Изучение наземно-пресноводно-морских переходов с использованием филогенетики и молекулярных часов на примере акариформных клещей (Acariformes)

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-14-00004

НазваниеИзучение наземно-пресноводно-морских переходов с использованием филогенетики и молекулярных часов на примере акариформных клещей (Acariformes)

Руководитель Климов Павел Борисович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный университет" , Тюменская обл

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-105 - Эволюционная биология

Ключевые слова наземно-морские переходы, солоноводно-пресноводные переходы, молекулярные часы, морская биогеография, Пангея, древний викариат, филогенетика, акариформные клещи, морские клещи, галакариды

Код ГРНТИ34.15.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Эволюционные переходы организмов между наземной, морской и пресноводной средами обитания имеют фундаментальное значение для понимания истории развития и современного состава биоты. В составе современной биоты немало групп первичноморских животных, которым удалось колонизировать сушу. Самый давний такой переход датируется ранним палеозоем (более 400 млн л.н., многоножки), а самый недавний — поздним плиоценом (3,5-2,5 млн л.н., крабы семейства Grapsidae на Ямайке) (Schubart et al. 1998; Vermeij and Dudley 2000). Обратные переходы, в море с суши, также происходили, но были гораздо более редкими и филогенетически ограниченными. Только четвероногие позвоночные, с их палеозойскими, мезозойскими и кайнозойскими радиациями, неоднократно совершали такие переходы (Houssaye 2013, Proches 2001). Движущие силы таких крупных экологических переходов до сих пор не вполне ясны. Можно предполагать, что в эпохи относительной стабильности новые вселенцы в нехарактерные для их предков среды обитания вытесняются местной биотой, и инвазии оказываются, таким образом, пресечены (Vermeij and Dudley 2000). Однако редкие события, такие как крупные изменения климата, открытие новых морских бассейнов, массовые вымирания, флористические и фаунистические смены могли быть связаны с настолько существенным перераспределением экологического пространства, что переходы между средами обитания становились вероятными (Proches 2001). Датированные филогении современных вторично-морских организмов предоставляют уникальную возможность сопоставить сроки подобных крупных событий в их эволюции со сроками крупных событий в истории нашей планеты. Акариформные клещи (Acariformes) — прекрасная модельная группа для изучения переходов животных между средами обитания. Среди этих клещей — самая древняя дожившая до наших дней радиация вторично-морских организмов, семейство Halacaridae (Trombidiformes). Семейство обособилось около 320 млн. лет назад, в палеозое (Pepato et al. 2018), и объединяет по меньшей мере 1150 видов (Bartsch 2009, 2015, 2016), включая несколько несвязанных линий, которые совершили независимые переходы между морской, пресноводной и солоноватоводной средами обитания (Bartsch 1996; Pepato et al. 2018). Несколько линий галакарид совершили независимые переходы из моря к пресноводным местообитаниям — например, Limnohalacarinae, 219 млн. л.н. и Porohalacarinae, 175 млн л.н. (Pepato et al. 2018). Вторая группа морских акариформных клещей — семейство Pontarachnidae, часть пресноводного гипотряда Hydrachnidia (также Trombidiformes). Понтаракниды встречаются в эстуариях, мангровых зарослях и на сублиторалях, пройдя, вероятно, путь от пресноводных местообитаний к морским через солоноватые воды (Dabert et al. 2016). Две морские группы, распространение которых ограничено литоралью, есть в подотряде Sarcoptiformes. Надсемейство не-астигматических орибатид Ameronothroidea содержит четыре семейства и по меньшей мере 77 морских видов (Pfingstl 2017). Амеронотроиды, вероятно, перешли в море непосредственно через сухие, каменистые местообитания верхних литоралей, но время этого перехода, или переходов, неясно (Proches and Marshall 2001; Pfingstl 2017). Астигматическое семейство Hyadesiidae содержит не менее 48 видов. Это — настоящие морские клещи, обитающие в верхней литорали, и имеющие глобальное распространением и вероятно древнее вторичноморское происхождение (Proches and Marshall 2001). Есть некоторые пресноводные линии астигмат, такие как Algophagidae и некоторые Histiostomatidae, которые колонизировали пресные и солоноватые водоёмы. Клещи этих, а также некоторых других семейств приурочены и к другим водным местообитаниям, таким, как заполненные водой дупла и сокоистечения деревьев. Glaesacarus rhombeus, ископаемый эоценовый клещ из вымершей линии астигмат, вероятно обитал в дуплах янтарного дерева 40 млн. л.н. (Sidorchuk and Klimov 2011). Мы планируем выяснить время переходов разных групп акариформных клещей между средами обитания с помощью филогенетики, палеонтологической информации и молекулярных часов. В проекте будут задействованы шесть молекулярных маркеров (всего 11000 нуклеотидов) для построения надежной калиброванной по времени филогении на основе 300 терминальных таксонов и более 30 тщательно отобранных калибровочных ископаемых. Особенно подробно будут опробованы линии водных клещей и линии, содержащие хорошо изученные ископаемые. Ключевые ископаемые находки акариформных клещей будут переизучены с использованием современной техники. Полученная филогения будет использована для выявления случаев перехода между морской, наземной, пресно- и солоноватоводной средами путём реконструкции предкового состояния признаков в рамках метода максимального сходства. Наша работа будет первым исследованием эволюционных переходов между средами обитания с применением обширной филогении такой крупной и разнообразной группы. Мы проверим гипотезы о временно́й связи между переходами из моря на сушу, с суши в море, а также между морскими и пресными водами, с глобальными климатическими, геологическими и биосферными событиями. Сопоставление сроков радиаций различных групп с конфигурацией суши в соответствующее время также поможет отличить древних викариантов от родов и семейств, расселившихся в относительно недавнем прошлом. Сведения о том, как исторические изменения климата Земли, биосферные кризисы и движение континентальных плит соотносились по времени с переходами акариформных клещей между средами обитания, позволят лучше понять, как антропогенные изменения могут повлиять на жизнь на Земле.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Пепато А. Р., Видигаль, Т. Х. Д., Климов П. Б. Evaluating the boundaries of marine biogeographic regions of the Southwestern Atlantic using halacarid mites (Halacaridae), meiobenthic organisms with a low dispersal potential Ecology and Evolution (год публикации - 2019)
10.1002/ece3.5791

2. Климов П. Б., Хаустов А. А., Воронцов Д. Д., Перковский Е. Е., Пепато А. Р., Сидорчук Е. А. (скончалась) Two new species of fossil Paratydeidae (Acari: Trombidiformes) from the late Eocene amber highlight ultraslow morphological evolution in a soil-inhabiting arthropod lineage Journal of Systematic Palaeontology (год публикации - 2019)
10.1080/14772019.2019.1655496

3. Четвериков П.Е., Болтон С.Ю., Бурлаковский М.С., Крамер. C., Ефимов П.Г., Климов П.Б., Несер С., Папонова С.С., Романович А., Сухарева С.И., Амрин Ж. Supplementary descriptions and DNA barcodes of two rarely encountered Trisetacus species (Eriophyoidea, Phytoptidae) associated with Tertiary relict conifers from the Mediterranean region Systematic and Applied Acarology (год публикации - 2019)
10.11158/saa.24.9.5

4. Эрбан Т., Климов П., Талацко П., Харант К., Хьюберт Я. Proteogenomics of the house dust mite, Dermatophagoides farinae: Allergen repertoire, accurate allergen identification, isoforms, and sex-biased proteome differences Journal of Proteomics (год публикации - 2019)

5. Климов П. Б., Коннор Б. М., Хаустов А. А. Naiadacarus sidorchukae sp. n. (Acariformes: Acaridae) from Western Siberia closely related to a North American species, with a new generic synonymy Zootaxa (год публикации - 2019)

6. Миронов С. В., Климов П. Б., Перес Т. М., О Коннор Б. М. Feather mites of the family Ptyssalgidae (Acari: Analgoidea) associated with hummingbirds and suboscine passerines—A morphological review supplemented by CO1 barcode sequences Systematic and Applied Acarology (год публикации - 2019)

7. Климов П.Б., Воронцов Д.Д., Азар Д., Сидорчук Е.А. (скончалась) A new family of stem-group Astigmata (Levantoglyphidae fam. n.) from early Cretaceous amber provides evidence for gradual evolution of phoresy-related metamorphosis Systematic Entomology (год публикации - 2020)

8. Столбов В.А., Семериков Ф.И., Тупицын С.С. Parasitism of Odonata by Arrenurus water mites (Acariformes, Hydrachnidia, Arrenuridae) in Western Siberia Odonatologica, 49(3/4): 323-332 (год публикации - 2020)

9. Миронов С.В., Климов П.Б., Блок Н.Л., Оконнор, Б.М. Feather mites of the new genus Bernierinyssus gen. n. (Acariformes: Pteronyssidae) from endemic Malagasy warblers (Passeriformes: Bernieridae)- A lineage showing symbiotic cospeciation with their avian hosts Systematic and Applied Acarology (год публикации - 2020)
10.11158/saa.25.10.5

10. Климов П.Б., Мванги Э., Мерккс Дж., Дуарте М.В.А., Вэкерс Ф.Л., Вангансбеке Д. Thyreophagus plocepasseri sp. n., a new parthenogenetic species of acarid mites (Acariformes: Acaridae) from Kenya Systematic and Applied Acarology, 25 (12), 2250-2262 (год публикации - 2020)
10.11158/saa.25.12.8

11. Хаустов А.А., Воронцов Д.Д., Перковский Е.Е., Линдквист Э. Review of fossil heterostigmatic mites (Acari: Heterostigmata) from late Eocene Rovno Amber. I. Families Tarsocheylidae, Dolichocybidae and Acarophenacidae Systematic and Applied Acarology (год публикации - 2021)

12. Хуберт Дж., Несворна М., Грин С.Дж., Климов П.Б. Microbial communities of stored product mites: Variation by species and population Microbial Ecology (год публикации - 2020)
10.1007/s00248-020-01581-y

13. Эрбан Т., Климов П., Молва В., Хуберт Дж. Whole genomic sequencing and sex-dependent abundance estimation of Cardinium sp., a common and hyperabundant bacterial endosymbiont of the American house dust mite, Dermatophagoides farinae Experimental and Applied Acarology (год публикации - 2020)
10.1007/s10493-020-00475-5

14. Четвериков П.Е., Краемер К., Цвркович Т., Климов П.Б., Петанович Р.У., Романович А.Е. и др. Molecular phylogeny of the phytoparasitic mite family Phytoptidae (Acariformes: Eriophyoidea) identified the female genitalic anatomy as a major macroevolutionary factor and revealed multiple origins of gall induction Experimental and Applied Acarology (год публикации - 2020)
10.1007/s10493-020-00571-6

15. Молва В., Несворна М., Пекар С., Щербаченко Э., Эрбан Т., Климов П., Хуберт Я. Microbiome variation during culture growth of the European house dust mite, Dermatophagoides pteronyssinus FEMS Microbiology Ecology (год публикации - 2021)

16. Климов П. Б., Хубер Дж., Эрбан Т., Цуй Юбао, Флинт А., Даулинг А. П. Г., ОКоннор Б. Metagenome-assembled genome of the mould mite, Tyrophagus putrescentiae, identifies it as a widespread environmental contaminant and a host of a basal Wolbachia – A prospect to control tick-borne diseases? BMC Genomics (год публикации - 2021)

17. Ниедбаня В., Ермилов С.Г. Additions to the ptyctimous mite fauna (Acari, Oribatida) of Taiwan Systematic & Applied Acarology, 26(8): 1481–1494 (год публикации - 2021)

18. Дос Сантос Коста С.Г, Велборн К., Климов П.Б. и Пепато А.Р. Integrating phylogeny, ontogeny and systematics of the mite family Smarididae (Prostigmata, Parasitengona): Classification, identification key, and description of new taxa SYSTEMATIC AND APPLIED ACAROLOGY, Volume: 26 Number: 6 Pages: 85–123 (год публикации - 2021)

19. Ермилов С.Г., Банковский М. Three new species of oribatid mites (Acari, Oribatida) from Mozambique Systematic & Applied Acarology, 26(5): 885–901 (год публикации - 2021)

20. Субиас Л.С., Ермилов С.Г., Штанчаева У. Я., Рыбалов Л.Б. ADDITIONS TO THE ORIBATID MITE FAUNA (ACARI, ORIBATIDA) OF ETHIOPIA, WITH REMARKS ON SOME SPECIES OF GALUMNIDAE Acarina, 29 (1): 11–16 (год публикации - 2021)

21. Ермилов С.Г., Стар И. New faunistical and taxonomic data on oribatid mites of the superfamily Plateremaeoidea (Acari, Oribatida) of Bolivia Systematic & Applied Acarology, 26(7): 1361–1373 (год публикации - 2021)

22. Ермилов С.Г., Банковский М. A new species of Galumnella (Acari, Oribatida, Galumnellidae) from Mozambique ZOOTAXA, 5006 (1): 037–044 (год публикации - 2021)

23. Ермилов С.Г., Банковский М. TWO NEW SPECIES OF GALUMNIDAE (ACARI, ORIBATIDA) FROM MOZAMBIQUE Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae, 67(3), pp. 199–210 (год публикации - 2021)

24. Нортон Р.А., Ермилов С.Г. Redescriptions of North American Epidamaeus (Acari, Oribatida, Damaeidae) species proposed by N. Banks, H.E. Ewing, A.P. Jacot, and J.W. Wilson Zootaxa, 5021 (1): 001–065 (год публикации - 2021)

25. Хуберт Я., Несворна М., Пекар С., Грин С.Д., Климов П.Б. Cardinium inhibits Wolbachia in its mite host, Tyrophagus putrescentiae, and affects host fitness FEMS Microbiology Ecology, Volume 97, Issue 10 (год публикации - 2021)

26. Хуберт Я., Несворна М., Климов П.Б., Эрбан Т., Сопко Б., Дауд С.Э., Скалли Э.Д. Interactions of the Intracellular Bacterium Cardinium with Its Host, the House Dust Mite Dermatophagoides farinae, Based on Gene Expression Data mSystems, Volume: 6 Issue: 6 e00916-21 (год публикации - 2021)

27. Хаустов А.А., Воронцов Д.Д., Перковский Е.Е., Климов П.Б. First fossil record of mite family Barbutiidae (Acari : Raphignathoidea) from late Eocene Rovno Amber, with a replacement name Hoplocheylus neosimilis nomen novum (Tarsocheylidae) Systematic & Applied Acarology, 26(5): 973–980 (год публикации - 2021)

28. Климов П.Б., Воронцов Д.Д., Азар Д., Сидорчук Е.А., Брейг Х.Р., Хаустов А.А., Толстиков А.В. A transitional fossil mite (Astigmata: Levantoglyphidae fam. n.) from the early Cretaceous suggests gradual evolution of phoresy‑related metamorphosis SCIENTIFIC REPORTS, Том: 11 Выпуск: 1 (год публикации - 2021)

29. Соколов С.Г., Столбов В.А., Казаков Д.В., Жукова К.А., Ешко Е.П. Oribatid mites (Acariformes, Sarcoptiformes: Oribatida) in the gills of Salmo spp. (Actinopterygii: Salmonidae) parr – Short communication Acta Veterinaria Hungarica, Volume 69: Issue 4 (год публикации - 2021)

30. Столбов В.А., Столбова В.В., Шейкин С.Д. Water mites (Hydrachnidia) of temporary ponds of Western Siberia : do the composition and the structure of acarofauna change over a long period of time? Systematic & Applied Acarology, 26(9): 1783–1792 (год публикации - 2021)

31. Тузовский П.В., Столбов В.А. A new water mite genus from Kazakhstan (Acari, Hydrachnidia, Hydryphantidae) Zootaxa, 4951 (1): 187–192 (год публикации - 2021)

32. Вацкова Т., Пекар С., Климов П.Б., Хуберт Я. Sharing a bed with mites: preferences of the house dust mite Dermatophagoides farinae in a temperature gradient Experimental and Applied Acarology, Том: 84 Выпуск:4 Страница: 755-767 (год публикации - 2021)

Публикации