12555 (Андрогенез у рыб, или Только из мужского семени), страница 2

Научившись получать андрогенетических гибридов за счет слияния нативных спермиев, мы попытались использовать вместо них криоконсервированную сперму * [11]. Сложность была в том, что такая сперма обычно уже наполовину разведена растворами криозащитных сред, а наш метод диспермного андрогенеза требует концентрированной спермы. Кроме того, спермии после замораживания и последующего оттаивания могут терять подвижность, из-за чего снижается их оплодотворяющая способность.

* В этой работе участвует также группа криобиологов под руководством Л.И.Цветковой (лаборатория криобиологии Всероссийского НИИ пресноводного рыбного хозяйства).

Тем не менее нам удалось модифицировать методику осеменения облученных яйцеклеток криоконсервированной спермой и осуществить диспермный андрогенез у севрюги (табл.2). Правда, и оплодотворяющая способность замороженной спермы, и выживаемость андрогенетических зародышей оказались ниже, чем в вариантах с использованием нативной спермы. Что касается выживаемости зародышей, то ее низкий уровень, видимо, обусловлен возникновением в спермиях доминантных и (или) рецессивных леталей вследствие заморозки. Мы проследили за развитием выживших андрогенетических севрюжек примерно до трехнедельного возраста и заметили, что их гибель снижалась по мере роста. Таким образом, из криоконсервированной спермы опытным путем был воссоздан генотип азовской севрюги, запасы которой в настоящее время подорваны.

Итак, осуществлен диспермный андрогенез у осетровых рыб с использованием глубокозамороженной спермы. Это подтверждает пригодность метода для воссоздания геномов тех видов, от которых сохранилась только такая сперма.

С помощью андрогенеза с применением криоконсервированной спермы мы также оцениваем качество технологий ее замораживания [11]. С этой целью изучаем выживаемость гаплоидных зародышей. У них воспроизводится геном спермиев и проявляются все летальные и понижающие жизнеспособность мутации, которые могут быть замаскированы у диплоидов за счет работы второго генома. Сравнив выживаемость таких андрогенетических гаплоидов и тех, что развиваются при осеменении инактивированной икры нативной спермой, можно понять, насколько поврежден генетический аппарат спермиев под действием заморозки.

Половой состав потомства

Коль скоро речь идет об андрогенезе для воссоздания геномов редких и исчезающих видов осетровых рыб, естествен вопрос о половом составе потомства. Если оно состоит из самок и самцов, это обеспечит воспроизводство вида в ряду поколений обычным половым путем.

Каким же может быть половой состав потомков, получаемых с помощью диспермного андрогенеза? Ответ совсем непрост. Если пол у осетровых рыб определяется половыми хромосомами, состав андрогенетического потомства будет зависеть от того, гетеро- или гомогаметны самцы. При мужской гетерогаметности (генотип самцов XY, самок - XХ) за счет диспермного андрогенеза (слияния ядер двух спермиев) должны появиться самки XX и самцы XY и YY в соотношении 1:2:1. При мужской гомогаметности (генотип самцов ZZ, самок - ZW) андрогенетическое потомство будет состоять только из самцов ZZ, а для получения самок потребуется дополнительная процедура по гормональному переопределению пола.

* Гетерогаметный пол производит два или более типов гамет (половых клеток - спермиев, яйцеклеток) с разными половыми хромосомами, например X и Y или W и Z. - Примеч. ред.

Отметим: у осетровых рыб количество хромосом, причем мелких, довольно велико - у диплоидных видов 120, у тетраплоидных примерно 250 (для сравнения: у человека - 46). Поэтому прямая идентификация половых хромосом невозможна [12]. В этой ситуации изучать механизм определения пола можно косвенным путем - исследуя половой состав гиногенетического потомства, т.е. с исключительно материнской наследственностью. К настоящему времени известны всего две такие работы, выполненные на веслоносе (Polyodon spatula) и американском белом осетре (A.transmontanus) [13, 14]. В первой работе был сделан вывод о мужской гетерогаметности исследуемого вида, во второй - высказано предположение о женской гетерогаметности. Учитывая эти результаты, нельзя исключить, что пол у разных видов осетровых рыб может определяться разными системами, как, скажем, у тиляпий [15]. У рыб вообще пол может меняться даже в зависимости от условий окружающей среды, например от температуры. Поэтому делать окончательные выводы о механизме определения пола у осетровых рыб, основываясь на результатах изучения только гиногенетических потомств двух видов, по крайней мере преждевременно. Надежнее было бы использовать для этого также потомков с чисто отцовской наследственностью.

Соотношение полов в андрогенетическом потомстве в зависимости от механизма определения пола.

Мы изучаем механизм определения пола осетровых, исследуя (впервые) оба потомства - и андрогенетическое, и гиногенетическое. С помощью мейотического гиногенеза, для индукции которого инактивируем ядра сперматозоидов УФ-облучением и тепловым шоком подавляем второе деление мейоза в икре, уже получили жизнеспособных диплоидных гиногенетических потомков русского осетра и севрюги [6]. Мы полагаем, что, независимо от того, какой пол у осетровых гетерогаметный, заключение о механизме определения будет достаточно надежным, если сравнить гиногенетических и андрогенетических потомков одних и тех же видов.

* * *

Итак, мы разработали два метода диплоидного андрогенеза у рыб, первыми получили жизнеспособные андрогенетические потомства нескольких видов осетровых, а также ядерно-цитоплазматических гибридов. Достигли успеха в преодолении несовместимости ядра с цитоплазмой у таких гибридов и в использовании криоконсервированной спермы для диспермного андрогенеза. Многие направления исследования, в частности изучение механизма определения пола осетровых рыб, фактически только начаты. Но уже сегодня ясно, что метод диспермного андрогенеза может использоваться для восстановления и сохранения генофондов редких и исчезающих видов осетровых рыб.

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (проект 06-04-49637) и подпрограммой “Биоразнообразие” Президиума РАН (проект № 6.1.9).

Список литературы

1. Veprintsev B.N., Rott N.N. // Nature. 1979. V.280. P.633-634.

2. Grunina A.S., Neyfakh A.A. // Physiol. Gen. Biol. Rev. 1997. V.12. P.73-103.

3. Corley-Smith G.E., Brandhorst B.P. // Mol. Reprod. Devel. 1999. V.53. P.363-367.

4. Birstein V.J., Hanner R., Salle R.de // Sturgeon Biodiversity and Conservation / Eds V.J.Birstein et al. Dordrecht, 1997. P.427-444.

5. Гинзбург А.С. Оплодотворение у рыб и проблема полиспермии. М., 1968.

6. Грунина А.С., Рекубратский А.В. // Онтогенез. 2005. Т.36. №.3. С.256-266.

7. Нейфах А.А., Радзиевская В.В. // Генетика. 1967. №12. С.80-88.

8. Рекубратский А.В., Грунина А.С., Мюге Н.С., Нейфах А.А. // Онтогенез. 1998. Т.29. №4. С. 394-400.

9. Астауров Б.Л., Острякова-Варшавер В.П. // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1957. №2. С.154-175.

10. Рекубратский А.В., Грунина А.С. // Онтогенез. 2001. Т.32. №5. С.360-366.

11. Grunina A.S., Recoubratsky A.V., Tsvetkova L.I., Barmintsev V.A. // Int. J. Refrigeration. 2006. V.29. №3. P.379-386.

12. Васильев В.П. Эволюционная кариология рыб. М., 1985.

13. Mims S.D., Shelton W.L., Linhart O., Wang C. // J. World Aquacult. Soc. 1997. V.28. №4. P.334-343.

14. Eenennaam A.L.van, Eenennaam J.P.van, Medrano J.F., Doroshov S.I. // J. Hered. 1999. V.90. P.231-233.

15. Devlin R.H., Nagahama Y. // Aquaculture. 2002. V.208. P.191-364.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://vivovoco.rsl.ru