Специалисты из Севастополя впервые изучают черноморских мидий методами биоинформатики. Это совместный проект Института биологии южных морей и Севастопольского государственного университета. Для чего им понадобился «суперкомпьютер», и как результаты исследований помогут экологам, фермерам и селекционерам, выяснила Алена Давыдова. 

В центре внимания учёных – черноморские мидии. Чтобы отобрать моллюсков для исследований, судно Института биологии южных морей выходит в море. Задача – узнать, какие изменения происходят на уровне генома во время кислородного голодания. Это состояние называют гипоксией. 

Ей моллюски подвержены если они слишком близко посажены друг к другу, или если акватория сильно загрязнена. В Карантинной бухте недостатка кислорода мидии не испытывают. Поэтому необходимые условия ученые создавали искусственно, насыщая воду в аквариумах углекислым газом. 

В лаборатории из клеток моллюсков выделяют элемент клетки – рибонуклеиновую кислоту. В пробирку с тканью мидий добавляют реагенты и отправляют в центрифугу. Полученный материал замораживают. Температура в камере -80. Тепло для РНК губительно. 

РНК для исследования нужно разобрать на ещё более мелкие частицы – нуклеотиды и установить их последовательность. Без специальных приборов, секвенаторов, не обойтись. Мощности оборудования, установленного в севастопольских лабораториях, оказалось недостаточно. 

«Мы столкнулись с очень большим объёмом данных. То есть для каждого моллюска, мы анализировали их несколько, были получены гигантские объёмы информации. Около восьми миллионов кусочков генетических последовательностей было получено для каждого. Из этих кусочков потом были собраны гены, которые в этот момент находятся в организме, нужные для его жизнедеятельности, и таких генов для каждого моллюска было около 60 тысяч», – рассказывает младший научный сотрудник лаборатории биоразнообразия и функциональной геномики ИнБЮМ Екатерина Водясова. 

Выполнить задачу помог суперкомпьютер – вычислительный кластер, установленный в Институте цитологии и генетики в Новосибирске.

«Состав самого кластера – это 20 вычислительных узлов высокопроизводительных. Это порядка 3000-3040 потоков вычислительных одновременно могут работать. Каждый узел – это как 1000 ноутбуков», – поясняет руководитель Центра коллективного пользования «Биоинформатика» Института цитологии и генетики Дмитрий Рассказов.
Работали с кластером студенты Севастопольского Государственного университета. РНК мидий за несколько тысяч километров везли в специальных контейнерах с сухим льдом. Зачем нужны такие сложности? Геном может рассказать ученому то, чего не расскажет сам организм, говорят специалисты.

«Можем понять по тому, какие конкретно последовательности ДНК сейчас задействованы, что происходит в этом организме и провести какую-то аналитику, сравнивая организм в спокойном состоянии и в раздражённом. Мы можем, в принципе, на основе таких исследований посмотреть, как поведет себя другой организм близкородственный», – уточняет студент Севастопольского государственного университета Яков Мегер.
Учёные выявили, какие гены начинают активно действовать в условиях кислородного голодания, какие, напротив, перестают работать. Результаты исследований могут помочь селекционерам вывести новые, более устойчивые виды. Фермерам создать идеальные условия на своих предприятиях. Экологам – оценить уровень загрязнения окружающей среды. 

«Этот метод, он настолько универсален, что мы можем его использовать и для всех гидробионтов, то есть для всех объектов, которые можно в нашем море найти. И, в принципе, для любых живых культур, то есть это могут быть агрокультуры, это могут быть какие-то микробактерии, то есть все, что содержит ДНК и РНК и реагирует на внешние факторы», – отмечает директор центра коллективного пользования «Молекулярная структура вещества» СевГУ Анастасия Лантушенко

Изучение генома мидий продолжат. Проверят, как на моллюсков влияет солёность воды, избыток тяжёлых металлов. Метод будут использовать и для выведения новых сортов винограда. Отправлять специалистов в другие регионы для этого теперь необходимости не будет. Свой «суперкомпьютер» уже устанавливает Севастопольский государственный университет. 

Алена Давыдова, Михаил Шурмель, Наталья Бабкевич, Сергей Буторин 


Похожие новости

  • 03/02/2021

    Программа мероприятий, посвященных Дню российской науки

    ​Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник — День российской науки. ​ По традиции к этой дате в институтах и вузах, находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, приурочены научно-популярные мероприятия: дни открытых дверей, экскурсии, лекции и так далее.
    1015
  • 21/09/2020

    Химики оценят канцерогенность почв вокруг Норильска

    ​Участники Большой норильской экспедиции из Института химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) проведут оценку канцерогенности почв и донных отложений вокруг Норильска и ее влияния на животных.
    383
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    752
  • 09/04/2021

    Борьба с COVID-19 и наука успешности: участники "Больших вызовов" приступили к проектной работе

    ​«Сириус» запустил три трека научно-технологической проектной программы «Большие вызовы – 2020», работа направлений уже стартовала. Всего на программах занимаются 40 школьников из 23 регионов России. Старшеклассники работают над восемью проектами по трем направлениям.
    262
  • 11/12/2020

    Главный результат Большой Норильской экспедиции: исследования необходимо продолжать

    ​На московской площадке Российской академии наук состоялось обсуждение итогов полевого и лабораторного этапов Большой Норильской экспедиции (БНЭ), организованной Сибирским отделением РАН и компанией «Норникель».
    954
  • 05/02/2021

    Год науки и технологий: что нужно учёным, кроме слов

    Указом президента РФ 2021 год объявлен Годом науки и технологий.  Как отмечает Федеральная служба государственной статистики, начиная с 2016 года количество научных сотрудников в России сокращается ежегодно на 2 %.
    624
  • 18/03/2021

    Академик Александр Сергеев посетил СВФУ

    В рамках визита руководителю РАН представили лаборатории Арктического инновационного центра Северо-Восточного федерального университета, Музей мамонта и лабораторию палеогенетики. Александр Сергеев проявил большой интерес к увиденному, задавал вопросы исследователям СВФУ.
    252
  • 11/12/2020

    Концентрация нефтепродуктов в озере Пясино под Норильском находится в пределах нормы

    ​Большая норильская экспедиция обнаружила загрязнение озера Пясино только в его южной части, в рамках предельно-допустимых концентраций. Об этом заявил 10 декабря директор Института водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН Александр Пузанов в ходе подведения итогов экспедиции.
    546
  • 30/10/2020

    В Никитском ботаническом саду проходит всероссийская конференция по геномике и биотехнологии растений

    С 28 по 31 октября Никитский ботанический сад - Национальный научный центр РАН проводит первую Всероссийскую конференцию с международным участием «Геномика и современные биотехнологии в размножении, селекции и сохранении растений» (GenBio2020).
    794
  • 25/03/2021

    Эксперты проведут комплексную оценку проблем Байкальской природной территории

    Российские и международные эксперты начинают стратегическую экологическую оценку (СЭО) Байкальской природной территории. Перед проектом поставлена сложнейшая задача: проанализировать имеющиеся научные изыскания и нормативно-правовую базу, провести системную оценку экологических и социально-экономических рисков, учесть мнения всех заинтересованных сторон и на выходе выработать стратегические решения по дальнейшему развитию Байкала.
    137