Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках реализации проекта проведен отбор проб планктона и бентоса на 20 водных объектах на территории города Москва. Для исследования выбраны водоемы (часть из них рекреационные) и водотоки (Большой Крылатский пруд, безымянный пруд к востоку от гребного канала, Большой Садовый пруд, Нижний Фермский пруд, Пруд Сколково, безымянный пруд около Мещерского озера, пруд в возле ГБС, безымянный пруд в Ботаническом саду, первый Каменский пруд, Патриарший пруд, Чистый пруд, Большой Екатерининский пруд, Борисовский пруд, Гребной канал, река Чаченка,. река Москва, район Крылатское, река Сетунь, приток реки Лихоборки, река Яуза, Мещерское озеро. Отработан протокол отбора образцов планктона и бентоса для метагеномного анализа. В результате обработки проб создана коллекция моноклональных культур микроводорослей и цианобактерий исследованных водоемов г. Москвы, которая в настоящее время насчитывает 330 штаммов, относящихся к 9 классам, 17 порядкам, 22 семействам, 45 родам и 68 видам. Для всех культур выделена ДНК, проведена идентификация и фотофиксация. На данном этапе молекулярные работы завершены все всех штаммов эукариотических микроводорослей. Качественные последовательности получены по региону V9-ITS 18S rDNA для 181 штамма. Для диатомовых водорослей (всего 68 штаммов) дополнительно амплифицировали регионы 18S rDNA и rbcL (т.к. именно эти регионы общеприняты при изучении филогении представителей этой группы). Качественные последовательности по региону 18S rDNA получены для 66 штаммов, по региону rbcL для 63 штаммов. Получены результаты химического анализа вод исследованных водных объектов по 12 показателям. Значительные колебания отмечены по содержанию в водах хлорид-ионов (от 0,2 мг/л до 234 мг/л), сульфат-ионов (от 2,1 мг/л до 74 мг/л), нитрат-ионов (от <0,1 мг/л до 13,7 мг/л), кремния (от <0,05 мг/л до 7,6 мг/л). В результате изучения методом микроскопирования образцов фитопланктона и фитобетноса исследованных водоемов и водотоков г. Москвы, идентифицировано , 128 видов относящихся к 10 классам, 19 порядкам, 25 семействам, 51 родам. В целом в пробах фитопланктона отмечено не высокое разнообразие видов от 4 (Мещерское озеро) до 27 видов (Безымянный пруд недалеко от Мещерского озера). Преобладали зеленые и диатомовые водоросли классов Chlorophyceae и Bacillariophyceae соответственно. В Борисовском пруду отмечено массовое развитие эвгленовых водорослей из родов Phacus, Trachelomonas. В бентосных пробах почти во всех водных объектах преобладали диатомовые водоросли. Число видов варьировалось от 1 (Патриарший пруд, в бентосе обнаружены только гифы грибов и бактерии, единичные створки диатомовых) до 48 (Большой садовый пруд). Следует отметить, что в шести водных объектах состав видов как в планктоне, так и в бентосе был очень бедный (до 18 таксонов с низкой частотой встречаемости («единично», «редко» по шкале Вислоуха). Это Река Чаченка, Сетунь, Приток реки Лихоборки, безымянный пруд в ГБС, Патриарший и Большой Екатериненский пруды. Видимо здесь сообщество микроводорослей деградировало. На 10 водных объектах отмечено цветение потенциально токсичными видами цианобактерий из рода Microcystis. Это Москва река (точка сбора в районе Крылатское), река Яуза, пруды: Большой Садовый, Нижний Фермский, Сколково, Пруд в возле административного здания ГБС, безымянный пруд в ГБС, Патриарший , Чистый пруд, а также Мещерское озеро. Из 8 водных объектов удалось выделить Microcystis в культуру, всего получено 25 штаммов. Анализ присутствия кластеров генов участвующих в синтезе цианотоксинов методом ПЦР будет проведен в начале 2025 года. Анализ полученных молекулярных данных включал сравнение нуклеотидных последовательностей распространенных видов между собой и с последовательностями из базы данных NCBI. Для В данной работе к распространенным мы отнесли те виды, штаммы которых получены нами из 3-5 водных объектов. К таким таксонам отнесены представители зеленых - Desmodesmus cf. opoliensis, Desmodesmus cf. pseudocommunis, Pectinodesmus pectinatus, Comasiella arcuata, Pediastrum duplex, Pseudopediastrum boryanum, Dictyosphaerium lacustre. В результате показано, что последовательности штаммов Pectinodesmus pectinatus, Desmodesmus opoliensis, Desmodesmus pseudocommunis, Pseudopediastrum boryanum идентичны между собой и более чем на 99,2% сходны с последовательностями из БД NCBI (для высоковарибельного региона V9-ITS 18S rDNA, по которому проводили сравнение, такие отличия приравниваются к внутривидовой вариабельности, межвидовой уровень генетический дистанции принят для этой группы 2%). Тогда как штаммы Pediastrum duplex отличаются между собой и от последовательностей из базы данных NCBI на 2,4-3,45%. Для этого вида необходимо получить последовательности по другим генетическим маркерам (26S rDNA, rbcL) и более детально изучить морфологию. Штаммы, по морфологическим характеристикам отнесенные нами к Tetradesmus lagerheimii, по молекулярным данным разделились на две группы: 3 штамма идентичны между собой и на 99,2% сходны с представителями этого вида из базы данных NCBI, а два штамма имеют сходство только на 95,9%. Последние представляют другой филотип и требуют дополнительного изучения морфологии и молекулярно-генетических данных. Похожий случай отмечен нами среди штаммов идентифицированных как Dictyosphaerium lacustre : последовательности региона V9-ITS 18S rDNA трех из шести штаммов на 100% сходны между собой и с представителями этого вида из базы данных NCBI, тогда как последовательности других трех штаммов имеют сходство только на 94,62%. Для видов зеленых водорослей, Desmodesmus insignis, Desmodesmus sp.3, Westella botryoides, Hariotina reticulata, Monoraphidium sp. Selenastrum sp. и др. (всего 23 штамма) по региону ITS выявлены отличия от имеющих в GenBank последовательностей в пределах 2,5 – 6% (до 23% для некоторых видов), что говорит о необходимости более детального изучения этих штаммов и секвенирования дополнительных регионов. По всей видимости эти таксоны также являются новыми для науки. Таким образом, в результате молекулярно-генетического анализа созданной в 2024 г. коллекции микроводорослей водоемов и водотоков г. Москвы для ряда таксонов, отнесенных к известным видам на основе морфологии, обнаружены филотипы значительно отличающиеся от филотипов из базы данных NCBI. Эти таксоны требуют детального изучения, вероятно часть из них представляет новые для науки виды. Все это подтверждают актуальность проекта и создания региональных коллекций микроводорослей и цианобактерий для правильной интерпретации данных метабаркодинга.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
На основе полифазного подхода изучено разнообразие, распространение и токсический потенциал цианобактерий в водных объектах г. Москвы. Получено 20 штаммов цианобактерий включая потенциально токсичные таксоны, а именно представители родов Anabaena, Aphanizomenon, Argonema, Dolichospermum, Microcystis и Woronichinia. Штаммы всесторонне охарактеризованы: изучена морфология, получены молекулярные данные по региону 16S рРНК, проведен филогенетический анализ и ПЦР скрининг на присутствие генов участвующих в синтезе микроцистина (mcyACa, mcyB and mcyE), цилиндроспермопсина (cyrB) и анатоксина (anaC). Выявлено два штамма Microcystis aeruginosa (CBMC403m и CBMC523m), способных к синтезу микроцистина. В результате анализа с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии высокого разрешения в биомассе штаммов обнаружено семь структурных вариантов микроцистинов, из которых вклад наиболее токсичных соединений микроцистин-лейцин-аргинин (MC-LR) составил 20–28%. Изучение разнообразия и распространения токсичных/потенциально токсичных цианобактерий в тех же водоемах проведено с применением метабаркодинга по региону V3-V4 16S рРНК с использованием цианоспецифичных праймеров. В результате для исследованных водоемов было получено 3887 ASV. На уровне макротаксонов в составе сообществ преобладают представители Cyanobacteriota 1782 ASV (46%). Высокая доля последовательностей принадлежит к Patescibacteria (16%), Bacillota (13%), Acidobacteriota (9%). Доля остальных групп бактерий не превышала 6%. Общий состав сообщества включал представителей 28 филумов. Анализ общего списка полученных ASV показал, что число ASV в водоемах варьирует от 68 (Патриарший пруд) до 1025 (Пруд в Ботаническом саду) с медианным значением 348 ASV. Обилие ASV в водоемах варьировало незначительно, от 108234 до 176158 ридов. Доля Cyanophyceae составляет от 51,7% (река Чаченка) to 99,7% (пруд в Сколково) с медианным значением 98.5%. Обнаружены нуклеотидные последовательности на 100% сходные с ранее изученными токсигенными штаммами. Эти последовательности были самыми обильными и найдены в 16 из 18 изученных водоемов, включая рекреационные, что говорит о широком распространении и массовом развитии токсичных Microcystis aeruginosa в городских водоемах. Результаты комплексного исследования подтверждают эффективность метабаркодинга, как быстрого и надежного инструмента для мониторинга цветений цианобактерий и указывают на необходимость внедрения регулярного мониторинга распространения и развития токсичных цианобактерий для предотвращения неблагоприятных последствий для здоровья человека Полученные на основе изучения штаммов молекулярные «штрих-коды» станут основой расшифровки данных метабаркодинга и обеспечат его успешное применение. В СМИ вышел ряд публикаций освещающих обнаружение токсичных Microcystis aeruginosa в водоемах г. Москвы: «Известия. Наука и техника»(https://iz.ru/1992724/2025-11-19/uchenye-nashli-v-moskovskikh-prudakh-toksichnye-shtammy-tcianobakterii), Indicator. Биология (https://indicator.ru/biology/v-moskovskikh-prudakh-naideny-toksichnye-shtammy-cianobakterii-19-11-2025.htm ), «In science» (https://inscience.news/ru/article/russian-science/v-moskovskih-prudah-naideny-toksichnye-shtammy), «Наука» (https://naukatv.ru/news/v_moskovskikh_prudakh_najdeny_toksichnye_shtammy_tsianobakterij ), «Поиск. Биология» (https://poisknews.ru/biologiya/nuzhen-regulyarnyj-kontrol-v-moskovskih-prudah-najdeny-toksichnye-shtammy-czianobakterij/ ), « hi-tech. Наука» (https://hi-tech.mail.ru/news/137801-v-stolichnyh-prudah-obnaruzheny-opasnye-cianobakterii-chto-grozit-moskvicham/).