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 18-14-00239

НазваниеРеконструирование ранней эволюции эукариот путем исследований гетеротрофных одноклеточных

РуководительТихоненков Денис Викторович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии внутренних вод им. И.Д.Папанина Российской академии наук, Ярославская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

2021 г. - 2022 г.

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (28).

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-101 - Зоология

Ключевые словапростейшие, протисты, Protista, гетеротрофные жгутиконосцы, ультраструктура клеток, молекулярная филогения, эволюция эукариот, биоразнообразие

Код ГРНТИ34.33.15

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Результаты «Проекта-2018» и наши находки новых видов, надвидовых таксонов и даже неизвестных ранее филогенетических линий эукариот показывают, что гетеротрофные жгутиковые протисты все еще чрезвычайно плохо исследованы, хотя зачастую представляют собой важнейшие глубокие линии эволюции, важные для прояснения ряда глобальных вопросов, таких так возникновение многоклеточных животных, происхождение фотосинтетических эукариот и важнейших макротаксонов одноклеточных. Получение молекулярных и ультраструктурных данных по базальным в эволюционном отношении жгутиковым протистам позволяет дополнить ранее проведенные исследования и сформулировать новые задачи, в том числе касающиеся вопросов становления паразитизма в разных группах. В этой связи, предлагаемое нами продолжение морфологических и геномных исследований неизвестных (или слабоизученных) анцестральных линий простейших сохраняет свою актуальность. В рамках Проекта-2021 нами, во-первых, предполагается продолжить работы по исследованию проблемы происхождения многоклеточных животных, а также ранней радиации новой супергруппы эукариот TSAR. Во-вторых, в ходе работ по Проекту-2018 нами были обнаружены новые виды жгутиковых одноклеточных, относящихся к Stramenopiles, что позволяет нам сформулировать новое направление работ 2021-2022 гг. и поставить новую задачу (1), а именно: (1) Прояснение родственных связей страменопил и ранней эволюции псевдогрибов и охрофитов путем транскриптомных исследований фаго-гетеротрофов. Запланированные работы связаны с прояснением путей возникновения и становления паразитизма и фотосинтеза в различных группах эукариотических организмов, что соответствует уровню масштабных и научно-значимых общебиологических задач. Исследование имеет научную новизну ввиду использования неизвестных ранее одноклеточных. Другое новое предлагаемое направление работ Проекта-2021 и соответствующая ей задача (2) обусловлены не только нашими предыдущими находками и наличием соответствующих клональных культур для проведения исследований, но и возникшей в 2020 году в мире ситуацией пандемии, обусловленной во многом тем, что уже известные инфекционные агенты становятся патогенными для человека и приобретают высокую контагиозность. Нами предлагается: (1) Морфологическое и геномное исследование колподеллид как новых потенциальных паразитов человека. Кроме того, в ходе Проекта 2021-2022 планируется продолжить поисковые работы, направленные на: (2) Обнаружение в природных экосистемах неописанных жгутиконосцев, амебофлагеллят и солнечников и их морфологические и молекулярные исследования. Таким образом, новые задачи исследований закономерно вытекают из результатов работ 2018-2020 гг. При этом, запланированные на 2021-2022 г. работы позволят углубиться в решение ранее сформулированных масштабных задач, что будет служить разработке основной фундаментальной проблемы проекта и являться обоснованием научного единства проводимых исследований. В рамках проекта предполагается использование самых современных методов секвенирования, биоинформатики и филогенетики в сочетании с классическими методами световой и электронной микроскопии (фазовый и DIC-контраст, SEM и TEM), а также впервые разработанных или усовершенствованных нами методов культивирования гетеротрофных протистов и подготовки проб. Коллектив на данный момент на 90% состоит из молодых ученых, которые, специализируясь на разных таксономических группах гетеротрофных протистов и разных методах исследований, являются сложившимся научным коллективом и имеют большой опыт совместной работы, в т.ч. по грантам РНФ и РФФИ. Заявленные методы и подходы ранее отработаны участниками проекта. При этом, наличие живых культур, предлагаемых к изучению микробиальных эукариот, является базовым и важнейшим аспектом достижимости запланированных результатов.

Ожидаемые результаты
Будут обобщены результаты по открытым нами одноклеточным родственникам животных и проведен анализ геномных данных по одноклеточным опистоконтам, в результате чего будут уточнены гипотезы происхождения многоклеточных животных от одноклеточных предков. Будут получены новые данные, важные для прояснения организации гипотетического предка SAR на основе исследований телонемид. Ожидаемые транскриптомные и филогеномные результаты по Pirsoniales и нескольким новым представителям хищных страменопил обеспечат лучшее понимание происхождения гетероконтных водорослей и их сложных пластид с 4-мя мембранами, приобретенных от симбиотической красной водоросли, а также прояснят эволюцию «псевдогрибов» и пути происхождения и становления паразитизма и диверсификации пищевых стратегий эукариотических клеток. Результаты поиска пластидных генов в транскриптомах предлагаемых к изучению фаго-гетеротрофов позволят, на основании новых данных, протестировать гипотезу “Chromalveolata”. Будут получены результаты ультраструктурных и транскриптомных исследований новой линии колподеллид, близкородственной новым потенциальным паразитам человека, знания о которых в данный момент ограничиваются двумя сиквенсами рибосомальных генов. Будут изучены органеллы апикального комплекса, служащего для питания мизоцитозом, и, по-видимому, являющегося гомологом апикального аппарата инвазии паразитов. У колподеллиды будут выявлены белок-кодирующие гены, связанные с паразитизмом, а также изучены пластидные гены, благодаря которым в клетке проходят жизненно важные биохимические процессы. Данные по этим генам и соответствующим белкам в будущем могут служить важной мишенью для разработки терапевтических препаратов против колподеллид – новых потенциальных паразитов человека. Полученные результаты также будут иметь фундаментальное значение для прояснения путей возникновения и эволюции паразитизма у Alveolata. По результатам экспедиционных работ будут обнаружены и выделены в клональные культуры новые виды гетеротрофных протистов. По мнению авторов заявляемого исследования, потенциальные ожидаемые результаты обладают существенной научной значимостью и новизной, полностью соответствуют современному мировому уровню работ в данной передовой области и могут быть интересны широкому кругу исследователей и даже не специалистам, а также имеют медицинское значение. Потенциально, результаты касающиеся реконструкции эволюции страменопил, биологии телонемид и предка SAR, а также свободноживущих родственников паразитических альвеолят могут быть опубликованы в высокорейтинговых общебиологических зарубежных журналах первого квартиля (Web of Science Core Collection/Scopus). Результаты реализации проекта внесут вклад в решение крупных, нерешенных до сих пор научных задач, среди которых выявление эволюционных изменений генома одноклеточных, существенных в происхождении и становлении многоклеточности, а также прояснение ранней филогении и происхождения протистов супергруппы TSAR. Рассматривая практическую значимость проекта, следует подчеркнуть, что геномные результаты по базальным Holozoa, касающиеся белков нервной системы, вопросов взаимодействия клеток и клеточного поведения, его реализации в эмбриональном развитии в составе органов, чрезвычайно важны как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Поскольку, как известно, нарушения клеточного взаимодействия, роста, развития и дифференцировки клеток могут приводить к опухолям и метастазированию при раковых заболеваниях. Белки, связанные с нейротрансмиссией и ростом аксонов имеют критическое значение в развитии нервной системы, и используются в современных терапевтических разработках по лечению неврологических заболеваний, в частности болезни Альцгеймера и рассеянного склероза. Исследования структуры белков и генетических механизмов регуляции связанных с ними процессов, в том числе у одноклеточных, предковых форм многоклеточных, потенциально могут иметь огромное значение в медицине. Новые данные о питании и трофических взаимодействиях исследуемых групп хищных одноклеточных эукариот могут послужить основой разработки и создания протистологических способов борьбы с «биологическим загрязнением», а также возможных приемов по обеспечению и восстановлению санитарной и токсикологической безопасности водоемов. Предлагаемая к изучению колподеллида, по-видимому, является ближайшим родственником важных одноклеточных паразитов человека. Ее транскриптомные и ультраструктурные исследования помогут лучше понять биологию и механизмы патогенности паразитов, а также получить первые молекулярные и биохимические данные, необходимые для разработки терапевтических препаратов.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---