Лаборатории сравнительной генетики поведения — 70 лет

Авторы

Ключевые слова:

биология и генетика условного рефлекса, онтогенетическая адаптация, сигнальная наследственность, концепция системной регуляции генетических и цитогенетических процессов, мутации генов, исторический аспект

Аннотация

Статья посвящена 70-летнему юбилею одной из генетических лабораторий Института физиологии им. И. П. Павлова — лаборатории сравнительной генетики поведения, на протяжении 70 лет неоднократно менявшей свое название: от лаборатории по переделке безусловных рефлексов (1 августа 1950 года), лаборатории физиологии низших животных, и, наконец, с 1965 года и поныне — лаборатории сравнительной генетики поведения. В статье освещен неоценимый научный теоретический вклад руководителей лаборатории — М. Е. Лобашева и В. В. Пономаренко. Это новые главы в учении И. П. Павлова «Биология и генетика условного рефлекса», по-новому раскрывшие значение механизма условного рефлекса в интеграции и координации процессов клеточной и тканевой дифференциации внутри многоклеточного организма; в онтогенетической адаптации к экстремальным факторам внешней среды, уводящей организм от элиминации естественным отбором; сигнальной наследственности, передачи индивидуального опыта между поколениями живых существ. Это концепция системной нейроэндокринной регуляции генетических и цитогенетических процессов, позволившая выделить особую роль состояния нервной системы (уровень ее возбудимости, тонуса по И. П. Павлову) в реализации генетической информации в отношении поведенческих признаков по принципу обратной связи в соответствии с текущими нуждами организма, влиянием условий внешней среды и индивидуальным опытом. Это использование мутаций гомологичных генов у представителей животного мира, стоящих на разных ступенях филогенетического развития, с целью изучения малоисследованных эндогенных нейроактивных соединений, таких как кинуренины. Мутации генов, контролирующих метаболизм цАМФ, были получены в лаборатории с использованием химического мутагенеза (Е. В. Савватеева, Н. Г. Камышев). Наконец, это выявление с использованием Р-инсерционного мутагенеза новых генов, контролирующих когнитивную и моторную деятельность, и изучение механизмов их влияния. Для этого создана современная методическая и приборная молекулярно-генетическая база, собственное программное обеспечение (Н. Г. Камышев), полная автоматизация регистрации поведения насекомых.

Библиографические ссылки

ЛИТЕРАТУРА

Брагина, Ю. В., Камышев, Н. Г. (2001) Сравнительное изучение четырех Р-инсерционных мутантов дрозофилы с дефектами памяти. Российский физиолиологический журнал им. И. М. Сеченова, т. 87, № 6, с. 801–809. PMID: 11534206.

Вайдо, А. И., Дюжикова, Н. А., Ширяева, Н. В. и др. (2009) Системный контроль молекулярно-клеточных и эпигенетических механизмов долгосрочных последствий стресса. Генетика, т. 45, № 3, с. 342–348.

Вайдо, А. И., Ширяева, Н. В., Павлова, М. Б. и др. (2018) Селектированные линии крыс с высоким и низким порогом возбудимости: модель для изучения дезадаптивных состояний, зависимых от уровня возбудимости нервной системы. Лабораторные животные для научных исследований, № 3, c. 12–22. DOI: 10.29296/2618723X-2018-03-02

Воскресенская, А. К. (1957) О роли грибовидных тел надглоточного ганглия в условных рефлексах медоносной пчелы. Доклады Академии наук СССР, т. 112, c. 964–967.

Гончарова, А. А., Брагина, Ю. В., Федотов, С. А., Камышев, Н. Г. (2016) Влияние группового содержания на половое поведение самцов Drosophila melanogaster. Журнал эволюционной биохимии и физиологии, т. 52, № 6, с. 405–412.

Дойдж, Н. (2010) Пластичность мозга: потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга. М.: ЭКСМО, 544 c.

Дюжикова, Н. А., Даев, Е. В. (2018) Геном и стресс-реакция у животных и человека. Экологическая генетика, т. 16, № 1, с. 4–26. DOI: 10.17816/ecogen1614-26

Дюжикова, Н. А., Скоморохова, Е. Б., Вайдо, А. И. (2015) Эпигенетические механизмы формирования постстрессорных состояний. Успехи физиологических наук, т. 46, № 1, с. 47–75.

Камышев, Н. Г., Илиади, К. Г., Брагина, Ю. В. и др. (1999) Выявление мутантов дрозофилы, проявляющих дефекты памяти после выработки условнорефлекторного подавления ухаживания. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, т. 85, № 1, с. 84–92.

Камышев, Н. Г., Камышева, Е. А., Смирнова, Г. П. и др. (1994) Взаимообучение особей дрозофилы в групповой ситуации методом проб и ошибок. Журнал общей биологии, т. 55, № 6, с. 737–747.

Камышев, Н. Г., Смирнова, Г. П., Камышева, Е. А. и др. (2000) Пластичность социального поведения у дрозофилы. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, т. 86, № 11, с. 1426–1434. PMID: 11195209.

Камышев, Н. Г., Смирнова, Г. П., Пономаренко, В. В. (1988) Влияние мутаций, блокирующих последовательные этапы метаболического пути триптофан-ксантомматин, на двигательную активность Drosophila melanogaster. Журнал общей биологии, т. 49, № 4, с. 501–511.

Лапин, И. П. (2004) Стресс, тревога, депрессия, алкоголизм, эпилепсия (нейрокинурениновые механизмы и новые подходы к лечению). СПб.: Изд-во ДЕАН, 224 с.

Лобашев, М. Е. (1946) О природе действия внешних условий на динамику мутационного процесса. Тезисы диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук. Л.: ЛГУ, 3 с.

Лобашев, М. Е. (1947) Физиологическая (паранекротическая) гипотеза мутационного процесса. Вестник Ленинградского университета, № 8, с. 10–29.

Лобашев, М. Е. (1960) О параллельных-аналогичных и гомологичных рядах развития свойств высшей нервной деятельности в филогенезе животных. В кн.: Материалы 2-го научного совещания, посвященного памяти Л. А. Орбели. М.; Л.: Изд-во АН СССР, с. 16–23.

Лобашев, М. Е. (1961) Сигнальная наследственность. В кн.: Исследования по генетике. Вып. 1. Л.: Изд-во ЛГУ, с. 3–11.

Лобашев, М. Е. (1964) О проблеме эволюции временной связи. В кн.: Эволюция временных связей: материалы симпозиума. Сухуми: Алашари, c. 7–9.

Лобашев, М. Е., Савватеев, В. Б. (1959) Физиология суточного ритма животных. Л.: Изд-во АН СССР, 258 с.

Лопатина, Н. Г. (1975) Сигнальная деятельность в семье медоносной пчелы. Л.: Наука, 271 с.

Лопатина, Н. Г., Зачепило, Т. Г., Чеснокова, Е. Г., Савватеева-Попова, Е. В. (2007) Мутации структурных генов ферментов метаболизма триптофана по кинурениновому пути в модуляции звеньев сигнального каскада — рецепторы глутамата-актин цитоскелета. Генетика, т. 43, № 10, с. 1396–1401.

Лопатина, Н. Г., Пономаренко, В. В. (1987) Исследование генетических основ высшей нервной деятельности. В кн.: А. С. Батуев (ред.). Физиология поведения. Нейробиологические закономерности. Л.: Наука, с. 9–59.

Лопатина, Н. Г., Пономаренко, В. В., Чеснокова, Е. Г. (1989) Нейроактивность кинуренина и его дериватов как наследственно-обусловленных факторов риска невротической патологии. В кн.: В. В. Захаржевский, Н. Ф. Суворов (ред.). Неврозы. Экспериментальные и клинические исследования. Л.: Наука, с. 7–21.

Лопатина, Н. Г., Чеснокова, Е. Г., Смирнов, В. Б. и др. (2004) Кинурениновый путь обмена триптофана и его значение в нейрофизиологии насекомых. Энтомологическое обозрение, т. 83, № 1, с. 3–22.

Мазохин-Поршняков, Г. А. (1965) Зрение насекомых. М.: Наука, 264 с.

Молотова (Беседина), Н. Г., Илиади, Н. Н., Брагина, Ю. В. и др. (2009) Новые мутации, нарушающие память у дрозофилы: поведенческая характеристика P-инсерционного мутанта по локусу Ent2. Генетика, т. 45, № 1, с. 50–58.

Насонов, Д. Н., Александров, В. Я. (1940) Реакция живого вещества на внешние воздействия: Денатурацион. Теория повреждения и раздражения. М.: Изд-во АН СССР, 252 с.

Павлов, И. П. (1951) Полное собрание сочинений: в 6 т. Т. 3: в 2 кн. 2-е изд. Л.: Изд-во АН ССС, 439 с.

Пономаренко, В. В. (1976) Генетика поведения. В кн.: М. Е. Лобашев, С. Г. Инге-Вечтомов (ред.). Физиологическая генетика. Л.: Медицина, с. 350–381.

Савватеева-Попова, Е. В., Переслени, А. И., Шарагина, Л. М. и др. (2002) Комплексное изучение мутантов дрозофилы по локусу agnostic: модель для сопряжения нарушений архитектуры генома и когнитивных функций. Журнал эволюционной биохимии и физиологии, т. 38, № 6, с. 557–577.

Fedotov, S. A., Besedina, N. G., Bragina, J. V. et al. (2019) Over-expression of isoform B of Dgp-1 gene enhances locomotor activity in senescent Drosophila males and under heat stress. Journal of Comparative Physiology A, vol. 205, no. 6, pp. 897–910. DOI: 10.1007/s00359-019-01378-6

Fedotov, S. A., Bragina, J. V., Besedina, N. G. et al. (2018) Gene CG15630 (fipi) is involved in regulation of the interpulse interval in Drosophila courtship song. Journal of Neurogenetics, vol. 32, no. 1, pp. 15–26. DOI: 10.1080/01677063.2017.1405000

Howard, S. R., Avarguès-Weber, A., Garcia, J. E. et al. (2019) Аchieving arithmetic learning in honeybees and examining how individuals learn. Communicative & Integrative Biology, vol. 12, no. 1, рp. 166–170. DOI: 10.1080/19420889.2019.1678452

Kamyshev, N. G., Iliadi, K. G., Bragina, J. V. (1999) Drosophila conditioned courtship: Two ways of testing memory. Learning & Memory, vol. 6, no. 1, pp. 1–20. PMID: 10355520.

Kamyshev, N. G., Iliadi, K. G., Bragina, J. V. et al. (2002) Novel memory mutants in Drosophila: Behavioral characteristics of the mutant nemyP153. BMC Neuroscience, vol. 3, article 9. DOI: 10.1186/1471-2202-3-9

REFERENCES

Bragina, Yu. V., Kamyshev, N. G. (2001) Sravnitel’noe izuchenie chetyrekh R-insertsionnykh mutantov drozofily s defektami pamyati [Comparative study of four P-insertional memory-deficient Drosophila mutants]. Rossiyskij fiziologicheskij zhurnal imeni I. M. Sechenova — Russian Journal of Physiology, vol. 87, no. 6, pp. 801–809. PMID: 11534206. (In Russian)

Doidge, N. (2010) The brain that changes itself: Stories of personal triumph from the frontiers of brain science. Moscow: EKSMO Publ., 544 p. (In Russian)

Dyuzhikova, N. A., Daev, E. V. (2018) Genom i stress-reaktsiya u zhivotnykh i cheloveka [Genome and stress-reaction in animals and humans]. Ekologicheskaya genetika — Ecological Genetics, vol. 16, no. 1, pp. 4–26. DOI: 10.17816/ecogen1614-26 (In Russian)

Dyuzhikova, N. A., Skomorokhova, E. B., Vaido, A. I. (2015) Epigeneticheskiye mekhanismy poststressornykh sostoyanij [Epigenetic mechanisms in post-stress states]. Uspekhi fiziologicheskikh nauk, vol. 46, no. 1, pp. 47–75. (In Russian)

Fedotov, S. A., Besedina, N. G., Bragina, J. V. et al. (2019) Over-expression of isoform B of Dgp-1 gene enhances locomotor activity in senescent Drosophila males and under heat stress. Journal of Comparative Physiology A, vol. 205, no. 6, pp. 897–910. DOI: 10.1007/s00359-019-01378-6 (In English)

Fedotov, S. A., Bragina, J. V., Besedina, N. G. et al. (2018) Gene CG15630 (fipi) is involved in regulation of the interpulse interval in Drosophila courtship song. Journal of Neurogenetics, vol. 32, no. 1, pp. 15–26. DOI: 10.1080/01677063.2017.1405000 (In English)

Goncharova, A. A., Bragina, Yu. V., Fedotov, S. A., Kamyshev, N. G. (2016) Vliyaniye gruppovogo soderzhaniya na polovoe povedenie samtsov Drosophila melanogaster [Influence of group rearing on sexual behavior of Drosophila melanogaster males]. Zhurnal evolyutsionnoj biokhimii i fiziologii — Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, vol. 52, no. 6, pp. 405–412. (In Russian)

Howard, S. R., Avarguès-Weber, A., Garcia, J. E. et al. (2019) Аchieving arithmetic learning in honeybees and examining how individuals learn. Communicative & Integrative Biology, vol. 12, no. 1, рp. 166–170. DOI: 10.1080/19420889.2019.1678452 (In English)

Kamyshev, N. G., Iliadi, K. G., Bragina, J. V. (1999) Drosophila conditioned courtship: Two ways of testing memory. Learning & Memory, vol. 6, no. 1, pp. 1–20. PMID: 10355520. (In English)

Kamyshev, N. G., Iliadi, K. G., Bragina, J. V. et al. (2002) Novel memory mutants in Drosophila: Behavioral characteristics of the mutant nemyP153. BMC Neuroscience, vol. 3, article 9. DOI: 10.1186/1471-2202-3-9 (In English)

Kamyshev, N. G., Iliadi, K. G., Bragina, Yu. V. et al. (1999) Vyyavlenie mutantov drozofily, proyavlyayushchikh defekty pamyati posle vyrabotki uslovnoreflektornogo podavleniya ukhazhivaniya [Isolating Drosophila mutants deficient in memory in the conditioned courtship suppression paradigm]. Rossiyskij fiziologicheskij zhurnal imeni I. M. Sechenova — Russian Journal of Physiology, vol. 85, no. 1, pp. 84–92. (In Russian)

Kamyshev, N. G., Kamysheva, E. A., Smirnova, G. P. et al. (1994) Vzaimoobuchenie osobej drozofily v gruppovoj situatsii metodom prob i oshibok [The reciprocal training of Drosophila individuals in a group situation by the trial-and-error method]. Zhurnal obshej biologii — Journal of General Biology, vol. 55, no. 6, pp. 737–747. (In Russian)

Kamyshev, N. G., Smirnova, G. P., Kamysheva, E. A. et al. (2000) Plastichnost’ sotsial’nogo povedeniya u Drosophila [Plasticity of the social behavior in Drosophila]. Rossiyskij fiziologicheskij zhurnal imeni I. M. Sechenova — Russian Journal of Physiology, vol. 86, no. 11, pp. 1426–1434. PMID: 11195209. (In Russian)

Kamyshev, N. G., Smirnova, G. P., Ponomarenko, V. V. (1988) Vliyanie mutatsij, blokiruyushchikh posledovatel’nye etapy metabolicheskogo puti triptofan-ksantommatin, na dvigatel’nuyu aktivnost’ Drosophila melanogaster [Influence of mutations blocking successive stages of tryptophan-xanthommatin metabolic pathway on locomotor activity of Drosophila melanogaster]. Zhurnal obshej biologii — Journal of General Biology, vol. 49, no. 4, pp. 501–511. (In Russian)

Lapin, I. P. (2004) Stress, trevoga, depressiya, alkogolism, epilepsiya, (nejrokinureninovye mekhanizmy i novye podkhody k lecheniyu) [Stress, anxiety, depression, alcoholism, epilepsy (neurokinurenine mechanisms and new approaches to treatment)]. Saint Petersburg: DEAN Publ., 224 p. (In Russian)

Lobashev, M. E. (1946) О pripode deystvija vneshnikh uslovij na dinamiku mutattsionnogo protsessa [On the nature of the action of external conditions on the dynamics of a mutation process]. Thesis for PhD dissertation (Biology). Leningrad, Leningrad State University, 3 р. (In Russian)

Lobashev, M. E. (1947) Fiziologicheskaya (paranekroticheskaya) gipoteza mutatsionnogo protsessa [The physiological (paranecrotic) hypothesis of the mutational process]. Vestnik Leningradskogo universiteta, no. 8, pp. 10–29. (In Russian)

Lobashev, M. E. (1960) O parallel’nykh-analogichnykh i gomologichnykh ryadakh razvitiya osnovnykh svojstv vysshej nervnoj deyatel’nosti v filogeneze zhivotnykh [On parallel-analogous and homologous series of development of the properties of higher nervous activity in animal phylogenesis]. In: Materialy 2-go nauchnogo soveshchaniya, posvyashchennogo pamyati L. A. Orbeli [Proceedings of the 2nd scientific meeting dedicated to the memory of L. A. Orbeli]. Moscow; Leningrad: USSR Academy of Sciences Publ., pp. 16–23. (In Russian)

Lobashev, M. E. (1961) Signal’naya nasledstvennost’ [Signal heredity]. In: Issledovaniya po genetike [Genetics studies]. Iss. 1. Leningrad: Leningrad State University Publ., pp. 3–11. (In Russian)

Lobashev, M. E. (1964) O probleme evolyutsii vremennoj svyazi [On the problem of the evolution of a temporary connection]. In: Evolyutsiya vremennykh svyazej: Materialy simpoziuma [The evolution of temporary relations: Proceedings of a symposium]. Sukhumi: Alashari Publ., pp. 7–9. (In Russian)

Lobashev, M. E., Savvateev, V. B. (1959) Fisiologiya sutochnogo ritma zhivotnih [Physiology of the circadian rhythm of animals]. Leningrad: USSR Academy of Sciences Publ., 258 p. (In Russian)

Lopatina, N. G. (1975) Signal’naya deyatel’nost’ v sem’ye medonosnoj pchely [Signal activity in the honey bee colony]. Leningrad: Nauka Publ., 271 p. (In Russian)

Lopatina, N. G., Chesnokova, E. V., Smirnov, V. B. et al. (2004) Kinureninovyj put’ obmena triptofana i ego znachenie v nejrofiziologii nasekomykh [Kynurenine pathway of tryptophan metabolism and its significance in neurophysiology of insects]. Entomologicheskoe obozrenie — Entomological Review, vol. 83, no. 1, pp. 3–22. (In Russian)

Lopatina, N. G., Ponomarenko, V. V. (1987) Issledovanie geneticheskikh osnov vysshej nervnoj deyatel’nosti [ Study of the genetic basis of higher nervous activity]. In: A. S. Batuev (ed.). Fiziologiya povedeniya. Nejrobiologicheskie zakonomernosti [Physiology of behavior. Neurobiological regularities]. Leningrad: Nauka Publ., pp. 9–59. (In Russian)

Lopatina, N. G., Ponomarenko, V. V., Chesnokova, E. G. (1989) Nejroaktivnost’ kinurenina i ego derivatov kak nasledstvenno-obuslovlennykh faktorov riska nevroticheskoj patologii [Neuroactivity of kinurenine and its derivatives as hereditary-related risk factors for neurotic pathology]. In: V. V. Zakharzhevskij, N. F. Suvorov (eds.). Neuroses. Experimental and clinical studies. Leningrad: Nauka Publ., pp. 7–21. (In Russian)

Lopatina, N. G., Zachepilo, T. G., Chesnokova, E. G., Savvateeva-Popova, E. V. (2007) Mutatsii strukturnykh genov fermentov metabolizma triptofana po kinureninovomu puti v modulyatsii zven’ev signal’nogo kaskada — retseptory glutamata-aktin tsitoskeleta [Mutations in structural genes of tryptophan metabolic enzymes of the kynurenine pathway modulate some units of the l-glutamate receptor-actin cytoskeleton signaling cascade]. Genetika — Russian Journal of Genetics, vol. 43, no. 10, pp. 1396–1401. (In Russian)

Masokhin-Porshnyakov, G. A. (1965) Zrenie nasekomykh [Vision of insects]. Moscow: Nauka Publ., 264 p. (In Russian)

Molotova (Besedina), N. G., Iliadi, N. N., Bragina, J. V. et al. (2009) Novye mutatsii, narushayushchie pamyat’ u drozofily: povedencheskaya kharakteristika P-insertsionnogo mutanta po lokusu Ent2 [Novel memory mutants in drosophila: Behavioral characteristics of the p-insertional mutant Ent2]. Genetika — Russian Journal of Genetics, vol. 45, no. 1, pp. 50–58. (In Russian)

Nasonov, D. N., Alexandrov, V. Ya. (1940) Reaktsiya zhivogo veshchestva na vneshnie vozdejstviya: Denaturatsion. Teoriya povrezhdeniya i razdrazheniya [Reaction of living matter to external influences: Denaturation. Theory of damage and irritation]. Moscow: USSR Academy of Sciences Publ., 252 p. (In Russian)

Pavlov, I. P. (1951) Polnoe sobranie sochineniy [Full composition of writings]: In 6 vols. Vol. 3: In 2 books. 2nd ed. Leningrad: USSR Academy of Sciences Publ., 439 p. (In Russian)

Ponomarenko, V. V. (1976) Genetika povedeniya [Genetics of behavior]. In: M. E. Lobashev, S. G. Inge-Vechtomov (eds.). Fiziologicheskaya genetika [Physiological genetics]. Leningrad: Meditsina Publ., pp. 350–381. (In Russian)

Savvateeva-Popova, E. V., Peresleni, A. I., Scharagina, L. M. et al. (2002) Kompleksnoe izuchenie mutantov drozofily po lokusu agnostic: model’ dlya sopryazheniya narushenij arkhitektury genoma i kognitivnykh funktsij [Complex study of Drosophila mutants in the agnostic locus: Model for connecting chromosomal architecture and cognitive functions]. Journal evoljutsionnoj biokhimii i fiziologii — Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, vol. 38, no. 6, pp. 557–577. (In Russian)

Vaido, A. I., Dyuzhikova, N. A., Shiryaeva, N. V. et al. (2009) Sistemnyj kontrol’ molekulyarno-kletochnykh i epigeneticheskikh mekhanizmov dolgosrochnykh posledstvij stressa [Systemic control of the molecular, cell, and epigenetic mechanisms of long-lasting consequences of stress]. Genetika — Russian Journal of Genetics, vol. 45, no. 3, pp. 342–348. (In Russian)

Vaido, A. I., Shiryaeva, N. V., Pavlova, M. B. et al. (2018) Selektirovannye linii krys s vysokim i nizkim porogom vozbudimosti: model’ dlya izucheniya dezadaptivnykh sostoyanij, zavisimykh ot urovnya vozbudimosti nervnoj sistemy [Selected rat strains HT, LT as a model for the study of dysadaptation states dependent on the level of excitability of the nervous system]. Laboratornye zhivotnye dlya nauchnykh issledovanij — Laboratory Animals for Science, no. 3, pp. 12–22. DOI: 10.29296/2618723X-2018-03-02 (In Russian)

Voskresenskaya, A. K. (1957) O roli gribovidnykh tel nadglotochnogo gangliya v uslovnykh refleksakh medonosnoj pchely [On the role of the mushroom bodies of the supopharyngeal ganglion in conditioned reflexes of a honey bee]. Doklady Akademii nauk SSSR, vol. 112, pp. 964–967. (In Russian)

Опубликован

2020-12-26

Выпуск

Раздел

Обзоры