Выдвигаемый на соискание Государственной премии Российской Федерации 1996 г. в области науки и техники цикл работ отражает итоги фундаментальных исследований, выполненных в России за период с 1959 по 1995 г. В последние годы исследования ведутся в рамках Государственных научно-технических программ "Приоритетные направления генетики" (с 1991 г.) и "Биологическое разнообразие" (с 1994 г.). Эти работы раскрывают роль биохимического наследственного полиморфизма в индивидуальном развитии и эволюции организмов, обосновывают оригинальные новые подходы к проблеме сохранения и рационального использования биологических ресурсов, к решению практических задач профилактической и клинической медицины.

Современными методами иммунологии, биохимии, молекулярной биологии и математической статистики установлен универсальный характер биохимической наследственной изменчивости, обнаружены неизвестные ранее закономерности ее проявления в развитии организмов и эволюции популяций. Среди наиболее весомых достижений следует назвать:

• Описание неизвестных ранее систем наследственного биохимического полиморфизма у ряда видов животных (промысловые рыбы, пушные звери) и растений (злаковые, основные лесообразующие виды хвойных); широкий гено- географический анализ этих видов;
• Создание концепции генетической стабильности популяционных систем;
• Открытие явления генетического мономорфизма вида, расшифровка его значения в процессах эволюции и онтогенеза;
• Разработка концепции блоковой (кластерной) организации множественных генов, неслучайных ассоциаций сцепленных генов в домены и единой надгенной системы регуляции генов в составе домена;
• Открытие универсальной адаптивной системы вида, определяющей сопряженную изменчивость моногенных и полигенных признаков;
• Раскрытие ролы истории народов как фактора, упорядочивающего их генетическую дифференциацию;
• Обоснование представлений об оптимальных уровнях генного разнообразия популяций и видов как принципиальном условии их устойчивого существования во времени и в пространстве;
• Обоснование представления об адаптивной структуре генофондов как выражении воздействия факторов окружающей среды на популяции;
• Развитие новых подходов к математическому и компьютерному моделированию генетических процессов в популяционных системах;
• Разработка концепции интеграции генетической изменчивости, возникновения неслучайных межгенных связей, формируемых стабилизирующим отбором;
• Открытие многоуровневой регуляции и гормональной индукции экспрессии генов, кодирующих синтез изоферментов;
• Разработка концепции временной организации функционирования системы генов, контролирующих индивидуальное развитие организма;
• Открытие генов-модификаторов тканеспецифической экспрессии изоферментов и обоснование их роли в эволюции популяций.

Будучи органично взаимосвязанными, перечисленные положения и концепции впервые позволили разработать новый - генетический - подход к сохранению биоразнообразия и рациональному использованию хозяйственно-ценных видов животных и растений. Его новизна состоит в теоретическом обосновании и доказательствах того, что:

• генетические процессы могут быть как благоприятными, так и неблагоприятными для развивающихся организмов и популяций;
• состояние генетических процессов доступно объективной диагностике с помощью систем биохимических маркеров генов в специально спланированных программах мониторинга;
• средствами биохимической и математической генетики могут быть определены и предупреждены нежелательные последствия экстремальных внешних воздействий как на организм, так и на популяцию.

На широком круге объектов (человек, животные, растения) изучена структура внутривидовой наследственной изменчивости в условиях нормального воспроизводства популяционных генофондов и показана устойчивость соотношения ее внутри- и межгрупповой компонент на разных иерархических уровнях популяционной организации вида. Обнаружено, что это устойчивое соотношение является биологически оптимальным: как убыль генетической изменчивости, так и ее нарастание оказываются неблагоприятными для нормального функционирования популяций.

Показано, что при различного рода антропогенных воздействиях происходит изменение в структуре видового генофонда, а исторически сложившийся оптимум генного разнообразия нарушается на тех уровнях популяционной организации вида, которые в наибольшей мере подвергаются антропогенным воздействиям. Неблагоприятные генетические процессы регистрируются как при промысловой эксплуатации, так и при искусственном воспроизводстве биологических ресурсов (например, рыбное и сельское хозяйство). Соответствующие рекомендации, направленные на предотвращение этих процессов, нашли практическое применение (см. "Дополнительные материалы") и позволили обосновать стратегию неистощительного природопользования и сохранения внутривидового наследственного разнообразия.

На основе рассмотренных выше фундаментальных исследований как генетики популяций, так и генетики онтогенеза разработаны принципиально новые методы решения задач, важных для народного хозяйства и медицины:

1. Метод искусственного воспроизводства и рациональной промысловой эксплуатации экономически ценных видов рыб, базирующийся на поддержании эволюционно-сложившихся уровней внутри- и межпопуляционного генетического разнообразия;
2. Метод селекции и семеноводства, сочетающий умеренный направленный отбор по признакам продуктивности с одновременным стабилизирующим отбором по адаптивно важным признакам;
3. Метод оценки состояния региональных генофондов по состоянию их адаптивной структуры (степени их отклонения от видового оптимума);
4. Метод создания сортов зерновых культур на основе биохимической генетики запасных белков семян;
5. Метод обнаружения редких, сопряженных с патологией, генотипов в популяциях человека, животных и растений;
6. Метод генетического прогноза и предупреждения осложнений раневого процесса у человека.

Научная новизна представляемого цикла работ:

• впервые осуществлен широкий сравнительный анализ генетических процессов в популяциях различных видов - от растений и животных до человека;
• работа построена не на анализе случайных выборок (как это нередко делается во многих исследованиях), а на исторически и географически хорошо определенных природных популяциях с учетом их системной организации; в этой концепции, принципиально новой для эволюционной генетики, популяционная система трактуется как многоуровневый, иерархически построенный организм, развивающийся во времени и в пространстве, сохраняющий свое оптимальное разнообразие и функциональное единство благодаря неслучайным генным взаимодействиям между структурными компонентами;
• весь цикл работ основан на теоретически и экспериментально доказанном выводе о невозможности понять специфику генетической динамики популяций, испытывающих антропогенные воздействия, без количественной оценки генетической нормы - нормального состояния или же нормального процесса; эту, впервые введенную в генетическую науку, точку отсчета удалось охарактеризовать в специально спланированных программах мониторинга таких популяционных систем, которые воспроизводятся в естественном эволюционном темпе и еще не разрушены чрезмерными антропогенными воздействиями;
• принципиально ново и то, что изначально, и популяционно-генетические, и онтогенетические исследования были построены на анализе сопряженной изменчивости моногенных и полигенных признаков, с тем, чтобы выявить закономерности реализации наследственной информации и экспрессии генов при нормальном и нарушенном индивидуальном развитии; это привело к обобщению, согласно которому многоклеточный организм представляет развивающуюся, иерархическую систему популяций клеток и генов, взаимодействующих друг с другом неслучайным образом, поддерживая устойчивость метаболических процессов при развитии тканей, органов и организма как целого, что проявляется в закономерных ассоциациях морфофизиологических признаков на популяционном уровне.

Знания о нормальных процессах реализации наследственной информации в эволюции популяций и индивидуальном развитии открыли новые, неизвестные ранее возможности выявления неблагоприятных процессов и состояний и их коррекции.

Соответствие передовому мировому уровню.

Цикл работ, выдвинутых на соискание Государственной премии, является оригинальным, соответствующим по своему уровню состоянию мировой науки, а в ряде случаев и превосходящим его. Впервые закономерности поддержания и сохранения генетического разнообразия раскрыты в рамках системного подхода к эволюции популяций и развитию организмов, обоснованного авторами этого цикла исследований.
Такого рода исследовательская программа не имеет аналогов в разработках, осуществленных зарубежными коллективами ученых - специалистов в области эволюционной генетики. Так, например, близкая на первый взгляд концепции популяционных систем концепция метапопуляций, широко разрабатываемая за рубежом, лишена исторической ретроспективы, не располагает знаниями о реальной системной организации вида, а потому не позволяет понять закономерности генетической дифференциации вида и вытекающие из них научно-обоснованные подходы к сохранению и рациональному использованию биологических ресурсов.

Точно так же на основании биохимико-генетического и ультрамикробиохимического анализа процессов индивидуального развития сформулирована концепция онтогенеза, не имеющая аналогов в разработках зарубежных лабораторий. Развивающийся организм рассматривается как целостная иерархическая система, становление которой основывается не только на изменениях, протекающих на клеточном уровне и на уровне межклеточных взаимодействий типа индукции, но и на уровне взаимодействия и конкуренции клеточных популяций. Показано, что именно на этом уровне, а не на клеточном, как принято было считать, в ряде случаев реализуются такие фундаментальные проявления взаимодействия генов как кодоминантность, доминантность и рецессивность.

Внедрение в практику на территории Российской Федерации

• "Способ искусственного воспроизводства локальных стад живых организмов" (Авт. свид. № 440131, 1972 г.) внедрен в практику работы сахалинских рыбоводных заводов (1976-1981 гг.). С 1985 г. была осуществлена дальнейшая перестройка производственной деятельности лососевых рыбоводных заводов Дальнего Востока на основе наших рекомендаций, принятых Минрыбхозом. Все эти мероприятия дали большой экономический эффект (см. "Дополнительные материалы").
• "Способ определения сортовой принадлежности и/или гомозиготности сортов и линий зерновых культур" (Авт. свид. № 348182, 1972 г.) позволил создать новые перспективные сорта пшеницы, высеваемые на больших площадях (см. "Дополнительные материалы").
• "Способ селекции и семеноводства" (патент № 1445645, 1994 г.) использован в восстановлении первичного семеноводства сорта подсолнечника "Енисей". Это позволило расширить ежегодно засеваемые им площади в Российской Федерации до 400 тыс. га, что давало годовой экономический эффект в ценах 1991 г. не менее 6-7 млн. рублей. Дальнейшее усовершенствование метода позволило получить патент и расширить площади под этим сортом до 200 тыс. га только в одном Алтайском крае, что дало экономический эффект в ценах октября 1994 г. не менее 20 млрд. рублей. Переход на новую технологию семеноводства показал высокую конкурентоспособность сорта "Енисей" (в сравнении с более чем 30-ю другими сортами и гибридами) и содействовал более широкому его районированию и внедрению в производство (см. "Дополнительные материалы").
• "Способ клопового отбора винограда по комплексу признаков" (Авт. свид. № 1417842, 1988 г.) позволил ускорить селекцию на продуктивность, снизить трудоемкость отбора (см. "Дополнительные материалы").
• "Способ обнаружения редких генотипов в популяциях высших организмов" (Авт. свид. № 116934, 1981). Разработанная методика идентификации
• морфологически "средних" и "крайних" фенотипов позволила обосновать новый подход к оценке неспецифической устойчивости человеческого организма, использовать его в лечебно-профилактической работе и для оценки состояния здоровья населения в условиях загрязнения окружающей среды (см. "Дополнительные материалы").
• Описание систем генетико-биохимических маркеров у таких хозяйственно ценных видов как норка, песец и серебристо-черная лисица позволило охарактеризовать наследственные особенности более 20 тысяч животных, точно зарегистрировать их происхождение и перевести селекционную работу на современный уровень (см. "Дополнительные материалы").
• Генетико-биохимические маркеры были использованы также в идентификации видов, сортов и клонов винограда, что позволило разработать соответствующие рекомендации, важные для повышения эффективности селекционных программ (см. "Дополнительные материалы").
• Всего по данной работе опубликовано 11 монографий и сборников, около 300 статей в отечественных и зарубежных журналах, получено 11 авторских свидетельств.

________________
Алтухов Ю.П.
Корочкин Л.И.
Рычков Ю.Г.
Созинов А.А.
Серов О.Л.
Животовский Л.А.
Салменкова Е.А.
Мертвецов Н.П.