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 23-24-00201
НазваниеИсследование фауны наземных тихоходок России
Руководитель Туманов Денис Владимирович, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург
Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-101 - Зоология
Ключевые слова Тихоходки, биологическое разнообразие, ДНК-баркодинг, фаунистика, систематика, филогения, метагеномика
Код ГРНТИ34.33.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Биоразнообразие является уникальным и во многом невозобновимым ресурсом для любой страны, и его объем и значимость для территорий масштаба Российской Федерации сложно переоценить. В России приоритетность исследований биоразнообразия закреплена в ряде государственных научных программ, таких как программа «Научные основы сохранения биоразнообразия России», «Биологическое разнообразие России».
Тихоходки – древняя группа беспозвоночных животных, рассматриваемая как отдельный таксон высокого ранга (тип). Тихоходки являются процветающим таксоном, заселившим практически все существующие на Земле экотопы. Это – микроскопические животные; размер самых крупных видов не превышает полутора миллиметров. В наземных локациях тихоходки могут достигать значительной численности, играя важную роль в функционировании сообществ, особенно тех, в которых мохово-лишайниковая растительность является доминирующей (например, арктические тундры) составляющие существенную часть территории РФ. Тихоходки демонстрируют массу уникальных адаптаций, многие из которых помимо фундаментального представляют и совершенно практический интерес. Они выработали уникальные формы и механизмы анабиоза, по разнообразию которых эта группа не имеет себе равных. Многие аспекты этой устойчивости имеют перспективное практическое применение.
В последние десятилетия радикально поменялся подход к изучению видового разнообразия организмов, в результате чего ранее накопленная информации о локальных фаунах утратила большую часть своей научной значимости. С внедрением в практику исследований современных методов молекулярной таксономии и интегративного подхода на смену концепции широко распространенных изменчивых видов пришла концепция локальных, хорошо обособленных близких видов. Для тихоходок, в частности, показано, что практически все «широко распространенные виды», ранее так или иначе указанные для фауны России являются комплексами видов. В этой ситуации изучение разнообразия тихоходок России следует практически начать заново. Достаточно сказать, что на сегодняшний момент для всей территории России имеется лишь три опубликованных работы, в которых корректно использованы современные методы исследования, включая ДНК баркодинг, в них показано наличие на территории России всего лишь трёх видов тихоходок.
В рамках предлагаемого проекта мы планируем впервые систематически, с широким охватом применить молекулярно-биологические методы для изучения видового разнообразия наземных тихоходок на территории Северо-Запада России. Мы планируем статистически оценить число проб, необходимое для получения достаточно полного представления о видовом составе тихоходок, обитающих на изучаемой территории, и разработать методические рекомендации для фаунистических исследований. Выполнение проекта позволит впервые получить современные данные по таксономическому разнообразию тихоходок России, основанные как на современных морфологических так и молекулярных данных, описать новые виды и провести интегративное переописание целого ряда видов, ранее известных с территории РФ. На основе полученного набора ДНК-баркодов будут разработаны праймеры для метабаркодинга тихоходок. Предлагаемые исследования будут являться развитием новой для коллектива научной тематики, связанной с молекулярной фаунистикой и ДНК-баркодингом, логически выросшей из предшествующих исследований коллектива в области морфологической систематики и фаунистики , а также молекулярной филогенетики тардиград. По результатам исследования впервые будут созданы современные определительные ключи для идентификации видов тихоходок Северо-Запада РФ, дополненные атласом микрофотографий, и база ДНК-баркодов, что позволит проводить надежное определение видов тихоходок не только специалистам систематикам, но и широкому кругу исследователей. Реализация проекта подготовить когорту молодых специалистов, которые будут способны развивать дальнейшие исследования тихоходок и других микрометазоев на современном научном уровне.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Туманов Д.В, Цветкова А.Ю.
Some have drops and some do not, but can we rely on that? Re-investigation of Diphascon tenue (Tardigrada: Eutardigrada) with discussion of the phylogeny and taxonomy of the superfamily Hypsibioidea
Zoosystematica Rossica, том 32, выпуск 1, стр. 50-74 (год публикации - 2023)
10.31610/zsr/2023.32.1.50
2. Туманов Д.В., Калимуллин А.А. Adropion kamchaticum, a new species of Tardigrada (Eutardigrada, Hypsibiidae) from Russian Far East Zoosystematica Rossica (год публикации - 2024)
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В 2024 году нами была продолжена обработка материалов сборов предыдущих лет и начата обработка новых сборов. Были обработаны материалы сборов из следующих регионов – Кавказ, Красноярский край, Приморский край, о. Сахалин, Командорские острова, архипелаг Земля Франца-Иосифа.
Всего в ходе исследования обработано 85 проб. Изготовлено более 750 постоянных препаратов в среде Хойера, содержащих более 1800 экземпляров тихоходок и их яиц. Обнаружено 50 видов тихоходок, для 22 видов получены последовательности ДНК-баркодов. Составлен список обнаруженных видов.
Из числа обнаруженных, 29 видов являются новыми для науки, 3 вида впервые указаны для территории России. Подавляющее большинство видов было обнаружено в одной или двух локациях, ни один вид не был обнаружен более чем в трех локациях из числа исследованных.
Опубликовано интегративное описание двух новых видов рода Mesobiotus: M. efa из Ленинградской области и M. vulpinus из Приморского края (https://doi.org/10.5852/ejt.2024.947.2619). С использованием полученных данных построена новая мультигенная филогения рода. Реконструированная нами филогения выявила близость нового вида из Ленинградской области к виду рода Mesobiotus известному из северной Европы и в целом подтвердила существование монофилетического комплекса голарктических видов рода. Кроме того была показана филогенетическая близость нового вида из Приморского края к тропическому комплексу видов рода. Эти данные впервые показывают существование тропического коплекса видов тихоходок в фауне Приморья – явление известное на примере некоторых таксономических групп региона, но ранее не отмечавшееся для тихоходок. Следует отметить, что этот вывод поддержан и другими полученными нами данными. Так, например, нами впервые были обнаружены на территории Приморского края представители субтропического вида Echiniscus hoonsooi (известен из Японии и Южной Кореи) и нового вида из комплекса Minibiotus fallax (приуроченного к Азиатско-Тихоокеанскому региону).
Опубликовано интегративное переописание вида Grevenius annulatus, в ходе которого проведена ревизия его филогенетического положения (https://doi.org/10.1111/zsc.12703). Проведенный нами филогенетический анализ надсемейства Isohypsibioidea показал, что данный вид не входит в состав семейства Doryphoribiidae, как предполагалось ранее, а занимает обособленное положение в пределах клады Isohypsibiidae. В результате проведенного молекулярно-генетического и морфологического анализа для этого вида нами был установлен новый род Cucumibius. Кроме того, для этого вида впервые методами ТЭМ показано наличие кутикулы «гетеротардиградного типа» в пределах надсемейства Isohypsibioidea, и, на основании анализа морфологических данных выделен еще один новый род Chilibius. Проведенное нами в ходе переописания исследование ультраструктуры покровов C. annulatus позволило впервые показать сенсорную природу медиальной головной поры.
Проведен молекулярно-филогенетический анализ положения вида Murrayon hastatus, вида, который в ходе недавней ревизии рода Murrayon (Guidetti et al., 2022), приведшей к выделению из него рода Paramurrayon, был оставлен «за скобками». Причиной такого решения явилось наличие черт, сближающих M. hastatus с обоими родами, при полном отсутствии молекулярных данных. Нами получены последовательности по всем филогенетически значимым генам для двух популяций этого вида. Проведенный филогенетический анализ выявил его обособленное положение в составе семейства Murrayidae. Кроме того, впервые было показано, что в пределах данного морфологического вида имеется скрытое генетическое разнообразие – исследованные нами популяции (из Ленинградской области и с о. Средний в Белом море) представляют хорошо обособленные виды-двойники.
Получены первые данные по фауне тихоходок Камчатки. Описан новый вид рода Adropion – A. camtchaticum. Впервые получены данные по фауне тихоходок о. Сахалин и архипелага Земля Франца-Иосифа (ЗФИ), поддержанные результатами ДНК-баркодинга. До нашего исследования для Сахалина был указан всего один вид тихоходок, а немногочисленные данные по фауне тихоходок ЗФИ были получены более 100 лет назад. Полученные данные свидетельствуют о значительном своеобразии фауны Сахалина – из семи обнаруженных видов все являются новыми для науки. В небольшом материале с ЗФИ (пока обработана одна проба замороженного грунта) обнаружено четыре вида тихоходок, три из которых являются новыми для науки.
Подготовлено к печати интегративное переописание редкого вида Ramazzottius semisculptus основанное на исследовании популяции из Крыма. В статью будут включены новые, полученные в ходе работы по проекту, данные по видовому составу рода Ramazzottius на территории России. Кроме того, с использованием полученных данных реконструирована филогения рода Ramazzottius.
Подготовлено к печати интегративное описание нового вида рода Testechiniscus с архипелага Новая Земля. Работа влючает предложение новой номенклатуры морфологических признаков конечностей для всего семейства Echiniscidae. Проведено исследование ультраструктуры покровов представителей вида.
В ходе работы по проекту нами было обнаружено всего два вида тихоходок с широким географическим распространением, для которых имеется достаточно опубликованных данных по генетическому разнообразию – Echiniscus merokensis и E. granulatus. При помощи программного пакета PopArt нами впервые были сформированы гаплосети по ДНК-баркодам COI (для E. merokensis) и ITS-1 (для E. granulatus).
Для двух регионов России (Арктической зоны и Дальнего Востока) впервые проведен детальный фаунистический анализ. Результаты анализа были представлены на двух международных конференциях в Магадане и Хабаровске.
В сети Интернет с использованием ресурсов СПбГУ создан проект МоБаРТ – Молекулярный Баркодинг Российских Тихоходок (MoBaRT – Molecular Barcoding of Russian Tardigrades) https://zoology.bio.spbu.ru/Sci/barcode.php, содержащий информацию о всех видах тихоходок, известных для территории России, для которых имеются данные ДНК-баркодинга. Данные по каждому виду включают информацию о его глобальном распространении и встречаемости на территории России. Для видов, последовательности ДНК-баркодов которых опубликованы, приводятся прямые ссылки на последовательности, депонированные в Генбанке и связанные с ними публикации. Неопубликованные баркоды, полученные в ходе нашего исследования доступны по запросу.
Составлен и готовится к печати иллюстрированный ключ для определения родов наземных и пресноводных тихоходок. Подготовленное издание будет первым в мире современным определителем тихоходок, снабженным подробными иллюстрациями всех признаков, используемых для идентификации этих животных. Для каждого рода приводятся данные о видах, достоверно известных с территории России.
Публикации
1.
Туманов Д.В.,Андросова Е.Д., Гавриленко М.Д., Калимуллин А.А.
Integrative description of two new species of the genus Mesobiotus (Eutardigrada, Macrobiotoidea) from Russia, with an updated phylogeny of the genus
European Journal of Taxonomy, том 947, выпуск 1, стр 20-52 (год публикации - 2024)
10.5852/ejt.2024.947.2619
2.
Туманов Д.В., Шунатова Н.Н., Федюк К.А.
Integrative description of Grevenius annulatus (Eutardigrada, Isohypsibioidea) from North-West Russia with new data on the species cuticular structure leads to the institution of a new genus
Zoologica Scripta, pp 1-21 (год публикации - 2024)
10.1111/zsc.12703
Возможность практического использования результатов
Результаты выполнения проекта могут быть использованы при изучении структуры биологических сообществ и экологическом мониторинге, а также в осуществлении преподавательской деятельности.