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

  • 09/12/2015

    Николай Колчанов: "Теперь мы можем проводить полный цикл исследований"

    ​- Состоявшаяся сессия показала, что был подведен итог совместной работы двух академий, - сказал директор ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН академик Николай Александрович Колчанов в ходе выступления на Общем собрании РАН в Москве.
    3695
  • 08/06/2017

    Объявлены лауреаты Госпремии 2016 года за выдающиеся достижения в области науки и технологий

    ​​Объявлены лауреаты Государственной премии Российской Федерации 2016 года за выдающиеся достижения в области науки и технологий. Указ об этом опубликован на официальном сайте Президента РФ. Госпремию вручат нефтяникам, врачам и астрофизикам​.
    3766
  • 10/10/2016

    Как реформировать экономику страны на основе четко сформулированных целей химизации?

    ​Нет сейчас цели более актуальной для власти, чем найти способ выхода из глубокого экономического кризиса: численность населения с денежными доходами ниже прожиточного минимума выросла в первом квартале 2016 года по сравнению с предыдущим кварталом почти вдвое.
    1661
  • 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.
    2931
  • 08/02/2021

    Год науки и технологий в России: интервью с академиком Александром Сергеевым

    Сегодня в России официально стартует Год науки и технологий. Это важнейшее событие не только для отечественной науки, но и для всей страны, считает президент РАН Александр Сергеев. С ним беседует корреспондент "РГ".
    583
  • 20/01/2021

    Форум «Изменение климата и глобальная энергия» (Uspekhi Forum on Climate Change and Global Energy Issues 2021): прямая трансляция

    19 января 2021 года Российская академия наук (РАН) в рамках Года науки и технологий в Российской Федерации вместе с партнерами из США, Бельгии и Франции провела Форум «Изменение климата и глобальная энергия» (Uspekhi Forum on Climate Change and Global Energy Issues 2021) – совместную научную сессию Отделения физических наук РАН, Отделения химических наук РАН, Отделения наук о Земле РАН и Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН.
    318
  • 11/03/2019

    Семь любопытных памятников науке

    ​Ученые находятся в постоянном поиске, но лишь немногим удается совершить открытие, которое действительно меняет судьбу человечества. Ну а собственного памятника удостаиваются единичные открытия.
    1176
  • 18/08/2020

    Коварный гормон выводят на чистую воду: рассказывает один из авторов исследования профессор Наталия Гуляева

    Факт, давным-давно мучивший медиков, только сейчас получает, наконец, научное объяснение. Люди, вроде бы вполне восстановившиеся после неврологических нарушений, пережившие инсульт или черепно-мозговую травму, избавившиеся, скажем, от постинсультных парезов и нарушений движения, через несколько месяцев, а бывает, и лет после случившейся с ними беды снова вынуждены обращаться за помощью.
    1838
  • 08/01/2019

    Гонка квантовых компьютеров и лечение рака: ведущие российские ученые выделили главные исследования года

    ​​Сжатие информации, гонка квантовых компьютеров, борьба с раком и постижение Арктики - российские академики по нашей просьбе выделили наиболее, на их взгляд, прорывные научные результаты 2018 года. Квантовые компьютеры Академик РАН, экс-председатель Сибирского отделения РАН, физик Александр Асеев: - Я бы выделил три направления, которые «выстрелили» в этом году в области электроники.
    2345
  • 25/03/2021

    О заседании президиума РАН 23 марта 2021 года

    23 марта 2021 года состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук (проводится в режиме видеоконференции). Председательствует президент РАН академик РАН Александр Михайлович Сергеев.
    347