Дальний Восток, генетика, просветительство и море энтузиазма: к 80-летию Льва Животовского
Научный путь
Наука и Лев Анатольевич связаны неразлучно уже давно. В 1959 году он поступил на механико-математический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова на отделение математики, затем учился в аспирантуре Центрального экономико-математического института АН СССР, по окончании которой защитил кандидатскую диссертацию, посвящённую дифференциальным уравнениям с запаздывающим аргументом. Его научным руководителем был советский математик Лев Эльсгольц. В 1968-74-х годах Лев Анатольевич работал старшим научным сотрудником во Всесоюзном НИИ животноводства ВАСХНИЛ, а затем в его жизни появился ИОГен АН СССР (ныне – Институт общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН). Там, с 1974 года, Животовский начал работать в лаборатории популяционной генетики, которой в то время руководил Юрий Алтухов. А в 1982 году он защитил докторскую диссертацию по теории количественных признаков и отбора в полигенных системах: «Интеграция полигенных систем и проблемы анализа комплекса признаков».
С 1984 по 1992 год юбиляр заведовал созданной им лабораторией генетики количественных признаков в ИОГен АН СССР, а в период с 1994 по 2006 год работал главным научным сотрудником в лаборатории популяционной генетики в этом же институте. В 1984 г. получил диплом Министерства высшего образования РСФСР за учебник “Биометрия”. В 90-е заинтересовался популяционной генетикой человека и около пятнадцати лет работал в данной области, в этот период получает мировое признание как специалист в области популяционной генетики человека. С 1991 по 2005 год был приглашённым профессором Стэнфордского университета (Калифорния, США). В 1994-1999-м годах, а также с 2003 года и по настоящее время, является почётным профессором университета штата Аляска (США), в 2000-2001-м годах был адьюнкт-профессором Университета имени Эдит Кован (Перт, Австралия), а с 2007 по 2009 год был приглашенным профессором Тартусского университета (Тарту, Эстония). С 2007 года и по настоящее время заведует созданной им лабораторией генетических проблем идентификации в ИОГен РАН, с 2013 года является главным научным сотрудником Отдела молекулярной генетики ВНИРО. Биологическая наука: интересы, вклад, размышления о цитируемости
Вклад в биологическую науку Льва Животовского сложно переоценить, круг его интересов широк — он работал в области судебной генетики человека, популяционной генетики человека, растений и рыб, биометрии, в области генетики количественных признаков, и это ещё не весь список. В настоящее время он активно работает в области популяционной генетики лососевых рыб и популяционной генетики растений, разрабатывает теорию эко-географических единиц.
Лев Анатольевич ввел ряд статистических показателей, которые сейчас повсеместно используются в экологии и других биологических (и небиологических) дисциплинах для оценки количественных признаков и сравнения групп особей по этим признакам (или любых других переменных). Наиболее часто из низ используются среднее число морф, доля редких морф, показатель сходства популяций, критерий идентичности, показатель μ.
Долгое время Лев Анатольевич работал в области популяционной генетики человека (с середины 1990-х годов до середины 2000-х): он участвовал в разработке теории распространения микросателлитных ДНК-маркеров в популяциях, ввёл понятие эффективного темпа мутирования применительно к микросателлитным маркёрам Y-хромосомы человека для оценки времени возникновения Y-хромосомных линий, предложил использовать эту концепцию для изучения генетической истории Y-хромосом в различных этнических группах мира. Два десятка лет назад Лев Анатольевич стал соавтором статьи, в которой исследовалась генетическая дифференциация человечества. Эта публикация в 2003 году была признана лучшей статьей 2002 года по опросу журнала The Lancet.
В соавторстве с Михаилом Глубоковским Животовский разработал теорию флуктуирующих стад горбуши, основная публикация об этом вышла в 1986 году. Горбуша — один из видов лососевых рыб, который нерестится в реках азиатского побережья северной части Тихого океана — от Чукотки до Приморья и Японии. В данной теории предполагается, что вид состоит из популяций, между которыми возможны значительные обмены в разных регионах в разное время. Популяции как бы флуктуируют из одного региона в другой, частично смешиваясь, и периоды относительной стабильности сменяются периодами флуктуации стад горбуши. По этой причине объёмы и распределение нерестовых единиц горбуши нестабильны, а прогнозы численности нерестовых подходов труднопрогнозируемы и зависят от большого числа экологических параметров.
В середине 2000-х годов Лев Анатольевич «вернулся» в популяционную генетику лососевых рыб, основал лабораторию генетических проблем идентификации и вновь с головой “окунулся” в мир лососей. За пятнадцать лет существования лаборатории собрана огромная база образцов кеты по всему ареалу обитания, чуть меньшая база образцов по нерке, накоплена база данных по микросателлитным маркерам кеты, нерки, симы, кумжи, гольца, тайменя и ряда других лососевых рыб. Животовский с коллегами подробно изучает популяционную структуру кеты и участвует в разработке рекомендаций по ее воспроизводству.
Отдельное направление – теория краевых популяций вида на примере нерки и кеты. Изучаются уникальные популяции нерки озер Чукотки, Командорских и Курильских островов. Затрагиваются темы эволюции лососевых рыб.
Важное направление в работе лаборатории — популяционная генетика редких и исчезающих видов и популяций. Один из проектов в этом направлении посвящен краснокнижному виду Сахалинской области — сахалинскому тайменю. По результатам данной работы была охарактеризована популяционная структура сахалинского тайменя, выявлено соответствие между генетической кластеризацией и зоогеографическим районированием ареала вида, выявлен низкий уровень эффективной численности. Было выдвинуто предположение, что дивергенция сахалинского тайменя вызвана малой эффективной численностью и ограниченной частотой миграций между группами, а не долговременной изоляцией в ледниковых рефугиумах или современных местах обитания. Кроме этого, были даны рекомендации для работ по реинтродукции и искусственному разведению сахалинского тайменя.
Другая работа, о которой следует упомянуть, касается уникальной популяции озерной трески озера Могильного на острове Кильдин (Мурманская область). Кильдинская треска – это уникальная озерная популяция, длительное время живущая в репродуктивной изоляции, адаптированная к экстремальным условиям обитания (резкие градиенты солености и содержания кислорода, нехватка пищевых ресурсов, крайне ограниченный ареал обитания). При исследовании данной популяции было показать что она произошла от мигрирующего экотипа трески. Вследствие того, что анализ данных полногеномного секвенирования не выявил локусов, находящихся под отбором, было выдвинуто предположение, что генетический дрейф в столь малой популяции доминирует над селективными процессами, так что популяционно-генетические процессы у кильдинской трески, в том числе редукция её генетического разнообразия, носят нейтральный характер. Медианная оценка времени дивергенции составила приблизительно 330 поколений, или 1800 лет, что согласуется с геологической оценкой времени образования перемычки, отделяющей озеро Могильное от Баренцева моря.
В дополнение ко всему вышеописанному, примерно с 2015 года Лев Анатольевич активно работает над концепцией экогеографических единиц (ЭГЕ, EGU - ecogeographic units).
ЭГЕ – это популяция или группа соседних популяций, которые отграничены на ареале эколого-географическими градиентами; имеют сходные морфологические, физиологические или иные биологические признаки, предположительно ассоциированные с адаптациями к этим градиентам; связаны друг с другом генными потоками в ряду поколений и значительно репродуктивно изолированы от других популяций этого вида. Под “генным потоком в ряду поколений” понимается возможность обмена генами между популяциями, причем не обязательно за одно поколение, а пошагово за ряд поколений. Выделяют ЭГЕ в два этапа – 1) по доступным данным о географии, градиентах среды обитания, миграционных особенностях (генных потоках) и других экологических и средовых маркерах. 2) ЭГЕ, определенные на первом этапе, генетически тестируют для оценки корректности объединения тех или иных популяций в ЭГЕ путем анализа изменчивости ДНК-маркеров внутри и между ЭГЕ (по показателям генетического сходства или расстояния между популяциями, генетическим кластерам особей или популяций, оценкам межпопуляционных генных обменов и пр.).
Наукометрические показатели Льва Анатольевича поражают воображение. По данным сайта eLibrary.Ru на ноябрь 2022 года, где указывается информация согласно РИНЦ, у него 292 публикации, 12287 цитирований и индекс Хирша – 42 (h-индекс по Scopus тоже немалый - 39). Цифры отражают актуальность его научного поиска, востребованность работ мировым научным сообществом, активную работу и весомый вклад в научное познание мира.
Мы затронули только основные направления и результаты научной деятельности Льва Анатольевича. Ведь цель данной заметки - обозначить масштаб личности, показать глубину изучения проблемных вопросов и ширину научных взглядов Льва Анатольевича. Большое удивление всегда вызывает у него цитируемость его работ, какие-то публикации, о которых он думал, что они будут широко цитироваться, имеют средний уровень цитирования, а работа, которую он написал как заметку, неожиданно имеет максимальную цитируемость (напр. 26, 27). Это является подтверждением его же слов, о том, что науку сложно измерить и спрогнозировать…
Экспедиции и работа в лаборатории
Лев Анатольевич — основатель двух лабораторий в ИОГен РАН: лаборатории генетики количественных признаков (просуществовала восемь лет, с 1984 по 1992 год) и лаборатории генетических проблем идентификации (в декабре 2022 года лаборатории исполнилось 15 лет). В лаборатории генетических проблем идентификации сложился сплочённый коллектив, вместе работают опытные сотрудники, специалисты своего дела. С ними Лев Анатольевич неоднократно ездил в экспедиции на Дальний Восток, все коллеги проверены временем и тяготами экспедиционной жизни. Ведь экспедиционная работа является неотъемлемой частью жизни лаборатории. Поддерживались крепкие научные и производственные связи с сотрудниками ВНИРО, региональных отделений (СахНИРО, ТИНРО, ХбТИНРО, рыбоводных заводов Сахалинской области, и др.).
Лев Анатольевич ввел негласное правило – каждый сотрудник и аспирант обязан участвовать хотя бы в одной экспедиции, чтобы видеть вживую объект исследования в среде обитания и иметь наглядное представление о нём. В душе всех аспирантов эти поездки оставили яркие впечатления и придали особый колорит научной работе в стенах лаборатории.
Много ярких историй вспоминается в перерывах между работой за чашкой чая и вновь проживается коллегами. По мнению авторов этой статьи, уже можно написать небольшую книгу забавных и удивительных рассказов из экспедиционной жизни. За время существования лаборатории было проведено множество экспедиций по всему Дальнему Востоку (Курильские острова (Кунашир и Итуруп), о. Сахалин, Камчатка, Командорские острова, Чукотка, Приморье, Хабаровский край и на Европейский север — о. Кильдин (Кольский полуостров)). Ежегодно в экспедиции протяжённостью один-два месяца выезжало по две-три экспедиционные группы.
Первым аспирантом лаборатории генетических проблем идентификации была Марина Владимировна Шитова, соавтор этой статьи. Научная работа сотрудников в стенах лаборатории представляет собой чередование экспедиционных поездок в летний сезон и рутинной научной работы в зимний период (обработка полученных данных и различные эксперименты). Яркие поездки по диким местам Дальнего Востока влюбили меня в этот край, показали многообразие природы России, а рутинная научная работа в стенах лаборатории подарила удивительную возможность научного познания мира и эйфорию от первых маленьких открытий.
Удивительно легкая и дружественная атмосфера коллектива отмечается коллегами из других лабораторий ИОГен и разных учреждений. Заслуга в этом — Льва Анатольевича Животовского. Такой штрих: в течение многих лет в канун Нового года Лев Анатольевич организует встречи «расширенной лаборатории», на которые приходят все те, кто работал с нами раньше, кто ездил с нами в экспедиции, а также наши постоянные коллеги. Как руководитель лаборатории, он обладает чуткостью к коллегам, дает достаточно свободы в научном поиске сотрудников и всегда поддерживает новые начинания. По-видимому, главная его цель — поддержание неугасающего научного интереса в глазах коллег-исследователей. А эта задача — не из лёгких.
Просветительская деятельность: учебники, воспоминания, лекции, школы
Лев Анатольевич в своей рабочей деятельности никогда не ограничивается только наукой и исследованиями. Он активно участвует в просвещении и школьников, и студентов, и аспирантов, и учёных. Проще сказать, все, кто хотят поучиться у Льва Анатольевича, имеют для этого возможность. Можно перечислить и многочисленные доклады, в том числе научно-популярные, посвящённые лососёвым рыбам, охране популяций, а также и учёным, сыгравшим большую роль в развитии отечественной науки, например, эволюционисту Алексею Владимировичу Яблокову (выступление на междисциплинарном семинаре "Биология развития", чтения памяти А.В. Яблокова.
К счастью, многие из видеозаписей докладов можно найти в открытом доступе в Интернете (например, лекции “Популяционная структура вида: экология и генетика” в двух частях — раз и два, лекция "Как генетика может помочь раскрыть преступление?" , лекция “Практические задачи популяционно-генетических исследований рыб”, лекция "Эколого-генетический подход к выделению единиц запаса водных биоресурсов").
Лев Анатольевич читал курс лекций по генетике популяций в разных вузах и учреждениях страны и за рубежом, например, на кафедре генетики биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, в Новосибирском государственном университете, в Сахалинском государственном университете, в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, в Тартусском университете (Эстония), в Стэнфордском университете (Калифорния, США) и во множестве других учебных заведений. В 2012-2013 годах Лев Анатольевич вёл небольшой курс лекций по математическому аппарату в популяционной генетике на внутрилабораторном семинаре в ИОГен РАН для сотрудников лаборатории и приглашенных слушателей.
В 2021 году он разработал и прочитал курс по генетике природных популяций для аспирантов и всех желающих в ИОГен РАН и в 2022г – для студентов Физтеха.
Есть у Льва Анатольевича и эссе, посвящённые коллегам, с которыми довелось работать, например, воспоминания о Николае Васильевиче Глотове, его руководителе во время учёбы на ФПК (каф. генетики МГУ), а также соавторе книги-учебника по биометрии, “Вспышки из прошлого (о Николае Васильевиче Глотове)”. Такие книги ценны живостью и достоверностью воспоминаний, они позволяют увидеть как работали в науке яркие личности, вдохновенно и полностью отдаваясь ей, и благотворны для подрастающих учёных и тех, кому не хватает вдохновения и мотивации в своей научной деятельности.
Свой 70-летний юбилей Лев Анатольевич провёл в экспедиции на остров Кунашир, находясь вместе с нами в этот день на реке, можно сказать – вместе с рыбами. В честь семидесятилетия Льва Анатольевича в январе 2013 года была организована школа “Методы популяционной генетики”.
Она проходила в уютном и знакомом многим биологам, особенно московским, месте — на Звенигородской биологической станции. На ней собрались студенты, аспиранты и учёные из разных городов России и даже из разных стран. А лекторский состав был прекрасен — и сам Лев Анатольевич, и Николай Глотов, и Елена Салменкова, и Николай Мюге, и Дмитрий Зайкин, и многие другие. Кажется, что, в первую очередь, цель была одна — рассказать об охране природных популяций, о методах популяционной генетики, то есть — просто обменяться знаниями. Может быть, целью ещё можно назвать встречу для лекторов, ведь они — друзья, коллеги, ученики, и не всегда есть время и возможность встретиться, даже живя в одном городе, не говоря о разных странах. Но если взглянуть глубже, целью было вдохновить друг друга, поддержать, побыть друг с другом и восстановить ту тонкую атмосферу научного восторга и энтузиазма, которая легко улетучивается и исчезает и которую так сложно уловить вновь и удержать. И это не просто слова, мы, участники той школы, нередко обсуждали её с другими участниками, вспоминали особую атмосферу и то, как на нас, не только в плане карьеры, в работе, но и просто личностно, повлияла та школа.
Среди других моментов, связанных с просвещением, обязательно стоит указать общение Льва Анатольевича с коллегами, рабочие встречи и семинары. На лабораторных семинарах и кратко обсуждались полученные результаты, и новые прочитанные статьи, и конкретные научные проблемы. Заслушивались отчеты об экспедициях и поездках, работы аспирантов, а ещё — приходили приглашённые докладчики. Всегда происходило очень плотное и активное обсуждение. Лев Анатольевич может всегда сгладить острые углы в научных дебатах и направить научную дискуссию коллектива в конструктивное русло.
И глядя на рассказанное, виден масштаб личности Льва Анатольевича, его вклад в науку, в образование, в учёных и тех, кому просто интересен научный мир. И, конечно, в поддержание чувства радости, энтузиазма и вдохновения от познания нового, которое в наше время редко и, вместе с тем, невероятно ценно и важно.
В завершение этого рассказы авторы поздравляют Льва Анатольевича с юбилеем и желаем долгих лет жизни, светлых горизонтов и неистощимых запасов идей.
Авторы: Марина Шитова, Надежда Потапова