​​Сотрудники НИИ биологии Иркутского государственного университета​, изучая разнообразие расцветок байкальских рачков, задались вопросом о механизмах, лежащих в их основе. Почему и как формируется окрас байкальских рачков, какую функцию он несет? Результаты выполненного исследования выявили уникальную специфику эндемиков. Оказалось, что у байкальских амфипод за окраску отвечают ранее неизученные белки, которые у других (не байкальских) ракообразных заняты совсем иными функциями – участвуют в распознавании запахов. Результаты исследования опубликованы в журнале PeerJ. Исследование поддержано​ грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ)

рачки.png 

Хорошо известно, что цвет ракообразных при тепловой обработке сменяется на ярко-красный. Например, темно-зеленый речной рак после варки становится «вареным» красным. Такое же яркое превращение происходит и с другими его родственниками: омарами, лангустами, креветками и другими широко известными представителями ракообразных. Механизмы, лежащие в основе этого явления, известны уже с середины прошлого века: ярко-красный каротиноид образует голубые или зеленые комплексы с белками, а при разрушении белков высвобождается, придавая ярко-красную окраску тканям рака. 

 
рачки1.jpg 

 
Иркутские ученые, изучая разнообразие расцветок байкальских рачков, задались вопросом о механизмах, лежащих в их основе. По словам Максима Тимофеева, доктора биологических наук, директора НИИ биологии Иркутского государственного университета (ИГУ) и соавтора исследования, в Байкале обитает более 350 видов и подвидов рачков амфипод – разноногих раков (отряд Amphipoda). 

 
«Для специалистов-биологов байкальские амфиподы — это уникальная модельная система для изучения механизмов эволюции и адаптации, дающая неисчерпаемые возможности для проведения самых захватывающих исследований. Богатство расцветок байкальских рачков поражает: от практически прозрачных, темно-фиолетовых, красных и ярко-голубых. Разнообразие форм, размеров и раскраски этих удивительных организмов впечатлит любого, кто решит познакомиться с фауной древнего озера», – отмечает Тимофеев. 

 
Биологи решили разобраться с причинами, определяющими такое разнообразие. Специалистам было известно, что при разрушении белков происходит изменение цвета байкальских рачков на оранжевый, что позволило предположить работу механизма, схожего с тем, что работает у речных раков и омаров. 

 
рачки2.jpg 

 
Чтобы найти белки, которые образуют комплексы с каротиноидами у байкальских бокоплавов и меняют их цвет, ученые сравнили белковый состав разных представителей вида Eulimnogammarus cyaneus. Этот массовый вид интересен тем, что несмотря на то, что для него характерна голубая окраска тела с ярко-оранжевыми антеннами, в популяциях встречаются и полностью оранжевые особи. Оказалось, что у оранжевых рачков по сравнению с голубыми резко снижено содержание двух белков. Чтобы изучить белки, ученые определили последовательность их составляющих (аминокислотную последовательность) на секвенаторе, а потом ионизировали их и измерили отношение массы к заряду на масс-спектрометре. Анализ дал необычный результат: белки были иными, ранее не известными для десятиногих раков. 

 
Дополнительные эксперименты подтвердили, что именно эти белки связывают каротиноиды. 

 
«Мы ожидали, что обнаружим белки, похожие на те, что определяют цвет десятиногих раков, а найденные белки вовсе не проявляли существенного сходства ни с какими известными белками из открытой базы данных последовательностей белков Uniprot. Наконец похожие последовательности удалось найти в данных секвенирования других видов бокоплавов и таким образом предположить их происхождение», — рассказывает Полина Дроздова, первый автор статьи, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник НИИ биологии ИГУ​

 
Отличительная особенностью всех этих последовательностей – наличие домена, характерного для семейства феромон/одорант-связывающих белков. Белки этого семейства связываются с феромонами и летучими веществами, участвуя в распознавании запахов. Кроме того, для них характерен небольшой размер и большая стабильность, что в совокупности делает перспективным создание сенсоров на летучие вещества на их основе. В последние годы появляется все больше свидетельств того, что эти белки могут связываться с самыми разными гидрофобными («боящимися» воды) молекулами, но каротиноидов в этом списке еще не было. 

 
«С фундаментальной точки зрения новый подкласс белков является крайне интересным примером независимого развития сходных механизмов окраски на основании разных молекул у разных групп ракообразных. С прикладной точки зрения обнаруженные белки интересны как потенциальный материал для систем разделения сложных смесей органических веществ», — уточняет Полина Дроздова.​ 

 
Для исследования этой возможности нужно подробнее изучить механизм связывания найденных белков с каротиноидами, чему и посвящены текущие работы по проекту. 

 
Пресс-служба РНФ ​

 
Фото: Разнообразие окрасок байкальских эндемичных амфипод​. Источник: Polina Drozdova et. al. // PeerJ, 2020 ​

Источники

Пеструю окраску байкальским рачкам придают белки, которые у других отвечают за распознавание запахов
Российский научный фонд (rscf.ru), 25/06/2020
Пеструю окраску байкальским рачкам придают белки, которые у других отвечают за распознавание запахов
Иркутский государственный университет (isu.ru), 26/06/2020
Установлены белки, определяющие окраску байкальских бокоплавов
Полит.ру, 26/06/2020
Установлены белки, определяющие окраску байкальских бокоплавов
Newstes.ru, 26/06/2020
Ученые НИИ биологии ИГУ выяснили причины пестрой окраски байкальских рачков
ИА Телеинформ (i38.ru), 26/06/2020
Установлены белки, определяющие окраску байкальских бокоплавов
Российский научный фонд (rscf.ru), 26/06/2020
Установлены белки, определяющие окраску байкальских бокоплавов
Российский научный фонд (рнф.рф), 26/06/2020
Установлены белки, определяющие окраску байкальских бокоплавов
SVcomercio.info, 26/06/2020
Установлены белки, определяющие окраску байкальских бокоплавов
Perm Daily (permdaily.ru), 26/06/2020
Установлены белки, определяющие окраску байкальских бокоплавов
Newspotok.ru, 26/06/2020
"Установлены белки, определяющие окраску байкальских бокоплавов"
Ivest.kz, 26/06/2020
Установлены белки, определяющие окраску байкальских бокоплавов
News-Life (news-life.pro), 26/06/2020
Установлены белки, определяющие окраску байкальских бокоплавов
Russia24.pro, 26/06/2020
Биологи: окрас байкальских рачков оказался связан с обонянием
Иркутская торговая газета (irktorgnews.ru), 26/06/2020
Пеструю окраску байкальским рачкам придают белки, которые у других отвечают за распознавание запахов
Индикатор (indicator.ru), 27/06/2020
Пеструю окраску байкальским рачкам придают белки, которые у других отвечают за распознавание запахов
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 27/06/2020
Почему байкальские рачки разного цвета? Иркутские ученые нашли ответ
Irkutsk.News, 08/07/2020
Почему байкальские рачки разного цвета? Иркутские ученые нашли ответ
Вести-Иркутск (vestiirk.ru), 08/07/2020

Похожие новости

  • 21/08/2018

    Сергей Тен: 100-летие ИГУ – это возможность поднять на новый уровень научный подход к Байкалу

    В Государственной Думе России в рамках выставки "Иркутский государственный университет: 100 лет высшему образованию в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке" состоится круглый стол "Байкал - научно-образовательный и экологический ресурс мирового класса, основанный на уникальных качествах".
    889
  • 28/02/2019

    Ядовитые отходы Байкальского ЦБК: очевидное и невероятное

    ​Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (БЦБК) вновь провели инженерные изыскания, которые позволили уточнить состав и объём содержащихся в них ядовитых отходов. Некоторые результаты оказались неожиданными, сообщили в пресс-службе компании «РГ-Экология», которая выступает оператором по ликвидации отходов БЦБК.
    907
  • 28/11/2018

    Депутаты ЗС Иркутской области и Госдумы усовершенствуют законы об охране Байкала

    ​Депутаты Госдумы и Законодательного собрания Иркутской области приняли решение об усовершенствовании деятельности законодательства, регулирующего вопросы охраны Байкала и прилегающих территорий. В этом им поможет Иркутский государственный университет, он проанализирует действующее законодательство об охране озера и формированию решений вопросов, связанных с дальнейшим развитием законодательство в этой сфере.
    1219
  • 05/10/2019

    Ученые исследовали содержание микропластика в воде Байкала

    ​Ученые из московских и сибирских научных институтов и университетов провели обширное исследование прибрежной экосистемы Байкала. Об этом 4 октября 2019 года сообщает пресс-служба компании En+ Group.Члены экспедиции работали в районе следующих населенных пунктов: Максимиха, Гремячинск, Посольское, Бабушкин, Танхой, Выдрино, Байкальск, Слюдянка, Култук, Листвянка, Большое Голоустное, Ольхонские Ворота, Хужир, а также по периметру дельты Селенги.
    684
  • 21/08/2020

    Уникальные разработки в сфере биотехнологий будут проводить в Байкальской биотехнологической долине

    ​​На Межрегиональном форуме выпускников Президентской программы «Байкальский форум 2020 - Иркутск. Президентские каникулы» о возможностях биотехнологий на основе уникальной флоры и фауны Байкала рассказал доктор биологических наук Максим Тимофеев директор НИИ биологии «ИГУ».
    590
  • 07/04/2017

    Три иркутских проекта о Байкале принимают участие в премии «Хрустальный компас»

    ​Три проекта из Иркутской области, связанных с тематикой озера Байкал, участвуют в голосовании национальной премии «Хрустальный компас». Об этом сообщается на сайте премии. Проект «Посади дерево – подари планете жизнь», под эгидой которого на протяжении уже нескольких лет в иркутской реликтовой Кайской роще, а также на острове Ольхон высаживают сосны, представлен в номинации «Лучший социально-информационный проект по сохранению природного и историко-культурного наследия».
    2619
  • 08/09/2020

    Исследователи Иркутска реализуют проект в области очистки загрязненных вод

    Крупный грант на реализацию своего проекта в области очистки загрязненных вод выиграл научный коллектив сотрудников Иркутского государственного университета. Исследователи планируют изучать взаимодействие тяжелых металлов, фенольных соединений и водных растений, в том числе при использовании последних для очистки вод (фиторемедиация).
    416
  • 06/03/2020

    Ученые: байкальские бактерии могут хранить неизвестные науке антибиотики

    Биологи из Иркутского государственного университета вместе с коллегами из Университета Северной Флориды (США) изучили обмен веществ байкальских актинобактерий — крупных микроорганизмов, способных синтезировать биологически активные вещества.
    700
  • 14/08/2020

    О биофармацевтике в мире и в России - кандидат биологических наук Денис Аксенов-Грибанов

    ​Денис В. Аксенов-Грибанов, кандидат биологических наук, руководитель проекта Российского научного фонда, ведущий научный сотрудник Иркутского государственного университета в развернутом интервью рассказал читателям портала AGRO XXI о биофармацевтике – науке, которая во многом определит как защиту здоровья человека в будущем, так и сыграет важнейшую роль в защите здоровья растений.
    509
  • 21/09/2020

    Археологи обнаружили следы неолитической стоянки на территории Красноярска

    ​​Учёные Сибирского федерального университета провели​ раскопки в районе посёлка Удачный и обнаружили уникальную стоянку древних охотников и рыболовов, живших на берегах Енисея 6–8 тысяч лет назад. Исследователям удалось извлечь более 6 тысяч предметов, среди которых различные орудия, наконечники стрел, скребки для обработки шкурок пушных зверей, фрагменты посуды, каменные украшения одежды.
    488