№ 8 (3756), 30 мая 2007 года
главная | оглавление | <... | ...>	наука

Горячие точки науки

“2005 was also a standout year for researchers studying the emergence of new species, or speciation... This year field biologists recorded compelling examples of that process, some of which featured surprisingly rapid evolution in organisms’ shape and behavior”.

[2005 год был также выдающимся годом для исследователей, изучающих появление новых видов, или видообразование… В этом году полевые биологи привели неотразимые примеры этого процесса, некоторые из которых показали неожиданно быструю эволюцию формы и поведения у организмов]

Culotta et al. , 2005, Evolution in action, Science 310:1878–1879

Сегодня мы беседуем с доктором биологических наук, ведущим научным сотрудником лаборатории энтомологии Биологического НИИ СПбГУ Владимиром Александровичем ЛУХТАНОВЫМ. — Владимир Александрович, прошло уже более года с того момента, как вы получили первую номинацию журнала Science, оставив позади исследования Титана — спутника Сатурна (вторая номинация 2005 года) и работы в области астрофизики и изучения мозга. Однако, как я понимаю, это событие до сих пор не было отмечено ни одним российским средством массовой информации, в то время как точно такая же номинация в 2006 году российского математика Григория Перельмана вызвала шквал газетных публикаций?

В.А.Лухтанов (в центре) и А.В.Данченко (справа) во время экспедиции в Иране (2004 г.)

— Во-первых, я бы не хотел сравнивать наше исследование с работой Перельмана просто потому, что Григорий Перельман работает абсолютно индивидуально, а наше иследование — плод коллективного труда, да и саму первую номинацию 2005 года мы разделили вместе с группами, занимающимися изучением эволюции человека и эволюции птичьего гриппа, а также группой, осуществившей расшифровку генома шимпанзе.

Кроме того, в нашей работе нет абсолютно ничего «жареного», ничего такого, что могло бы вызвать интерес широкой публики, по крайней мере российской, которая вообще мало интересуется научными открытиями.

Я бы не сказал то же самое о мировой прессе — и Би-Би-Си сообщало о наших исследованиях, и много было популярных изложений наших результатов на всех возможных языках мира.

— Расскажите, пожалуйста, в чем суть вашего открытия?

— Я начну издалека. В 1859 году Чарльз Дарвин выпустил книгу о естественном отборе. Это была работа, которая перевернула все естествознание и стала началом современной теории биологической эволюции. Книга называлась «Происхождение видов путем естественного отбора». Несмотря на это, сейчас считается, что не Дарвин раскрыл загадку происхождения видов, а наш соотечественник Феодосий Григорьевич Добржанский (в книге Дарвина говорится все же о другом — о роли отбора в возникновении адаптаций). В России о Добржанском до сих пор мало и неохотно вспоминают, хотя во всем мире он известен как великий (может быть, самый великий) биолог-эволюционист ХХ века. Добржанский работал на кафедре генетики нашего Университета. В 1927 году он уехал на стажировку к знаменитому американскому генетику Моргану и был фактически вынужден остаться в Америке, поскольку возвращение в СССР ему просто-напросто грозило гибелью. В 1937 году Добржанский выпустил книгу под название «Генетика и происхождение видов», в которой он и раскрыл загадку происхождения видов.

Собственно говоря, Добржанский создал две модели видообразования. Согласно первой модели, виды возникают в условях географической изоляции в результате длительного процесса аккумуляции случайных генетических отклонений. Соответственно, возникновение нового вида по этой модели — случайность, и это принципиально отличает такой тип видообразование от приспособительной эволюции по Дарвину, поскольку в последней возникновение адаптаций является прямым ответом на действие естественного отбора, а не счастливым случаем.

Владимир Набоков, писатель и ученый, оставил заметный след в науке, изучая систематику бабочек-голубянок

Согласно второй модели, видообразование происходит не в условиях географической изоляции, а наоборот, при контакте двух популяций. Добржанский предположил, что если гибриды между такими популяциями будут иметь пониженную приспособленность, то преимущество получат те особи, которые смогут избежать межпопуляционного скрещивания. Поэтому естественный отбор будет усиливать различия между популяциями, создавая таким образом механизм распознавания между гибридизирующими популяциями и приводя в конечном счете к видообразованию.

— Извините, что я вас перебиваю, но на первый взгляд первая модель кажется неправдоподобной. Как может случай создать те миллионы видов живых организмов, которые сейчас населяют планету?

— Ваш вопрос совершенно справедлив, но в действительности первая модель быстро превратилась в общепризнанную теорию. А вторая так и оставалась гипотезой, которую никто не мог подтвердить, несмотря на то что были многочисленные попытки это сделать. Дело здесь не в том, что эта модель редко реализуется в природе, скорее наоборот, это может быть магистральный путь формирования биологического разнообразия. Просто не были разработаны адекватные методы анализа этого процесса, и трудно было подобрать модельную группу для его изучения. Мы же сделали и то и другое.

Мы изобрели новый специфический тест, который позволяет различать разные модели видообразования по той информации, которая записывается в молекулах ДНК в ходе видообразования

И нашли фантастически удачную группу для анализа — бабочек-голубянок рода Agrodiaetus. В этом роде много видов, но главное, что они эволюционно очень молодые, на порядок моложе, чем, к примеру, плодовые мушки-дрозофилы — излюбленный объект генетиков. Молодой возраст — это очень важно для анализа видообразования. Молодые виды хранят в себе очень много следов тех процессов, которые вели к их возникновению. Со временем эта информация утрачивается: просто потому, что в ходе записи новой генетической информации старая постепенно стирается. Это точно так же, как в криминалистике: гораздо легче раскрыть преступление по свежим следам, чем через несколько лет.

К несчастью, наша модельная группа бабочек-голубянок оказалась любительницей горячих точек планеты — виды этого рода встречаются преимущественно в Иране, на Кавказе, в Восточной Турции, Ираке, Палестине, Афганистане и Таджикистане. Так что нередко нам приходилось собирать материал под стволами автоматов.

— Соавторами по вашей основной публикации в журнале Nature являются ученые из Гарвардского университета. Не могли бы вы подробнее рассказать об этом сотрудничестве?

Ф.Г.Добржанский (1900-1975), один из основателей современной эволюционной теории и создатель теории видообразования, работал на кафедре генетики Лениградского университета в 1924-1927 годах.

— Нашим главным гарвардским сотрудником и соавтором является Николай Петрович КАНДУЛ, мой студент, работавший у нас на кафедре энтомологии до 1999 года. В 1999 году Николай уехал в Америку и поступил в аспирантуру Гарвардского университета. Я не препятствовал его отъезду, и мы смогли организовать все таким образом, что Николай продолжил эволюционные исследования по теме нашей группы.

— Смогли бы вы провести это исследование без поддержки Гарвардского университета?

— Сложный вопрос. Могли бы, если бы у нас в России были другие материально-технические возможности на протяжении последних семи-восьми лет. Но это абстрактная вероятность. Собственно говоря, основные идеи и план их реализации были сформулированы в 1998 году, но для их осуществления требовались широкомасштабные молекулярно-генетические исследования и сборы материала в труднодоступных точках мира, таких как Иран и Восточная Турция. А у нас не было денег ни для первого, ни для второго. Попытки получить поддержку от основных грантодателей, таких как INTAS, РФФИ и Минобразования, успеха не принесли. Ретроспективно я легко могу понять это: трудно ожидать, что специалисты, проводящие экспертизу проекта, одобрят сумасшедшую идею, направленную на решение задачи, с которой не могли справиться три поколения биологов. А профессор Гарвардского университета Наоми Пирс сразу поверила в осуществимость наших идей. И еще Владимир Набоков нам помог (смеется).

— Как Набоков? Писатель Набоков?

— Да, писатель. Когда началась Вторая мировая война, Владимир Набоков был вынужден переехать из Европы в Америку. Там перед ним в числе прочего встал вопрос о заработке, ведь Набоков тогда еще не был знаменитостью, литературных гонораров на жизнь не хватало. Поэтому когда появилась возможность занять оплачиваемую позицию энтомолога в Гарвардском университете, то Набоков от нее не стал отказываться. В этой должности он проработал шесть лет, с 1942 по 1948 годы, изучая систематику бабочек-голубянок. Сейчас в Гарварде очень гордятся этим. Так получилось, что хотя среди сотрудников Гарварда было много знаменитостей, широкой публике больше всего известен именно Набоков. Профессор Пирс, когда узнала, что мы занимаемся той же группой бабочек, что и Владимир Набоков, сказала, что нам нельзя не помочь. Так что Набоков — это еще одна ниточка, которая связывает все события, о которых идет речь, во времени и пространстве. Как и Добржанский, он участвововал в создании того психологического поля, которое мы постоянно ощущали во время работы.

В.А.Лухтанов в библиотеке Карла Линнея. Линнеевское общество, Лондон (2005 г.).

В Гарварде Николай Кандул нашел базу для молекулярных исследований, но что самое важное, Наоми Пирс разрешила и поручила Николаю работать в русле наших разработок по видообразованию у голубянок. Возникла уникальная ситуация, когда мы могли планировать любые, даже самые сложные исследования, и имели возможность их реализовать, используя фантастические возможности Гарвардского университета.

Помимо этого, Гарвард полностью оплатил нам пять длительных полномасштабных экспедиций для сбора материала и полевых исследований. Вместе с Александром ДАНЧЕНКО, нашим главным экспертом по систематике голубянок, мы были четыре раза в Иране, объездив всю эту страну, и один раз в Турции. Но за все надо платить — результатом стали наши американские соавторы в наших публикациях. Собственно говоря, в этом нет ничего предосудительного по американским меркам: один генерирует идеи, другой участвует в их реализации, а третий добывает деньги на их реализацию, и все они имеют право на соавторство в публикациях. Может быть, эта система не самая лучшая, но во всяком случае, она работает.

— Как сейчас обстоят у вас дела с грантами?

— Я получил грант РФФИ сразу же после публикации в Nature. Не знаю, что сработало — то ли факт престижной публикации, то ли то обстоятельство, что я решил не раскрывать все карты и предложил более скромную тему для гранта. Он называется «Анализ криптического видового разнообразия с использованием молекулярных маркеров», то есть по сути своей это проект, направленный больше на анализ структуры биоразнообразия, чем на механизмы его формирования. Но мы держим в уме, что наша главная проблема — это проблема видообразования.

Во всяком случае у нас есть теперь хотя и скромные, но свои деньги и на молекулярные исследования, и на экспедиции (в этом году получен еще и экспедиционный грант). Своей молекулярной лаборатории у нас, правда, пока нет, но есть хорошие отношения с такой лабораторией в Зоологическом институте РАН, где нам любезно разрешают работать. Но самое главное, у нас есть хорошие студенты. За последние несколько лет я был в нескольких ведущих университетах мира (Гарвардский университет, Берлинский университет им. Гумбольдта, Университетский колледж в Лондоне, Флоридский университет), и сейчас твердо знаю: наши студенты самые лучшие.

В.В.Набоков с материалом исследований.

— Расскажите, пожалуйста, чем еще занимаетесь вы и ваша группа?

— Мы пытаемся понять, как возникает биологическое разнообразие в природе. Чтобы ответить на этот сложный, интригующий и важный в практическом отношении вопрос (ведь биоразнооразие — это основа стабильности экосистем), мы используем разные подходы.

Во-первых, мы изучаем процессы видообразования, используя методы молекулярной филогенетики, и об этом уже сказано выше.

Во-вторых, мы занимаемся эволюционной и сравнительной цитогенетикой насекомых, пытаясь выявить роль хромосомных изменений в формировании биоразнообразия.

И в третьих, мы занимемся классической энтомологией: изучаем структуру видового разнообразия у чешуекрылых насекомых — нашей модельной группы, используя методы полевой и музейной работы. Результаты третьего направления вполне конкретны — это ряд таксономических ревизий и две обобщающие монографии: одна посвящена дневным бабочкам северо-западной Азии, а другая — крупному роду бабочек-сатирид Oeneis. Обо всем этом можно почитать на нашем сайте http://mn1052.srv.pu.ru/win/entomol/Lukhtanov/mainpage.htm

Все эти три направления взаимосвязаны: мы проводим молекулярные и цитогенетические исследования на объектах, которые мы хорошо знаем по нашим полевым и таксономическим исследованиям. И наоборот, молекулярные и цитогенетические подходы помогают обнаруживать криптические виды, которые не выявляются методами классической энтомологии. Мне кажется, что в этом синергизме подходов и скрывается главный залог будущих успехов.

— Ваши планы на будущее?

— Один из самых сложных нерешенных вопросов теории видообразования — роль хромосомных перестроек в этом процессе. И у нас есть идеи, как подобраться к решению проблемы. Вот на этом мы сейчас и хотим сконцентрироваться.  

Редакция журнала благодарит
руководство БиНИИ за подготовку материала.

© Журнал «Санкт-Петербургский университет», 1995-2007 Дизайн и сопровождение: Сергей Ушаков