Заключение

Первыми молекулярными маркерами были маркеры на основе белкового полиморфизма (биохимический полиморфизм, аллозимы). Они оставались единственными молекулярными маркерами вплоть до 1980 г., когда были предложены маркеры, основанные на полиморфизме генетического материала, полиморфизме ДНК. До 1988 г. разнообразие ДНК-маркеров было невелико (ПДРФ и минисателлиты). Но с изобретением ПЦР ситуация изменилась и на сегодняшний день научное сообщество располагает большим количеством самых разнообразных ДНК-маркеров, различающихся по своим свойствам и информативности. На рис.1 в наглядном виде представлена относительная популярность различных молекулярных маркеров с 1966 по 2003 г.г.
До 1992 г. наиболее часто используемыми маркерами были ПЦР-ПДРФ маркеры (на рис.1 в ПДРФ-маркеры включены как маркеры на основе анализа ПДРФ, так и на основе ПЦР-ПДРФ-анализа), но затем они уступают первенство микросателлитным маркерам, сохранившим свою популярность до настоящего времени. Параллельно начинают совершенствоваться методы секвенирования ДНК, что способствует их более широкому распространению. RAPD-анализ имел относительно ограниченное распространение в исследованиях мало изученных таксономических групп, наиболее популярен он был с 1992 по 1997 г. С разработкой новых подходов, также позволяющих анализировать геномы без предварительного знания их нуклеотидной последовательности, RAPD-анализ начинает вытесняться AFLP- и ISSR-анализом. И это легко объяснимо, поскольку основное ограничение RAPD-анализа - это его низкая воспроизводимость, что привело к тому, что некоторые журналы (например, Molecular Ecology) не принимают к публикации исследования по биоразнообразию, выполненные на основе RAPD-маркеров (цит. по [75]). В результате к 2003 году сложилась такая ситуация, когда в научных и прикладных исследованиях используются в основном четыре типа маркеров, полученных на основе микросателлитного анализа, AFLP, секвенирования и SNP-анализа. Особо следует отметить, что быстрое распространение SNP-маркеров в некоторой степени кажущееся, поскольку произошла не только смена технологии, но и смена терминологии. Теперь SNPs включают в себя ПЦР-ПДРФ, SSCP и другие типы маркеров, ранее рассматривавшиеся как самостоятельные группы, многие авторы сюда же включают и секвенирование. Этим объясняется представленное на рис.1 резкое падение популярности ПЦР-ПДРФ маркеров, хотя они по-прежнему достаточно широко применяются как в научных, так и прикладных исследованиях.

Рис.1.

Относительная популярность использования молекулярных маркеров в разные периоды времени (с 1966 по 2003 г.г.). Обозначения маркеров: 1- биохимические маркеры (аллозимы), 2 - маркеры, полученные на основе рестрикционного полиморфизма ДНК (ПДРФ и ПЦР-ПДРФ), 3 - минисателлиты, 4 - маркеры, полученные прямым секвенированием фрагментов ДНК, 5 - микросателлиты, 6 - ПЦР-маркеры, полученные с помощью праймеров с произвольной последовательностью (RAPD), 7 - полиморфные маркеры с однонуклеотидным заменами (SNPs,), 8 - ПЦР-маркеры на основе полиморфизма длин продуктов амплификации (AFLP).

Каковы же перспективы на будущее? Развитие науки идет по пути применения высоких технологий, позволяющих одновременно анализировать большой массив образцов путем автоматизации скрининга. Для анализа малоизученных геномов, по-видимому, будут использоваться два подхода: AFLP и ISSR (метод ISSR не представлен на рис.1). Сохранят свое значение при решении конкретных задач методы анализа белкового полиморфизма и рестрикционного полиморфизма ДНК с помощью ПЦР-ПДРФ. Но популярность их, надо полагать, будет низкой и сохранится на уровне 2003 г.
В ближайшее десятилетие, скорее всего, использование анализа микросателлитов, как одного из наиболее информативных маркеров будет сокращаться из-за трудностей автоматизации скрининга их аллельных вариантов. Информативность же микросателлитов может быть компенсирована одновременным автоматизированным скринингом на одном образце десятков, сотен и даже тысяч биаллельных SNPs. Этот тип маркеров, по-видимому, будет активно использоваться в ближайшие годы и даже десятилетия. Уже к настоящему времени разработаны высокотехнологичные способы их тестирования: микропанели, использование капиллярных методов разделения ПЦР-продуктов, новых физических методов анализа. Основным ограничением методов массового скрининга SNPs - это высокая стоимость оборудования и реагентов. Конкуренцию SNPs может составить только секвенирование ДНК, несомненно являющееся самым точным и информативным методом анализа полиморфизма ДНК. Ограничением его служит только высокая стоимость анализа. При разработке более совершенных и дешёвых технологий этот подход может стать преобладающим.
Таким образом, на наших глазах происходит смена методологии научных исследований: они все более переходят от "штучного" анализа к автоматизированному массовому скринингу образцов ДНК с использованием высоких технологий.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 03-04-48776), ФЦНТП по контрактам "Базы данных о генофондах человека, животных, растений и микроорганизмов" и "Сохранение и генетический мониторинг генофондов человека, животных, растений и микроорганизмов", программы ОБН РАН "Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами" и программ Президиума РАН "Разработка генетических основ сохранения биоразнообразия" и "Динамика генофондов растений, животных и человека".