Известно, что генов у человека — великое
множество, тысяч семьдесят. Среди них есть функционально
неактивные, то есть псевдогены. Но именно поломки в "золотых"
генах наносят организму непоправимый ущерб. Среди них, например,
цитохромы (гены, которые отвечают за обезвреживание различных
токсичных веществ в организме, как поступающих извне, так и
образующихся внутри его); гены системы метаболизма серотониновой
системы (серотонин, как известно, называют гормоном радости).
Работы по генам серотонина ведем совместно с доктором наук Н.Поповой
из нашего института, готовится к защите
кандидатская диссертация аспирантом О.Андреенковым.
— У вас много наработок по народности ханты?
— Да, хантов изучаем уже пять лет. Их генофонду присущ ряд
отличительных особенностей, и мы пытаемся разобраться в них.
Исследования на первом этапе показали большую разницу в частотах
распределения аллелей гена моноаминоксидазы "А" между генофондами
ханты и коми. Коми более европеоидны, можно сказать, это своего
рода "эталон" северных европеоидов.
Ханты — народность уникальная, очень сложная по своему
этногенезу и этнической истории. У них есть даже протошумерийские
корни, что, например, указывает на дальнее родство с жителями
Ирака. Работу по митохондриальной ДНК выполняем совместно с
профессором Р.Виллемсом из Эстонии.
— Слушаю ваш рассказ и удивляюсь, как много специалистов из
разных областей "выходят" на лабораторию молекулярной и
эволюционной генетики человека.
— Повторюсь, мы действительно любим комплексно подходить к
решению любой научной задачи. Налажены тесные контакты с ГНЦ ВБ
"Вектор" — в работах по гепатитам, гельминтозам, описторхозу.
— Что может быть общего, скажем, между описторхозом и генетикой?
— Желательно бы посмотреть на это заболевание с генетических
позиций, поискать генетические основы резистентности человека.
Следует заметить, что тем же описторхозом ханты, например, болеют
совсем иначе. Собственно, они заражены, но не больны. Но, если их
начать лечить, можно только испортить дело. Почему? Ответ на
вопрос может дать генетика.
— Вы недавно вернулись из Швейцарии. Какова цель поездки, удачно
ли провели время?
— Командировка была чрезвычайно плодотворной! За два с половиной
дня в Женеве удалось сделать довольно много. Дело в том, что
лаборатория участвует в проекте "Гены и языки Восточной Азии".
Наша часть — "Изучение полиморфизма генов иммуноглобулинов
популяции жителей Тайваня". ИЦиГ — единственный в России
коллектив, владеющий методикой по изучению полиморфизма генов
иммуноглобулинов. И вот потребовалось протипировать на
иммуноглобулины около 600 образцов сывороток жителей Тайваня
(материал собран в тяжелых экспедиционных условиях). Должна
получиться интересная работа. А кроме того, я прочитала лекцию
для студентов университета, провела презентацию разработок
института.
И знаете, что особенно приятно? В который раз я почувствовала
огромный интерес к Сибири. Иностранцы часто воспринимают Сибирь
как проводницу идей возрождающейся России.
— И снова командировка — это при вашем-то дефиците времени.
Только что слетали в Москву. Была острая необходимость?
— Пригласили на пленум научного совета РАН по радиобиологии. Я
доложила о генетических результатах воздействия радионуклидов,
полученных сибирскими учеными.
— Какого значительного события ожидаете в ближайшее время?
— Выхода очень интересной статьи. Работу над ней завершаем в
соавторстве с проф. Р.Виллемсом и с.н.с. Т.Гольцовой,
некогда сотрудницей ИЦиГ (сейчас она работает в СО РАМН). Статья
посвящена нганасанам Таймыра. (Кстати, Татьяна Владимировна по
три месяца в году, в трескучие морозы, кочевала с ними по
тундре.)
Народность эта удивительная, необыкновенная, из
северо-самодийского пласта, однако, в отличие от других самодийцев,
не обладающая европеоидными генами. Работая по ним с
митохондриальной ДНК, мы вдруг обнаружили, что гены эти у них
все-таки существуют, что это древняя народность, представители
которой пришли с Ближнего востока на Таймыр очень-очень давно.
— И каким же образом они преодолевали столь значительные
расстояния?
— Двигались, как мы говорим, ступенчато, посредством брачных (и
не только) миграций. В родословных нганасан мы дошли до середины
19 века, посмотрели, какова роль матерей-мигрантов энецкой
национальности. В те времена численность нганасан падала, порой
просто катастрофически (эпидемии оспы, кори, алкоголь, завозимый
заезжими купцами и т.д.). Чтобы сохраниться, надо было брать жен
из соседних локальностей. Нганасаны жили в мире с соседним
этносом, браки с соседями помогали исправить демографическое
положение. Исследования с использованием митохондриальной ДНК
дали просто поразительные результаты!
— Нынешним летом в экспедицию собираетесь?
— Конечно. Запланировано целых пять (к бурятам, северным
алтайцам, телеутам, хантам-коми и к ненцам) и надо всюду
успеть, экспедиционный период в Сибири короткий.
— А как с финансами?
— Помогает Сибирское отделение, грант РФФИ, зарубежный грант и
иногда власти тех регионов, куда мы выезжаем. Вы бы знали, как
нас всегда ждут: мы вносим такое оживление в жизнь российской
глубинки, проводим большую работу по популяризации генетических
знаний.
— Какую главную задачу поставили перед собой на ближайшее время?
— Во что бы то ни стало завершить написание докторской
диссертации! Материала более чем достаточно, а времени — в
обрез.
— Удачи вам, Людмила Павловна!
стр. 7
|
