Исследование хромосомного комплекса (кариотипа) в онтогенезе птиц, млекопитающих и человека


вернуться в оглавление книги...

А.Ф.Иваницкая, М.А.Пешков и др. "Петр Иванович Живаго"
Издательство "Наука", Москва, 1975 г.
OCR Biografia.Ru

продолжение книги...

Глава третья
Исследование хромосомного комплекса (кариотипа) в онтогенезе птиц, млекопитающих и человека


В 20-х годах на Генетической станции Аниково (Института экспериментальной биологии) велась интенсивная работа по генетике птиц. Опыты ставились главным образом на курах. Основной задачей этих исследований было улучшение и выведение новых пород путем скрещивания уже испытанных и проведения генетического анализа.
Генетической лабораторией станции заведовал профессор А. С. Серебровский. К тому времени работами школы Моргана на плодовой мушке-дрозофиле был выявлен длинный ряд наследственных признаков этого насекомого и составлена его «генетическая топографическая карта». Было изучено множество генов, располагающихся в той или иной последовательности в четырех хромосомах дрозофилы, и составлен отдельный список генов с подробным описанием характера их проявлений в организме.
Из работ школы Моргана было ясно, что в основе всякого генетического исследования должно лежать точное знание хромосомного комплекса изучаемых объектов. Что касается хромосомного комплекса птиц, то он изучался не систематически. Больше того, результаты этих исследований были противоречивыми и совершенно недостаточными для того, чтобы считать данный комплекс прочно установленным.
В начале 20-х годов Н. К. Кольцов, директор Института экспериментальной биологии, предложил П. И. Живаго провести переисследование кариотипа кур. Летом 1922/23 г. Живаго приступил к изучению хромосомного комплекса домашней курицы. На первом этапе материалом для исследования служили эмбрионы трех-четырех дней инкубации, в тканях которых митозы встречаются очень часто. Затем, когда общий характер хромосомного комплекса обрисовался достаточно ясно и возникла необходимость выяснить, действительно ли намечавшиеся различия кариотипа связаны с полом, он перешел к фиксации отдельных органов более взрослых, 15—17-дневных эмбрионов. Пол этих эмбрионов точно микроскопически устанавливался по гонадам.
Кроме кур объектом исследований Живаго были и другие птицы семейства воробьиных. Основные результаты этой работы по изучению хромосомных наборов птиц сводились к следующему:
«1. Соматический комплекс хромосом у кур одного и того же пола характеризуется полным однообразием, во всех тканях эмбриона можно отличить те же характерные его компоненты.
2. В состав гарнитура входят хромосомы очень различной длины, тогда как толщина всех хромосом одинакова и равняется 0,5 m. Самые короткие из них могут уложиться в наиболее длинных, достигающих почти 3,0 m, приблизительно 5—6 раз.
Основная форма хромосом в соматических клетках прямая — палочковидная; разнообразные изгибы, часто наблюдаемые в экваториальной пластинке в более длинных хромосомах, исчезают во время расхождения дочерних пластинок, когда почти все хромосомы выпрямляются.
3. Расположение компонентов комплекса в экваториальной пластинке отличается вначале, когда хромосомы лежат очень близко друг к другу, большой правильностью и постоянством. Характерным здесь является расположение более крупных элементов кольцом, внутри которого лежат более мелкие хромосомы» (1).
Как известно, митотические фигуры в тканях птиц состоят из большого числа мелких хромосом. И все же Живаго удалось подсчитать их число в нескольких материнских и дочерних пластинках. После чего им были сделаны следующие выводы:
«У гомозиготного пола, каким у птиц является мужской, число хромосом в соматических клетках равно 32. Такой же набор хромосом, со всеми его осо-
---------------------------------------------------
1. П. И. Живаго. О хромосомах кур. Генетика домашней курицы.— «Труды Аниковской генетической станции», 1926, стр. 75—76.
---------------------------------------------------
бенностями, обнаружен в первичных семенных клетках и в сперматогониях молодых и половозрелых самцов.
У гетерозиготного — женского пола соматический комплекс хромосом отличается от соответствующего хромосомного комплекса самцов тем, что в нем отсутствует одна из наиболее длинных хромосом (х-хромосома), вместо нее имеется очень мелкая непарная хромосома (у-хромосома), которая не всегда ясно различалась в экваториальной пластинке.
Таким образом, комплекс самца состоит из 30 аутосом + 2Х-хромосомы, а комплекс самки — из 30 аутосом + х + у-хромосомы. Сравнение обоих комплексов показывает, что Х-хромосомы принадлежат к числу наиболее длинных и лежат в экваториальной пластинке самца рядом с другим крупным элементом — хромосомой В или рядом с - хромосомой b. У самца в течение всего митоза поведение обоих x-хромосом ничем не отличается от поведения аутосом и соседство их с элементами В и b не нарушается.
У самки единственная x-хромосома не имеет пары, всегда помещается сначала в ранней экваториальной пластинке между аутосомами В и b, как и у самца, но затем часто вытесняется с этого места, очевидно под влиянием взаимного притяжения обеих хромосом В и b, и может занять тогда любое положение, как показано на рис. 3, б. иногда даже совершенно изолированное» (2).
Хромосомный комплекс обследованных П. И. Живаго различных птиц из отряда воробьиных оказался по морфологии очень сходным с кариотипом кур.
О результатах этой работы Живаго доложил на семинаре сотрудников Аниковской станции. К этому моменту рисунок с комплексом хромосом уже демонстрировался на ВСХВ. Некоторые данные, полученные Живаго, были подтверждены в двух работах иностранных ученых. Речь идет о заметке А. Боринг (3), опубликовавшей рисунки покойной Стивенс из работы «К сперматогенезу петухов», на которых хромосомный комплекс в сперматогонии также состоит из 32 элементов.
Автор второй работы Хэнс (4) подтверждал отсутствие у самок одной из двух длинных половых хромосом. Выявленные различия в соматических комплексах у самцов и самок вполне согласуются со взглядами на этот вопрос Н. К. Кольцова, высказанными незадолго до этих исследований.
Изложенные выше данные о различии половых хромосом кур хорошо совпадали с представлениями о них, создавшимися на основании генетического анализа окраски оперения, проведенного А. С. Серебровским. Окраска оперения у самок кур вызывается специальным геном, имеющимся лишь у женского пола. При наследовании он переходит только по женской линии, от матери к дочери, минуя мужскую линию. Таким образом, у кур гетерозиготен женский пол, поэтому и наследоваться должны по женской линии гены, локализованные в у-хромосоме.
Результаты второго исследования хромосомного комплекса птиц беспородной серой домашней индюшки Живаго опубликовал в 1928 г. (5) Он не случайно остановился
-------------------------------------------------
2. П. И. Живаго. О хромосомах кур. Генетика домашней курицы.— «Труды Аниковской генетической станции», 1926, стр. 76.
3. A. Boring. Notes by N. N. Stevens on chromosomes of the domestic chicken.— «Science», 1923, v. 58, N 1491, p. 73.
4. R. T. Hance. The somatic chromosomes of the chick and their possible sex relations.— «Science», 1924, v. 59, N 1532, p. 424—425.
5. П. И. Живаго. О комплексе хромосом домашней индюшки.— «Журнал экспериментальной биологии», 1928, т. 4, вып. 1—4, стр. 214—225.
-------------------------------------------------
на этом объекте: генетические данные по птицам были несравненно более полными и бесспорными, а цитологические исследования проводились не систематически, и их результаты были противоречивыми.
Для исследования кариотипа индюшки использовались почти исключительно клетки амниона. Оказалось, что для индюшек чрезвычайно характерно разнообразие компонентов хромсомного комплекса. Так, наиболее мелкие точковидные хромосомы, имеющие в диаметре 0,4 m, укладываются по длине наиболее крупной хромосомы, достигающей в экваториальной пластинке в среднем 6,0 m (хромосома Z), по крайней мере 20 раз. Число более мелких хромосом у индюшек значительно выше, чем у кур. Во многих хромосомах средней и малой длины присутствовали «головки», отделенные от остального тельца тончайшими перемычками. В результате неоднократных подсчетов Живаго пришел к выводу, что самец и самка у беспородных индюшек имеют по 46 хромосом. При этом самцы обладают двумя наиболее длинными хромосомами (ZZ, соответствующих х—х - хромосомам по принятому теперь обозначению) , легко отличимыми и на срезах сперматогонии, а самки — одной. В комплексе самки имеются одна Х-хромосома и один непарный элемент w (соответствующий у-хромосоме). Таким образом, тип определения пола у индюшек соответствует схеме wz — zz (или ух — хх).
Несмотря на мелкие размеры, митотические фигуры в клетках амнионов индюшек удобны для подсчета числа хромосом: все они располагаются в одной плоскости.
В первой четверти XX в. появился ряд работ зарубежных авторов, указывавших на колебания числа хромосом у различных животных (птицы и млекопитающие). Так, в 1911 г. Делла-Валле (6) описывал в клетках перитонеального эпителия личинок саламандр 19—27 элементов. Спустя шесть лет Хэнс (7) нашел в соматических клетках зародыша свиньи от 40 до 91 элемента (при неизменном диплоидном числе 40 в сперматогониях). В 1924 г. он же описывал в качестве диплоидного комплекса кур 30 —
------------------------------------------------------
6. Della-Valle. La continuita della forme di divisione nucleare ed il valore morfologico chromosomi.— «Arch, zool.», 1911, N 5.
7. R. T. Hance. The diploid chromosome complexes of the pig (suscrofa) and their variation.— «J. Morphol. and Physiol », 1917, v. 30, N 1, p. 155—222.
-------------------------------------------------------
34 хромосомы (8), а через два года — 35—36 элементов в одной работе (9) и 29—71 в другой (10). Спустя год Аккеринга (11), исследуя сому эмбрионов кур породы Анкона, насчитал 32 хромосомы, а в соме породы Банкива — 36—38 элементов и различные числа (от 32 до 44) у межпородных гибридов. В 1928 г. Мольс (12) обнаружил в амнионах морской свинки 44—55—66 хромосом. Т. Кемп (13) в 1930 г. выявил в тканевых культурах куриных эмбрионов 36—38 элементов, а Сагуши (14) в тех же культурах — 29—39 хромосом.
П. И. Живаго, учитывая результаты этих исследований, уделял все возрастающее внимание проблеме изменений кариотипа в онтогенезе. При этом он не только опирался на полученный ранее материал, но проводил новые исследования на других, ранее не изученных объектах.
Так, в 1936 г. П. И. Живаго опубликовал (при участии Л. С. Пешковской) работу «Кариологические исследования эмбриональной сомы птиц» (15).
В начале этого обстоятельного научного труда Живаго привел ряд литературных данных других авторов, характеризующих тогдашнее состояние проблемы. Он подчеркивал, что многочисленные работы, вышедшие со времени открытия митоза и посвященные морфологии хроматиновой фигуры, создали четкое представление о кариотипе как о кариологической характеристике вида.
Для изменений кариотипа в онтогенезе прочно устано-
--------------------------------------------------------
8. R. Т. Наnсе. The somatic chromosomes of the chick and their possible sex relations.— «Science», 1924, v. 59, N 1532, p. 424—425.
9. R. T. Hance. A comparison of mitosis in chick tissue cultures and in sectioned embryos.— «Biol. Bull.», 1926, v. 50, N 2, p. 155—160.
10. R. T. Hance. Sex and the chromosomes in the domestic fowl (Gallus domesticus).- «J. Morphol. and Physiol.», 1926, v. 43, N 1, p. 119—146.
11. L. J. Akkeringa. Die Chromosomen bei einigen Hiinnerrasen.-«Z. mikrosk. anat. Forsch.», 1927, Bd. 8, N 2, S. 325-342.
12. J. Mols. Etude comparative de mitoses chez le colaye (Mitosis semmales, heterochromosomes, mitoses de l'amnios).— «Arch, biol.», 1928, v. 37.
13. T. Kemp. Uber die somatischen Mitosen bei Menschen und warmbluligen tieren unter normalen und pathologischen Verhaltnissen.— «Z. Zellforsch. und mikrosk. Anat.», 1930, Bd. 11, N 2, S. 429—444.
14. Saguchi. Zytologische Studien.— «Kanazawa», 1930.
15. П. И. Живаго (при участии Л. С. Пешковской). К проблеме изменяемости кариотипа в онтогенезе. Кариологические исследования эмбриональной сомы птиц.— «Архив анат., гист. и эмбр.», 1936, т. XV, № 2, стр. 16—39.
----------------------------------------------------------
вилась простая схема чередования гапло- и диплофазы, которая нарушалась лишь единичными открытиями вроде гаплонтов, триплоидности эндосперма, диминуции и элиминации хроматина. Следующим этапом в развитии кариологии явились сравнительно-кариотипические изыскания. Исследователи изучали изменения кариотипа в филогенезе, ставя своей целью реконструкцию путей, по которым шли и идут эти изменения. К изменениям, претерпеваемым кариотипом в филогенезе, они относили, с одной стороны, гаплоидпость и полиплоидные ряды, гапло-и полисемию по тому или иному числу компонентов и различные сочетания указанных отступлений, связанных с выпадением оплодотворения, выпадением редукции, реституциями, повторным эквационным делением, слиянием ядер, нерасхождением и элиминацией хромосом. С другой стороны, описывались также фрагментация и ассоциация хромосом и крайне сложные изменения, совершающиеся в пределах то одной хромосомы, то пары гомологичных или негомологичных элементов, транслокации, инверсии, нехватки и делеции. «Дислокации» эти могут сочетаться друг с другом последовательно и вызывать значительные изменения в наличии и топографии генов, а также и во внешней морфологии хромосом. С названными изменениями комплекса связано появление «исключительных особей», среди которых снова можно встретиться с гаплоидами и полиплоидами, моносомиками и полисомиками, в отдельных случаях наблюдались спонтанные транслокации и инверсии, изменяющие нормальный характер перекомбинации генов, в гомозиготном состоянии часто летальные.
Все это, по мнению Живаго, послужило достаточным основанием для постановки вопроса о ревизии поведения кариотипа в онтогенезе: она могла иметь большое значение для понимания процессов индивидуального развития. С этой целью П. И. Живаго (с участием Л. С. Пешковской) и провел кариологические исследования эмбриональной сомы птиц. Они обследовали эмбриональные ткани страусов эму и нанду, куропатки и вновь пересмотрели кариотипы кур. Живаго и Пешковская обнаружили значительные колебания числа компонентов кариотипа эму. Все эти данные относятся к метафазам в срезах эмбриональной сомы.
По форме в составе комплекса различаются элементы явно (подковообразные) изогнутые в метафазе j-образно, элементы с плечом, редуцированным до головки, и, наконец, крайне мелкие элементы — палочковидные или точечные. В комплексе имеется шесть пар относительно крупных элементов, из которых четыре поддаются ясной индивидуализации.
«Первая пара в метафазе состоит из элементов j-образных, с изгибом, очевидно, на месте прикрепления нити веретена взаимоотношение между длиной плечей равно приблизительно 3/5. Вторая пара приблизительно на 1/3 короче первой и представляется обычно равноплeчей. Третья пара по длине немного короче предыдущей и представлена палочковидными элементами с плечом, редуцированным до головки. Три следующие пары сохраняют ту же форму, и уменьшение длины хромосом совершается постепенно.
Для канду на тотальных препаратах амниона мы имеем значительные колебания числа хромосом в пределах 42—68 элементов. Индивидуализации здесь поддается то же число пар, что и у эму.
Хромосомы первой и второй пары в метафазе также j-образны и сходны с соответствующими элементами названного только что вида птиц.
Следующие четыре пары — палочковидные элементы постепенно убывающей длины» (16). Хромосомный комплекс куропатки колебался в пределах 57—70 элементов. Характер варьирования кариотипа у кур оказался таким же как и у страусов.
Анализируя полученный эмбриональный материал птиц, Живаго пришел к убеждению, что наличие колебаний в числе хромосом является правилом, а не исключением. Однако он считал, что отмеченные кариологические различия еще трудно связать с какими-либо стадиями гистологической или эмбриологической дифференцировки, но высказал предположение о связи этих различий с какими-то колебаниями физиологического характера. В заключение П. И. Живаго подчеркнул, что «нужно отказаться от представлений о неизменяемом кариотипе в течение онтогенеза и что нужно рассматривать его как некий сложно протекающий процесс...» (17).
После тщательного исследования и анализа кариотипов эмбриональной сомы некоторых птиц П. И. Живаго (при участии Н. Е. Гольдрин и С. А. Волохова) приступил к изучению тканей взрослого почтового голубя, культивируемых in vitro (18). Он попытался ответить на вопрос: характеризуют ли найденные колебания в числе хромосом лишь эмбриональное развитие птиц или кариологическая мозаичность свойственна также и их взрослой соме?
Приступая к исследованию, требующему большого материала, Живаго не мог не отметить бедность сомы взрослых позвоночных очагами клеточного размножения. Поэтому он решил применить в работе метод тканевых культур. Но прежде он поручил А. Ф. Иваницкой провести специальное исследование, подтверждающее правильность выбранного им пути. Оно показало полное совпадение как митотического коэффициента, так и процента аномальных
----------------------------------------------
16. П. И. Живаго (при участии Л. С. Пешковской). К проблеме изменяемости кариотипа в онтогенезе. Кариологические исследования эмбриональной сомы птиц.— «Архив анат., гист. и эмбр.», 1936, т. XV, № 2, стр. 37.
17. Там же.
18. П. И. Живаго (при участии Н. Е. Гольдрин и С. А. Волохова). Изменения кариотипа в соме взрослого почтового голубя.— «Архив анат., гист. и эмбр.», 1937, т. XVII, № 2-3, стр. 198—219.
----------------------------------------------
митозов в тождественных эмбриональных тканях на срезах и в тканевых культурах. Результаты исследования Иваницкой и послужили основанием к применению метода тканевых культур в изучении кариотипа взрослых птиц. Культивирование брыжжейки годовалых птиц велось по обычному способу в висячей капле куриной или голубиной плазмы с прибавлением куриного эмбрионального экстракта. С целью получения возможно большего числа митозов в культурах Живаго и сотрудники предварительно наблюдали за волной митозов в термостате Нуталя и одновременно фиксировали полученный материал. Число делящихся клеток при таком приеме оказалось весьма значительным, так что зачастую удавалось анализировать целый ряд фигур в одном препарате. Культуры фиксировались еще теплыми.
«Общий характер хромосомного комплекса почтового голубя в культурах вполне соответствует тому, что обычно можно видеть у птиц. Очень ярко выражено здесь характерное различие в размерах компонентов комплекса (самая мелкая хромосома может уложиться по длине наиболее крупной раз 12—14).
При переходе группы трех наиболее крупных хромосом к средним дальнейшая убыль размеров идет очень постепенно. В ряде случаев ясно выступает и обычная тенденция к расположению крупных элементов в метафазе венком, середину которого занимают мелкие хромосомы» (19). «Что касается внешней морфологии хромосом, то как у Огума (20) (1927), так и у нас первые пары хромосом представлены крупными элементами с субтерминальным прикреплением тянущей нити, часто называемыми, для краткости j-образными; короткое плечо их обычно составляет половину длинного. Вторая пара имеет ту же форму, но несколько меньше первой, с таким же взаимоотношением между длиной короткого и длинного плеча. Ей незначительно уступает по длине третья пара. Но она резко отличается от первой и второй почти терминальным прикреплением тянущей нити и в соответствии с этим
---------------------------------------------
19. П. И. Живаго (при участии Н. Е. Гольдрин и С. А. Волохова). Изменения кариотипа в соме взрослого почтового голубя.— «Архив анат., гист. и эмбр», 1937, т. XVII, № 2-3, стр. 204—205.
20. К. Oguma. Studies on the sauropsid chromosomes. I. The sexual difference of chromosotnes in the pigeon.— «J. College Agric. Hokkaido Imp. Univ.», 1927, v. 16, p. 4,— Прим. автора.
----------------------------------------------
имеет форму палочки, нередко совершенно прямой». Исследователи и здесь не обнаружили постоянства числа хромосом. Среди зарисованных и тщательно проверенных 38 фигур метафаз найдены колебания между 31—49 элементами, и 1 клетка с 15 хромосомами (анафаза); 1 — с 18 (другая дочерняя группа той же анафазы). «Очень интересные варианты с 15 и 18 хромосомами,— писали они далее,— связаны, несомненно, с имевшей место где-то редукцией, что явствует с полной очевидностью из того, что ни одна из крупных хромосом не представлена здесь парой» (21). «Просмотр приводимых на рис. 5 анализов восьми крупнейших пар не оставляет сомнения в том, что мы имеем здесь нередко дело с моно- и трисомиями» (22).
Подводя итог результатов анализа исследованного материала, П. И. Живаго пришел к заключению, что «в соме взрослого голубя отнюдь не приходится говорить о кариологической гомогенности тканей, так как значительные колебания в числе компонентов здесь несомненны. Несомненно наличие частых гаплосомий по различным хромосомам; трисомии встречаются значительно реже. Налицо, по-видимому, имеются небольшие и нечастые делеции или транслокации. Все эти моменты, характеризующие сому взрослого голубя, близко напоминают кариологическую картину эмбриональной сомы страусов и говорят в пользу того, что такого рода отступления от ортоплоидии должны быть динамически связаны преимущественно с явлениями нерасхождения, элиминации и многополюсовых митозов» (23).
«Следствия из изложенных нами фактов весьма значительны, и, по-видимому, та кривая, которую нам придется, по крайней мере для высших ступеней филогенеза, поставить на место элементарно простой, соответствующей схеме «n — 2n», может оказаться крайне сложной. Нам вполне ясно, что форма кривых, соответствующих изменениям кариотипа в онтогенезе, на разных этапах филогенеза не одинакова» (24). Однако Живаго эту свою мысль дальше не развивает.
-----------------------------------------------
21. П. И. Живаго (при участии Н. Е. Гольдрин и С. А. Волохова). Изменения кариотипа в соме взрослого почтового голубя,— «Архив апат., гист. и эмбр.», 1937, т. XVII, № 2—3, стр. 209.
22. Там же, стр. 211.
23. Там же, стр. 214.
24. Там же, стр. 215.
-----------------------------------------------
«Наши данные свидетельствуют о том, что сома взрослых не является кариотипически мономорфной, и ставят перед нами длинный ряд задач. Программа кариологических работ в связи с выдвигаемой нами проблемой, сводится к следующим основным разделам.
А. Работы по кариологической разведке сомы взрослых особей различных классов позвоночных. Среди них особый интерес представляют высшие формы, сельскохозяйственные животные и приматы, как ближайшие по филогенезу соседи человека.
В. Углубленная работа по роли кариотипа в процессах детерминации и гистогенеза.
С. Работы по поведению кариотипа у форм филогенетически близких, но отличающихся в отношении половой детерминации сомы.
Успешная разработка выдвинутой нами проблемы сможет оказаться существенно важной для освещения ряда задач, стоящих перед динамикой развития, гистологией, генетикой (в особенности генетикой сельскохозяйственных животных и антропогенетикой) и патологией» (25).
Следующей работой этой серии стало исследование кариотипа на тканевых культурах эмбрионального сердца голубя, проведенное учеником Живаго — С. А. Волоховым (26). Цель работы — сравнить состояние кариотипа в эмбриональной и взрослой сомах у одной и той же формы на однородном материале — тканевых культурах. Волохов культивировал ткани эмбрионального сердца в плазме курицы с гомогенным эмбриональным экстрактом по методу висячей капли. При подсчете числа компонентов в 38 метафазах Волохов констатировал вариации в пределах 32—39 хромосом. Проведя анализ этих 38 фигур в пределах десяти наиболее крупных пар, Волохов встретил в них около 50 моносомий, около 10 трисомий и, по-видимому, 3 асомии; отступления распределялись равномерно по различным парам. Результаты работы Волохова показали очень большое сходство в состоянии кариотипа в эмбриональной и взрослой сомах исследованной формы: наличие значительной амплитуды вариаций в числе компонентов, резкое преобладание моносомий над трисомиями, редкие асомии и невозможность выделения каких-либо элементов в качестве половых.
В 1938 г. П. И. Живаго (при участии Н. А. Левиной и С. А. Волохова) провел серию исследований по выявлению каких-либо специфических для тканей или органов состояний кариотипа во взрослой соме того же голубя. Для этих целей исследователи использовали эпителиальные пленки из коркового вещества почки, обычно быстро образующиеся в культуре ткани в висячей капле. При этом Волохов работал как с двух-трехдневными, так и с длительно растущими культурами эпителия щитовидной железы. В результате этих оригинальных исследований удалось установить:
«1. В эпителии почки взрослого голубя вариации чис-
------------------------------------------------------
25. П. И. Живаго (при участии Н. Е. Гольдрин и С. А. Волохова). Изменения кариотипа в соме взрослого почтового голубя.— «Архив анат., гист. и эмбр.», 1937, т. XVII, № 2-3, стр. 218—219.
26. См. П. И. Живаго. К проблеме изменяемости кариотипа в индивидуальном развитии организмов.— «Труды Ин-та экспериментального морфогенеза», 1940, т. VII, стр. 332.
-------------------------------------------------------
ла компонентов имелись в пределах от 22 до 44, причем большинство их лежат между 26—38 хромосомами.
2. Число эуплоидных фигур, даже в пределах четырех первых пар, крайне низко — 3 из 20. В соответствии с этим при анализе тех же четырех пар хромосом обнаружено 24 гаплосомии по одной или нескольким хромосомам. Случаи трисомий так же нечасты, как и в предыдущих исследованиях по голубю,— 3. Несколько повышена частота асомий — их здесь также 3. Гетеросомии встречаются одинаково часто по всем хромосомам комплекса» (27).
Волохов проделал примерно 60 подсчетов и кариологических анализов эпителиальных клеток щитовидной железы взрослого голубя in vitro. Он обнаружил колебание числа хромосом в широких пределах. Построчный анализ восьми пар наиболее крупных элементов позволил зафиксировать 102 случая моносомий, около 40 — трисомий и 8 случаев асомий по различным парам.
Затем Волохов провел кариологическое исследование сперматогенеза у голубей. При этом он подсчитал метафазы сперматогоний с 57—58 компонентами. Полученные Волоховым результаты оказались близкими к данным Огума (28) (1927), обнаружившего в сперматогониях этой формы 62 хромосомы.
П. И. Живаго, подводя итоги исследований по кариотипу птиц, писал:
«1. Эмбриональная сома обследованных страусов и почтового голубя, как и сома взрослого голубя, являются сложной кариологической мозаикой с числом компонентов, варьирующим в широких пределах — от диплоида до гипогаплоида. Большинство вариантов держится все же на уровне гипергаплоидов — гиподиплоидов.
2. Индивидуальность хромосом ярко выражена как в гаметогенезе, так и в соме, и положение Бовери о том, что число хромосом, возникающих в профазе, соответствует числу вошедших в состав данного ядра в предыдущей телофазе,— остается неизменным.
-----------------------------------------------------------
27. См. П. И. Живаго. К проблеме изменяемости кариотипа в индивидуальном развитии организмов.— «Труды Ин-та экспериментального морфогенеза», 1940, т. VII, стр. 333.
28. К. Oguma. Studies on the sauropsid chromosomes. I. The sexual difference of chromosomes in the pigeon.— «J. College Agric. Hokkaido Imp. Univ.», 1927, v. 16, p. 4.
-----------------------------------------------------------
3. Варьирование числа хромосом связано с явлениями нерасхождения, элиминаций и наличном многонолюсных митозов. В наблюдаемых изредка изменениях нормальной конфигурации отдельных хромосом принимают, очевидно, участие дислокации, имеющие место, может быть, и чаще, чем они констатируются с полной очевидностью.
4. В вариантах, возникающих в результате уклонений от правильного течения митоза трисомий у обследованных птиц представлены несравненно реже, чем моносомий, отягчаемые изредка и асомиями. Это преобладание «минус-вариантов» над «плюс-вариантами» может найти объяснение или в значительной частоте элиминаций и многополюсных митозов, или в том, что у обследованных форм в большинстве возникающих хромосомных комбинаций выпадение элементов кариотипа переносится клеткой легче, чем присоединение.
5. Снижение числа хромосом в кариотипе связано здесь в какой-то мере с моментами дифференцирующими, поскольку в различных группах тканей можно, по-видимому, говорить о некоторых различиях в ареалах, свойственных колебаниям в числе компонентов комплекса. Так, во взрослой соме голубя более высокие числа компонентов были констатированы в мезотелии и рыхлой соединительной ткани брыжжейки, а более низкие характеризовали эпителий почки и щитовидной железы.
6. Если половые хромосомы голубя представлены какой-либо парой из группы четырех-пяти наиболее крупных, как то принимает большинство авторов для других птиц, то частые моно- и трисомии по всем этим элементам не дают возможности установить у голубя гетерохромосом на соматическом материале» (29).
Все это позволило П. И. Живаго приступить к исследованиям кариотипов млекопитающих, а затем и человека. В течение 1930 г. он занимался изучением хромосомного комплекса овец и коз (30). Это было необходимо для дальнейших генетических исследований. До работы Живаго в этой области были известны лишь результаты двух иссле-
-------------------------------------------------------
29. П. И. Живаго. К проблеме изменяемости кариотипа в индивидуальном развитии организмов.— «Труды Ин-та экспериментального морфогенеза», 1940, т. VII, стр. 335.
30. П. И. Живаго. О хромосомных комплексах мелкого рогатого скота.— «Журнал экспериментальной биологии», 1930, т. VI, вып. 4, стр. 93-100.
--------------------------------------------------------
довании по кариотипу жвачных: Водседалека, который эонаружил 34 хромосомы в сперматогониях баранов и 33 хромосомы в овогониях овец, и И. И. Соколова (31) (1930) подтвердившего данные Водседалека. П. И Живаго существенно дополнил результаты исследований кариотипов млекопитающих. Он, как уже отмечалось, изучал хромосомный комплекс (овец и коз) на тотальных препаратах молодых, активно растущих амнионов (не старше двух месяцев). При этом Живаго широко использовал метод Пэйнтера и его школы (комбинация осмийных фиксаторов Флемминга и Германа, применяемых в последовательном порядке).
Материал для исследования Живаго частично собрал сам, и частично это сделал Б. Н. Васин, руководитель отделения мелкого рогатого скота Центральной генетической станции (Назарьево). Исследование проводилось главным образом на козах местной ашхабадской породы. Полученные результаты были близки к данным И. И. Соколова по изучению сперматогенеза домашних козлов. Оказалось, что изученный Живаго хромосомный комплекс метафаз амниона по морфологии полностью сходен с метафазами сперматогоний козла, описанными И. И. Соколовым.
В метафазных пластинках хромосомы самых мелких пар имеют форму коротких палочек, почти эллипса, длина которых превышает ширину лишь в 1,5 раза. В то же время самые длинные хромосомы превосходят в 3—4 раза самые короткие, причем толщина их также увеличена; все другие хромосомы среднего размера, постепенно уменьшающиеся по величине. Данные, полученные Живаго, о количестве хромосом в комплексе, были близки к результатам И. И. Соколова. Все подсчитанные Живаго митотические фигуры постоянно содержали 60 компонентов. Больше того, Живаго, как и И. И. Соколов, пришел к выводу, что козы по половым хромосомам относятся к типу х — у, причем у-хромосома представляет собой маленькое круглое тельце, самый мелкий элемент. В амниотическом материале у гетерогаметного пола у-элемент легко обнаруживается как в стадии метафазы, так и в поздних профазах.
----------------------------------------------------------
31. И. И. Соколов. Хромосомы в сперматогенезе домашнего козла — «Изв. бюро по генетике», 1930, № 8, стр. 63—76.
----------------------------------------------------------
П. И. Живаго не согласился с И. И. Соколовым лишь в определении размера х-элемента. И. И. Соколов считал х-хромосому одним из крупных или самым крупным элементом. Живаго отнес х-элемент к средним хромосомам. Это хорошо видно из анализа гомологов. Хромосомный комплекс овец, изученный Живаго, состоял в большинстве случаев из 54 элементов различной длины с диаметром 0,4—0,5 m. В поздних профазах, которые были пригодны для подсчета числа хромосом, самые крупные элементы достигали длины 7,5 — 8,0 m, в то время как самые мелкие в той же фазе обычно не превышали 0,8 m, и были приблизительно в 10 раз короче, чем первые. Длинные аутосомы были почти всегда изогнуты, нередко среди изогнутых встречались и элементы средней величины. Если такой хромосомный комплекс расположить в ряд по убывающей величине элементов, то после 4 — 5-й пары их размеры постепенно уменьшаются.
Живаго отчетливо выделил у баранов гетерохромосомы типа х — у. Вместе с тем у-элемент, в отличие от коз, у них выявлялся не так четко. Живаго отнес его к мелким элементам комплекса. Х-хромосома была крючкообразно изогнута и оказалась значительно крупнее у-хромосомы. Зато всегда легко обнаруживалась пара гетерохромосом.
Выше уже упоминалось, что в большинстве случаев хромосомный комплекс баранов включал 54 элемента (имеются в виду особи от скрещивания чистых мериносов маток с самцом, полученным от мериносовой матки и шах-севанского барана). В некоторых случаях встречались хромосомные комплексы с низким числом — от 48 до 53 элементов, причем преобладали комплексы с 52 элементами, в небольшом числе случаев с 51 — 53 хромосомами и очень редко с 48 и 56 элементами. Сюда относятся случаи, когда с романовской или северо-восточной короткохвостой овцой были скрещены бараны мериносы или какой-либо другой породы. По мнению Живаго, «наблюдаемые колебания числа хромосом в амнионах некоторых эмбрионов вполне реальны. Причины этих колебаний, пожалуй, зависят от имевшей место у овечьих эмбрионов породной гибридизации, в которой принимали участие и представители далеких друг от друга пород. Поэтому для практического разведения животных необходимо знать хромосомный состав скрещиваемых особей» (32). Это подтверждено многочисленными опытами по скрещиванию овец с козлом и коз с бараном, хотя такие скрещивания анатомически вполне возможны, они часто давали отрицательные результаты, которые можно объяснить цитологическим различием в хромосомных комплексах. Например, на рис. 7 отчетливо видно, что хромосомные комплексы козлов по сравнению с хромосомными комплексами баранов имеют четыре лишние пары хромосом и значительно различаются по половым хромосомам.
В 1934—1935 гг. П. И. Живаго вновь вернулся к проблеме изменяемости кариотипа в онтогенезе. На этот раз его волновал вопрос: исчерпываются ли эти изменения сменой гапло- и диплофазы? (33) Приступая к поиску ответа на этот важный вопрос кариологии, Живаго, как всегда, обратился к его истории. При этом он четко выделил некоторые этапы развития представлений о числе хромосом. Живаго подчеркнул, что один из творцов учения о митозе — Флемминг (34) еще в 1882 г. не считал число хромосом в различных клетках сомы одной и той же особи строго константным и лишь Рабль (35) спустя три года указал на одинаковое число хромосом в эпителиальных и соединительнотканных клетках, тем самым заложив фундамент учения о видовом постоянстве числа хромосом.
Последующие исследования Бовери (36) (1904, 1907) послужили толчком к развитию учения об индивидуальности и непрерывности хромосом. Это учение положило начало хромосомной теории наследственности. 50 лет, отделявшие исследования П. И. Живаго от упомянутой работы Рабля, внесли в схему гапло-диплофазы ряд дополнений и усложнений, а иногда и существенных изменений.
------------------------------------------------------
32. П. И. Живаго. О хромосомных комплексах мелкого рогатого скота.— «Журнал экспериментальной биологии», 1930, т. VI, вып. 4, стр. 102.
33. П. И. Живаго. Исчерпываются ли изменения кариотипа в онтогенезе сменой гапло- и диплэфазы? — «Зоологический журнал», 1934, т. XIII, вып. 3, стр. 473—484.
34. Flemming. Zellsubstanz Kern und Zellteilung. Leipzig, Vogel, 1882.
35. C. Rabl. Ubor Zellteilung.— «Morphol. Jahrb.», 1885, Bd. 10, S. 214—330
36. Th. Bovery. Protoplasmadifferenzirung als auslosender Faktor fur Kernverschiedenheit.— «Sitzber. phys. med. Ges.» (Wiirzburg), 1904; Idem. Ergehnisse iiber die Konstitution der chromatischen Substanz dos Zellkerns, Jena, G. Fischer, 1907.
--------------------------------------------------------
Одновременно в цитологии накапливался и исключительно убедительный материал, подтверждающий представление Бовери об индивидуальности и непрерывности хромосом. Живаго (37) отнес полученные цитологией дополнения к схеме гапло-диплофазы к двум основным типам:
«1. Полиплоидия, при которой клетки несут наборы хромосом, оказывающиеся кратными по отношению к нормальному, исходному. Все хромосомы набора, смотря по степени полиплоидности, представлены в диплофазе не двумя, а большим числом элементов; количество всех гомологичных элементов при полиплоидии одинаково.
2. Гетеросомия, при которой хромосомные комплексы отличаются от основного (ортоплоидного) избыточностью (полисемия) или нехваткой (моносомия, асомия) по одной или нескольким хромосомам, причем отклонения в обоих указанных направлениях могут встречаться одновременно и быть выражены по ряду элементов в различной степени.
Полиплоидность и гетеросомия могут охватывать как весь организм, так и его отдельные участки или единичные клетки, но могут характеризовать и целые породы» (38). «При полиплоидии,— отмечал он далее,— взаимоотношения между генами, имеющимися в исходном комплексе, не нарушаются и изменения плоидности сказываются обычно лишь на размерах ядер и клеток, по большей части увеличивая их, а также на функциональной активности клеток. При гетероплоидности — полисемии по тем или иным одиночным хромосомам и группам их, так же как и при нехватках известного количества хромосом,— безусловно имеет место нарушение генного состава и баланса, что должно привести и к возникновению качественных отличий у клеток,— носительниц этого нового кариотипа» (39).
Особую группу представляют случаи, когда ученые не могли констатировать у исследованных объектов какой-либо устойчивый ортоплоидный кариотип, но обнаруживали в различных клетках иногда весьма разнообразные
--------------------------------------------------------
37. П. И. Живаго. К проблеме изменяемости кариотипа в онтогенезе.— «Труды Ин-та экспериментального морфогенеза», 1935, т. III.
38. Там же, стр. 27—28.
39 Там же, стр. 32.
--------------------------------------------------------
числа хромосом. Так, Делла-Валле (40) описывал в клетках перитонеального эпителия личинок саламандр 19—27 элементов, Хэнс (41) (1917) в соматических клетках зародыша свиньи — от 40 до 91 элемента (при неизменном диплоидном числе 40 в сперматогониях). Мольс (42) (1928) в амнионе морской свинки находил 44—55—66 хромосом. Сам П. И. Живаго выявил в культурах ткани эпителия почки кролика ряд ортоплоидных клеток с 42 элементами и варианты с 37 и 43 хромосомами.
Говоря о проблеме изменяемости кариотипа в онтогенезе, крайне интересно сопоставить данные исследований классиков по подсчету хромосом Винивартера (43) (1938), Минучи (44) (1928, 1929), Огума (45) (1930, 1934) и Маттея (46) (1932, 1934, 1936) с данными по соме новорожденных котят, полученными С. А. Плетневым (47). Последние приведены в работе «О вариациях числа хромосом в соматических тканях домашней кошки», которую Плетнев провел под руководством П. И. Живаго.
Упомянутые выше зарубежные ученые считали, что в сперматогонии кота содержится 38 хромосом (36 аутосом + xy; x — крупная и характерной формы хромосома в виде «квадратного корня»). Плетнев же установил в тотальных препаратах (из пленок) сальников котят вариации числа хромосом в пределах от 30 до 68 элементов, причем х-элемент, по его наблюдениям, всегда можно было
---------------------------------------------------------
40. Delta-Valle. La continuita della forme de divisione nucleare ed il valore morfologico chromosomi.— «Arch, zool.», 1911, N 5.
41. R. T. Hance. The diploid chromosome complexes of the pig (suscrofa) and their variation.— «J. Morphol. and Physiol.», 1917, v. 30, N 1, p. 155-222.
42. J. Mols. Etude comparative de mitoses chez le colaye (Mitosis semmales, heterochromosomes, mitoses de l'amnios).— «Arch, biol.», 1928, v. 37.
43. H. de Winiwarter. Nouvelles recherches sur la formule chromoso-miale du chat (Felis domest.).— «Arch, biol.», 1938, v. 49, N 1, p. 111—141.
44. 0. Mlnouchi. On the spermatogeneses of the raccon dog with special reference to the sex-chromosomes.— «Cytologia», 1929, v. 1, N 2.
45. K. Oguma. A new type of the mammalian sex-chromosome found in a field mouse, Apodemus speciosus.— «Cytologia», 1934, v. 5, p. 460—472.
46. R. Mattey. Le probleme des heterochromosomes chez les mammiferes.— «Arch, biol.», 1936, v. 47, N 3, p. 319—383.
47. С. Л. Плетнев. О вариациях числа хромосом в соматических тканях домашней кошки.— ДАН СССР, 1941, т. 31, № 5, стр. 491— 493.
----------------------------------------------------------
отличить от других хромосом во всех клетках самцов. В наборах с высоким числом элементов среди крупных хромосом отчетливо выявлялись трисомии.
Исследователи по-разному объясняли результаты своих наблюдений. Например, для Делла-Валле индивидуальности хромосом не существует, и они могут кристаллизоваться из магмы интеркинетического ядра в любом количестве. Хэнс объяснял колебания числа хромосом у кур запаздыванием формирования хромосом в профазе, у свиней — фрагментацией хромосом. При этом он утверждал, что общая суммарная длина всех компонентов комплекса всегда является для известной фазы митоза постоянной.
В 1930 г. появилось исследование Сузуки (48), насчитавшего в сперматогониях кур 74 элемента и 75 — в овогониях.
Н. Н. Соколов и И. Е. Трофимов (49) в 1933 г. опубликовали работу по исследованию хромосомного комплекса кур. Они обнаружили в метафазах различных чистых пород и межпородных гибридов кур колебания в число хромосом в пределах от 32 до 72. Эти колебания авторы считали нереальными, мотивируя это трудностями окраски особо мелких компонентов. Различия в приведенных работах касались также и половых элементов. В то время как Хэнс, Живаго, Аккеринга и другие считали половой пару наиболее крупных хромосом, Сузуки, Соколов и Трофимов принимали за таковую значительно более мелкую пару.
О хромосомном комплексе человека у исследователей так же не было единого мнения. Например, Раппепорт (50) (1922), описал в соме (амнион, плевра) от 38 до 48 элементов, а Карплус (51) (1929) в плевре и перитонеальном эпителии эмбрионов человека — от 28 до 64 хромосом.
Группа сотрудников цитологического отдела Медико-биологического института (А. Г. Андрее, В. В. Жив, Г. К. Хрущев, Б. Д. Морозов, А. Ф. Иванпцкая, Т. М. Чер-
-------------------------------------------------------------
48. К. Suzuki. On the chromosome of the domestic fowl.— «Zool. Mag.», 1930, v. 42.
49. Н. Н. Соколов, И. Е. Трофимов. Индивидуальность хромосом и определение пола у домашней курицы.— «Биологический журнал», 1932, т. 2, вып. 3-4, стр. 30—46.
50. Th. Rappeport. Uber die somatische Mitose des Menschen.— «Arch. Zellforsch.», 1922, Bd. 16, H. 3.
51. H. Karplus. Ein Beitrag znr Kenntnis der somatischen Mitose beim Monschen.— «Z. Zellforsch. und mikrosk. Anat.», 1929, Bd. 10, N 1, S. 38-52.
-------------------------------------------------------------
ножукова, М. И. Сорокина, И. М. Донкин, Е. А. Берлин и др.) по инициативе П. И. Живаго провели обстоятельное изучение хромосомного комплекса человека, используя наиболее совершенные приемы тогдашней кариологической техники. Для фиксации, например, применялись методы Пэйнтера, Аллена и Минучи, а также ряд оригинальных вариантов фиксажей Флемминга и Левитского. В качестве основного метода окрашивания широко использовалась окраска по Фёльгену. Кариологическое исследование велось как на срезах, так и на тонких пленках (амнионы) тотальных препаратов, широко привлекались также и тканевые культуры.
Результаты сотен подсчетов и зарисовок, выполненных участниками работы, позволили сделать некоторые заключения. Оказалось, что значительные колебания в числе хромосом свойственны эмбриональным соматическим тканям во всех обследованных случаях и встречаются как в срезовом материале, так и на тотальных препаратах и в культурах тканей. Активно растущие амнионы показывали тот же (если не более высокий) процент ортоплоидных митозов, как и эмбриональная сома. Все это явно опровергало уже известное по данному вопросу мнение Делла-Валле, отрицавшего индивидуальность хромосом и утверждавшего, что они могли кристаллизоваться из магмы интеркинетического ядра в любом количестве.
Советские исследователи отказались и от гипотезы Хэнса о запаздывании формирования хромосом в профазе: они не установили связи размаха колебания числа хромосом с фазами митоза. Не подходит в качестве основной причины и фрагментация: суммарная длина всех хромосом комплексов с большим и малым числом компонентов, взятых в одной и той же стадии (например, метафазе), при равенстве длины соответствующих наиболее крупных и легко сравнимых элементов неодинакова. Так, промер суммарной длины компонентов двух экваториальных пластинок эму с 72 и 40 хромосомами дает при равенстве хромосом первой пары отношение 8:5. А. Г. Андрес и Б. В. Жив (52) для эмбрионов человека получили следующие данные. В эпителии кожи размах вариаций был: в метафа-
-----------------------------------------------------------
52. А. Г. Андрес, Б. В. Жив. Хромосомный набор эмбриональной сомы человека.— «Биологический журнал», 1935, т. IV, № 3, стр. 489—507.
-----------------------------------------------------------
зах — от 39 до 47 элементов, в эпителии кишечника — от 42 до 47, а в эпителии легкого — от 39 до 49 хромосом.
Данные работ А. Г. Андреса и И. И. Фейгеля (53) (1936, на срезах) и Б. В. Жив (54) (1938, in vitro) проливают свет на изменения кариотипа в эмбриональном овогенезе. Большинство яйцеклеток оказывались здесь ортоплоидными, хотя редкие гипоплоиды опускались до 41 элемента и такие же редкие гиперплоиды поднимались почти до тетраплоидов. В тканевых культурах большинство эпителиальных элементов как зародышевого, так и фолликулярного эпителия были ортоплоидными или обнаруживали колебания в числе хромосом в крайне узких пределах, между тем как клеточные элементы соединительной ткани яичника показали колебания от 43 до 53 элементов.
По наблюдениям ряда советских исследователей, сома взрослых людей является также своего рода кариологической мозаикой. Так, А. Г. Андрес (55) констатировал в соскобах слизистой матки нормальных половозрелых женщин колебания в числе хромосом от 40 до 58; Г. К. Хрущов (56) находил в гемокультурах 48—52 и 53 хромосомы; П. И. Живаго (57) обнаружил в адвентициальных клетках культуры сальника 53 элемента. М. И. Сорокина (58) выявила в тканевых культурах эпителия кожи взрослых людей (операционный материал) комплексы в большинстве ортоплоидные или с колебаниями в одну хромосому: кроме них здесь встречались клетки со значительной гипоплои-
-------------------------------------------------------
53. А. Г. Андрес, И. И. Фейгель. Кариологические исследования овогенеза у человека. Сообщение 1. Эмбриональный овогенез.— «Труды Медико-генетического ин-та», 1936, т. IV, стр. 525.
54. В. В. Жив. Кариологические исследования овогенеза у человека. Тканевые культуры из эмбрионального яичника человека.— «Биологический журнал», 1938, т. VII, № 3, стр. 537—546.
55. А. Г. Андрес. К проблеме кариотипа сомы взрослого человека.— «Бюллетень экспериментальной биологии и медицины», 1939, т. VII, № 4, стр. 360—361.
56. Г. К. Хрущев. Цитологические исследования на культурах нормальной крови человека.— «Труды Медико-биологического института», 1934, т. III, стр. 213—234.
57. П. И. Живаго. К проблеме изменяемости кариотипа в онтогенезе.— «Труды Ин-та экспериментального морфогенеза», 1935, т. III, стр. 32.
58. М. И. Сорокина. Эксплантация кожи взрослого человека, как метод кариологического анализа человека.— «Бюллетень экспериментальной биологии и медицины», 1936, т. II, № 5, стр. 381— 382.
---------------------------------------------------------
дией — 40 и 42 хромосомами. Близкие результаты, свидетельствующие о наличии небольших колебаний вокруг ортоплоидного числа, получили Н. Я. Сосенкова (59) в регенерирующем эпителии шейки матки и И. М. Донкин (60) в эпителии тела матки.
П. И. Живаго, внимательно изучив результаты всех исследований хромосомного комплекса млекопитающих и человека, сделал следующее заключение:
«1. Эмбриональная сома ряда обследованных млекопитающих и человека является кариологической мозаикой с числом компонентов, варьирующим в довольно широких пределах — от гиподиплоида до гипотетраплоида. При этом отклонения от нормального диплоидного числа (характеризуемого комплексом спермато- или овогоний) в сторону гиперплоидии обычно выше, чем в противоположную.
2. Данные по соме взрослых особей крайне ограничены, но все же позволяют считать и взрослую сому кариологически негомогенной.
3. Индивидуальность хромосом млекопитающих совершенно несомненна.
4. Амплитуды вариаций, характеризующих различные группы тканей во взрослой соме, по-видимому, неодинаковы; амплитуды колебаний в ряде эпителиев значительно уже, чем в мезенхиме и ее дериватах.
5. Варьирование связано с нерасхождением хромосом, их элиминацией и многополюсными митозами.
6. Почти полное отсутствие кариологического анализа не дает возможности точно установить, как распределяются гетеросомичные варианты среди анэуплоидных, но наличие значительного количества гипердиплоидных комплексов заставляет ожидать и частых случаев трисомии. Очевидно, что при значительной примеси «плюс-вариантов», элиминация и многополюсные митозы должны играть среди источников варьирования, по сравнению с создающим в равной мере как «плюс-варианты», так и «минус-варианты» нерасхождением лишь второстепенную роль.
----------------------------------------------------
59. Н. Я. Сосенкова. Кариологические изучения рака шейки матки и гиперпластического плоского эпителия при заживлении фолликулярной эрозии. Киев, 1939.
60. И. М. Донкин. Кариотип сомы взрослого человека.— «Бюллетень экспериментальной биологии и медицины», 1946, т. XXI, № 3, стр. 45—49.
-----------------------------------------------------
Также, вероятно, что присоединение лишних компонентов переносится у млекопитающих клетками легче, чем их убыль.
7. У форм, имеющих легко отличимые гетерохромосомы в гаметогенезе, они также хорошо выделяются и в соматических тканях» (61).
К началу 30-х годов вопрос о нормальной хромосомной формуле человека и типе его хромосом, несмотря на многочисленные попытки исследователей, окончательно не был решен. Стремясь внести вклад в разработку этой важной биологической проблемы, П. И. Живаго совместно с А. Г. Андресом (62) приступил в 1932 г. к изучению половых хромосом в сперматогенезе человека.
Исследование велось на материале, полученном при операциях на семенниках половозрелых и потентных мужчин в возрасте 28, 35 лет и 41 года. Живаго и Андрес проанализировали сравнительно небольшое число метафаз в сперматогониях, важнейшим моментом в их работе было изучение редукционного деления созревания. В огромном большинстве случаев митотические фигуры в нормальных сперматогониях содержали 48 элементов. Длина хромосом набора оказалась весьма различной. Наименьшая из аутосом укладывалась в наиболее крупной (по длине) 7—8 раз. Выяснилось, что длина хромосом, идущих вслед за двумя наиболее крупными парами, постепенно уменьшается. Исследователи условно наметили 7—8 пар более длинных, подковообразных или крючковидных элементов, вероятно с субтерминальным прикреплением к нитям веретена. Следующая группа также постепенно убывающих по величине средних элементов состояла из 11 пар хромосом и группа мелких — из 4—5. Все эти хромосомы имели форму палочек, а иногда бобов и, очевидно, терминальное прикрепление. Гетероморфная пара половых элементов состояла из у-элемента, самого мелкого из компонентов комплекса, и его своеобразного «партнера», х-хромосомы бобовидной или палочковидной формы, превосходившего маленькую у-хромосому по дли-
--------------------------------------------------------
61. П. И. Живаго. К проблеме изменяемости кариотипа в индивидуальном развитии организмов.- «Труды Ин-та экспериментального морфогенеза», 1940, т. VII, стр. 337—338.
62. П. И. Живаго (совместно с А. Г. Андресом). О половых хромосомах в сперматогенезе человека— «Биологический журнал», 1. т. I, вып. 1-2, стр. 68—82.
---------------------------------------------------------
не в 3 раза. В метафазе гомологичные хромосомы нередко располагались по соседству друг от друга, но иногда и в положении зеркальной симметрии. П. И. Живаго и А. Г. Андресу удалось довольно ясно различить гетероморфную пару в метафазе редукционного деления.
При подсчетах хромосомного набора Живаго и Андрес большое внимание уделяли цельности фигур. Пригодными для изучения и анализа они считали лишь те фигуры, под и над которыми имелась некоторая толща среза, достаточная для того, чтобы в полной мере устранить возможность вторичного подсчета отрезанных частей одной и той же хромосомы. На метафазах редукционного деления они показали, что тетрады образованы действительно парными, равными, гомологичными, а не случайными элементами. Исключением является лишь пара гетеро-хромосом, сохраняющих наблюдавшееся в сперматогониях соотношение размеров.
Живаго и Андрес не наблюдали эквационного расщепления в тетрадах человека. Поэтому они высказали предположение, что первое деление созревания в сперматогенезе — редукционное для всех хромосом человека, а второе — эквационное. Во втором делении созревания они неизменно находили 24 элемента.
В результате проведенной работы Живаго и Андрее пришли к следующему выводу:
«1. У обследованных трех представителей мужчин установлено наличие в диплоидном наборе «нормальных» сперматогоний 48 хромосом различной длины — от относительно длинных, крючковидных и палочковидных до точечных.
2. Строчечный анализ выделяет в сперматогоний гетероморфную пару половых хромосом, которыми оказываются наиболее мелкая хромосома набора — у и х-элемент среднего размера, превосходящий у по длине приблизительно втрое.
3. Ту же гетероморфную пару с полной достоверностью установило и непосредственное наблюдение ее в тетрадах метафазы и при расхождении в анафазе первого деления созревания, являющегося для человека (вероятно, по отношению ко всем хромосомам) редукционным.
4. Подсчеты, выполненные нами на препаратах, покрашенных фуксиносерной кислотой по Фёльгену, устраняют опасность симуляции х и у-элементов со стороны «хроматоидных телец» и плазмосом» (63).
В 1939 г. П. И. Живаго опубликовал работу по кариотипу обезьяны макаки Rhesus macacus (64). Он описал в ней результаты своих исследований двух семенников, полученных при односторонней кастрации половозрелых самцов. При этом подсчеты числа хромосом производились лишь на таких митотических фигурах, над и под которыми имелись еще клетки или их части. В обоих семенниках Живаго обнаружил вполне нормальный сперматогенез. В процессе исследований он основное внимание уделял кариологическому анализу сперматогоний и лишь мимоходом касался делений созревания. Наблюдения показали, что гетероморфная пара половых элементов самцов обезьян соответствует формуле
------------------------------------------------------
63. П. И. Живаго (совместно с А. Г. Андресом). О половых хромосомах в сперматогенезе человека.— «Биологический журнал», 1932, т. I, вып. 1-2, стр. 81.
64. П. И. Живаго. Кариотип Rhesus macacus. «Бюллетень экспериментальной биологии и медицины», 1939, т. VIII, вып. 1, стр. 3—7.
------------------------------------------------------
х — у. Эти элементы чрезвычайно резко выделяются среди других компонентов комплекса: П. И. Живаго не обнаружил в нем другого, столь малого компонента, как у, или столь крупного палочковидного, как х, последний элемент приблизительно 1/6 длинней большого плеча первой хромосомы. Он подсчитал и абсолютную величину х-хромосомы в сперматогоний — около 3,0 m. Данные П. И. Живаго о половых хромосомах обезьян целиком совпадают с указаниями Пэйнтера (65) (1924).
------------------------------------------------------
65. Т. S. Painter. The sex-chromosomes of man.— «Amer. Naturalist», 1924, v. 58, N 659, p. 506—525.
------------------------------------------------------
В строке F рис. 9 приведена схема десяти наиболее крупных пар хромосом человека по А. Г. Андресу п М. С. Навашину (66).
Бросается в глаза значительное морфологическое сходство хромосом человека с элементами комплекса макаки. Более детальное сравнение обнаруживает, однако, и различия. Так, компоненты второй пары у человека явно крючковидны, между тем как у макаки они приближаются к подковообразным, наоборот, в третьей паре у человека хромосомы имеют форму подковы, а у макаки элементы крючковидны. Крайне сходны между собой элементы первых четырех пар. В пятой паре крючковидная хромосома макаки мельче соответствующего элемента человека. В шестой паре вместо подковообразного элемента макаки у человека находим крючковидную хромосому. В седьмой паре у обоих организмов снова форма крючка, а в восьмой у обоих подкова, но хромосома человеческого комплекса значительно крупнее. В девятой паре налицо у человека и обезьяны весьма сходные палочковидные элементы, и, наконец, в десятой паре вместо палочковидного элемента человека у макаки небольшая крючковидная хромосома.
П. И. Живаго всегда отмечал некоторые различия в кариологических данных, полученных при изучении птиц и млекопитающих. При этом он указывал на необходимость установления основных моментов, характеризующих эти различия, и сам попытался обобщить сведения по вопросу изменения кариотипа в онтогенезе. В одной из своих работ он писал:
«I. Эмбриональная сома ряда обследованных птиц, млекопитающих и человека является кариологической мозаикой с широкой амплитудой колебаний в числе хромосом. При этом, по крайней мере у некоторых птиц, намечается тенденция к значительному снижению диплоидного числа, характеризующего первичные половые клетки и зиготу, а у млекопитающих наблюдаются в соме варианты, лежащие от 2n по ту и другую сторону; уклонения в сторону нарастания числа компонентов более значительны чем в сторону уменьшения.
II. Взрослая сома, по крайней мере некоторых птиц, остается мозаичной в той же или почти в той же мере,
------------------------------------------------------
66. А. Г. Андрес, М. С. Навашин. Морфологический анализ хромосом человека.- ДАН СССР, 1935, т. III, № 7, стр. 309-312.
------------------------------------------------------
как и эмбриональная сома. Взрослой сомы млекопитающих и человека нельзя представить себе в полной мере кариологически гомогенной, возможно, однако, что на более поздних стадиях онтогенеза однородность кариотипа, по крайней мере некоторых тканей человека, выражена довольно отчетливо.
III. Особо углубленные исследования кариотипов как птиц, так и млекопитающих, проведенные в связи с ревизией вопроса о количестве хромосом, с несомненностью показали, что варьирование в числе элементов комплекса ни в коей мере не противоречит представлению об индивидуальности хромосом.
IV. Динамика варьирования числа хромосом связана как у птиц, так и у млекопитающих с одними и теми же отступлениями от типичного хода митоза, но имеются основания предполагать, что из трех форм этих отклонений на первом месте стоит нерасхождение хромосом.
V. Как у птиц, так у млекопитающих намечаются, по-видимому, специфические для определенных групп тканей состояния кариотипа, причем эпителии характеризуются более низкими вариантами, чем мезодерма и ее дериваты. У млекопитающих эпителии обладают кариотипом, близким к зиготе, а у птиц — значительно более низкими вариантами. Мезенхима и ее дериваты у млекопитающих, по-видимому, могут отличаться широкой амплитудой колебаний, среди которых находятся и значительно более высокие, чем в зиготе, числа хромосом, между тем как у птиц, такие варианты вообще не констатировались еще ни для одной ткани, несмотря на их лучшую кариологическую изученность. Изложенные только что результаты имеют предварительный характер, так как ни для птиц, ни для млекопитающих и человека пока еще нет ни кариологического анализа даже главнейших групп тканей, ни достаточных наблюдений по существеннейшим стадиям индивидуального развития» (67).
Последующие исследования советских и зарубежных ученых подтвердили правоту многих смелых идей П. И. Живаго. В 1966 г. японские исследователи Н. Такаги и С. Макино, используя метод однослойных культур, обна-
----------------------------------------------------
67. П. И. Живаго. К проблеме изменяемости кариотипа в индивидуальном развитии организмов.— «Труды Ин-та экспериментального морфогенеза», 1940, т. VII, стр. 338—339.
----------------------------------------------------
ружили колебания числа хромосом у фазанов 66—82, у уток 65—80; у кур, при значительных колебаниях, максимальное число достигало 78. Отмечая заслуги Живаго в развитии отечественной кариологии, А. А. Прокофьева-Бельговская в монографии «Основы цитогенетики человека» писала: «В нашей стране исследования по общей медицинской цитогенетике человека были начаты еще в 30-х годах, и достижения отечественных ученых пользовались мировой известностью — А. Г. Андреса, П. И. Живаго, М. С. Навашина, И. И. Фейгеля. С 1963 года исследования по цитогенетике человека в норме и патологии стали развиваться в нашей стране на новом современном... микроскопическом, субмикроскопическом и молекулярном уровнях...
Будучи эволюционно-закрепленной системой, хромосомный набор человека в норме тем не менее варьирует... Изменение хромосом проявляются... либо в структурном преобразовании хромосомы, либо в изменении числа хромосом в ядре... Эти нарушения могут быть двух типов: 1) умножение полного хромосомного набора (полиплоидия), 2) увеличение либо уменьшение числа хромосом вследствие добавления или утери одной или нескольких хромосом в наборе (анэуплоидия)...
Структурные изменения хромосом могут сопровождаться изменением количества генетического материала (делеции и дупликации) или могут не сопровождаться изменением количества материала, а сводиться только к его перемещениям (инверсии, транслокации). Перестройки могут затронуть одну хромосому, обе хромосомы из пары гомологичных, две или больше негомологичные хромосомы...
Таким образом, молекулярная генетика... не снимает огромного значения знаний в области закономерностей строения и поведения хромосом на микроскопическом уровне у растений, животных и человека» (68).
Подчеркивая значение цитогенетических исследований, проводившихся в лабораториях П. И. Живаго и А. Г. Андреса, специалист в области генетики человека Л. С. Пенроз сказал: «...если бы эти лаборатории в СССР продолжали работать, то большинство из открытий по кариотипу человека, сделанных в течение последних 9 лет, могли бы появиться на двадцать лет раньше» (69).
----------------------------------------------------
68. А. Прокофьева-Бельговская. Основы цитогенетики человека. М., 1969, стр. 7, 9, 37, 38, 40, 45, 46, 62, 166.
69. «Рrос. Roy. Soc.», 1966, v. 164, p. 311.

продолжение книги...