Ранний морфогенез

http://www.maikonline.com/maik/showArticle.do?auid=VAF7MWMRVC〈=ru

Журнал общей биологии

[ Предыдущий / Следующий Обзор | Содержание Выпуска | Конец Страницы ]

Цена Продукта: 20.00 USD; Скидка Продукта: 0.0%;

Полный текст: [PDF (202Kb)] |

МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИОННОЙ РЕГУЛЯЦИИ ЭМБРИОГЕНЕЗА БЕСХВОСТЫХ АМФИБИЙ, ОБИТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЕМОВ

Е. А. Северцова, А. С. Северцов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет, каф. биологической эволюции 119992 Москва, Ленинские горы

Поступила в редакцию 25.05.2006 г.

Приведены результаты сравнительного анализа гаструляции трех видов бесхвостых амфибий, проведенного с целью выявления возможных механизмов адаптивной эволюции раннего морфогенеза к эволюционно новому фактору среды – антропогенному загрязнению водоемов. Показано, что изменение соотношения вариабельности и коррелированности формирующихся структур зародыша приводит к изменению характера морфогенетических процессов, вплоть до дискоординации развития и формированию гетерохроний и/или увеличению смертности. Для исследованных видов амфибий увеличение коррелированности развития в разных популяциях происходило либо за счет возрастания общей коррелированности морфогенеза, либо за счет выделения группы признаков, чье развитие проходит более взаимосвязанно. Механизмы регуляции раннего развития происходят по единой схеме, что указывает на неспецифичность реакции раннего эмбриогенеза, основанной на эпигенетических механизмах регуляции.

Список литературы

1. Вершинин В.Л., 1997. Экологические особенности популяций амфибий урбанизированных территорий. Автореф. дис. докт. биол. наук. Екатеринбург: Ин-т экологии растений и животных УрО РАН. 47 с.
2. Внутривидовая изменчивость в онтогенезе животных, 1980. М.: Наука. 226 с.
3. Гилберт С., 1993. Биология развития. Т. 1. М.: Мир. С. 110–144.
4. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды г. Москвы в 1994 г., 1994. М.: Изд-во РЭФИА. 202 с.
5. Глухова Е.В., Черданцев В.Г., 1999. Микроскладки в супрабластопоральной зоне гаструлы лягушки и их отношение к механике и геометрии гаструляции // Онтогенез. Т. 30. № 6. С. 369–379.
6. Дабагян Н.В., Слепцова Л.А., 1975. Травяная лягушка (Rana temporaria L.) // Объекты биологии. М.: Наука. С. 442–462.
7. Дорфман Я.Г., Черданцев В.Г., 1977а. Структура морфогенетических движений у бесхвостых амфибий // Онтогенез. Т. 8. С. 238–262.
8. Дорфман Я.Г., Черданцев В.Г., 1977б. Роль силы тяжести в раннем морфогенезе // Внешняя среда и развивающийся организм. М.: Наука. С. 146–161.
9. Животные в условиях антропогенного ландшафта, 1990. Свердловск: УрО АН СССР. 125 с.
10. Леонтьева О.А., Семенов Д.В., 1997. Земноводные как биоиндикаторы антропогенных изменений среды // Успехи соврем. биологии. Т. 117. Вып. 6. С. 726–736.
11. Светлов П.Г., 1978. Физиология (механика) развития. Внутренние и внешние факторы развития. Л.: Наука. 264 с.
12. Северцова Е.А., 2002. Адаптивные процессы и изменчивость эмбриогенеза бесхвостых амфибий в городских популяциях. Автореф. дис. канд. биол. наук. М.: Изд-во МГУ. 24 с.
13. Северцова Е.А., Северцов А.С., 2005. Межпопуляционное сравнение изменчивости гаструляции эмбрионов травяной лягушки, развивающихся в условиях антропогенного загрязнения водоемов // Онтогенез. Т. 36. № 2. С. 110–122.
14. Северцова Е.А., Северцов А.С., 2007. Межпопуляционное сравнение гаструляции остромордой и озерной лягушек, обитающих в условиях антропогенного загрязнения водоемов // Онтогенез. Т. 38. № 1. С. 1–14.
15. Структура и функциональная роль животного населения в природных и трансформированных экосистемах, 2001. Тез. I Междунар. конф. 17–20 сентября 2001 г. Днепропетровск. 247 с.
16. Черданцев В.Г., 2003. Морфогенез и эволюция. М.: Т-во науч. изд. КМК. 359 с.
17. Шилов И.А., 2001. Экология. М.: Высш. шк. 512 с.
18. Шишкин М.А., 1984. Индивидуальное развитие и естественный отбор // Онтогенез. Т. 15. № 2. С. 115–136.
19. Шмальгаузен И.И., 1942. Организм как целое в индивидуальном и историческом развитии. М.;
20. Л.: АН СССР. 212 с.
21. Allran J.W., Karasov W.H., 2000. Effects of atrazine and nitrate on northern leopard frog (Rana pipiens) larvae exposed in the laboratory from posthatch through metamorphosis // Environ. Toxicоl. Сhem. V. 19. № 11. P. 2850–2855.
22. Allran J.W., Karasov W.H., 2001. Effects of atrazine on embryos, larvae and adults of anuran amphibians // Environ. Toxicоl. Сhem. V. 20. № 4. P. 769–775.
23. Andren C., Marden M., Nilson G., 1989. Tolerance to low pH in a population of moor frogs, Rana arvalis, from an acid and a neutral environment: a possible case of rapid evolutionary response to acidification // Oikos. V. 56. P. 215–223.
24. Beetschen J.-C., 2001. Amphibian gastrulation: history and evolution of a 125 year-old concept // Int. J. Dev. Biol. V. 45. P. 771–795.
25. Bollérot K., Angelier N., Coumailleau P., 2001. Molecular cloning and embryonic expression of the Xenopus Arnt gene // Mechanisms of Development. V. 108. Р. 227–231.
26. Burger R., Lynch M., 1997. Adaptation and extinction in changing environments // Environmental stress, Adaptation and Evolution / Eds Bijlsma R., Loeschcke V., B.: Springer-Verlag. P. 209–240.
27. Carey C., Bryant C.J., 1995. Possible interrelations among environmental toxicants, amphibian development, and decline of amphibian populations // Environ. Health Perspect. № 103. P. 13–17.
28. Cherdantsev V.G., Scobeyeva V.A., 1994. The morphological basis of self-organization. Developmental and evolutionary aspects // RiVista di Biologyca-Biology Forum. V. 87. № 1. P. 57–85.
29. Crews S.T., Fan Ch.-M., 1999. Remembrance of things PAS: regulation of development by bHLH-PAS proteins // Cur. Opin. in Genet. & Develop. V. 9. № 5. P. 580–587.
30. Dawson D.A., McCormick C.A., Bantle J.A., 1985. Detection of teratogenic substances in acidic mine water samples using the frog embryo teratogenesis assay – Xenopus (FETAX) // J. Appl. Toxicol. V. 5. № 4. P. 234–334.
31. Dumpert K., 1987. Embryotoxic effects of environmental chemicals: tests with the South African clawed toad (Xenopus laevis) // Ecotox. and Environ. Saf. V. 13. № 3. P. 324–338.
32. Dunson W.A., Wyman R.L., Corbett E.S., 1992. A symposium of amphibians declines and habitat acidification // J. Herpetol. V. 26. P. 349–352.
33. Ema M., Taya S., Yokotani N., Sogawa K., Matsuda Y., Fujii-Kuriyama Y., 1997. A novel bHLHPAS factor with close sequence similarity to hypoxia-inducible factor 1a regulates the VEGF expression and is potentially involved in lung and vascular development // PNAS. USA. V. 94. P. 4273–4278.
34. Falchuk K.H., Contin J.M., Dziedzic T.S., Feng Zh., French Th.C., Heffron G.J., Montorzi M., 2002. A role for biliverdin IX in dorsal axis development of Xenopus laevis embryos // PNAS. USA V. 99. № 1. P. 251–256.
35. Fan C.-M., Kuwana E., Bulfone A., Fletcher C.F., Copeland N.G., Jenkins N.A., Crews S., Martinez S., Puelles L., Rubenstein J.J.R., Tessier-Lavigne M., 1996. Expression patterns of two murine homologs of Drosophila Single-Minded suggest possible roles in embryonic patterning and in the pathogenesis of Down Syndrome // Mol. Cell. Neurosci. V. 7. P. 1–16.
36. FETAX, 1991. Standart guide for conduction the frog embryo teratogenesis assays – Xenopus (Fetax) // Amer. Soc. for test. and mat. P. 1–11.
37. Flamme I., Frohlich T., Vonreutern M., Kappel A., Damert A., Risau W., 1997. HRF, a putative basic helix-loop-helix-PAS-domain transcription factor is closely related to hypoxia-inducible factor-1 alpha and developmentally expressed in blood vessels // Mech. Develop. V. 63. P. 51–60.
38. Forbes V.E., Calow P., 1997. Responses of aquatic organisms to pollutant stress: theoretical and practical implications / Eds Bijlsma R., Loeschcke V. Environmental stress, Adaptation and Evolution. B.: Springer-Verlag. P. 25–42.
39. Freda J., 1986. The influence of acidic ponds water on amphibians: A review // Water Air Soil Poll. V. 20. P. 439–450.
40. French C. T., Hanneman W. H., Chubb L. S., Billings R. E., Andersen M. E., 2004. Induction of CYP1A1 in primary rat hepatocytes by 3.3-,4.4-,5-pentachlorbiphenyl: Evidence for a switch circuit element // Toxicol. Sci. V. 78. P. 276–286.
41. Gomer R.H., 2001. Not being the wrong size // Nat. Rev. Molec. Cell Biol. V. 2. № 1. P. 48–55.
42. Gu Y.Z., Moran S.M., Hogenesch J.B., Wartman L., Bradfield C.A., 1998. Molecular characterization and chromosomal localization of a third a-class hypoxia inducible factor Subunit, HIF3a // Gene Expr. V. 7. P. 205–213.
43. Gu Y.Z., Hogenesch J.B., Bradfield C.A., 2000. The PAS superfamily: sensors of environmental and developmental signals // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. V. 40. P. 519–561.
44. Hall R.J., Henry P.F.P., 1992. Assessing effects of pesticides on amphibians and reptiles: status and needs // Herpetol. J. V. 2. P. 65–71.
45. Handley-Goldstone H., Matthew W. G., Stegeman J. J., 2005. Cardiovascular gene expression profiles of dioxin exposure in zebrafish embryos // Toxicol. Sc. V. 85. № 1. P. 683–693.
46. Hecnar S.J., 1995. Acute and chronic toxicity of ammonium nitrate fertilizer to amphibians from southern Ontario // Environ. Toxicol. Chem. V. 14. P. 2131–2137.
47. Hogenesch J.B., Chan W.K., Jackiw V.H., Brown R.C., Gu Y.Z., Pray-Grant M., Perdew G.H., Bradfield C.A., 1997. Characterization of a subset of the basic-helix-loop-helix-PAS superfamily that interacts with components of the dioxin signaling pathway // J. Biol. Chem. V. 272. P. 8581–8593.
48. Holloway G.J., Sibly R.M., Pover S.R., 1990. Evolution in toxic stress environments // Funct. Ecology. V. 4. P. 289–294.
49. Horne M.T., Dunson W.A., 1995. Toxicity of metals and low pH to embryos and larvae of the Jefferson salamander, Ambystoma jeffersonianum // Arch. Environ. Contam. Toxicol. V. 29. P. 110–114.
50. Huang C. Y., Ferrell J. E., 1996. Ultrasensitivity in the mitoge nactivated protein kinase cascade // PNAS. USA. V. 93. P. 10078–10083.
51. Huhn M.R., Poland A., Grover E., Stegerment J.J., 1994. Photoaffinity labeling of the Ah receptor: phylogenetic survey of diverse vertebrate and invertebrate species // Arch. Biochem. Biophys. V. 310. P. 218–228.
52. Johansson M., Rasanen K., Merila J., 2001. Comparision of nitrate tolerance between different populations of the common frog, Rana temporaria // Aquatic Toxicol. V. 54. P. 1–14.
53. Korashy H.M., El-Kadi A.O.S., 2005. Regulatory mechanisms modulating the expression of cytochrome p450 1a1 gene by heavy metals // Toxicol. Scien. V. 88. № 1. P. 39–51.
54. Lavine J.A., Rowatt A.J., Klimova T., Whitington A. J., Dengler E., Beck C., Powell W.H., 2005. Aryl hydrocarbon receptors in the frog Xenopus laevis: two ahr1 paralogs exhibit low affinity for 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) // Toxicol. Scien. V. 88. № 1. P. 60–72.
55. Lynch M., Lande R., 1993. Evolution and extinction in response to environmental change // Biotic Interactions and Global Change / Eds Kareiva P., Kingsolver J., Huey R. Sunderland: Sinauer Associates. P. 234–250.
56. Michaud J.L., DeRossi C., May N.R., Holdener B.C., Fan C.M., 2000. ARNT2 acts as the dimerization partner of SIM1 for the development of the hypothalamus // Mech. Dev. V. 90. P. 253–261.
57. Nebert D.W., Roe A.L., Dieter M.Z., Solis W.A., Yang Y., Dalton T.P., 2000. Role of the aromatic hydrocarbon receptor and [Ah] gene battery in the oxidative stress response, cell cycle control, and apoptosis // Bioch. Pharm. V. 59. P. 65–85.
58. Nieuwkoop P. D., Faber J., 1994. Normal Table of Xenopus laevis (Daudin). N.Y.: Garland.
59. Probst M.R., Fan C.M., Tessier-Lavigne M., Hankinson O., 1997. Two murine homologs of the Drosophila single-minded protein that interact with the mouse aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator protein // J. Biol Chem. V. 272. P. 4451–4457.
60. Rowatt A. J., Depowell J. J., Powel W. H., 2003. ARNT gene multiplicity in amphibians: characterization of arnt2 from the frog Xenopus laevis // J. Exp. Zool. B. Mol. Dev. Evol. V. 300. № 1. P. 48–57.
61. Severtsova E.A., 2005. Adaptation of Amphibian gastrulating embryos to an influence of anthropogenic pollution // 10^th congress European Society for Evolutionary Biology. Poland. 15–20.08.2005. P. 514.
62. Slack J.M., Isaacs H.V., Johnson G.E., Lettice L.A., Tannahill D., Thompson J.,1992. Specification of the body plan during Xenopus gastrulation: dorsoventral and anteroposterior of the mesoderm // Dev. Suppl. V. 1. P. 143–149.
63. Tan Z., Chang X., Puga A., Xia Y., 2002. Activation of mitogenactivated protein kinases (MAPKs) by aromatic hydrocarbons: Role in the regulation of aryl hydrocarbon receptor (AHR) function // Biochem. Pharmacol. V. 64. P. 771.
64. Tian H., McKnight S.L., Russell D.W., 1997. Endothelial PAS domain protein 1 (EPAS1), a transcription factor selectively expressed in endothelial cells // Genes Dev. V. 11. P. 72–82.
65. Wang G.L., Jiang B.-H., Rue E.A., Semenza G.L., 1995. Hypoxia-inducible factor 1 is a basic-helix-loop-helix-PAS heterodimer regulated by cellular O₂ tension // PNAS. USA. V. 92. P. 5510–5514.
66. Whitlock J.P., 1999. Induction of cytochrome P4501A1 // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. V. 39. P. 103–125.
67. Wilson C.L., 2004. Molecular switch circuits in toxicology: a dimmer switch for dioxin // Toxicol. Scien. V. 78. P. 178–180.

PII: S0044459607050016

Помощь