Составить доклад

Современные молекулярные технологии, особенно геномика, уже
играют важную роль в охране биоразнообразия. Нельзя сбрасывать со счетов
и синтетическую биологию, благодаря которой однажды мы сможем
трансформировать не только отдельные организмы, но и целые популяции и
экосистемы, и даже «воскрешать» вымершие виды.
В широком смысле экологическая геномика возникла в пост-геномную
эру, основанная на секвенировании, включает масштабные исследования,
проводимые на разных уровнях – отдельного организма, популяции или
сообщества с целью получения новой информации об эволюционной
экологии, взаимодействиях организм – среда и процессов организации и
функционирования экосистем. Экологическая геномика и пост-геномика
глубоко и подробно исследует различные биологические системы, такие как,
например:

 сообщества, включающие прокариотические и эукариотические
организмы;
 малые по размеру эукариотиы – пико и нано-эукариоты;
 многовидовые сети организмов высших эукариот, таких как
корневые системы растений или смешанные виды симбионтов насекомых;
 ткани высших эукариотических организмов, содержащие
естественные паразиты, мутуалисты или симбионты и немодельные виды,
которые не растут в искусственных и лабораторных условиях.
В других областях исследований, таких как токсикология и
экотоксикология, экологическая геномика рассматривает взаимоотношения
ген-среда или геном-средовые взаимоотношения, включая такие модельные
объекты как дрожжи или Arabidopsis thaliana, под сильным средовым
воздействием, или в эволюционной перспективе, или даже экстраполируя
данные на геном человека. Главной целью экологической геномики является
проникновение в «темную материю» функциональных связей между генами
и геномами в сообществах экосистем, их реакцию на изменения окружающей

среды, эвлюционный контекст, внутри кторого они формируются и тот
диапазон возможностей, который позволяет им приспосабливаться к вновь
возникающим средовым условиям. Особое значение экологическая геномика
приобретает в связи с необходимостью изменений учета экологических
факторов в работе с сельскохозяйственными видами. Так, по данным
исследований Дж. Бека и А. Сиевера продуктивность животноводства в
глобальном масштабе непосредственно зависит от различных типов
хозяйствования (смешанное сельское хозяйство, оседлое животноводство,
пастбищное скотоводство, охота и собирательство), и на 40% его вклад в
ВВП определяется только двумя параметрами — почвой и климатом. Важно
отметить, что в настоящее время сельскохозяйственное производство
разворачивается в период существенного ухудшения экологической
обстановки.
Экологическая или ландшафтная геномика – формирующаяся область,
которая соединяет много типов данных, собранных из разных источников,
метеорологической информации и геологических карт. Эти многомерные
данные наслаиваются друг на друга, что позволяет проводить комплексные
исследования. Генетические данные могут быть также включены как
отдельный слой, который может использоваться для понимания механизмов
распределения нейтральных генетических изменений и генных потоков.
Сравнения между географическими распределениями нейтральных аллелей и
аллелей, предположительно вовлекаемых в локальную адаптацию, может
использоваться для выявления факторов и направлений действия
естественного отбора.
Во времена быстрых глобальных и непредвиденных экологических
изменений необходимо развитие жизнеспособной политики сохранения
генетических ресурсов сельскохозяйственных видов животных, основанной
на глобальном их анализе. Большинство местных пород адаптированы к
особенностям среды обитания и локальным условиям производственной
системы, однако они быстро исчезают. В то же время, именно они

представляют важный генофондный ресурс для решения возникающих
новых селекционных задач и проблем адаптации к новым экологическим
условиям. В этой связи, на основании оценок полиморфизма и генотипов по
105 микросателлитных локусов выполнен сравнительный анализ
генетических структур 16 пород крупного рогатого скота, покрывающих
географический район от средиземноморского центра доместикации, от
Анатолии, через балканский и альпийский регионы, на Северо-Запад Европы.
В анализ включены заводские, коммерческие породы, находящиеся под
влиянием интенсивного искусственного отбора и местные породы,
воспроизводящиеся по традиционным схемам размножения. Обнаружено,
что наибольшее генетическое разнообразие наблюдается у древних местных
пород, связанных с подолянским отродъем серого степного скота в районах
Анатолии, и породами балканских областей, по сравнению с альпийскими и
северозападными европейскими породами. В традиционных породах
сохраняется наибольшее количество редких аллельных вариантов,
отражающие исходно их большую эффективную численность. Полученные
данные свидетельствуют об особой важности сохранения местных,
генетически гетерогенных пород, близких к исходным центрам
доместикации животных, с позиций необходимости разработки глобальной и
долгосрочной стратегии сохранения генетических ресурсов животных не
только для крупного рогатого скота, но также и для других
сельскохозяйственных видов.
Таким образом, полученные в последние годы принципиально новые
экспериментальные возможности позволяют выяснять, какие геномные
участки вовлечены в адаптацию к различным условиям среды обитания.
Однако до сих пор неизвестно, как происходит смена приспособленности
отдельных локусов в разных местах ландшафта, как географические барьеры
влияют на распространение адаптивных по сравнению с нейтральными
аллелями и является ли дифференциация между экотипами результатом
фиксации адаптивных аллелей или итогом накопления небольших изменений

в частотах аллелей во многих локусах. Несомненно, полное понимание
адаптации в ландшафтном масштабе – монументальная задача даже для
одной популяции. Сформированная средой обитания адаптация почти
неизменно вовлекает разнообразные фенотипичные изменения, каждое из
которых имеет сложную генетическую обусловленность. Эта сложность еще
увеличивается, если к нему добавляется ландшафтный уровень
экологических изменений.
Понимание адаптации на уровне естественного ландшафта может быть
особенно трудным для полигенных признаков, по которым адаптация
происходит через небольшие аллельные сдвиги по многим локусам. Тем не
менее, даже в этом случае имеется несколько хороших примеров успешного
соединения данных о распределении функциональной наследственной
изменчивости и выраженных ландшафтных особенностей. Чем больше
генетических систем включаются в анализ в геномную эру, тем более будет
понятно, как мозаика естественного ландшафта формирует геномы
бесконечно разнообразных организмов.