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 19-74-20024

НазваниеМорские виды, объекты промысла и марикультуры, в условиях гибридизации и клональных раковых инфекций

РуководительСтрелков Петр Петрович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2025 г.

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными (31).

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

Ключевые словаСестринские филогенетические линии, Гибридизация, Интрогрессия, Естественный отбор, Популяционная транскриптомика, Фенотипическая изменчивость, Гетероплазмия, генетический химеризм, Трансмиссивный рак, Диссеминированная неоплазия, Морские Bivalvia, коммерческие виды, Морские сельди Clupea, Моря северной Европы

Код ГРНТИ34.23.35

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
У проекта два направления, объединенные объектами и методами исследования. (1) Разработка методов диагностики трансмиссивной неоплазии двустворчатых моллюсков (BTN), изучение разнообразия и распространения BTN у мидий и других коммерчески значимых моллюсков морей России. (2) Генетическое и популяционно-видовое разнообразие мидий Mytilus, балтийских ракушек Macoma и морских сельдей Clupea в северных морях России и роль гибридизации между видами в формировании этого разнообразия. Трансмиссивный рак, безоговорочно, – угроза для всех многоклеточных животных, в том числе человека. Двустворчатые моллюски особенно предрасположены к таким заболеваниям, что делает их хорошей моделью. Связанная с BTN диссеминированная неоплазия (DN) - одна из самых вредоносных болезней Bivalvia, чья этиология была выяснена только в 2015. Морские сельди и мидии занимают верхние строчки в списках важнейших объектов рыболовства и аквакультуры (FAO 2022). То, что у мидий, сельдей и балтийских ракушек в северных морях - по два вида, вступающих в интрогрессивную гибридизацию, не случайное совпадение. В ходе выполнения Проекта 2019 мы показали, что за этим стоит общая для всех бореальных видов биогеографическая история. То есть наши данные по этим видам можно экстраполировать на другие объекты. Изучаемые нами явления - инвазии, гибридизация и инфекции это процессы, происходящие в экологическом масштабе времени. Их планомерное изучение требует долгосрочных, в идеале постоянных, наблюдений. В ходе выполнения Проекта 2019 мы, паче чаяния, нашли BTN у мидий (две линии, MtrBTN1, MtrBTN2) и нам открылся неизведанный мир морских трансмиссивных раков. В результате поисковое направление проекта, не подкрепленное заделами, но только верой в существование этого явления, стало главным. Теперь мы хотим развить этот успех. Мы планируем: изучить географические паттерны в распространении MtrBTN1 и MtrBTN2 и их специфичность к видам мидий-хозяев; провести сравнительное цитологическое исследование DN мидий разной этиологии; выявить экологические факторы, влияющие на заболеваемость мидий MtrBTN; документировать инфекцию MtrBTN в Кольском заливе Баренцева моря, куда, согласно гипотезе, раковые линии проникли недавно с Дальнего Востока; изучить генетическую изменчивость линий MtrBTN и их родительского вида, Mytilus trossulus; изучить MtrBTN in vitro. Мы также планируем продолжить поиск BTN у других массовых и коммерческих видов Bivalvia. Задачи по второму направлению выкристаллизовались в ходе выполнения Проекта 2019. По результатам исследований беломорской сельди мы формулируем гипотезы об участившихся заходах атлантической сельди C. harengus в Белое море и изменении фенотипа беломорской C. pallasii под действием интрогрессивной гибридизации с C. harengus. Эту гипотезу мы хотим проверить. Мы впервые научились различать «криптические» виды мидий без генотипирования, по раковинам, и хотим обстоятельно изучить их экологию в симпатрии. Мы освоили экономный метод мультилокусного генотипирования и хотим его применить для изучения разнообразие гибридных генотипов в гибридных зонах. У M. trossulus из Кольского залива мы зафиксировали радикальную перестройку мтДНК генофонда, вероятно спровоцированную гибридизацией. В популяции нарушено двоякое однородительское наследование мтДНК, а 70% особей несут рекомбинантные мтДНК с фрагментами молекул, в норме наследуемых строго по мужской или женской линиям. Мы хотим продолжить исследование разнообразия мтДНК и его наследования в региональных популяциях мидий. Наконец, мы хотим продолжить мониторинг гибридной зоны между M. edulis и M. trossulus в Кольском заливе, где роятся межвидовые гибриды и инфицированные MtrBTN химеры. На этой модели мы одновременно изучаем морские виды, объекты промысла и марикультуры, в условиях гибридизации и клональных раковых инфекций.

Ожидаемые результаты
Ожидаемые результаты проекта. 1.1. Изучено распространение двух линий трансмиссивного рака мидий (MtrBTN1, MtrBTN2) в морях России, на этих и литературных данных по другим морям выявлены макрогеографические паттерны в их распространении и специфичность к видам-хозяевам. Анализ географических данных в том числе проведен по методологии, разработанной для моделирования экологических ниш «обычных» организмов (Species distribution modelling, SDM). 1.2. Проведено сравнительное исследование диссеминированной неоплазии (DN) мидий разной этиологии (MtrBTN1, MtrBTN2, спонтанная неоплазия) методами цитологии и гистологии. В частности, клетки MtrBTN разных линий охарактеризованы по размерам, плоидности и размерам ядер внутри и между популяциями мидий, а также у одних и тех же особей. 1.3. Выявлены факторы среды, определяющие заболеваемость мидий MtrBTN в анцестральном для MtrBTN1 и MtrBTN2 ареале в Охотском море, где обе линии встречаются с «уловимой» частотой. Построена множественная регрессионная модель, в которой зависимой переменной выступает частота больных мидий в популяциях, а в качестве предикторов разнообразные характеристики популяций мидий и их местообитаний. 1.4. Подробно изучены инвазивные штаммы MtrBTN в Кольском заливе Баренцева моря. Получены ответы на вопросы о возможности заражения MtrBTN1 M. edulis и гибридов между M. edulis и M. trossulus, об особенностях мтДНК изменчивости у MtrBTN в инвазивном ареале и о сезонности заболеваемости мидий в Арктике. 1.5. Изучена генетическая изменчивость линий и штаммов MtrBTN и родительского для рака вида, M. trossulus, в российских морях. Географические популяции MtrBTN в частности охарактеризованы по последовательностям мтДНК локусов COI и контрольного региона (CR) и ядерного локуса EFalpha и по полиморфизмам, выявляемым в транскриптомах тканей больных мидий. Также проведем анализ дифференциальной экспрессии генов между разными тканями одних и тех же зараженных MtrBTN особей, а также разных особей. 1.6. MtrBTN изучена in vitro, проведены эксперименты по созданию долгоживущей культуры опухолевых клеток с использованием разных линий и штаммов. 1.7. Проверены гипотезы о наличии BTN у других массовых и коммерческих видов Bivalvia морей России, кроме Mytilus, как видов, у которых BTN уже отмечен за рубежом (Mya, Macoma, Cerastoderma, Polititapes), так и не исследованных видов. 2.1. Дополнены и обобщены данные по динамике мозаичной гибридной зоны между M. edulis и M. trossulus в Кольском заливе Баренцева моря. Проверена гипотеза о существовании в опресненной вершине залива рефугиума M. trossulus с характеристиками, схожими с балтийской мидией. 2.2. Дополнены и обобщены данные по пространственно-временной динамике мидий M. edulis и M. trossulus в симпатрии в Белом и Баренцевом морях. Проведены наблюдения на точках регулярных наблюдений, а также в точках исторических исследований, от которых остались коллекции, пригодные для таксономического анализа. 2.3. Изучены нарушения двоякого однородительского наследования мтДНК у мидий (M. edulis, M. trossulus) в Белом и Баренцевом морях. Изучено разнообразие и распространение FM-мтДНК, проверены гипотезы о наследовании FM-мтДНК. 2.4. Дополнены и обобщены данные по разнообразию гибридных генотипов у мидий из Белого и Баренцева морей. Используя методы генотипирования и статистического анализа, позволяющие классифицировать гибридов на категории, описано разнообразие гибридов внутри и между выборками из разных местообитаний. Изучено согласие между видовыми ядерным и мтДНК генотипами, на этих данных выяснено, на какой стадии гибридизации блокируется интрогрессия мтДНК. 2.5. Методами морфологического и генетического анализов новых и старых сборов нерестящейся беломорской сельди C. pallasii проверены гипотезы о заходах атлантической сельди C. harengus в Белое море и об изменении фенотипа беломорской C. pallasii под действием гибридизации и интрогрессии с C. harengus. 2.6. Обобщены архивы Проекта 2019 по интрогрессированным популяциям Macoma и Clupea северной Европы и на этих данных проиллюстрировано явление "гибридного роя" как равновесной независимо эволюционирующей гибридогенной популяции. Мы ожидаем, что результаты исследований BTN (1.1 – 1.7) будут эксклюзивны, потому что в мире на сегодняшний день всего несколько коллективов, компетентных изучать трансмиссивный рак двустворчатых моллюсков, и потому что в наших дальневосточных популяциях зафиксировано максимальное разнообразие BTN Mytilus, что согласуется с филогенетическими данными в пользу его «российского» происхождения (Skazina et al. 2021, 2022). Результаты исследований по второму направлению (2.1 – 2.6) будут востребованы по двум причинам. Во-первых, мы первыми научились различать мидий M. edulis и M. trossulus в симпатрии без генотипирования (Khaitov et al. 2021) и потому получили приоритеты в изучении распространения и экологических взаимоотношений этих важнейших в коммерческом отношении бореальных видов моллюсков. Во-вторых, наши исследования гибридных зон у Mytilus, Clupea и Macoma базируются на собственных моделях и на данных многолетних наблюдений и (или) огромных коллекциях. Это делает их уникальными для области исследований гибридизации у морских беспозвоночных и рыб.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---