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 19-74-00045
НазваниеИзучение разнообразия зрительных пигментов (опсинов) эндемичных амфипод озера Байкал и поиск связи видоспецифичных особенностей зрения с экологией и окраской животных
Руководитель Дроздова Полина Борисовна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет" , Иркутская обл
Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-105 - Эволюционная биология
Ключевые слова Байкал, амфиподы, эндемики, эволюция, опсины, окраска животных, каротиноиды, зрение, адаптивная радиация
Код ГРНТИ34.15.61
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Исследования окраски животных и связи между окраской, зрением и поведением — одно из актуальных и активно развивающихся направлений современной биологии. Особый интерес представляет разнообразие механизмов, используемых разными видами животных для достижения одной и той же цели — различения предметов. Восприятие света животными основано на сигнальном каскаде, который запускают белки опсины. Благодаря наличию разных опсинов, воспринимающих разные части оптического спектра, формируется цветовое зрение. Цветное зрение известно у всех основных групп членистоногих. Подробно изучены опсины пауков, насекомых и десятиногих раков и исследована необычная система зрения раков-богомолов, включающая у некоторых видов 12 опсинов, а также систему восприятия направления поляризации света. Тем не менее, опсины амфипод (Amphipoda, Crustacea), являющихся важным компонентом большинства континентальных водных экосистем, практически не изучены.
Амфиподы оз. Байкал представляют особый интерес как чрезвычайно разнообразная группа близкородственных организмов, приспособленных к разным условиям обитания от литоральной зоны до глубины более полутора километров, однако механизм формирования этого разнообразия не всегда очевидно связан с приспособлением к условиям обитания. Одним из наиболее ярких аспектов этого разнообразия являются выраженные различия в цвете и рисунке окраски амфипод. Так, общая интенсивность окраски тела меняется в широком диапазоне от почти прозрачной или белой до кроваво-красной, тёмно-зелёной, сине-фиолетовой, голубой или оранжевой, а для некоторых видов известны внутривидовые морфы разных цветов. Тем не менее, молекулярные механизмы, обеспечивающие окраску байкальских амфипод, не изучены. Так, известен состав каротиноидов нескольких видов байкальских амфипод, обитающих на разных глубинах, однако белки, с которыми они связаны, не исследованы вовсе.
Изучение особенностей зрительной системы и формирования окраски байкальских амфипод могут иметь большое значение для понимания механизмов видообразования, приведших к имеющемуся разнообразию. В частности, это позволит проверить гипотезы о том, могла ли окраска тела амфипод и их способность видеть в определённых световых диапазонах являться фактором естественного отбора: например, изменяя успешность охоты или, напротив, защищая от нападения хищника, а также служить фактором при выборе полового партнёра.
В рамках предлагаемого проекта будет изучен репертуар опсинов и физиологические параметры зрительной системы нескольких видов амфипод, различающихся по окраске, глубине обитания и положению в пищевой сети, а также будет предпринята попытка установить механизм формирования их окраски (благодаря изучению белков, связывающих каротиноиды) и выявить связь между этими особенностями. В качестве объектов исследования будут использованы представители различных экологических и систематических групп байкальских амфипод: массовые бентические литоральные виды Eulimnogammarus verrucosus, E. cyaneus и E. vittatus, пелагический вид Macrohectopus branickii, глубоководные бентические виды Ommatogammarus albinus и O. flavus, а также палеарктический вид Gammarus lacustris для проведения сравнения с байкальскими амфиподами.
Результаты изучения разнообразия опсинов и механизмов формирования окраски байкальских амфипод могут иметь широкий спект биотехнологического применения.
В частности, в современной биомедицине большое внимание уделяется оптогенетике — технологиям генетической модификации клеток, использующим активируемые светом белки для изучения внутриклеточных сигнальных путей в мозге и управления ими. В процессе выполнения проекта могут быть обнаружены новые опсины, потенциально применимые в оптогенетике. Оптогенетические разработки на данный момент имеют большие перспективы применения в методиках лечения различных заболеваний нервной системы, в том числе болезни Альцгеймера.
Кроме того, изучение пигментов каротиноидной природы и путей их биосинтеза имеет отдельную значимость для развития аквакультуры и пищевой промышленности.
Применение разнообразных каротиноидов необходимо при выращивании рыб и ракообразных как для здоровья самих животных, так и для повышения качества получаемых из них продуктов питания.
Кроме того, представители группы амфипод являются одним из наиболее перспективных тест-объектов для биомониторинга водоемов. Данные, полученные в ходе проекта, могут лечь в основу развития новых высотехнологичных способов мониторинга пресноводных экосистем, в том числе и озера Байкал, а также могут быть использованы для осуществления промышленного контроля чистоты агро- и аквахозяйств.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ