​Ученые из Москвы, Рочестера и Буффало выявили новые генетические группы пресноводных микроскопических ракообразных из семейства дафнид и определили зоны обитания и историю расселения их видов. Оказалось, что на Аляске и Юконе обитают те же виды, что и на северо-востоке Евразии, а совсем не те, что встречаются на остальной территории Северной Америки. Эти исследования представляют собой основу будущего выделения пресноводных экорегионов для рыбохозяйственных целей. Статья была опубликована в Scientific Reports. Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда.

Пресноводные местообитания сегодня находятся под угрозой глобальных изменений. Тем не менее, мы все еще мало знаем о том, как пресноводные распространялись (их биогеография), где и в каком количество они живут и как охранять эти важные для жизни планеты экосистемы. Одним из наименее изученных и наиболее подверженных неблагоприятному воздействию окружающей среды пресноводных сообществ остается нейстон. Это группа организмов, которые живут у поверхностной пленки воды. В новом исследовании исследователи изучали происхождение и ее связь с местообитанием ветвистоусых рачков подсемейства скафолеберины (Scapholeberinae), родственников дафний. Ученые анализировали последовательности генов 12S и 16S в митохондриях — «энергетических станциях» клетки – у разных видов скафолеберин. Ученые предложили, что именно эти участки, кодирующие рРНК рибосом (машин синтеза белка), являются удачным генетическим маркером для такого исследования.

Скафолеберины — животные размером меньше одного миллиметра, которые часто встречаются в пресноводных континентальных водоемах, обитатели нейстона. Значительную часть времени они проводят, прикрепившись снизу к поверхностной пленке воды. Там они оказываются уязвимыми для действия ультрафиолетового излучения — одного из основных факторов появления генетических мутаций. В отличие от них, планктонные животные обитают в толще воды, которая в значительной степени рассеивает ультрафиолетовые лучи.

«Изучением нейстонных животных ранее никто не занимался, в частности, из-за методических сложностей, например, их очень маленького размера. При этом ветвистоусые ракообразные, к которым относятся скафолеберисы и дафнии, – модельные объекты для исследования биогеографии пресноводных животных в целом. Поскольку гены скафолеберин мутируют в несколько раз интенсивней генов других пресноводных обитателей, нам было необходимо проверить, насколько картины современного распространения, выделяемые по последовательностям генов родственных генетических групп, сходны с таковыми ранее найденными у планктонных животных», – говорит руководитель проекта Алексей Котов, член-корреспондент РАН, профессор РАН, ведущий научный сотрудник московского Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН.

Во время работы исследователи собрали множество проб из разных регионов планеты с четырех континентов: Северной и Южной Америки, Африки и Евразии. Чтобы определить, к какой генетической группе относится тот или иной рачок, ученые сравнивали выявленную последовательность гена с уже известными, хранящимися в международной базе данных GenBank. В специальных пакетах компьютерных программ для молекулярной биологии ученые создали «филогенетическое дерево» – графическую схему, которая демонстрирует родственные связи между отдельными видами или особями, а также «сети гаплотипов», которые показывают родственные связи между совокупностями всех особей с абсолютно одинаковыми последовательностями того или иного гена. В этом исследовании их составляли на основе анализа ДНК митохондрий.

«Изучать митохондриальные гены удобнее, чем ядерные. Первые проще с точки зрения интерпретации родственных связей между животными: если ядерные гены от отца и матери смешиваются в половых клетках, то митохондрии вместе передаются потомкам исключительно от матери, по ним мы прослеживаем родственные связи, не принимая во внимание отцов», – говорит Алексей Котов. В результате исследования выявили 8 генетических групп организмов с общим предком в пределах рода скафолеберис и 3 – для рода мегафенестра, которые с большой долей вероятностью соответствуют биологическим видам или группам видов, уже описанных предыдущими поколениями зоологов. Кроме того, ученые очертили современные ареалы их распространения. Оказалось, что на северо-западе Северной Америки (Аляске и Юконе) обитают те же виды, что и на северо-востоке Евразии, а совсем не те, что встречаются на остальной территории Северной Америки.

Это исследование важно для понимания истории расселения пресноводных животных и изучения пресноводных водоемов в целом.

Исследованием занимались ученые из Института проблем экологии и Института проблем эволюции имени А. Н. Северцова РАН вместе с исследователями Университета штата Нью-Йорк (Буффало) и Рочестерского института технологий (США).

Алексей Паевский

Похожие новости

  • 17/05/2019

    Ученые РФ и США научились менять 3D-геном для подавления генов, вызывающих опухоли

    ​Международная группа ученых нашла способ изменить пространственную организацию генома (3D-геном) для подавления образующих рак генов. Научная работа открывает новые возможности в создании лекарств для лечения онкологических заболеваний посредством изменения работы генов, пресс-служба Российского научного фонда, грантами которого на разных этапах было поддержано исследование.
    1161
  • 21/12/2018

    Нейрофизиологи показали, как депрессия меняет реакцию на стресс

    ​Ученые выяснили, что умеренный стресс, малозначимый для здорового человека, при депрессии вызывает более сильную и продолжительную реакцию. Полученные данные помогут понять механизм развития болезни и разработать новые методы диагностики.
    1240
  • 09/04/2019

    Российские ученые уточнили, как космические лучи действуют на мозг

    ​Нейрофизиологи из МФТИ, НИИ Анохина и Курчатовского института проследили за действием нейтронов на мозг мышей и пришли к выводу, что они не ухудшают интеллектуальные способности грызунов, но подавляют формирование новых клеток в центре памяти.
    492
  • 27/08/2018

    Ученые раскрыли механизм работы связанных с раком и аутизмом белков

    ​Ученые определили роль нового семейства белков, связанных с раком и аутизмом. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом журнале Molecular Cell. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).
    728
  • 13/05/2019

    Ученые раскрыли новый механизм клеточной смерти

    Ученые раскрыли новый, ранее неизвестный механизм клеточной смерти. В ходе исследования реакции пшеницы на вредоносные инфекции биологи проследили, какие вещества активизируются в процессе самоуничтожения поврежденной клетки — апоптозе, — и открыли ранее неизвестный механизм его запуска.
    593
  • 27/11/2018

    Российские биологи расшифровали генетический «секрет» светящихся грибов

    ​Российские биологи идентифицировали все гены, ответственные за биолюминесценцию светящегося гриба. Воссоздание путей синтеза необходимых для этого компонентов — люциферазы и люциферина — в дрожжевых клетках заставило их излучать свет, видимый невооруженным глазом.
    1610
  • 27/11/2018

    ТюмГУ и Институт биомедицинской химии им. Ореховича займутся совместными исследованиями

    ​Тюменский государственный университет (ТюмГУ) и Институт биомедицинской химии им. Ореховича (ИБМХ) подписали соглашение о сотрудничестве в области медико-биологических исследований. Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе университета.
    1751
  • 23/06/2018

    Российские ученые нашли вещество, ослабляющее защиту раковых клеток

    ​Российские молекулярные биологи открыли вещество, способное "отключать" белки, мешающие химиотерапии убивать раковые клетки, и успешно проверили его работу на культурах рака прямой кишки.
    1550
  • 13/05/2019

    Новейший способ диагностики опухоли мозга в операционной

    ​Передовую систему диагностики злокачественных опухолей мозга во время операции разработали ученые Приволжского исследовательского медицинского университета и Института прикладной физики РАН. В основе метода лежит оптическая когерентная томография (ОКТ), которая широко применяется в офтальмологических обследованиях.
    480
  • 27/12/2017

    Исследователи реализуют проект, позволяющий исправлять мутации ДНК митохондрий

    ​В последнее время все чаще можно услышать о тяжелых наследственных заболеваниях митохондриальной этиологии. Эти недуги вызываются дефектами митохондрий, которые являются своеобразными "энергетическими станциями" клеток организма.
    2161