Методы разведения животных в неволе

Бениршке, К., Лэсли, Б., Райдер, О. Методы разведения животных в неволе // Биология охраны природы: Пер. с англ. / Под ред. М. Сулея, Б. Уилкокса. / Перевод Остроумова С.А.; Под ред. и с предисл. А.В. Яблокова. – М.: Мир, 1983. С. 255-274.

МЕТОДЫ РАЗВЕДЕНИЯ ЖИВОТНЫХ В НЕВОЛЕ

Почти все согласны с тем, что наша современная озабочен­ность проблемами охраны природы обусловлена в основном быстрым ростом человеческого населения. Наша потребность во все большей территории и все больших природных ресур­сах привела к обеднению дикой природы, и это заставило нас задуматься о необходимости сохранения некоторых животных в резерватах или зоопарках; мы не напрасно боимся, что они могут исчезнуть в ближайшие десятилетия (Ziswiler, 1967). Народонаселение Земли постепенно увеличивалось уже в тече­ние довольно долгого времени, однако в этом столетии наблю­дается особенно быстрый, взрывоподобный рост. Он обусловлен в основном двумя факторами: во-первых, замечательным прогрессом техники и, во-вторых, большими достижениями ме­дицины.

В этой статье мы попытаемся показать, насколько важны и полезны для охраны природы и разведения в неволе угрожае­мых видов та же техника и те же достижения медицины. Пред­ставим себе, что у животных, содержащихся в зоопарках, фи­зиология воспроизведения изучена так же хорошо, как и у домашних животных или человека; допустим, что мы научи­лись избавлять животных в зоопарках от инфекций и парази­тов так же успешно, как избавляемся от них мы сами. Тогда мы смогли бы без страха смотреть в будущее и были бы уверены в том, что спасем угрожаемые виды от вымирания. Сей­час мы еще далеки от этого идеала. Частично это объясняется тем, что важнейшим задачам охраны природы уделяется недо­статочно внимания; к тому же число ученых, работающих в области охраны природы, очень мало по сравнению с тем, сколько исследователей заняты изучением домашних видов или посвятило себя медицине.

Несомненно, что спасение значительной части видов будет зависеть от правильного обхождения с ними человека — будь то в резерватах, парках диких животных или в зоопарках. А это значит, что мы должны как можно быстрее накапливать необходимые знания, причем эти знания относятся к самым различным, удаленным друг от друга областям научных исследований.

ЭНДОКРИНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

 При обсуждении размножения в неволе и связанного с ним обмена половозрелыми особями часто высказывается мнение, что целесообразнее использовать искусственное осеменение, а не перевозить животных по всему земному шару. В конце концов, этот метод успешно использует сам человек, с его помощью размножается значительная часть крупного рогатого скота, а генетические банки гарантируют широкую доступ­ность высококачественной спермы ряда домашних животных. Хотя метод искусственного размножения представляется крайне полезным для решения рассматриваемой проблемы, он пока не принес успехов при работе с угрожаемыми видами. Во-пер­вых, не следует забывать, что для разработки методик искусст­венного оплодотворения крупного рогатого скота были прове­дены обширнейшие исследования. После успешных опытов по электроэякуляции стало возможным использовать для сбора спермы многих домашних животных специальные приспособле­ния с искусственным влагалищем. Удалось преодолеть пробле­мы химической иммобилизации и электроэякуляции. Были проведены многочисленные эксперименты с различными криопротекторами и средами для разбавления спермы, позволив­шие в конце концов достичь устойчивого успеха в заморажива­нии интактных клеток, которые при необходимости можно лег­ко разморозить.
Теперь научились получать сперму и у диких животных, правда с помощью электроэякуляции и с применением снотвор­ных средств (Seager et al., 1975). Для некоторых видов можно даже замораживать сперматозоиды, а затем восстанавливать их подвижность. Однако для других видов, особенно человекообразных обезьян — для которых разработка этих методов осо­бенно желательна, — характерна быстрая коагуляция семенной жидкости, что мешает успешному замораживанию и, следова­тельно, широкому использованию искусственного осеменения. Но даже если допустить, что замораживание научились прово­дить успешно для многих видов, возникает вопрос: как исполь­зовать свежеоттаявшую, жизнеспособную сперму? Например, в Африке получали полноценную сперму от слонов, которую затем хранили в жидком азоте в Лондонском зоопарке (ZSL, 1978). Однако сейчас не умеют определять время овуляции сло­них, и это делает весь проект по искусственному осеменению слонов невыполнимым. Более того, до сих пор для многих ви­дов неясно, какого типа у них овуляция: является ли она ин­дуцированной, подобно тому как это наблюдается у кроликов (т.е. яйцеклетка освобождается только после копуляции), или спонтанной, как у приматов.

Роль эндокринологических исследований

Осознав все эти трудности и огромное разнообразие репро­дуктивных циклов у млекопитающих, мы пришли к тому, что для существенного прогресса в данной области прежде всего необходимо точно охарактеризовать эти циклы. В зоопарке Сан-Диего мы создали эндокринологическую исследователь­скую группу. Ее основная цель была идентифицировать гормо­ны и определить их цикличность у большого числа видов, а также увязать действие гормонов с поведением и в конечном счете с возникновением беременности. В отличие от ситуации, характерной для человека и домашних животных, при работе с дикими животными нельзя рассчитывать на использование образцов сыворотки крови. Это обусловлено тем, что иммоби­лизация животных для взятия крови может вести не только к травмам, но и нарушать общий гормональный баланс. Сле­довательно, большинство работ надо  проводить  на основе регулярного отбора мочи. Диапазон того, что сейчас делается для выявления беременности, изучения репродуктивных циклов и вообще проникновения в сравнительную физиологию размноже­ния, можно проиллюстрировать на трех конкретных при­мерах.
Листоядные обезьяны — лангуры представляют собой гор­дость зоопарков, однако их трудно содержать. Бедствием на­шей колонии лангуров Дука были повторяющиеся выкидыши и гибель животных. У лангуров плохо определяется плацентар­ный гонадотропин, и раннюю беременность у них трудно диаг­ностировать обычными тестами на беременность. Вместе с тем, если измерять в моче лангуров общее содержание эстрогенов, можно увидеть, что оно остается довольно значительным почти до самого конца беременности (рис. 1).

РИС. 1. Общее содержание иммунореактивны.х эстрогенов в моче во время нор­мальной беременности у некоторых видов приматов. Содержание эстрогенов выра­жено в микрограммах эстрогенов (Э) на 1 мг креатинина (Кр.). У лангура Дука уро­вень   эстрогенов   остается   выше  2   мкг/мг   Кр   в  течение   последних  двух  третей   периода беременности.

После изучения ряда беременных и небеременных самок стало возможным диагностировать беременность вполне надежно. Более того, когда во время беременности резко падает эстроген (рис. 2), можно предсказать гибель плода; в этих случаях следует обра­щаться к помощи ветеринаров, которые при необходимости должны извлечь мертвый плод. (Resnik et al., 1978). До того как были проведены эти исследования, однозначный диагноз был невозможен, поскольку близкородственные лангурам мартышковые обезьяны (макак-резус, павиан), например, во вре­мя беременности выделяют с мочой лишь небольшие количест­ва эстрогена. По своим эмбрио-плацентарным особенностям лангуры ближе к людям, чем к макакам-резусам, несмотря на то что и макаки-резусы, и лангуры принадлежат к единой группе обезьян Старого Света. Полученные результаты привели к углублению эндокринологических исследований плацен­ты и надпочечников этих животных и должны дать основу для более успешного содержания этих видов.

РИС. 2. Последовательное определение эстрогенов в моче у беременной самки лангура Дука. Приблизительно за месяц до ожидаемых родов произошло резкое паде­ние эстрогенов, указавшее на смерть плода. Затем было произведено кесарево сечение с удалением мацерированного плода. По горизонтали — календарные даты (первое число перед дробной чертой — номер месяца). Обратите внимание на разницу масштабов   вертикальных   шкал   рис. 1 и 2.

Другой пример — девятипоясный броненосец. Этот вид, хо­тя и не находится под угрозой исчезновения, выбран по при­чине его печальной известности как вида, не размножающегося в неволе. Возможно, что благодаря лучшему пониманию его репродуктивных особенностей можно будет помочь и другим видам (например, гигантской панде). Кроме того, девятипояс­ный броненосец обладает рядом черт, характерных для человека. Например, самки этого вида имеют матку того типа, ко­торый присущ приматам; у монозиготных квадруплетов обнаружен гигантский эмбриональный надпочечник, который подвергается инволюции при рождении, подобно тому как это происходит у человека, и, наконец, самки броненосцев имеют гемохориальную плаценту. Еще одной интересной чертой этого вида (по которой он уже отличается от человека) является его температура тела, равная 33°С. Мы перечислили здесь лишь некоторые из многих необычных и загадочных особенностей этого вида. Интенсивные исследования в нашей лаборатории показали, что у броненосцев ни желтое тело, ни плацента не образуют прогестерон, необходимый для поддержания беремен­ности. Этот гормон вырабатывают в основном надпочечники плода. Этот совершенно новый и необычный факт свидетель­ствует о том, что девятипоясный броненосец отличается от большинства других млекопитающих, у которых исследовались взаимодействия между плодом, плацентой и материнским организмом. Возможно, такое происхождение прогестерона явля­ется очень "примитивным" признаком, но, как бы то ни было, этот пример иллюстрирует разнообразие репродуктивных цик­лов у млекопитающих. Для разведения в неволе имеет большое значение осознание того, что стерильность самок в неволе (но не самцов) связана с высоким выходом прогестерона (Lasley et al., 1978 ). Различные исследования указывают на то, что местом образования прогестерона у взрослых  самок в  неволе служит надпочечник; можно предположить, что там же образу­ется прогестерон и у плода. Исследования, осуществляемые в настоящее время, нацелены на то, чтобы изменить эти неже­лательные физиологические реакции и получить возможность сознательно управлять размножением содержащихся в неволе групп  броненосцев.

Третья группа видов, эндокринные системы которых пред­ставляют интерес, — лемуры, размножающиеся в нашем парке. Эти животные имеют ярко выраженный зимний сезон размно­жения с хорошо проявляющимися половыми циклами. У них изучали сначала кровь, а затем и мочу на содержание эстроге­на, тестостерона и прогестерона. С помощью этих измерений удалось уточнить время овуляции и показать разницу в длительности и типах циклов у трех изученных видов (Bogart еt al., 1977). Хотя наши первые попытки искусственного осемене­ния провалились, мы собираемся их повторить — не только для того, чтобы доказать реалистичность метода, но также для то­го, чтобы преодолеть нежелание одной из самок рыжего лему­ра спариваться.

Методики определения гормонов

 Наши эндокринологические исследования проводились в ла­боратории, оборудованной для проведения опытов с помощью специальных радиоиммунологических методик, которые стан­дартны во многих клиниках. При работе с помощью этих ме­тодик используют специфические антитела к исследуемым ве­ществам.
Пусть необходимо измерить содержание в биологическом образце тестостерона. Для этого к подготовленному образцу добавляют антитела против тестостерона и известное количест­во радиоактивного тестостерона. Антитела конкурентно адсор­бируют эквивалентные количества определяемого (немеченого) и радиоактивного (меченого) тестостерона. После соответст­вующего периода установления равновесия фракцию, связан­ную с антителами, отделяют и ее радиоактивность измеряют в сцинтилляционном счетчике. Количество тестостерона опреде­ляют затем  по установленным  заранее  кривым.
Эта методика с использованием специфических антител при­емлема для многих, существенно различающихся между собой диких животных, поскольку у млекопитающих большинство стероидных гормонов репродуктивной системы сходно. В том случае, когда у разных видов метаболизм стероидных гормо­нов достаточно сильно различается, как, например, у непарно­копытных и китов, для точной идентификации стероидов при­меняют другие методики, в частности жидкостную хроматогра­фию в условиях высокого давления.  Главное — то, что анализ стероидов в моче дает хорошие результаты для большого чис­ла  видов.
Проблема выявления стероидных гормонов совершенно от­личается от ситуации с белковыми гормонами, поскольку структура последних в царстве животных варьирует более зна­чительно. Так, маловероятно, что антитела к лютеинизирующему гормону (ЛГ) гипофиза человека или обезьян могут помочь надежно измерить концентрацию этого гормона у броненосцев, слонов или газелей — если называть некоторые из видов, пред­ставляющих интерес. Тем не менее нормальный репродуктив­ный цикл у человека и его нарушения изучены с помощью измерений белковых гормонов, которые исследовались в образ­цах сыворотки крови, а не мочи. Необходимость в последних была осознана нами несколько позже, и теперь мы использу­ем именно их. Недавно биологическая активность ЛГ была определена по его способности стимулировать образование тестостерона интерстициальными клетками в семенниках крыс, после чего тестостерон был легко измерен (Dufau et al., 1974). Метод с использованием интерстициальных клеток крыс широ­ко использовался в нашей лаборатории и оказался плодотвор­ным в межвидовых исследованиях. Следует отметить, что в мо­че появляется достаточное для измерения количество ЛГ. Когда параллельно с образцами мочи использовали экстракты гипофиза, были получены сходные кривые «доза — ответ». Это дает основание с доверием относиться к результатам определе­ния ЛГ по кривым, полученным при анализе проб и плазмы, и мочи. Интересно то, что плод броненосца имеет гораздо более высокий уровень содержания ЛГ, чем его плацента или материнский организм. Это позволяет надеяться на выяснение ме­ханизма развития половых различий у эмбрионов.

Описанные начальные исследования репродуктивных цик­лов диких животных вселяют в нас надежду, что современные методики эндокринологии не только приложимы, но и будут крайне полезны в будущей работе с угрожаемыми видами животных.

 Определение пола и эндокринологические исследования

Мы заметили, что пол многих птиц в коллекции нашего зоо­парка нельзя определить по внешнему виду. Поскольку млеко­питающие экскретируют тестостерон (Т) и эстрогены (Э) с мочой, было высказано предположение, что эти стероиды мож­но обнаруживать в фекалиях птиц и таким образом опреде­лять пол. Систематическое изучение содержащихся в фекалиях Т и Э действительно показало, что с их помощью можно опре­делять пол здоровых половозрелых птиц. Этот метод особенно полезен, когда содержание стероидов выражается в виде отношения Э/Т (Czekala, Lasley, 1977). У большинства особей,, возраст и половая принадлежность которых были установлены, это отношение больше двух у самок и много ниже у самцов. Однако абсолютное количество этих гормонов у различных ви­дов разное. На рис. 3 показаны результаты изучения гаи­тянских попугаев, фекальные образцы которых посылались без указаний на пол птицы, хотя он был предварительно определен другими способами. Результаты опыта четко свидетельствуют о том, что данный метод полезен и достаточно точен, поскольку пол для всех образцов был определен правильно. Следует от­метить, что образцы были законсервированы в формалине — сейчас мы используем 1%-ный раствор —для того, чтобы исключить заражение вирусом ньюкаслской болезни.

РИС. 3. Соотношение эстрогены/тестостерон (Э/Т) для трех фекальных образцов десяти гаитянских попугаев Атаzопа ventralis (Bercovitz, 1978). Вертикальные отрезки указывают стандартные отклонения. Пять животных слева — безусловные самки (Э/Т>2). Четыре животных справа — самцы (Э/Т<1). Шестое животное с соотношением ЭT=1,6 —неполовозрелая  особь,   и   ее  пол   нельзя  определить  этим   методом.

Поскольку примерно у 30% всех видов птиц половой ди­морфизм по внешним признакам отсутствует, описанная ме­тодика, по-видимому, будет очень полезна при разведении птиц. Для полной уверенности орнитологи могут определять пол с помощью лапаротомии - ветеринары недавно научились без труда наблюдать гонады птиц с помощью лапароскопа. Однако легкость, с которой можно собирать фекалии для отправки в эндокринологические лаборатории, делает этот спо­соб определения пола более удобным для широкого примене­ния. С помощью измерения Т и Э в сыворотке был определен пол у варана с о. Комодо. Возможно, что этот метод будет yспешно применен и к другим видам. Кроме того, он может найти применение в диагностике и терапии эндокринных забо­леваний у животных, подобно тому как это имеет место в ме­дицине.
 

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ  ИССЛЕДОВАНИЯ
 
Как и в эндокринологии, в цитогенетике медицинские ис­следования в течение последних двух десятилетий привели к выдающимся успехам. В настоящее время широкий набор ано­мальных синдромов объясняют хромосомными аберрациями; частые выкидыши также можно связать с хромосомными пере­стройками при нарушениях в мейозе. Когда исследовались со­поставимые явления у домашних видов (овец, крупного рогатого скота, лошадей), были найдены сходные синдромы. Следовательно, можно допустить, что эти синдромы будут найдены и у тех видов, которые мы хотим сохранить.
Для начала необходимо определить для всех видов нор­мальное число хромосом, что само по себе является серьезной задачей. Из приблизительно 3000 видов млекопитающих в этом плане охарактеризовано — правда, часто поверхностно — от одной трети до половины (Hsu, Benirschke, 1967-1977). Обычно это делается на одном или двух животных каждого ви­да. Методы изучения хромосомных сегментов, дающие гораздо более подробную информацию, в большинстве случаев не ис­пользуются. Когда анализировали большее число особей и изу­чали хромосомные сегменты у животных из разных регионов, для каждого конкретного вида обнаруживали значительный хромосомный полиморфизм. Это согласуется с последними дан­ными, полученными для человека. Иногда в таксонах с почти идентичными фенотипами регистрировали количественные раз­личия в числе хромосом. В этих случаях можно предположить, что скрещивание при разведении животных в природоохранных целях может оказаться вредным. Однако вопросами такого скрещивания занимается очень небольшое число исследовате­лей. Поэтому фактических данных в пользу нежелательности скрещивания животных, у которых не совпадают хромосомные наборы, очень мало. Вместе с тем, даже исходя из немного­численных примеров, можно заключить, что в будущем эти во­просы найдут практическое приложение.
 

Хромосомный полиморфизм внутри видов
 

Особенно поразителен хромосомный полиморфизм у южно­американских приматов. На основании полученных к настоя­щему времени данных можно сделать предположение, что мно­гие из этих приматов находятся в процессе активного видооб­разования. Так, беличьи обезьяны из различных регионов имеют различные кариотипы, которые коррелируют с небольши­ми отличиями в распределении шерсти на лицевой поверхности (Jones et al., 1973). Сходным образом у паукообразных обезь­ян (большой группы обезьян со многими цветовыми варианта­ми окраски шерсти, широко распространенной на севере Юж­ной Америки) обнаружены значительные вариации по струк­туре нескольких хромосом; эта большая группа распадается по генотипу по меньшей мере на четыре группы. Все особи этих двух видов имеют одно и то же число хромосом; однако структура некоторых хромосомных пар, как показывает анализ хромосомных сегментов, различается. Подобные различия мож­но объяснить лишь с помощью предположения, что некоторые сегменты  инвертированы или транслоцированы (рис.  4).

РИС. 4. Кариотип самки светлолобой коаты (Ateles paniscus belzebuth), пойманной в Боливии д-ром Купером (R.A. Cooper, 1973). Окраска по Гимзе. Большинство из 44 хромосом спарены. Стрелки указывают на предполагаемые обмены межцу корот­кими плечами хромосом 3 и 6. Эта транслокация в данном образце гетерозиготна, в других образцах она   может быть гомозиготной.
Ситуация  с  обыкновенной    ночной    обезьяной    еще  более сложная. К настоящему времени у неё идентифицировано 8 различных кариотипов, характерных для особей тех районов, откуда они происходят. У этого вида обезьян число хромосом варьирует от 2n=46 до 2n=56. Еще важнее то, что, как было показано, образование пар между особями, имеющими одинаковые кариотипы, ведет к улучшению размножения (Cicmanec, Campbell, 1977). Установлено, что существуют гибриды жи­вотных с различными кариотипами. Если обратиться к опыту изучения людей, имеющих 45 хромосом, то можно предполо­жить, что к увеличению частоты выкидышей приводят нару­шения в сегрегации непарных хромосом в мейозе. Однако по­ка прямые данные о случаях выкидышей, обусловленных анеуплоидией, отсутствуют; их получение может оказаться важным для разработки в будущем стратегий охраны генофонда.

Возможно, что упомянутые хромосомные перестройки — природное эволюционное явление и формирование пар для размножения только из «подходящих» особей означало бы по­пытку «задержать стрелки часов». Однако пока обо всем этом имеется слишком мало информации, чтобы делать определен­ные выводы. Известна линия крупного рогатого скота, с хро­мосомным набором, содержащим всего 59 хромосом (нормаль­ное число хромосом 2n = 60), для которого характерна трансло­кация 1/29. Такой генотип имел один из шведских быков, спер­ма которого широко использовалась в племенном деле. Этот генотип теперь широко представлен в некоторых инбредных линиях крупного рогатого скота. Есть подозрение, что он может оказывать существенное вредное воздействие на биоло­гию размножения крупного рогатого скота; однако четких указаний на это пока нет (Gustavsson, 1969). В то же время появилась еще одна «новая» линия крупного рогатого скота, у которой имеется сбалансированный набор из 58 хромосом.
Если подобные события наблюдаются при инбридинге угро­жаемых видов, то было бы интересно выяснить, каково их воздействие на будущее таких видов — вредное, полезное или нейтральное? Пока ответ на этот важный вопрос неизвестен. Однако в свете данных, имеющихся для домашних видов, со­вершенно очевидно, что необходимо продолжать начатые ис­следования.

Хромосомная эволюция и филогения
 

Мы изучали хромосомы антилоп и лошадей с целью лучше понять эволюционные взаимоотношения между этими видами. В ходе наших исследований было обнаружено много важного и интересного. Например, олени-мунтжаки в Индии и Китае, обладая сходным фенотипом, имеют сильно различающиеся хромосомные числа. Так, индийский    мунтжак (Muntiacus muntjac) имеет хромосомное число 2n=7 (самцы) и 2n=6 (самки), в то время как китайский вид (Muntiacus reevesi) имеет  2n=46.

В сходных ситуациях (правда, с меньшей разницей в хро­мосомных числах) такие результаты позволяют определить,, имеют ли некоторые животные в наших коллекциях гибридное происхождение. Это диагностический тест, с просьбами о про­ведении которого к нам обращаются все чаще и чаще. Нередко бывает, что родительские виды лишь незначительно различа­ются по рисунку сегментации (кошачьи) или эти различия мо­гут быть довольно большими (рисунок С-сегментации у кито­образных).
Удивительный факт был найден недавно при изучении со­малийской газели (Gazella soemmeringi). Мы получили две особи из Буш-Гарденса и обнаружили, что их хромосомы имеют примечательное различие, гораздо большее, чем бывает обычно у парнокопытных (рис. 5 и 6). Этот факт стано­вится особенно важным, если учесть, что группа предков, от которых происходят эти газели, характеризовалась повышенной частотой выкидышей и рождением мертвых детенышей. Если такие нарушения в размножении происходят вследствие анеуплоидных кариотипов, то разделение стада на группы со сход­ными генотипами станет обязательным. Однако отлов и изуче­ние кариотипа у таких непоседливых животных, как газели — задача трудная. И все-таки, если окажется, что кариотип име­ет очень большое значение для успешного размножения, установление кариотипа может стать частью всех начальных ка­рантинных исследований.

РИС. 5. Кариотип самки сомалийской газели (Gasella soemmeringi), имеющий 35 хромосом (ср. с рис. 6). У этого вида лишь 5 истинно акроцентрических хро­мосом. В этом образце, окрашенном по Гимзе, предполагаемые Х-хромосомы помещены на последнем месте. У многих газелей наблюдается слияние Х-хромосом и аутосом. Этот процесс может происходить и у данного вида.

РИС.   6.   Кариотип   самки   сомалийской   газели   из   того   же   стада,   что и животное на рис. 5, но с 36 хромосомами и 11 акроцентриками.   Последние   четыре   элемента предположительно   составляют   Х-хромосому,   показанную на рис. 5. В настоящее время структура и функция хромосом интенсивно исследуются.

В неволе сейчас содержится около 60 особей окапи. Мало­вероятно, что зоопарки смогут приобрести новых животных. Из тех немногих особей, кариотип которых изучен, некоторые имеют число хромосом 2n=46, а другие 2n=45. Для животных последнего типа характерно одно робертсоновское слияние. Сейчас мы не располагаем точными данными о том, оказыва­ет ли это слияние вредное воздействие на репродукцию, од­нако  такая  возможность  не  исключена.

В некотором смысле сходный полиморфизм мы нашли у ку­лана, близкого родственника дикого осла онагра. Те немногие особи, которые пока были обследованы, имели либо 54, либо 55 хромосом. Это отличается от онагра (2n = 56) на однократ­ное робертсоновское слияние. Не исключено, что мы наблю­даем этап хромосомной эволюции. Альтернативно можно пред­положить, что эти животные представляют собой гибриды осо­бей с 56 и с 54 хромосомами. Однако говорить сколько бы то ни было определенно об этом пока рано, поскольку изученo всего 6 особей.

Особи всех исследованных пород домашних лошадей име­ют 64 хромосомы. Их предполагаемый предок, лошадь Прже­вальского, всегда имеет 66 хромосом. Плодовитые гибриды лег­ко определяются благодаря тому, что имеют 65 хромосом. Здесь мы хотели бы подчеркнуть, что такие гибриды не долж­ны допускаться в генный пул тех немногих из лошадей Прже­вальского, которые сохраняются в зоопарках (Ryder et al., 1978).

Цитогенетические исследования были полезны и при опре­делении некоторых таксономических взаимосвязей. Можно ожи­дать, что необычные слияния хромосом происходят только в очень редких случаях; этот факт позволяет делать некоторые заключения о филогенезе ряда видов. Например, среди антилоп имеется необычное слияние Х-хромосомы с аутосомой, наблю­даемое по меньшей мере у восьми видов. Этого слияния нет у четырех других видов. На основании этих данных полезно постулировать зависимость, показанную на рис. 7 (Effron et al., 1976). Сходным образом слияние Y-хромосомы с аутосо­мой связывает вместе виды подсемейства винторогих антилоп. Однако дополнительная транслокация между Х-хромосомой и аутосомой обычна лишь у немногих из этих животных и, сле­довательно, имеет более позднее происхождение.

РИС. 7. Диаграмма предполагаемого эволюционного родства среди Antilopinae, ко­торое выявляется при изучении рисунков сегментации кариотипов (Effron et al., 1976). Транслокация между Х-хромосомой и аутосомой обычна для всех 8 видов нижней группы. Цифры в кружочках обозначают число обычных метацентриков, образуемых при робертсоновском слиянии (ZooNooz, август 1976).

Необходимо подчеркнуть, что цитогенетическая характерис­тика млекопитающих имеет не только чисто теоретический ин­терес, но крайне полезна для дела сохранения генофонда. По­разительно, например, что трисомия (эквивалент синдрома Дауна у человека) обнаружена у человекообразных обезьян — шимпанзе, горилл, орангутанов. Потенциальное значение осо­бей с такой аномалией для разведения в неволе следует тща­тельно взвесить. При наблюдении за дикими животными в неволе можно использовать анализ амниотической жидкости и культуры клеток, которые  применяются  при  медицинском   наблюдении и изучении беременности у человека. Например, работая с гориллами, для которых назревала необходимость кесарева сечения, неоднократно измеряли соотношение лецити­на и сфингомиэлина (Л/С) в амниотической жидкости. На ос­новании этих данных судят о степени зрелости плода (O'Grady et al., 1973). Дородовый хромосомный анализ проводили в амниотической жидкости беременных коров (Bongso, Basrur, 1977);  этот  метод можно распространить и на другие виды.

Для будущего важен следующий вопрос: нужно ли опре­делять пол плода некоторых видов и прерывать беременность в случае, если плод мужского пола? Например, сейчас имеется слишком много самцов арабского орикса (сернобыка), содер­жание которых стоит весьма дорого. Аналогичное положение существует и для ряда видов копытных и других животных, ко­торые в  период  размножения  имеют гарем.

Роль цитогенетических факторов как причины повторных неудач беременности можно проиллюстрировать на примере нашего старейшего самца лангура Дука с аномальным кариотипом — реципрокной транслокацией между двумя аутосомами. В нашей колонии этого вида были отмечены повторные выки­дыши, сопровождавшиеся быстрым падением эстрогенов в мо­че самок во время беременности. Мы надеемся в будущем идентифицировать выкидыш, обусловленный анеуплоидией, что даст возможность проверить гипотезу о транслокации как воз­можной причине неудач в размножении.

Замороженный зоопарк

В цитогенетических исследованиях диких видов прогресс очень медленный, и наиболее интересные для таких исследова­ний животные не всегда доступны. Кто захочет обездвиживать, например, жирафа или носорога только для того, чтобы изучить их хромосомы? В то же время постоянно разрабатываются но­вые методики, которые требуют более детального изучения ранее исследованных кариотипов. Решением проблемы полу­чения материала для исследования может быть сохранение клеточных культур в жидком азоте. С помощью этой методики, которая очень напоминает методику, применяемую для сохранения спермы, клетки впоследствии можно «воскресить» в любое время.

Именно по этой причине мы сделали попытку хранить в нашем «замороженном зоопарке» («ковчеге двадцатого столе­тия», как его назвали) линии клеток, полученных путем биоп­сии млекопитающих, умерших в нашем зоопарке. Эта кол­лекция представляет ценность для исследователей, которые изу­чают процесс старения клеток и гибридизуют клетки или ДНК в целях установления гомологии и локализации генов в индиви­дуальных хромосомах. Сходные исследования рептилий и птиц проводятся в нескольких лабораториях. Однако, если мы хотим получить характеристику геномов большинства диких видов, необходимы гораздо более активные усилия. В настоящее вре­мя сохранение клеток известного происхождения путем их замораживания по крайней мере помогает сберечь эти генофон­ды для дальнейшего изучения.

Инбридинг и оценка генетического разнообразия

Другой вопрос, вызывающий большое беспокойство тех, кто вовлечен в долговременное разведение видов в зоопарках,— возможное развитие у животных дефектов вследствие интен­сивного инбридинга. Этот вопрос уже начинает привлекать внимание, но еще требуется большая дополнитель­ная работа. В прошлом уже возникали подозрения, что ис­пользование в племенном деле высокоинбредных животных иг­рает некоторую роль в ряде заболеваний и служит причиной неудач  в  размножении.

Одним из последствий инбридинга является уменьшение из­менчивости потомков инбредной особи. Генетическую изменчи­вость в природных популяциях и в колониях, содержащихся в неволе, можно оценить с помощью определения групп крови и электрофоретических методов. Ясно, что виды сильно варь­ируют по генетической изменчивости. О генетическом разнооб­разии свободноживущих популяций большинства из тех видов, которые содержатся в зоо­парках и аквариумах, известно очень мало. Если бы этих данных было боль­ше, то генетическое регулирование содержащихся в неволе экзотических видов можно было бы организо­вать более рационально. Сейчас есть возможность сравнить генетические ха­рактеристики популяций, содержащихся в неволе в разных зоопарках. В прак­тическом смысле мы можем принять, что поддержание полиморфизма внутри вида улучшает его шансы на ус­пех при длительном разве­дении в неволе.

Примером практического приложения этого типа генетического мониторинга угрожаемых видов, содержащихся в неволе, могут служить наши исследования генетической изменчивости у лошади Пржевальского (Equus przewalskii). До­вольно многочисленное ста­до животных этого угрожае­мого вида поддерживается последнее время в зоопарке Сан-Диего и в Парке диких животных. Этот вид в при­роде, вероятно, уже вымер. Однако в зоопарках сохра­няется  около 270 особей этих животных. Наше стадо происходит от девяти особей, пойманных в Монголии и завезенных в Европу в 1901-1902 гг. Мы провели совместно с учеными Калифорнийского универси­тета из Дейвиса и Лос-Анджелеса измерения генетической изменчивости по группам крови, гемоглобинам и белкам сыворот­ки (Trommershausen-Smith et al., в печати; Ryder, 1977).

На рис. 8 показаны результаты разделения белков сы­воротки некоторых особей лошади Пржевальского с помощью электрофореза в полиакриламидном геле. Можно отметить полиморфизм по некоторым белкам, особенно трансферринам и преальбуминам. В целом эти исследования выявляют довольно значительную степень полиморфизма охарактеризованных приз­наков. При изучении потомства, рожденного в зоопарке Сан-Диего и Парке диких животных, полиморфизм был обнаружен в 12 из 17 исследованных локусов, несмотря на довольно большие коэффициенты инбридинга (f=0,218-0,334). Родительское стадо, от которого произошли эти потомки, имело полиморфизм по 14 из 17 локусов. Снижение числа полиморфных локусов может быть связано с тем, что перестала размножаться ко­была Роксайна — единственный в этом стаде источник поли­морфизма по двум системам белков.

РИС. 8. Электрофореграмма в полиакриламидном геле белков сыворотки крови девяти особей лошади Пржевальского (Ryder, 1977). Образцы сыворотки подвергнуты электрофо­резу в 7,5%-ном полиакриламиде при рН 8,4. Белки окрашены кумасси синим. Полосы: 1 - жеребенок, 2 - Генриетта, 3 - Богатка, 4 - Джинхолд, 5 - Босага, 6 - Белкина, 7 - Белзар, 8 - Болинда, 9 - Богдо, 10 - Белайна. Самые темные полосы — сывороточные альбу­мины. Сывороточные трансферрины —темноокрашенные полосы на полпути между альбуми­нами и верхним краем геля. Преальбумины движутся впереди (т. е. ниже) альбуминов. Обратите взимание на гетерогенность белко­вых полос.

С целью поддержать генетическое разнообразие в изучае­мых локусах (предположительно и в других локусах), очевид­но, следует добиться размножения Роксайны. Этот случай сви­детельствует о том, что в плане сохранения генетического раз­нообразия очень важно, чтобы размножалась каждая особь в стаде. Это особенно существенно для таких видов, как лошадь Пржевальского, — в данном примере число особей в общей популяции ограничено, а шансы получения новых животных ни­чтожны. В подобных случаях будущее существование вида будет зависеть от успеха попыток по разведению в неволе. В све­те этих данных становится ясно, что для определения параметров генетического разнообразия и гетерозиготности не­обходимо применять самые современные методы. Полученные сведения могут оказаться полезными при работе с угрожаемы­ми  видами.

ВКЛАД   ВЕТЕРИНАРИИ

Если учесть, что число видов, которые надо лечить в нево­ле, огромно, а число болезней животных, притом малоизучен­ных, еще больше, станет ясно, что ветеринарная служба в зоо­парках сталкивается с громадными трудностями. Приятно от­метить, что в последнее десятилетие в учебные программы Ветеринарной школы включено много вопросов по экзотическим видам, а также расширены возможности для обучения и совершенствования в этой важной области.

Одновременно с улучшением подготовки специалистов боль­шие успехи были сделаны в лечении экзотических видов, что значительно помогает делу сохранения генофонда. Более эф­фективно стали лечить инфекционные и паразитарные болезни. Что особенно важно для зоопарков, научились предотвращать распространение вредных агентов от одной группы животных к другой, не имевшей ранее контакта с этими агентами. В лечении экзотических видов стали широко использовать лапа­роскопию и рентгенографию. В случае необходимости успешно применяют также  современные хирургические приемы,  например трансплантацию костей.

Сейчас активно разрабатываются новые программы, которые внесут новый полезный вклад в данную область. Конкретный результат этих программ пока трудно предсказать. Говоря о новых программах, мы имеем в виду, в частности, улучшение стоматологической помощи. Проблемы, связанные с зубами, имеются у многих видов, особенно если учесть, что пища жи­вотных в зоопарке часто отличается от привычной, как и вообще условия жизни в неволе. Поэтому своевременное распознавание болезней зубов и их терапия очень важны. Кроме уда­ления зубов, могут приниматься и другие терапевтические меры, например лечение каналов корней, использование коронок и т.д. (Robinson,   1978).

Отрадно видеть, что врачи, имеющие в своем распоряжении совершенное медицинское оборудование, хотят, более того, ак­тивно жаждут, своим искусством содействовать сбережению ге­нофонда. Уход за представителями редких видов все улучшает­ся, приближаясь по своему характеру к медицинскому уходу. Больше всего прогресс в этой области тормозится из-за отсут­ствия  достаточного  числа  специалистов,   работающих в этой сложной области, и из-за скудности выделяемых средств, а меж­ду тем увеличение средств совершенно необходимо для улуч­шения снабжения нужным оборудованием, активизации иссле­дований  и  расширения   персонала.

В качестве примера упомянем об использовании в зоопар­ках ультразвукового метода как диагностического средства. В последнее десятилетие этот метод быстро совершенствовал­ся. Сейчас с его помощью стало возможным не только опреде­лять размеры плода, локализацию плаценты и наблюдать за ростом плода, но измерять также такие параметры, как раз­мер мочевого пузыря и камер сердца эмбриона. Ультразвук применяется для выявления опухолей, цист, чужеродных тел, а также решения множества других медицинских проблем; при этом избегают опасности облучения. Кроме того, он позволя­ет врачу следить за физиологическими событиями в динамике их развития, а не на основании статической картины рентге­нограмм. Ультразвуковой метод довольно дорог, но он настоль­ко необходим, что современная медицина, связанная с размно­жением, уже не в состоянии обходиться без него. Не следует откладывать  его  использование  в  деле  сохранения  генофонда из-за возможных денежных ограничений. Если серьезно подой­ти к этой проблеме, то наш долг — убедить в этом обществен­ное мнение.

ВЫВОДЫ

Дикая природа во всем мире быстро исчезает. Становится все более и более вероятным, что в близком будущем сущест­венное число видов животных вымрет. Зоопарки служат по­следним прибежищем для небольших по численности групп животных, но они далеко не в равной степени подготовлены для того, чтобы осуществить эту сложнейшую задачу. Вообще говоря, о большинстве видов известно так мало, что мы не уверены в их способности длительно размножаться в условиях неволи.

Совершенствование биомедицинских методов дает основу для получения информации, необходимой для разведения в неволе угрожаемых видов. В зоопарках необходимо быстро внедрять современное медицинское оборудование, и обществен­ное мнение должно активно поддержать такое внедрение. Же­лательно предпринять и расширить эндокринологические, гене­тические исследования, равно как и работы в области изучения инфекционных заболеваний. Результаты этих исследова­ний вместе с информацией о поведении животных можно затем с успехом применять для спасения нашей сокращающейся ди­кой природы.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Antikatzides Th., Ericksen S., Spiegel A. 1976. The Laboratory Animals in the Study of Reproduction, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart. Книга содержит сравнительные эндокринологические данные для таких таксономически далеких видов, как приматы и грызуны, и служит полезным пособием для исследований в данной области. До нее работ по сравнительной эндокринология экзотических видов не публиковалось.

Benirschke К. (ed.). 1969. Comparative Mammalian Cytogenetics, Springer-Verlag, New York. Монография по итогам конференции. Первая попыт­ка проанализировать эволюционное значение изменения числа хромосом у млекопитающих.

Chiarelli А.В., Сараппа Е. 1973. Cytotaxonomy and Vertebrate Evolution, Academic Press, New York. Ценный обзор данных по хромосомам различных классов позвоночных. Особенно полезны таблицы, где приведе­ны хромосомные числа почти всех животных, которые были изучены до 1973 г.

Flowler M. (ed.). 1978. Zoo and Wild Animal Medicine, W.B. Saunders Co.. Philadelphia. Это наиболее современное пособие по ветеринарии экзотических видов, включающее последние достижения в этой сложной об­ласти.

White M.J.D. 1973. Animal Cytology and Evolution, Cambridge University Press, London. Наиболее современный анализ важного вопроса о хро­мосомных перестройках.

Yen S.S.С, Jaffe R.В. 1978. Reproductive Endocrinology, W.В. Saunders Co., Philadelphia. Обсуждение всех важнейших эндокринных механизмов и методов работы с гормонами в самом современном освещении, но в приложении только к эндокринной системе человека, связанной с размножением.

ЛИТЕРАТУРА

Bogart  M.H.,  Kumamoto  A.T.,  Lasley  B. L., 1977. A comparison  of  the reproductive cycle of three species of lemur, Folia Primatol., 28,  134-143.

Bongso A., Basrur P.K., 1977. Bovine fetal fluid cells in vilro: fate and fetal sex prediction accuracy, In Vitro, 13, 769-776.

Cicmanec J.C., Campbell A.K., 1977. Breeding the owl monkey (Aotus trivirgatus) in a laboratory environment, Lab. Anim. Sci., 27, 512-517.
Czekala N.M., Lasley B.L, 1977. A technical note on  sex determination in monomorphic birds using faecal steroid analysis, Inter. Zoo Yearb., 17, 209-211.

Dufau M.L., Mendelson C, Catt K.J., 1974. A highly sensitive in vitro bioassay for luteinizing hormone and chorionic gonadotropin; testosterone pro­duction by dispersed Leydig cells, J. Clin. Endocrin. Metab., 39, 610-613.

Effron M., Bogart H.H., Kumamoto O.T.r Benirschke., 1976. Chromosome studies in the mammalian subfamily Antilopinae, Genetica, 46, 419-444.

Gustavsson I., 1969.   Cytogsnetics,   distribution   and   phenotypic   effects   of   a translocation in Swedish cattle, Hereditas, 63, 68-169.

Hsu T.C., Benirschke K., 1967-1977. An Atlas of Mammalian Chromosomes, Vols. I-X, Springer-Verlag, New York.

Jones T.C.,   Thorington  R.W.,  Hu M.M.,  Adams  E.,  Cooper  R.W., 1973.

Karyotypes of squirrel monkeys (Salimiri sciureus) from different geographic regions, Am. J. Phys. Anthropol., 38, 269-277.

Lasley B.L., Czekala N.M., Nakakura K.C., Amara S., Benirschke K., 1978. Armadillos for studies of delayed implantation, quadruplets, uterus simplex and fetal adrenal physiology. In: Animal Models for Contraceptive  and Fertility Research, N.J. Alexander (ed.), Harper and Row, New York, 447-451.

O'Grady I.P., Davidson E.C., Thomas W.D., Esra G.N., Gluck L., Ojasti J., 1973. Estudio biologico del Chiguire o capibara, Fundo Nacional de
Investigaciones Agropecuarias, Caracas.

Resnick R., Rofinson P.T., Lasley B., Benirschke K., 1978. Intrauterine fetal demise associated with consumption coagulopathy in a Douc langur monkey (Pygathrix nemaeus nemaeus), J. Med. Primatol., 7, 249-253.

Robinson P.T., 1978. Veterinary dentistry in the zoo: new insights, Zoonooz, 51, 4-10.

Ryder O.A., 1977. Genetic monitoring of endangered species, Zoonooz, 50, 15.

Ryder O.A., Epel N.C., Benirschke K., 1978. Chromosome banding studies of the Equidae, Cytogenet, Cell Genet., 20, 323-350.

Seager S., Platz C., Hodge W., 1975. Successful pregnancy using frozen semen in the wolf. Inter. Zoo. Yearb., 15, 140-143.

Trommershausen-Smith A., Ryder O.A., Suzuku Y., 1978. Blood typing studies of  twelve  Przewalski's  horses, Inter. Zoo Year, 19, 224-228.

Ziswiler V., 1967. Extinct and Vanishing Animals,2nd ed., Sprmger Verlag, New York.

Zoological Society of London (ZSL), Annual Report, London, p. 14.