#вавиловскиечтения Сохранение генетического разнообразия сельскохозяйственных животных — генетические и репродуктивные технологии и анализ древней ДНК

15 ноября 2024 г. в ИОГен РАН состоялись «Вавиловские чтения-2024». С докладом "Синергия генетических и репродуктивных технологий - ключ к развитию высокоэффективного животноводства" выступила д.б.н., директор Всероссийского НИИ животноводства имени Л. К. Эрнста, академик РАН Н.А. Зиновьева. Она рассказала о работе ученых ВИЖ, на базе которого создан национальный центр по сохранению генетического ресурса биоразнообразия сельскохозяйственных животных.
Эта проблема в настоящее время актуальна, так как сегодня во всем мире наблюдается тенденция сокращения количества пород скота. Выбор делается в пользу наиболее продуктивных пород. Отечественные породы, обладающие многими интересными признаками, не выдерживают конкуренции в плане продуктивности, кроме того, в течение длительного времени проводились попытки их улучшения путем скрещивания с зарубежными породами. В результате 70% отечественных пород сегодня попадают в категорию уязвимых. Генетическое разнообразие снижается, сокращается генофонд.
Перед специалистами ВИЖ поставлена задача формирования национального каталога особо ценных образцов генетических ресурсов сельскохозяйственных животных в той форме, в которой возможно их воспроизводство. Это сохранение гамет и эмбрионов. Криоконсервация спермы сегодня уже стала рутиной, также хорошо развита криоконсервация эмбрионов. Но нужно думать и о сохранении яйцеклеток, хотя они сложно поддаются криоконсервации. А с применением технологии клонирования речь может идти и о соматических клетках. Таким образом, ученые используют комбинацию генетических и репродуктивных технологий.
Наталья Анатольевна рассказала и о работе специалистов ВИЖ по выделению ДНК из музейных черепов крупного рогатого скота, датированных концом XIX – началом XX века. Для этой работы сотрудники прошли обучение и создали собственную лабораторию по работе с древней ДНК. Несмотря на технологические сложности им удалось выделить ДНК из музейных черепов. Затем они сравнили ее с ДНК современных животных и выделили древние геномные компоненты, которые сохранились в современных популяциях крупного рогатого скота. Эти компоненты были найдены у коров холмогорской и ярославской пород. Ученые занялись поиском и отбором особей, в которых древние компоненты наиболее представлены. Идея состоит в том, чтобы использовать этих особей как эталонных для сохранения отечественных пород.

Н.А.Зиновьева (фото Т.Б. Авруцкой)

фото Т.Б. Авруцкой

Дорогие друзья! Кто хочет присутствовать на семинаре "Генетика и геномика" в ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН
12 декабря 2024 г. (четверг, 15.00)
где выступит д.б.н., профессор М.С. Гельфанд с докладом
"Системная биология немодельных организмов" (полная информация https://t.me/iogenras/521) , пожалуйста, для прохода в Институт оставьте свои Ф.И.О. в мессенжере +79261198438.

#наукаИОГен С 3 по 6 декабря на базе ИОГен РАН проходила Школа-конференция для молодых ученых «Функциональная геномика и редактирование геномов растений». Перед слушателями выступили специалисты в области генетики, геномики, биоинформатики и генной инженерии. Так, были освещены вопросы секвенирования, сборки и аннотирования больших геномов растений, направления улучшения геномных редакторов, прикладных генетических технологий в современной селекции растений, редактирования генома для изучения регенерации растений, методов доставки инструментов геномного редактирования в клетку, системной биологии стрессового ответа, особенности системы патоген-хозяин у растений, особенности организации интерфазных ядер и митотических хромосом у растений с гигантским геномом.

Школа включала и практические занятия для молодых ученых по построению и анализу генных сетей, по генетическому редактированию с помощью системы CRISPR/Cas, в частности, по подбору гидовых РНК, по генной инженерии и молекулярному клонированию, по созданию конструкций для генетического редактирования и биоинформатическому анализу результатов редактирования.

#личностьвгенетике
Уважаемые читатели!
Константин Андреевич Фляксбергер (1880–1942) - ботаник, монограф рода Tritium L. До сих пор во всех основных системах рода тритикологи используют предложенное им деление видов на секции в соответствии с числами их хромосом и скрещиваемостью. Работы Фляксбергера в области агрономии и ботаники внесли значительный вклад в развитие сельского хозяйства страны, особенно в селекцию и систематизацию сортов пшеницы. Маршруты его экспедиций пролегали по всей территории Российской империи: от Закавказья до Туркестана и от Варшавы до Владивостока. Он исследовал пшеницу в полевых условиях; смотрел, как земледельцы выбирают зерно для посева, чему отдают предпочтение; знакомился с выставками сельхозпродукции; описывал образцы растений.
Предлагаю вам для ознакомления книгу из фонда НЭБ
Фляксбергер, К. А. Пшеницы. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва; Ленинград : Сельхозгиз. Ленингр. отд-ние, 1938. — 296 с.: ил.

#семинарИОГен Дорогие друзья! На завтрашнем семинаре в ИОГен РАН с докладом М.С. Гельфанда (в 15-00) будет трансляция, ссылка
https://telemost.yandex.ru/j/84408557842576

Коллеги, для прохода на семинар 12 декабря в ИОГен РАН просьба иметь с собой паспорт.

#личностьвгенетике
Мария Полиевктовна Садовникова-Кольцова (1882 – 1940) - доктор биологических наук, натуралист, энтомолог, зоопсихолог, исследователь высшей нервной деятельности животных. Родилась в Москве в семье купца-мануфактурщика П. Т. Шорыгина. Сестра Павла Полиевктовича Шорыгина (1881–1939), крупного химика-органика, академика АН СССР. Училась в частной гимназии госпожи М.Б. Пуссель, затем на естественном отделении физико-математического факультета Московских Высших женских курсов. После окончания гимназии отец разрешения на дальнейшее обучение дочери не давал, и, чтобы продолжить обучение, она вышла замуж за инженера Садовникова, который подписал прошение о поступлении М.П. Садовниковой в МВЖК. Еще в средней школе Мария Полиевктовна зачитывалась Фабром, и по окончании курсов она стала работать над развитием зоопсихологического направления в биологии, изучала инстинкты муравьев, ос и пауков. В первый период своей научной деятельности Мария Полиевктовна напечатала великолепный альбом стереоскопических фотографии по поведению муравьев, и ряд статей в «Природе» по зоопсихологии ос. Мария Полиевктовна собрала большую коллекцию по зоопсихологии насекомых, которую в последствии передала в Дарвиновский музей.
В 1917 г. Садовникова стала женой Н.К. Кольцова. Современники отмечали, что этот брак был очень счастливым. Этому предшествовали 10 лет совместной работы - она была студенткой, а затем ассистентом Николая Константиновича на ВЖК. Их связывали общие взгляды и общие интересы. В 1936 г. Марии Полиевктовне была присуждена ученая степень доктора биологических наук без защиты диссертации и присвоено звание старшего научного сотрудника. Данным событиям предшествовало рецензирование ее работ, выполненных в 1925-1935 гг. Рецензии на цикл ее исследований «Генетический анализ психических способностей крыс» дали известный психолог проф. С.Н. Давиденков из Ленинградского института усовершенствования врачей и проф. Московского государственного университета Н.М. Кулагин. В этих рецензиях отмечалась новизна и оригинальность подходов автора к решению задач зоопсихологии, а также генетическая обусловленность поведения животных и их обучаемости, вытекающая из материалов диссертации. Н.М. Кулагин в рецензии, в частности, писал, что «она [Мария Полиевктовна] насквозь проникнута любовью к своей специальности и, несомненно, обладает незаурядным талантом научного творчества».
📎 Узнать больше о Марии Полиектовне можно по ссылке https://disk.yandex.ru/i/LmrqGKdHS6-sbw
В фонде библиотеки ИОГен хранится альбом с дарственной надписью автора:
Садовникова М. Жизнь муравьев Альбом стереоскопических фотографий / М. Садовникова. — Москва, 1911.

#мирнауки
Уважаемые читатели!
Библиотека eLIBRARY решила открыть доступ к разделу инфографики для журнала. В этом разделе наглядно представлены различные метрики, отражающие качество публикаций в журнале, в том числе в динамике его развития, в сравнении с другими журналами и многое другое. Такая инфографика на платформе существует уже давно, но ранее была доступна только для представителей издательств — подписчиков информационно-аналитической системы Science Space. В то же время она явно представляет интерес не только для издателей, но и для экспертов, оценивающих журналы, или ученых, исследующих журнальный ландшафт по своей теме. Инфографика пока доступна только для российских журналов, но уже весной 2025 года eLIBRARY планирует открыть такую же аналитику и для зарубежных журналов. К этому времени планируется довести качество необходимых для расчета показателей данных до приемлемого уровня, по крайней мере, за последние 5 лет.
Доступ к инфографике открыт для всех зарегистрированных авторов.
Где и как ее найти?
В каталоге журналов у тех российских журналов, для которых рассчитывается аналитика, показывается цветная иконка с диаграммой. Она выводит на страницу анализа публикационной активности журнала.
Источник: eLIBRARY

https://elibrary.ru/defaultx.asp

#семинарИоген На семинаре «Генетика и геномика» 12 декабря в ИОГен РАН выступил д.б.н., профессор М.С. Гельфанд с докладом «Системная биология немодельных организмов». Немодельные организмы — не относящиеся к традиционно используемым генетическим объектам,
это, в данном случае, головоногие моллюски, ресничные инфузории и куколки насекомых с полным превращением. Были рассказаны три истории исследований, проведенных в группе М.С. Гельфанда в Сколтехе в сотрудничестве с другими российскими и зарубежными лабораториями.

Герои первой истории — головоногие моллюски (осьминоги, кальмары, каракатицы) у которых происходит постртранскрипционное редактирование мРНК - химическая модификация аденинов в инозины, которые рибосомой читаются как гуанины. У большинства изученных видов это происходит крайне редко, но у головоногих редактируется около 1% аденинов, что очень много. Ученые нашли корреляцию частоты редактирования аденинов с большей структурированностью мРНК. А сравнивая редактируемые аденины у более близких и менее близких видов, они пришли к выводу о консервативности сайтов редактирования. Затем попытались найти признаки отбора на редактирование. Оказалось, что уровень редактирования аденинов коррелирует с превышением несинонимичных замен A на G, то есть приводящих к замене аминокислоты в белке. Это рассматривается как признак положительного отбора на замену аденина на гуанин. Еще одно наблюдение заключается в том, что редактируемые аденины собираются в кластеры, возможно, именно таким способом они создают островок консервативности.

На самый интересный вопрос, зачем это нужно, ответа пока нет. Положительный отбор говорит о функциональности, о том, что замена аденина на гуанин с эволюционной точки зрения хорошо. Михаил Гельфанд сформулировал гипотетическое объяснение так: «Представим себе, что для эволюции полезно, что в тех или иных местах в геноме были бы гуанины. Но ждать, пока случится мутация в геноме, очень долго. Быстрый «хак» путем того, чтобы хотя бы часть аденинов превратить в гуанины на уровне мРНК, это выход. Вопрос о том, зачем нужно много гуанинов в геноме, остается открытым. Это парадоксальная ситуация, потому что эволюцию мы видим, а что является движущей силой этой эволюции — не видим».

Герои второй истории — ресничные инфузории рода Euplotes, которые покусились на святое — трехбуквенный генетический код. Как и у других инфузорий, них есть много интересных особенностей: микронуклеус (зародышевая линия) и макронуклеус (соматический), в котором множество хромосом; у них очень короткие интроны. Но самое интересное, у них случаются «удивительные приключения с генетическим кодом». Вообще, у инфузорий большое разнообразие вариантов кода, когда бывший стоп-кодон кодирует аминокислоту.
. А у Euplotes на стоп-кодоне случается сдвиг рамки, когда трансляция не останавливается, а рибосома сдвигается на один нуклеотид и чтение происходит с новой рамки из четырех нуклеотидов. Это происходит всегда в определенном контексте (АААТАА). Подсчитав вероятность приобретения и потери сдвига рамки в тех или иных сайтах, ученые пришли к выводу, что в правильном контексте отбор против сдвига рамки слабый, так что эволюция этого признака почти нейтральная. Видимо, что это явление возникло случайно, причины у него нет, и искать ее не стоит. Поскольку отбор слабый, у эволюции не получается это «вычистить». Как бы то ни было, «это история про генетический код, в котором имеется четверной кодон, — отмечает Михаил Гельфанд. — Есть контекст, который всегда кодирует сдвиг рамки, что эквивалентно тому, что узнаются четыре нуклеотида, хотя механизм, конечно, не такой, как при обычной трансляции триплетного кодона».

#семинарИоген Третья история про то, что происходит с транскриптами в куколке насекомых с полным превращением. Куколка не питается и двигается, но внутри происходит полная перестройка всего. Это сопровождается дедифференцировкой клеток и активизацией «замороженных» на стадии эмбриона клеток, из которых начинают развиваться новые ткани и органы. Ученые работали с куколками нескольких видов дрозофилы и других насекомых, и в результате подтвердили две гипотезы. Во-первых, они показали, что по транскриптомам куколка больше похожа на ранний эмбрион, чем на личинку. Посмотрели, как меняется экспрессия генов при переходе от эмбриона к личинке и от куколки к имаго — у разных насекомых эти изменения чаще происходят в одном направлении. Эта корреляция выше для генов развития и генов метаболизма, чем для генов в целом. В какой-то степени можно сказать, что в куколке перезапускается развитийная программа эмбриона. Во-вторых, проверили, работает ли на уровне транскриптомов закон Бэра, который гласит, что в развитии эмбрионов родственных организмов есть стадия, в которой они больше всего похожи друг на друга. Исследователи подтвердили это на куколках разных видов дрозофил, и выяснили, что наибольшую корреляцию по транскриптомам в куколках проявляют более молодые гены.

Эти исследования, проведенные на таких разных живых организмах, связаны общим эволюционным подходом к геномным и транскриптомным данным.

#наукаИОГен Образовательный проект по геномике растений
В декабре завершился курс повышения квалификации по высокопроизводительным методам анализа геномов. Это совместный образовательный проект группы геномики растений Сколтеха и ИОГен РАН, который проводится при поддержке Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий (проект № 075-15-2021-1064). Он предназначен для исследователей, специализирующихся на работе с растительными геномами.
Каждую субботу с 7 сентября до 14 декабря слушатели с 11 утра до 7 вечера изучали основы анализа геномных данных. «Объем курса – 120 академических часов, проводимых в аудитории, соответствует нескольким обычным семестровым курсам и требует как от слушателей, так и от преподавателей больших усилий, – говорит руководитель программы старший преподаватель Сколтеха Мария Логачёва, – мы разбирали различные темы: на каких приборах и с использованием каких принципов получают геномные данные, как собрать и аннотировать геном и транскриптом, как проанализировать дифференциально экспрессирующиеся гены и многие другие. Акцент делался на примеры применения этих методов при изучении растений – объектов, которые отличаются сложностью организации генома, с большим количеством повторяющихся элементов, дупликаций».
В реализации курса активно участвовали сотрудники лаборатории геномики растений ИОГен РАН: лекции читали Анна Клепикова, Александра Касьянова, Денис Омельченко, многие другие сотрудники лаборатории и аспиранты Сколтеха помогали слушателям с освоением программ. «Когда с использованием методов геномики хорошо охарактеризована структура и функции генов, можно планировать целенаправленные изменения в геноме с помощью специальных инструментов, чтобы получить желаемый эффект, улучшить какие-то характеристики растения - говорит с.н.с. лаборатории геномики растений Денис Омельченко – поэтому в курс входила дополнительная часть по принципам и методам геномного редактирования».
В этом году программу дополнительного образования успешно закончили 36 человек – около 2/3 изначально записавшихся на курс. В основном они представляли академические институты и университеты, в которых есть специализация по генетике растений и селекции. Каждый год на курсах много слушателей из ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии, из Тимирязевской академии (Российский государственный аграрный университет), из Института физиологии растений и из некоторых более прикладных, селекционных институтов. На заключительном занятии слушатели подарили преподавателям торт с эмблемой группы геномики растений, который был съеден в рамках совместного чаепития, ознаменовавшего окончание программы.

#мирнауки
Евгеника — движение за улучшение наследственных качеств человека. Последователи евгеники начала ХХ века верили, что они могут усовершенствовать людей, устранить их физические и нравственные недостатки.
Каких только мер не предпринимали «просвещенные европейцы» и американцы для «улучшения» населения – принудительно стерилизовали проституток и бедняков, кастрировали сумасшедших, запрещали браки с иностранцами и дошли до прямого убийства больных людей – в Германии, где в 1941 году было убито 80 тыс. душевнобольных и еще 60 тыс. «готовили» к этому.
В СССР евгеника пошла по другому пути развития, благодаря трудам биолога Николая Константиновича Кольцова, который первый предположил, что существуют «особые молекулы», передающие наследственность, и установил точное количество хромосом в человеческой клетке.
А в 1921 году Кольцов организовал Русское евгеническое общество и учредил «Русский евгенический журнал» (он выходил с 1922 года, всего было издано семь томов). В первом номере именно этого журнала была напечатана программная статья профессора Николая Кольцова «Улучшение человеческой породы».

📎 Кременцов Н. Л. От «Звериной философии» к медицинской генетике: евгеника в России и Советском Союзе // Историко-биологические исследования. 2014. №2.

📎 Раменский, Е.В. Николай Кольцов: биолог, обогнавший время. — Москва: Наука, 2012. — 385 с., [16] л. ил., портр., факс.: ил., портр. — (Научно-популярная литература). — ISBN 978-5-02-037180-4.

📎 Фельдер Бьёрн М. Расовая гигиена в России. Евгений Алексеевич Шепилевский (1857-1920) и зарождение евгеники в Российской империи // Историко-биологические исследования. 2012. №2.

📎 Хен Ю.В. Естественно-научное основание евгенического проекта // ЭСГИ. 2019. №3 (23).

📎 Юдин Т.И. Евгеника: Учение об улучшении природных свойств человека: Конституциональная гигиена и профилактика / Т. И. Юдин проф. Казанск. ун-та. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва: М. и С. Сабашниковы, 1928 («Мосполиграф». 16-я тип.). — 288 с.: черт., граф., схем.

📎 Как академик Николай Кольцов создавал русскую евгенику и чем это кончилось. Наука об улучшении человеческой породы https://www.ng.ru/science/2019-02-12/11_7505_nauka.html?print=Y

📎 «Сверхчеловек» Николая Кольцова: как советский ученый создавал идеального гражданина https://dzen.ru/a/ZNfGS7dh1BGlXOnv

#личностьвгенетике
Барбара МакКлинток занималась изучением морфологии хромосом кукурузы, а также корреляцию хромосом с проявлением внешних (фенотипических) признаков у растения. В период с 1929 по 1931 годы Барбара МакКлинток опубликовала девять статей в специальных журналах. Заинтересовавшись этими работами, с Барбарой встретился известный генетик Томас Морган, который помог МакКлинток опубликовать результаты исследований в журнале "Ученые записки Национальной академии наук". Морган пригласил Барбару Мак-Клинток научным сотрудником в свой отдел в Калифорнийском технологическом институте, и она приняла его приглашение. Объектом исследований Мак-Клинток осталась кукуруза, но теперь она стала изучать, как проявляются мутации, вызванные рентгеновским излучением.
МакКлинток известна своими открытиями, связанными с мобильными генетическими элементами, которые она назвала транспозонами. Её исследования начались в 1940-х годах, когда она впервые описала механизм кроссинговера — обмена участками хромосом во время мейоза, а также открыла кольцевые хромосомы и теломеры.
Несмотря на свои значительные открытия, Барбара столкнулась с недопониманием со стороны научного сообщества. Её идеи о транспозонах были признаны лишь спустя десятилетия, когда новые методы исследования подтвердили её гипотезы. В возрасте 81 года, она была удостоена Нобелевской премии по физиологии и медицине за свои работы по мобильным генетическим элементам, став третьей женщиной, получившей эту награду.
Чтобы достичь таких высот в науке, Мак-Клинток обладала не только выдающимся талантом и работоспособностью, но и долголетием, а также железной уверенностью в себе.
📎 Дайте мне поработать! Как генетик Барбара МакКлинток из безумной маргиналки превратилась в нобелевскую лауреатку https://knife.media/mcclintock/
📎 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1983. Barbara McClintock Facts https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1983/mcclintock/facts/
📎 Барбара МакКлинток: пионер в области генной инженерии – упорство перед лицом скептицизма https://editverse.com/barbara-mcclintock-transposons-scientific-skepticism/
Ключевые публикации Барбары МакКлинток (ссылки на полные тексты публикаций)
📌Barbara McClintock, A CYTOLOGICAL AND GENETICAL STUDY OF TRIPLOID MAIZE, Genetics, Volume 14, Issue 2, 1 March 1929, Pages 180–222, https://doi.org/10.1093/genetics/14.2.180
📌Creighton HB, McClintock B. A Correlation of Cytological and Genetical Crossing-Over in Zea Mays. Proc Natl Acad Sci U S A. 1931 Aug;17(8):492-7. https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.17.8.492
📌McClintock B. The Order of the Genes C, Sh and Wx in Zea Mays with Reference to a Cytologically Known Point in the Chromosome. Proc Natl Acad Sci U S A. 1931 Aug;17(8):485-91. https://doi.org/10.1073/pnas.17.8.485
📌McClintock B. The Stability of Broken Ends of Chromosomes in Zea Mays. Genetics. 1941 Mar;26(2):234-82. doi: 10.1093/genetics/26.2.234. PMID: 17247004; PMCID: PMC1209127.
📌McClintock, B. (1945), NEUROSPORA. I. PRELIMINARY OBSERVATIONS OF THE CHROMOSOMES OF NEUROSPORA CRASSA. American Journal of Botany, 32: 671-678. https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1945.tb05175.x
📌McCLINTOCK B. The origin and behavior of mutable loci in maize. Proc Natl Acad Sci U S A. 1950 Jun;36(6):344-55. doi: 10.1073/pnas.36.6.344. PMID: 15430
Barbara McClintock, INDUCTION OF INSTABILITY AT SELECTED LOCI IN MAIZE, Genetics, Volume 38, Issue 6, 1 November 1953, Pages 579–599, https://doi.org/10.1093/genetics/38.6.579
📌McClintock, B. (1961). "Some Parallels Between Gene Control Systems in Maize and in Bacteria". The American Naturalist. 95 (884): 265–277. Bibcode:1961ANat. 95. 265M. doi:10.1086/282188. S2CID 56345866.