​Российские и немецкие ученые впервые описали протеом (совокупность всех белков) байкальского рачка Eulimnogammarus cyaneus, обитающего в прибрежной зоне, где часты резкие перепады температур. Оказалось, что у самок выше уровень обмена веществ и есть большее количество стрессовых белков — при размножении нагрузка на организм усиливается, что делает их очень чувствительными к воздействию внешних неблагоприятных факторов, в том числе и потепления из-за глобального изменения климата. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда, опубликованы в Science of the Total Environment.

Молекулярная экология — относительно новое направление, которое раскрывает взаимосвязи молекулярного и экосистемного уровней. Исследование нуклеиновых кислот, белков и других биологически важных соединений позволяет понять, как организм приспосабливается к различным факторам внешней среды и как даже может дать начало новому виду. Кроме того, обнаруживаются совершенно новые молекулярные и клеточные механизмы, которые могут оказаться полезными для человека. Однако важнейшее применение молекулярной экологии — мониторинг состояния окружающей среды. Ярким примером могут стать недавние события на Камчатке, где по неизвестной причине произошла массовая вспышка размножения токсичных водорослей, вызвавшая гибель множество донных организмов. Раскрыть загадку этих массовых смертей помогло бы развитие методов точной детекции и диагностики на молекулярном уровне. Также это важно для защиты уникальных местообитаний, в которых живут эндемичные, то есть характерные лишь для определенной территории организмы. Исследованием таких исключительных рачков как Eulimnogammarus cyaneus из столь же исключительного озера Байкал занялись ученые из НИИ биологии Иркутского государственного университета совместно с немецкими коллегами из Институтов объединения имени Гельмгольца.

Эти рачки – настоящие экстремалы, поскольку живут лишь в узкой прибрежной зоне, где очень часто происходят перепады температур. Вместе с тем, их самки значительно чувствительнее к воздействию внешних факторов, чем самцы. Авторы работы решили выяснить, почему так происходит, и исследовали протеом — совокупность всех белков — и транскриптом животных — все молекулы РНК, которые считываются непосредственно с ДНК и служат матрицей для синтеза белка.

При помощи современных методов масс-спектрометрии, жидкостной хроматографии и биоинформатики ученые идентифицировали 994 белка Eulimnogammarus cyaneus. Первый метод помогает понять, какие именно компоненты входят в состав образца, на основании отношения их массы к заряду. Второй – разделяет и анализирует сложные смеси, а третий позволяет провести анализ полученных результатов на компьютере.

«У самок повышен уровень специфичных белков стресса, а также энергетический метаболизм и обмен веществ значительно интенсивнее, чем у самцов. Большая нагрузка, связанная с репродуктивной функцией, вызывает усиление клеточного стресса, в результате чего самки оказываются более чувствительными, в частности, к резкому повышению температуры», — рассказывает Дарья Бедулина, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник НИИ биологии ИГУ.

Такое различие полов в устойчивости к стрессу может привести к нарушению структуры популяции этого вида и обернуться негативными последствиями для экосистемы в целом. Климат быстро меняется, и, несомненно, это имеет свой эффект на обитателей Байкала. Полученные данные уже помогают иркутским ученым предсказывать реакцию прибрежной экосистемы озера на дальнейшее повышение температур.

«Знание особенностей протеома байкальских эндемиков открывает огромные перспективы экофизиологических и эволюционных исследований. Например, используя протеомный метод, можно выявить, какие именно белки синтезируются в ответ на то или иное стрессовое воздействие. Это позволит разработать высокоточный подход к обнаружению токсичных веществ или других факторов, влияющих на гидробионтов в водах Байкала», — подводит итог один из основных участников проекта Максим Тимофеев, доктор биологических наук, директор НИИ биологии ИГУ.

Фото: Байкальский рачок Eulimnogammarus cyaneus. Источник: Ксения Верещагина/ИГУ

Источники

Ученые выяснили, почему у байкальских рачков-экстремалов такие "нежные" самки
Российский научный фонд (rscf.ru), 27/10/2020
Ученые выяснили, почему у байкальских рачков-экстремалов такие "нежные" самки
Иркутский государственный университет (isu.ru), 28/10/2020
Ученые выяснили, почему у байкальских рачков-экстремалов такие "нежные" самки
Газета.Ru, 28/10/2020
Иркутские ученые рассказали об особенностях байкальских рачков-экстремалов
Irkutsk.News, 28/10/2020
Иркутские ученые рассказали об особенностях байкальских рачков-экстремалов
Babr24.com, 28/10/2020
Ученые выяснили, почему у байкальских рачков-экстремалов такие "нежные" самки
24ТОП.kz (24top.kz), 28/10/2020
Ученые выяснили, почему у байкальских рачков-экстремалов такие "нежные" самки
Российский научный фонд (рнф.рф), 28/10/2020
Ученые выяснили, почему у байкальских рачков-экстремалов такие «нежные» самки
Поиск (poisknews.ru), 29/10/2020
Ученые выяснили, почему у байкальских рачков-экстремалов такие "нежные" самки
Индикатор (indicator.ru), 08/11/2020

Похожие новости

  • 06/08/2020

    Байкальскую биотехнологическую долину предложено создать в рамках НОЦ «Байкал»

    Байкальскую биотехнологическую долину предложено создать в рамках Научно-образовательного центра «Байкал». Проект «Байкальская биотехнологическая долина» был разработан на форсайте Байкальского региона в 2017 году при участии НИИ биологии ИГУ и при поддержке Агентства инвестиционного развития Иркутской области.
    656
  • 19/10/2020

    ЛИН СО РАН на научно-исследовательском судне «Титов» провел исследование мелководной зоны Байкала

    ​С 18 по 27 сентября 2020 года на научно-исследовательском судне «Титов» Лимнологического института СО РАН проведено опробование мелководной зоны Байкала по всему периметру. Исследован гидрохимический состав вод, определен количественный и качественный состав фитопланктона как в прибрежных водах, так и в пелагиали всех трёх котловин озера.
    223
  • 04/08/2017

    Завершен важный этап исследований на Байкале

    ​Важный этап исследований на Байкале завершили специалисты Всероссийского научно-исследовательского геологического института имени А. П. Карпинского (ВСЕГЕИ) из Петербурга вместе с сибирскими коллегами.
    1309
  • 05/10/2018

    Бокоплав-кузнечик выживает в «горячей» воде за счет неверного жиросжигания

    Устойчивость к высокой температуре во многом зависит от способности обходиться без кислорода.​Ученые из Иркутского государственного университета, Белорусского государственного университета, Байкальского исследовательского центра, Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета узнали, как бокоплав-кузнечик Gammarus lacustris реагирует на постепенный рост температуры окружающей воды и какими биохимическими приспособлениями он пользуется, чтобы выжить.
    2434
  • 19/06/2018

    Байкал активно загрязняется микропластиком

    ​Ученые МГУ проанализировали собранные в Байкале пробы и пришли к неутешительному выводу: озеро загрязнено микропластиком. Результаты исследования опубликованы на сайте "Берега России". Много или мало? Специалисты изучили пробы воды, взятой возле Танхоя, Нового Энхалука и Бабушкина.
    1462
  • 11/09/2018

    О научных исследованиях Байкала

    Научные исследования Байкала проводятся с 17-18-го века. В начале 20-го столетия стала очевидной необходимость создания постоянной организации, занимающейся изучением уникального озера. В 1916 году Императорская санкт-петербургская академия наук принимает решение о создании Комиссии по изучению озера Байкал (КИБ) под председательством академика Николая Викторовича Насонова.
    1463
  • 14/07/2020

    Правительство Иркутской области готово приступить к работам на площадке БЦБК

    ​«В Байкальске готовятся к понижению уровня надшламовых вод и щелокосодержащей жидкости в картах-накопителях Байкальского целлюлозно-бумажного комбината», – сообщила пресс-служба правительства Иркутской области.
    704
  • 06/08/2020

    В Иркутске подписан указ о создании научно-образовательного центра мирового уровня «Байкал»

    ​Врио губернатора Иркутской области Игорь Кобзев 5 августа подписал указ о создании научно-образовательного центра мирового уровня «Байкал». НОЦ будет работать как объединение, без создания юридического лица.
    484
  • 05/04/2017

    Байкальские водоросли вошли в крупнейшую коллекцию живых водорослей и в банк геномной ДНК

    ​Ученые из Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН совместно с коллегами из США создали одну из крупнейших коллекций разнообразных культур живых водорослей и банк геномной ДНК, содержащий более двух тысяч образцов, которые могут использоваться для поиска организмов, необходимых в биотехнологии и создании биотоплива.
    3703
  • 23/08/2017

    Ученые и студенты со всего мира исследуют Байкал

    ​Студенты и ученые из России, Японии и Франции исследуют дно Байкала. Их находка поможет пополнить природные богатства еще на долгие годы. Здесь нет льдов, белых медведей и пингвинов, но для будущих исследователей Арктики Байкал - словно тренировочный полигон.
    2633