CC BY
42
От репродуктивной стратегии морских беспозвоночных
*
до стратегии организации науки
Путь в науку В.Л.Касьянов начинал как эмбриолог. После защиты кандидатской диссертации на кафедре эмбриологии Ленинградского университета Владимир Леонидович проработал два года в Биологическом институте в Старом Петергофе и уехал на Дальний Восток, к Тихому океану, в только что организованный в Дальневосточном научном центре Академии наук Институт биологии моря. Сразу же «под Касьянова» была создана группа эмбриологии, преобразованная в 1973 г. в лабораторию. Первоначально лаборатория состояла из 1 кандидата наук и нескольких пришедших в институт молодых специалистов. Основной задачей было выявление сроков размножения и описание личинок массовых видов морских беспозвоночных зал. Петра Великого, преимущественно двустворчатых моллюсков и иглокожих.
Сейчас, через 30 с лишним лет развития, для лаборатории характерен широкий спектр исследований - по рассматриваемым проблемам, объектам, методам и районам работ. Из небольшой первоначально группы энтузиастов возникло крепкое научное подразделение, в котором работают 25 сотрудников (4 доктора и 11кандидатов наук), много подающих надежды аспирантов и студентов. В 1999 г. научная и организационная работа Владимира Леонидовича получила высочайшую оценку в виде признания созданного им дальневосточного сообщества морских эмбриологов одной из ведущих научных школ России. В 2003 г. это было подтверждено специальным грантом президента РФ для поддержки ведущих научных школ.
Лаборатория эмбриологии, являющаяся кадровой основой научной школы академика В.Л.Касьянова, связана множеством проектов с исследователями из институтов Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Ростова-на-Дону, Сахалина, Камчатки, Австрии, Бразилии, Бельгии, Вьетнама, Германии, Италии, Канады, США и Франции.
В исследованиях используются различные методы: световой и электронной микроскопии, гистологические и гистохимические, методы экспериментальной эмбриологии, культивирование личинок и отдельных клеток, подводные наблюдения, анализ планктона, кладистический анализ, компьютерный анализ морфогенеза. Круг изучаемых объектов чрезвычайно широк: от одноклеточных водорослей до костистых рыб и китов, включая губок, кишечнополостных, плоских червей, нематод, немертин, ракообразных, моллюсков, иглокожих и многие другие группы организмов. География исследований - от Исландии до Южной Африки, от Каспийского и Азовского морей до тихоокеанского и
* В статье использованы материалы о научной школе «Размножение и развитие морских организмов», подготовленные В.Л.Касьяновым в 2003 г.
атлантического побережий Северной и Южной Америк, от побережья Чукотки и Камчатки до Сиамского и Тонкинского заливов Южно-Китайского моря. Но основное место работы лаборатории неизменно - залив Восток в восточной части зал. Петра Великого. Такое разнообразие методов, объектов и районов работ в сочетании с широким кругом исследуемых проблем и регулярными семинарами позволяет в целом видеть многообразие стратегий размножения и развития морских организмов, а каждому сотруднику - работать в интересующем его направлении, раскрывая свои творческие способности. Надо сказать, что Владимир Леонидович никогда не ограничивал сотрудников в выборе тем, но всегда был готов подсказать и тему, и задачи работы. И при этом, вопреки широко распространенной среди других научных руководителей практике, никогда не стремился, чтобы его имя значилось в числе соавторов научных публикаций, - даже если имел на это полное моральное право.
Что касается исследований биологии размножения морских организмов, основное внимание в мире уделяется промысловым и культивируемым организмам и решению проблем, важных для промысла и марикультуры (плодовитость, соотношение полов, сроки и условия нереста, влияние повреждающих факторов среды на размножение и т.д.). Естественно, что и коллектив лаборатории эмбриологии занимался и будет заниматься этими вопросами. Однако больше внимания эмбриологи уделяют захватывающему цитологическому разнообразию, наблюдаемому при анализе биологии размножения морских организмов, которое остается в мировой литературе на втором плане. Коллективом также предпринимаются попытки рассмотрения биологии размножения той или иной группы организмов в целом, как системы связанных признаков, определяющих ее онтогенез.
Исследования биологии развития морских организмов в мире в основном концентрируются либо на анализе генетических механизмов развития единичных модельных видов (морские ежи, асцидии), либо на описании стадий развития промысловых или культивируемых организмов и их экологии. Одним из ведущих направлений нашей лаборатории было всестороннее описание личиночного развития хозяйственно важных морских беспозвоночных. Эти работы продолжаются и сейчас. Вместе с тем в настоящее время в лаборатории усилия концентрируются, с одной стороны, на анализе клеточных механизмов личиночного развития и метаморфоза не исследованных ранее групп организмов, с другой - на стремлении выявить общие закономерности морфогенетических процессов с привлечением методов топологии, фрактальной геометрии, компьютерного анализа. Данные о строении гамет и личинок с успехом используются для решения проблем систематики и эволюции отдельных групп морских организмов.
В целом жизненные циклы морских организмов, охватывающие и размножение, и развитие морских организмов, изучаются в лаборатории как эволюционно-экологически обусловленные морфопроцессы.
Исследования размножения и развития культивируемых видов беспозвоночных, начатые в нашей лаборатории, были продолжены в других лабораториях ИБМ, в ТИНРО и других рыбохозяйственных институтах России. Для работ по культуре клеток морских беспозвоночных в России толчком также послужили исследования культивирования личиночных клеток в нашей лаборатории. В разных странах публикациями школы стимулирован интерес к топологическому анализу морфогенетических процессов, использованию данных по строению гамет и личинок различных групп морских организмов для решения таксономических и эволюционных задач, применению данных по гаметогенезу для анализа загрязнения морской среды, привлечению представлений о репродуктивной стратегии к анализу жизненных циклов морских беспозвоночных, привлечено внимание к опасному заносу при интродукции культивируемых видов морских беспозвоночных их вредителей. Это далеко не полный перечень фундаментальных и прикладных работ, вышедших из школы и продолженных за ее пределами.
Эти исследования обобщены в 17 монографиях и многих сотнях статей участников школы (уместно заметить, что средний по школе, исключая аспирантов, индекс цитируемости в журналах, входящих в базу SCI, достаточно высок - около 5). Две из монографий Владимира Леонидовича переведены на английский язык. Перевод на английский язык и издание Смитсонианским институтом естественной истории (США) монографии В.Л.Касьянова, Г.А.Крючковой, В.А.Куликовой и Л.А.Медведевой «Личинки морских двустворчатых моллюсков и иглокожих» (Washington, 1998) и американским издательством «Science Publishers» монографии В.Л.Касьянова «Репродуктивная стратегия морских двустворчатых моллюсков и иглокожих» (Enfield, NH, USA, 2001) говорят о мировом признании результатов, полученных Касьяновым и его учениками. Этими работами пользуются в качестве учебного пособия студенты Южной Кореи и США. Монография В.В.Исаевой «Клетки в морфогенезе» (1994) служит учебным пособием для студентов Санкт-Петербургского и Дальневосточного университетов, монография А.Л.Дроздова и В.Н.Иванкова «Гаметы животных» рекомендована в качестве учебного пособия для университетов России.
Сам В.Л.Касьянов, характеризуя школу, отметил в числе других следующие достижения, получившие отклик в мировой литературе.
С применением электрофоретических методов определения аллозимов к чрезвычайно трудной для видового определения группе полихет полидоридного комплекса четко выделены два неотличимых морфологически, но различных по экологии (один сверлит раковины морского гребешка в зал. Петра Великого, другой живет в обрастании судов) вида полихет. Найдены генетические различия на видовом уровне между двумя другими неотличимыми морфологически, но различными по экологии и особенностям размножения видами полихет из Японского и Южно-Китайского морей. Эти результаты важны не только для систематики полихет, но и для понимания эволюции геномов в этой группе животного мира (Г.П.Манченко, В.И.Радашевский). Во втором издании монографии «Руководство по определению ферментов на электрофоретических гелях», вышедшем в США, суммированы более 900 методов для получения зимограмм 430 ферментов, используемых в качестве генных маркеров в различных областях биологических исследований (Г.П.Манченко).
На основе изучения ультраструктуры спермиев и раннего сперматогенеза двустворчатых моллюсков прибрежных вод Южной Африки установлено, что строение спермиев у всех исследованных видов видоспецифично. Это полезное для решения таксономических проблем заключение было дополнено на основании собственных наблюдений и анализа разрозненных литературных данных более значимым выводом о наличии жгутика уже у ранних спер-матогенных клеток (А.А.Реунов, А.Н.Ходжсон). Ранее было общепринято, что жгутик появляется только в конце сперматогенеза, на заключительных этапах формирования спермия. Далее А.А.Реуновым была показана общность этого явления для всего животного мира.
Впервые в мировой литературе описана нервная система торнарии - миниатюрной личинки, плавающей в морской воде с помощью ресничных шнуров и питающейся одноклеточными микроводорослями. После оседания торнария превращается в живущее в мягком грунте загадочное червеобразное животное - баланоглосса из типа полухордовых. Происхождение этого типа и его связи с другими животными неясны: взрослые животные имеют черты, общие с хордовыми, а их торнарии напоминают личинок иглокожих. Установлением того факта, что биохимия и физиология нервной системы личинок полухордовых и иглокожих весьма различны, сделан существенный шаг в понимании места полухордовых в системе животного мира (С.Ш.Даутов, Л.П.Незлин).
При анализе организации животных на уровне клеток и тканей обнаружены закономерности морфогенеза, общие для биологического и небиологического формообразования. В частности, выявлен сценарий перехода от порядка к хаосу в морфологии ветвящихся эпителиальных каналов медуз, с нарастанием неупорядоченности по мере прохождения последовательных шагов дихотомического ветвления (бифуркаций); построены имитаци-
онные компьютерные модели квазифрактальной самоорганизации клеток; показаны топологические ограничения биологического морфогенеза (В.В.Исаева, Ю.А.Каретин, А.В.Чер-нышев, Д.Ю.Шкуратов).
За последние 7 лет участники школы являлись исполнителями более 50 грантов РФФИ, CRDF и других отечественных и международных фондов, проектов федеральных целевых программ Минпромнауки, Минобразования, конкурсных программ РАН и ДВО РАН.
Как знак признания научных достижений, полученных школой, можно рассматривать присуждение В.Л.Касьянову в 1994 г. премии РАН им. А.О.Ковалевского за работы по биологии размножения и развития морских двустворчатых моллюсков и иглокожих. В 1999 г. В.Л.Касьянову, О.М.Корн и А.В.Рыбакову была присуждена премия МАИК «Наука» за серию статей по репродуктивной стратегии усоногих ракообразных в журнале РАН «Биология моря». В 2002 г. Е.С.Корниенко и В.Л.Касьянов стали лауреатами конкурса РФФИ на лучшую научно-популярную статью, в которой рассказывалось о биологии размножения диковинных рыб - морских игл и коньков.
В последние годы Владимир Леонидович активно занимался проблемами экологии и природоохранной деятельностью. Он руководил несколькими экологическими проектами. В 1996 г. предложил организовать Дальневосточное отделение Российского национального комитета по Международной геобиосферной программе (ДВО РНК МГБП) - одной из крупнейших международных программ в области изучения глобальных изменений климата и окружающей среды. Сам комитет базировался в Институте географии РАН (Москва) и, надо сказать, был не очень активен. С присущей ему энергией Владимир Леонидович взялся за научно-организационную работу. Одним из основных аспектов деятельности ДВО РНК МГБП было выбрано проведение региональных и международных совещаний по проблемам глобальных изменений на Дальнем Востоке и в прилегающих районах Восточной Азии, что позволило выявить основные направления, в которых работают дальневосточные ученые, получить целостную картину исследований и познакомить с их результатами представителей разных специальностей. ДВО РНК МГБП провел 5 рабочих совещаний (1996, 1997, 1999, 2000, 2002 гг.), а в 2002 г. также и крупную международную конференцию - Международный АПН/СТАРТ симпозиум по изучению глобальных изменений в Северо-Восточной Азии (APN/ START Global Change Research Awareness Raising Symposium in Northeast Asia). По результатам всех совещаний были изданы научные труды на английском языке. Все эти годы ДВО РНК МГБП работал в тесной координации с международным Восточноазиатским комитетом (ВАКОМ) (Temperate East Asia Committee - TEACOM) системы СТАРТ (System for Research, Analysis and Training - START) МГБП, председателем которого с 1999 г. также являлся Владимир Леонидович. На заседаниях комитета, поочередно проходивших в Японии, Корее, Китае, Монголии и России, обсуждались вопросы координации национальных и международных программ, участия развивающихся стран в исследованиях глобальных изменений, рассматривались новые проекты и заслушивались национальные отчеты, которые затем использовались в ежегодных отчетах МГБП, разработке стратегии ее развития. Авторитет В.Л.Касьянова в международных организациях был очень высок, его регулярно приглашали на различные совещания и конференции, в последнее время велись переговоры о назначении его в качестве национального представителя в АПН - Азиатско-Тихоокеанскую сеть по изучению глобальных изменений, одну из трех крупнейших международных организаций, занимающихся координацией и финансированием исследований в области глобальных изменений.
В 2003 г. коллектив ученых из Кореи, Китая и России под руководством В.Л.Касьянова выиграл престижный грант АПН - «Влияние изменчивости климата и человеческой деятельности на взаимодействие суши и моря в Северо-Восточной Азии и их использование для управления прибрежной зоной». В 2004 г. в г. Нанкин в рамках проекта была проведена конференция, что явилось первым опытом Института биологии моря по организации научных форумов за рубежом. Без сомнения можно сказать, что именно деятельность В.Л.Касьянова и
его сотрудников обозначила Владивосток на карте международного сообщества по изучению «глобальных изменений», позволила десяткам исследователей установить прочные научные связи, наладить обмен информацией и литературой. В планах Владимира Леонидовича было проведение первой всероссийской конференции по глобальным изменениям, издание коллективной монографии ученых Кореи, России и Китая и многое другое. Эти планы, несомненно, будут воплощены в жизнь.
Его достижения в области экологии были оценены научной общественностью. В 2004 г. В.Л.Касьянов стал лауреатом премии им. А.П.Карпинского (Фонд Альфреда Тёпфера) за изучение влияния человеческой деятельности на морскую флору и фауну. Эта премия была учреждена немецким фондом известных гамбургских меценатов Тёпферов в 1977 г., и с тех пор многие выдающиеся российские ученые стали ее лауреатами, в их числе академики Г.К.Скрябин, Ж.И.Алферов, Д.С.Лихачев.
В соответствии с положением о премии им. А.П.Карпинского, В.Л.Касьянов мог номинировать одного молодого ученого для стажировки в научных учреждениях ФРГ сроком от 6 до 12 месяцев с получением годичной стипендии. Владимиру Леонидовичу удалось договориться, чтобы молодых ученых было двое, и Любовь Глизнуца и Александр Калачев стали стипендиатами фонда и получили возможность продолжить свои научные исследования в Берлинском свободном университете на отделении зоологии. Стипендиаты проводили работу по изучению роли вспомогательных клеток в функционировании гонад иглокожих, изучали строение личинок и механизмы метаморфоза морских ежей в прекрасно оборудованной лаборатории профессора Томаса Бартоломеуса. И самое главное, эта поездка послужила обмену опытом и укреплению связей с немецкими учеными. Очень радушный прием был организован фондом всем стипендиатам в Гамбурге в апреле 2005 г. А в конце сентября и Владимиру Леонидовичу удалось найти время и посетить Гамбург, в ответ на приглашения фонда Альфреда Тёпфера и Отто Кинне. К сожалению, это была его последняя командировка.
Признанием школы в мире и в России можно считать участие ее членов в работе редколлегий международных и отечественных журналов: В.Л.Касьянов с 1988 г. главный редактор журнала РАН «Биология моря», член редсоветов журналов «Онтогенез», «Вестник РАН», «Marine Ecology: Progress Series», В.В.Исаева - член редколлегий журналов «Биология моря» и «Deseases of Marine Organisms», В.В.Юшин - член редколлегии журнала «Russian Journal of Nematology», Ю.М.Яковлев - журнала «Asian Journal of Marine Biology».
Старшее поколение школы одной из своих главнейших задач считает подготовку молодых исследователей. Многие участники школы не только руководят студентами и/или аспирантами, но и преподают по совместительству в университете, ведут занятия со школьниками в Малой академии морской биологии при ИБМ, организуют школьные олимпиады, пишут научно-популярные статьи и т.д. В.В.Исаева и А.Л.Дроздов - профессора ДВГУ, А.В.Чернышев - старший преподаватель ДВГУ. Сам В.Л.Касьянов был директором Академии экологии, морской биологии и биотехнологии ДВГУ, читал лекции, часто встречался со слушателями Малой академии морской биологии, экологических школ и семинаров для школьников и студентов.
Любовь к науке и людям, работающим в ней, огромная любознательность и высокая эрудиция в сочетании с потрясающей жизненной энергией и умением бороться за воплощение своих замыслов сделали Владимира Леонидовича одним из самых замечательных ученых и организаторов науки.
А.Л.ДРОЗДОВ, доктор биологических наук В.В.ЮШИН, доктор биологических наук, заведующий лабораторией эмбриологии
