В середине декабря 2023 г. состоялось заседание Объединённого Учёного совета по биологическим наукам ДВО РАН. По результатам голосования выдвинуто 8 результатов, как важнейших результатов НИР 2023 года для секции Общей биологии Отделения биологических наук РАН. В числе лидеров (1 место по итогам голосования членов ОУС ДВО РАН), - результаты исследования глубоководных донных экосистем северо-западной Пацифики, представленные заместителем директора по научной работе к.б.н. В.В. Мордуховичем, набравшие одинаковое количество баллов с достижением ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН (представлены гл.н.с., доктором биологических наук, чл.-корр. РАН В.П. Булгаковым). Третье место также разделили результаты ННЦМБ ДВО РАН (статья коллектива авторов Лаборатории сравнительной цитологии, представлена аспирантом В.А. Нижниченко, руководимым директором ННЦМБ ДВО РАН доктором биологических наук, чл.-корр. РАН И.Ю. Долматовым) и Ю.Н. Шкрылем (ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН, - совместно с ДВФУ, ИХ ДВО РАН, ДВГИ ДВО РАН, НИИЭМ Роспотребнадзора, а также ННЦМБ ДВО РАН).

Аннотированные Важнейшие результаты Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского за 2023 год. Всего подано 19 важнейших результатов авторов из 12 лабораторий. В научные советы Отделения биологических наук РАН было направлено 12 путем экспертного отбора.

№ № по бюллетеню Авторы результата Средняя оценка
1 3 д.б.н. Адрианов А.В., к.б.н. Алалыкина И.Л., к.б.н. Борзых О.Г., к.б.н. Головань О.Г., Егораева А.А., к.б.н. Ермоленко Е.В., к.б.н. Ефимова К.В., к.б.н. Зверева Л.В., к.б.н. Каменев Я.О., к.б.н. Киреев П.А., к.б.н. Кияшко С.И., к.б.н. Кухлевский А.Д., к.б.н. Майорова А.С., к.б.н. Малютина М.В., к.б.н. Мордухович В.В., к.б.н. Полякова Н.Е., к.б.н. Родькина С.А., к.б.н. Шарина С.Н., Шилов В.А., д.б.н. Чернышев А.В.; совместно с ЗИН РАН, КФ ТИГ РАН, ИО РАН, ИПЭЭ РАН, МГУ, СПбГУ, ТОИ РАН 4.50
2 14 аспирант Нижниченко В.А., к.б.н. Бойко А.В., к.б.н. Гинанова Т.Т., д.б.н. Долматов И.Ю. 4.50
3 18 к.б.н. Кумейко В.В., к.б.н. Швед Н.А. совместно с ДВФУ 4.38
4 11 Малыкин Г.В., к.б.н. Мельникова Д.И., к.б.н. Веланский П.В., к.б.н. Магарламов Т.Ю. 4.29
5 15 к.б.н. Дячук В.А., Никищенко В.Е., совместно с к.б.н. Колотухиной Н.К. 4.29
6 12 Чадова К.А., к.б.н. Веланский П.В. 4.25
7 5 к.б.н. Стоник И.В., к.б.н. Цурпало А.П., м.н.с. Зинов А.А., к.б.н. Орлова Т.Ю. совместно с ТИБОХ ДВО РАН и ФГБНУ “НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П. Сомова” Роспотребнадзора 4.09
8 13 д.б.н. Жукова Н.В. 4.09
9 9 к.б.н. Радашевский В.И. 4.04
10 19 к.б.н. Кумейко В.В., к.б.н. Сокольникова Ю.Н., к.б.н. Гринченко А.В., Буряк И.А. совместно с ДВФУ 4.04
11 2 к.б.н. Каменев Г.М. 4.00
12 10 к.б.н. Кавун В.Я., к.б.н. Подгурская О.В. 3.92

Глубоководные исследования отражены в результатах совместной работы с целым рядом научных организаций России и являются итогом работы большого числа учёных.

Обобщены результаты исследований глубоководных сообществ в районах холодных высачиваний и гидротермальных выходов Берингова моря (подводный вулкан Пийпа, Корякский континентальный склон). Описаны новые для науки таксоны, выявлены закономерности распространения видов, особенности трофических отношений и включение хемоавтотрофной продукции в пищевые цепи изученных экосистем. Глубоководные восстановительные биотопы выявлены во всех тихоокеанских морях России, однако знания о них скудны и носят разрозненный характер. Результаты исследований таких экосистем позволят существенно продвинуться в понимании закономерностей формирования и функционирования морских сообществ; эволюции, биогеографии, экологии гидробионтов. (д.б.н. Адрианов А.В., к.б.н. Алалыкина И.Л., к.б.н. Борзых О.Г., к.б.н. Головань О.Г., Егораева А.А., к.б.н. Ермоленко Е.В., к.б.н. Ефимова К.В., к.б.н. Зверева Л.В., к.б.н. Каменев Я.О., к.б.н. Киреев П.А., к.б.н. Кияшко С.И., к.б.н. Кухлевский А.Д., к.б.н. Майорова А.С., к.б.н. Малютина М.В., к.б.н. Мордухович В.В., к.б.н. Полякова Н.Е., к.б.н. Родькина С.А., к.б.н. Шарина С.Н., Шилов В.А., д.б.н. Чернышев А.В.; совместно с ЗИН РАН, КФ ТИГ РАН, ИО РАН, ИПЭЭ РАН, МГУ, СПбГУ, ТОИ РАН).

Фаунистическая и экологическая самобытность сообществ, адаптации гидробионтов к экстремальным условиям обитания, особенности функционирования, формирование месторождений полезных ископаемых определяют сохранение большого исследовательского интереса к глубоководным экосистемам районов гидротермальных выходов и холодных высачиваний, обнаруженных почти 40 лет назад. В Беринговом море глубоководная специализированная хемофильная фауна была впервые обнаружена лишь в 1990 г. С 2016 по 2021 год ННЦМБ ДВО РАН проведены три экспедиции с целью изучения глубоководных экосистем, связанных с гидротермальными выходами и холодными высачиваниями в западной части Берингова моря. Исследование бентосных сообществ проводилось с помощью ТНПА «Команч-18». В настоящее время по итогам экспедиций опубликовано более 40 публикаций. В 2023 году завершена работа над специальным выпуском журнала Deep-Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, включающего 23 статьи, посвященных изучению различных аспектов биологии обнаруженных гидробионтов, состава и структуры сообществ, закономерностей их распределения.

Публикации:

  • Mordukhovich V.V., Fadeeva N.P., Semenchenko A.A., Kiyashko S.I., Scripova E.R. New and known species of the genus Desmodora De Man, 1889 (Nematoda: Desmodoridae) from the hydrothermal vent communities of the Piip volcano (south-west Bering Sea) // Deep Sea Res. II. 2023. Vol. 208: 105267. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2023.105267 (IF= 3; Q2; баллы ГЗ =6).
  • Mordukhovich V.V., Krylova E.M., Dando P.R. Seeps and vents of the Bering Sea // Deep Sea Res. II. 2023. Vol. 209: 105290. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2023.105290 (IF= 3; Q2; баллы ГЗ =3.3).
  • Rybakova E., Krylova E., Mordukhovich V., Galkin S., Alalykina I., Sanamyan N., Nekhaev I., Vinogradov G., Shilov V., Pakhnevich A., Gebruk A., Adrianov A. Mega- and macrofauna of the hydrothermally active submarine Piip Volcano (the southwestern Bering Sea) // Deep Sea Res. II. 2023. Vol. 208: 105268. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2023.105268 (IF= 3; Q2; баллы ГЗ =3.3).

Научный совет по гидробиологии и ихтиологии; Научный совет по экологии биологических систем.

Изучение механизмов восстановительных процессов при регенерации морских гидробионтов, включающее исследование способов и клеточных источников регенерации, - одно из важнейших направлений исследований Центра. Внимание к регенерации как к биологическому явлению, помимо чисто теоретического интереса, обусловлено его практической значимостью. Изучение механизмов регенерации тканей, репрограммирования генома клеток при формировании утраченных органов, возможности управлять этим процессом, может позволить использовать выявленные закономерности для разработки основ и технологий регенеративной медицины.

Аспирантом Нижниченко В.А., к.б.н. Бойко А.В., к.б.н. Гинановой Т.Т., д.б.н. Долматовым И.Ю. проведено секвенирование транскриптома и дифференциальный анализ экспрессии генов при регенерации мышечной системы у голотурии Eupentacta fraudatrix. Впервые установлены гены, а также биологические процессы, ассоциированные с регенерацией мышц у иглокожих. Важнейшими из них являются транскрипционные факторы (ТФ), регулирующие генную активность, и матриксные металлопротеиназы (ММП), участвующие в преобразовании внеклеточного матрикса и формировании зачатка мышцы. Выявлены четыре гена ТФ, которые имеют повышенную, и два — пониженную экспрессию по сравнению с нормой. Из семи генов ММП у шести наблюдается увеличение количества транскриптов в процессе регенерации, а у одного – снижение. Показано, что особенностью регенерации мышц у E. fraudatrix является низкий уровень экспрессии генов, ортологи которых у позвоночных участвуют в регуляции роста и регенерации мышечной системы. Этот факт указывает на различия процессов миогенеза у иглокожих и позвоночных животных ).

Голотурия Eupentacta fraudatrix способна полностью восстанавливать мышцы после поперечного рассечения. Хотя регенерация этих структур хорошо изучена на клеточном уровне, молекулярные механизмы этого процесса не известны. Чтобы идентифицировать гены, которые могут участвовать в регуляции регенерации мышц, было проведено секвенирование продольной мышечной ленты E. fraudatrix в норме и на различных стадиях регенерации после повреждения. Анализ карты биологических процессов и путей показал, что при регенерации экспрессия большинства генов, связанных с миогенезом, снижается. Единственным исключением являются гены, объединенные термином GO «heart valve development». Это может указывать на древность механизмов мезодермальной структурной трансформации в различных морфогенезах вторичноротых. Проанализированы две группы генов, играющие ключевую роль в регенерации: факторы транскрипции и матриксные металлопротеиназы. Шесть генов транскрипционных факторов (Ef-HOX5, Ef-ZEB2, Ef-RARB, Ef-RUNX1, Ef-SOX17 и Ef-ZNF318) и семь генов матриксных металлопротеиназ (Ef-MMP11, Ef-MMP13, Ef-MMP13-1, Ef-MMP16-2, Ef-MMP16-3, Ef-MMP24, и Ef-MMP24-1) показали изменение экспрессии во время миогенеза. Предполагается, что выявленные гены участвуют в регенерации мышц голотурий. Низкий уровень экспрессии генов, ортологи которых у позвоночных участвуют в регуляции роста и регенерации мышечной системы дает возможность предположить, что процессы миогенеза у иглокожих и позвоночных животных не только на клеточном, но и на молекулярном уровне различны.

Публикации:

  • Nizhnichenko, V.A.; Boyko, A.V.; Ginanova, T.T.; Dolmatov, I.Y. 2022. Muscle Regeneration in Holothurians without the Upregulation of Muscle Genes// International Journal of Molecular Sciences 23, no. 24: 16037. https://doi.org/10.3390/ijms232416037 (IF= 5.6; Q1; баллы ГЗ =20).

Научный совет КБиИ.

С целью идентификации специфических маркеров канцерогенеза и создания экспериментальных моделей для скрининга лекарственных препаратов-кандидатов с таргетной противоопухолевой активностью получены перевиваемые клеточные культуры глиом, характеризующиеся нормальным и мутантным аллелем IDH1, кодирующим изоцитратдегидрогеназу 1. Установлено, что клетки, несущие маркерную мутацию IDH1R132H, отличаются хотя и сниженной пролиферативной активностью, но наибольшей экспрессией рецепторного белка CD44 и высокой механической жесткостью, что способствует их большей инвазивности. Для клеток с IDH1 дикого типа установлены средние (для CD44+) и низкие (для CD44-) значения жесткости, что представляет интерес для разработки новых диагностических систем (к.б.н. Кумейко В.В., к.б.н. Швед Н.А. совместно с ДВФУ).

С целью изучения молекулярных механизмов канцерогенеза, выявления специфических маркеров для персонализированной терапии и создания экспериментальных моделей для скрининга лекарственных препаратов-кандидатов с таргетной противоопухолевой активностью из постоперационных биоптатов злокачественных опухолей головного мозга пациентов получены 4 перевиваемые клеточные культуры глиом, две из которых (BT32, BT39) относятся к G III астроцитомам с мутантным гетерозиготным вариантом IDH1 R132H; а две другие (BT1, BT40) – к G IV глиобластомам, экспрессирующим IDH1 дикого типа. Установлено, что клеточные культуры глиом раннего пассажа, выделенные из образцов тканей глиом пациентов, несущие мутацию IDH1 R132H, характеризовались в 3 раза большим временем удвоения клеточной популяции по сравнению с культурами с IDH1 дикого типа. Обнаружены специфические наномеханические характеристики клеток глиом различного типа. Показано, что клетки культур раннего пассажа с IDH1 дикого типа, экспрессирующие рецепторный белок CD44, характеризуются в 2 раза большим модулем Юнга и большей жесткостью по сравнению с клетками культур, не экспрессирующими CD44. Клетки глиом с мутантным вариантом IDH1 R132H в культурах раннего пассажа характеризовались наибольшей жесткостью независимо от экспрессии CD44. Установлено, что диагностически значимой регрессией является уменьшение средней жесткости в следующем феногенетическом ряду: IDH1 R132H mt (4.7 mN/m), CD44+/IDH1wt (3.7 mN/m), CD44-/IDH1wt (2.5 mN/m). На основе комплексного изучения клеток глиом с различным молекулярным профилем предложены подходы к созданию эффективных панелей для клинической диагностики злокачественных опухолей головного мозга.

Публикации:

  • Shmelev, M.E., Farniev, V.M., Shved, N.A., Kumeiko, V.V. 2023. Nanomechanical Signatures in Glioma Cells Depend on CD44 Distribution in IDH1 Wild-Type but Not in IDH1R132H Mutant Early-Passage Cultures // Int. J. Mol. Sci. Vol.24. P. e4056. DOI: 10.3390/ijms24044056 (IF 5.6; Q1; баллы ГЗ =10).
  • Penkova A, Kuziakova O, Gulaia V, Tiasto V, Goncharov NV, Lanskikh D, Zhmenia V, Baklanov I, Farniev V and Kumeiko V (2023), Comprehensive clinical assays for molecular diagnostics of gliomas: the current state and future prospects // Front. Mol. Biosci. Vol. 10. P. e1216102. DOI: 10.3389/fmolb.2023.1216102. (IF 5.0; Q1; баллы ГЗ =3).

Научный совет по клеточной биологии и иммунологии Научный совет по молекулярной биологии и генетике.

Для личинок немертин (тип Nemertea) впервые описано тканевое и клеточное распределение тетродотоксина. Впервые получены данные о клеточном составе ТТХ-содержащих тканей и строении ТТХ-содержащих структур, впервые описан клеточный состав желез эктодермального происхождения личинок, а также описана новая для них структура, получившая название апикальный цилиндр. Получены данные об изменении клеточной локализации ТТХ у личинок, исследован уровень содержания ТТХ в процессе их индивидуального развития. Данное исследование расширяет представление о строении и функциях структур, содержащих, аккумулирующих и секретирующих ТТХ у немертин, вносит вклад в понимание путей, особенностей накопления и аккумуляции ТТХ у животных (Малыкин Г.В., к.б.н. Мельникова Д.И., к.б.н. Веланский П.В., к.б.н. Магарламов Т.Ю.).

Тетродотоксин (ТТХ) является одним из самых известных природных низкомолекулярных нейротоксинов, который широко распространен в водных экосистемах. Поскольку ТТХ был обнаружен в яичниках и яйцеклетках многих видов ТТХ-содержащих животных, была выдвинута гипотеза о его роли в защите потомства. Ряд исследований выявил положительную корреляцию между выживаемостью и содержанием ТТХ в оплодотворенных яйцеклетках, личинках и молоди некоторых видов ТТХ-содержащих морских животных. Несмотря на некоторое количество подобных работ, на сегодняшний день не встречается исследований о развитии у морских животных структур, содержащих ТТХ. Одним из типов животных, в яйцеклетках которых был обнаружен ТТХ, являются немертины (тип Nemertea), однако у личинок немертин никогда не исследовали наличие токсина. В данной работе были проанализированы изменения содержания, тканевой и клеточной локализации TTX у личинок немертины Cephalothrix cf. simula на различных этапах развития: от выхода из яйцевых оболочек до поздней стадии личинки. Был использован комплексный подход, включающий физико-химические, иммуногистохимические и морфологические методы анализа. ТТХ был обнаружен в мезодермальных клетках, ресничных и железистых клетках эпидермиса, ротовых железах и в мышцах личинок (Рис. 1). У личинок, развивающихся в условиях, исключающих поступление токсина с пищей, не было выявлено статистически значимых различий в уровне содержания ТТХ с яйцеклетками и между личинками на разных стадиях развития, что говорит о сохранении ТТХ, полученного с яйцеклетками. Полученные данные указывают на то, что морфологические структуры, позволяющие немертинам накапливать и удерживать ТТХ, закладываются уже на ранних этапах онтогенеза.

Публикации:

  • Malykin G.V., Velansky P.V., Melnikova D.I., Magarlamov T.Y. Tetrodotoxins in larval development of ribbon worm Cephalothrix cf. simula (Palaeonemertea, Nemertea) // Marine Biotechnology. 2023. DOI: 10.1007/s10126-023-10249-w (IF= 3.727; Q1; баллы ГЗ =20).

Научный совет по клеточной биологии и иммунологии; Научный совет по биологии развития.

Новым разработанным методом маркирования и химического обесцвечивания тканей проведено сравнительное морфологическое исследование нервных систем педивелигеров восьми видов двустворчатых моллюсков, представителей четырех экологических групп: роющие (Callista brevisiphonata, Mactromeris polynyma), цементирующие (Pododesmus macrochisma, Crassostrea gigas), прикрепляющиеся биссусом (Kellia japonica, Crenomytilus grayanus) и подвижные формы (Mizuhopecten yessoensis, Azumapecten farreri). Нами выявлены нейроморфологические особенности строения центральной и периферической части нервной системы личинок изученных видов. Показано, что непарный сенсорный апикальный орган присутствует у педивелигеров наряду с развивающимися парными ганглиями, характерными для взрослого моллюска. Впервые описан стоматогастральная нервная система, которая обнаружена только у видов таксона Heterodonta. Детектирована энтерическая нервная система, которая полностью автономна от основных ганглиев ЦНС личинок в таксоне Pectinida. Сделан вывод, что большинство различий в строении периферических, а не центральных элементов нервной системы являются видоспецифичными и связаны с экологическими особенностями обитания животных (к.б.н. Дячук В.А, Никищенко В.Е., совместно с к.б.н. Колотухиной Н.К., лаб. Систематики и морфологии ННЦМБ ДВО РАН).

Двустворчатые моллюски могут занимать различные экологические ниши, что в конечном итоге определяет их морфологию и стратегию поведения в этих условиях обитания, характерных для определенных видов. В зависимости от субстрата, занимаемого двустворчатыми моллюсками, и способа их передвижения и прикрепления различают несколько экологических групп двустворчатых моллюсков: прикрепленные биссусно (Mytilus, Lima), цементированные (Ostrea, Pododesmus), лежачие (Anadara, Placuna), плавающие (некоторые виды Pectinidae), зарывающиеся в донные отложения (Mya, Solen), сверлящие (Pholas, Teredo) и гнездящиеся (Hiatella) виды. Целью работы было провести сравнительное исследование структуры нервной системы у педивелигеров личинки разных видов двустворчатых моллюсков с разными экологическими нишами из залива Петра Великого. Объектом стали поздние личинки педивелигеры, так как это последняя личиночная стадия развития двустворчатых моллюсков перед превращением в донную ювенильную форму взрослого животного и именно на этой стадии личинка претерпевает метаморфоз и формирование структурного плана, характерного для взрослого моллюска. Используя новый (усовершенствованный) метод иммуномаркирования и химического обесцвечивания тканей, разработанный нами для отдельных групп беспозвоночных с помощью антител были выявлены нейромедиаторы для маркировки нервных элементов поздних личинок двустворчатых моллюсков. В результате сравнительного морфологического анализа были обнаружены как морфологически идентичные структуры, так и отличительные (специфические) особенности нейроморфологии личинок. Это может быть объяснено тем фактом, что связанные с экологией особенности строения нервной системы начинают проявляться на более поздних стадиях, во время/после поселения личинки на субстрат, где происходит основная метаморфоза. Очевидно, что нейроморфологические особенности связаны с адаптациями, возникающими у поздних стадий личинок и молоди. Кроме того, полученные данные меняют общепринятые взгляды на дегенерацию АО на этапе педивелигера. Судя по нейроморфологии педивелигеров восьми изучаемых видов, АО и церебро-(плевральный) ганглий присутствуют на поздних стадиях личиночного развития. Кроме этого, впервые описан стоматогастральная нервная система, которая обнаружена только у видов таксона Heterodonta. Детектирована энтерическая нервная система, которая автономна от основных ганглиев ЦНС личинок в таксоне Pectinida. Таким образом, изучение развития структуры нервной системы на поздних стадиях, очевидно, является актуальным вопросом и перспективным предметом дальнейших исследований. Полученные данные могут стать основой для развития новых подходов к регуляции оседания и метаморфоза при искусственном разведении двустворчатых моллюсков.

Публикации:

  • Nikishchenko V., Kolotukhina N., Dyachuk V. Comparative neuroanatomy of pediveliger larvae of various bivalves from the Sea of Japan // Biology 2023, 12, 1341. DOI: 10.3390/biology1210134 (IF=4.2; Q1; баллы ГЗ =20).
  • Milichko, Valentin; Dyachuk, Vyacheslav. 3D Optical Reconstruction of Nervous System of the Whole-Body Marine Invertebrates //Chemical & Biomedical Imaging. Accepted by letter support from 25/10/2023.

Научный совет по биологии развития

Впервые исследован полный липидом бурой водоросли Undaria pinnatifida, его сезонная динамика и изменения при инфицировании бурым эндофитом Laminariocolax aecidioides. Предложена детализированная схема биосинтеза сложных глицеролипидов у бурых водорослей, определены механизмы адаптации к абиотическим факторам среды и инфицированию эндофитами на уровне липидома. Полученные данные расширяют современные представления о липидном метаболизме водорослей и могут быть использованы при культивировании морских макрофитов (Чадова К.А., к.б.н. Веланский П.В.).

Бурая макроводоросль Undaria pinnatifida является распространенным объектом культивирования и промысла. Был проведен анализ липидного состава этого вида, включающий определение позиционного распределения ацильных групп в глицеролипидах. На основе полученных данных была предложена подробная схема биосинтеза сложных глицеролипидов у бурых водорослей. Установлено, что гликоглицеролипиды, кроме сульфохиновозилдиацилглицерина (СХДГ), и фосфоглицеролипиды, кроме фосфатидилглицерина (ФГ), образуются из диацилглицериновых молекул, синтезированных преимущественно в эндоплазматическом ретикулуме. До 55% ФГ и более 75% СХДГ синтезируются из пластид-производных диацилглицеринов. Установлены три пути образования триацилглицеридов (ТАГ): синтез de novo в пластидах, de novo в эндоплазматическом ретикулуме, а также синтез из диацилглицериновых фрагментов, содержащих жирные кислоты, прошедшие десатурацию и элонгацию в составе фосфолипидов. Определено, что среди факторов среды, температура является определяющей в перестройке состава гидрофобных частей полярных липидов. Показано, что адаптация к низкой температуре и освещенности у бурых водорослей сопровождается увеличением содержания моногалактозидлиацилглицерина и ФГ, а также молекулярных видов полярных липидов с ненасыщенными жирными кислотами ω3 ряда. Определено, что инфицирование бурым нитчатым эндофитом приводит к повышению ненасыщенности фосфолипидов в пораженных участках листовой пластины макрофита-хозяина, а также к увеличению содержания насыщенных жирных кислот в ТАГ как в инфицированных, так и прилегающих участках листовой пластины, что является признаком появления вторичной инфекции. Полученные данные расширяют знания о физиологии бурых водорослей и могут быть использованы для подбора оптимальных условий при культивировании морских макрофитов.

Публикации:

  • Chadova K., Velansky P. Lipidome of the brown macroalga Undaria pinnatifida: Influence of season and endophytic infection // Marine Drugs. 2023. Vol. 21. № 9. Article № 466. DOI: 10.3390/md21090466 (IF=5.4; Q1; баллы ГЗ =20).

Научный совет по биохимии;  Научный совет по физиологии растений и фотосинтезу.

Получены новые данные о содержании опасного амнестического токсина – домоевой кислоты (ДК) – в культурах диатомовых водорослей рода Pseudo-nitzschia и двустворчатых моллюсках из российских вод Японского моря и тихоокеанских вод п-ва Камчатка. На фоне аномального потепления воды осенью 2021 г. в прибрежных водах г. Владивостока выявлены изменения в составе видов Pseudo-nitzschia, вызвавших “цветения” воды и известных как источники накопления ДК в двустворчатых моллюсках. Результаты важны для контроля содержания фикотоксинов в продуктах морского происхождения на территории РФ (к.б.н. Стоник И.В., к.б.н. Цурпало А.П., м.н.с. Зинов А.А., к.б.н. Орлова Т.Ю. совместно с ТИБОХ ДВО РАН и ФГБНУ “НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П. Сомова” Роспотребнадзора).

Изучено содержание амнестического токсина – домоевой кислоты (ДК) – в культурах диатомовых водорослей рода Pseudo-nitzschia и образцах двустворчатых моллюсков из российских вод Японского моря и тихоокеанских вод п-ва Камчатка с помощью иммуноферментного анализа и высокоэффективной жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии. Впервые подтверждено присутствие ДК в культурах Pseudo-nitzschia из тихоокеанских вод п-ва Камчатка. Высокие концентрации ДК (около 3 мг/кг) зарегистрированы в образцах модиолуса курильского, собранных в период “цветения” P. multistriata в прибрежных водах г. Владивостока осенью 2021 г. Осенние “цветения” токсичных диатомовых водорослей рода Pseudo-nitzschia изучены в период с 2017 г. по 2022 г. в Уссурийском заливе Японского моря, где расположены рекреационные зоны и хозяйства аквакультуры. Выявлены следующие изменения в составе доминирующих видов: в период с 2017 г. по 2020 г. “цветения” были вызваны видами комплексов Pseudo-nitzschia delicatissima и Pseudo-nitzschia seriata, а в 2021-2022 гг. – тепловодными диатомеями вида P. multistriata, известного как источник накопления ДК в двустворчатых моллюсках из Японского моря. Показано, что одним из факторов, благоприятствовавших развитию “цветений” P. multistriata, может быть аномальное потепление вод, отмеченное осенью 2021 г. в прибрежных водах г. Владивостока. Полученные данные указывают на потенциальный риск накопления ДК в моллюсках до относительно высоких значений в периоды осенних цветений P. multistriata в районе исследования.

Публикации:

  • Stonik I.V., Zinov A.A. Changes in the Composition of Bloom-Forming Toxic Pseudo-nitzschia Diatoms in Surface Waters in Ussuri Bay, Northwestern Sea of Japan, during the Autumn Seasons of 2017–2022 // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11. No. 5. P.1024. (IF= 2.9; Q1; баллы ГЗ =20).
  • Stonik I. V., Popov R. S., Tsurpalo A. P., Dmitrenok P. S., Shchelkanov M. Yu., Orlova T.Yu. Domoic Acid in Cultures of the Diatom Genus Pseudo-nitzschia H. Peragallo in H. Peragallo & M. Peragallo, 1900 and in Bivalve Samples from the Russian Waters of the Sea of Japan and the Pacific Waters of Kamchatka // Russian Journal of Marine Biology. 2023. Vol. 49. No. 5. P. 355–360. (IF= 0.6; Q4; баллы ГЗ =1.6).

Научный совет по гидробиологии и ихтиологии.

Д.б.н. Жуковой Н.В. получены доказательства, что основным механизмом успешного сосуществования родственных видов полихет является разделение их источников пищи. На основании анализа трофических маркеров жирных кислот установлено, что сообщество полихет характеризуется эффективной трофической организацией с разными типами питания. Трофическая пластичность полихет позволяет адаптироваться к разнообразным источникам пищи и расширять свои местообитания с целью получения конкурентного преимущества перед родственными видами.

Определение трофических взаимоотношений является ключевым вопросом для понимания, как могут сосуществовать экологически схожие виды. Чтобы охарактеризовать спектр и разнообразие источников питания спионид (Annelida: Polychaeta: Spionidae), обитающих на прибрежных экосистемах, а также выяснить трофические отношения, проведен анализ их жирных кислот (ЖК), как трофических маркеров. Среди них свободноживущие и живущие в трубках виды, а также оппортунистические и специализированные сверлильщики раковин. Анализ главных компонент, основанный на содержании ЖК, показал высокие различия в профилях ЖК спионид, что является отражением различий в их рационе (РИС. 1). Причем различия обнаруживались не только между видами, но и внутри одного и того же вида из разных мест обитания. ЖК трофические маркеры свидетельствуют о разделении источников пищи среди изучаемых видов, даже среди видов, принадлежащих к одним и тем же трофическим гильдиям. Выделены пять групп с разными стратегиями питания. У сестонофагов преобладали 20:5n-3, 16:4n-1 и 16:1n-7, что свидетельствует о том, что они питаются главным образом планктонными диатомовыми водорослями. Большую часть рациона собирающих детритофагов, составляли бентосные динофлагелляты и диатомеи, а также бактерии. На основании высокого содержания 22:6n-3 и 18:1n-9 у Dipolydora commensalis был отнесен к всеядным с преобладанием в рационе животной пищи. Селективный детритофаг Polydora glycymerica питается за счет микробной пищевой сети. ЖК Laonice aff. cirrata указывают на важность фораминифер в рационе этого детритофага-грунтоеда. Было обнаружено, что полихеты обладают способностью менять свои пищевые привычки в зависимости от местообитания. Специализированные сверлильщики двустворчатых моллюсков и раков-отшельников адаптируют свои пищевые привычки к рациону хозяина. Полученные результаты свидетельствуют о том, что эти виды фактически представляют собой несколько неперекрывающихся групп, характеризующихся разными стратегиями питания, что приводит к ослаблению их конкурентных взаимоотношений. Разделение рациона вследствие различий в местообитаниях рассматривается как один из основных механизмов, объясняющих ослабление меж- и внутривидовой конкуренции и успешное сосуществование разнообразных видов спионид.

Публикации:

  • Zhukova N.V. Fatty acid analysis reveals variations in the diet of shallow-water spionids (Annelida: Polychaeta: Spionidae) // Marine Biology. Vol. 170. Paper 162. (IF = 2.4; Q2; баллы ГЗ =10).

Научный совет по гидробиологии и ихтиологии; Научный совет по экологии биологических систем.

К.б.н. Радашевским В.И. показано, что, несмотря на сходное строение ранних стадий личиночного развития, окончательное формирование головного отдела у разных видов многощетинковых червей происходит за счёт различных элементов. Впервые описано личиночное развитие и метаморфоз более 20 видов червей. Полученные данные будут использованы для построения гипотезы об эволюции этих животных.

Впервые изучено личиночное развитие более 20 видов различных многощетинковых червей 15 родов семейства Spionidae с целью понимания строения их головного отдела. Показано, что, несмотря на сходное строение ранних стадий личиночного развития, окончательное формирование головного отдела у видов разных родов происходит за счёт различных элементов. Например, у взрослых Scolelepis только широкая базальная часть головы образована простомиумом, а длинный заостренный рострум имеет перистомиальное происхождение. У большинства других спионид вентральная перистомиальная губа, слабо развитая у личинок, быстро растет при метаморфозе и образует у взрослых особей большой околоротовой отдел; латеральные перистомиальные губы, крупные у личинок, при метаморфозе редуцируются и втягиваются, образуя у взрослых небольшие складки в глотке. Данные о строении головного отдела спионид будут использованы для реконструкции эволюции этих червей.

Публикации:

  • Radashevsky V.I. 2023. Origin of the pointed snout in Scolelepis and the mouth region in spionid polychaetes (Annelida: Spionidae) // Zoological Journal of the Linnean Society. 199 (1): 124–139. DOI: 10.1093/zoolinnean/zlad024 (IF=2.8; Q1; баллы ГЗ =20).

Научный совет по гидробиологии и ихтиологии; Научный совет по изучению, охране и рациональному использованию животного мира; Научный совет по молекулярной биологии и генетике.

С целью изучения мест биосинтеза нового белка двустворчатых моллюсков, содержащего домен компонента системы комплемента C1q, проведена спецификация гемоцитов Modiolus kurilensis, в гемолимфе которого идентифицировано и охарактеризовано четыре типа клеток, среди которых обнаружена внутриклеточная локализация и наибольшее содержание углевод-распознающего белка-агглютинина MkC1qDC в базофильных гранулоцитах. Выявление мест синтеза данного белка, обладающего антимикробной активностью и способностью выявлять некоторые варианты аберрантного гликозилирования опухолевых клеток, представляет интерес для создания биомедицинских и ветеринарных технологий (к.б.н. Кумейко В.В., к.б.н. Сокольникова Ю.Н., к.б.н. Гринченко А.В., Буряк И.А. совместно с ДВФУ).

С целью изучения мест биосинтеза нового белка двустворчатых моллюсков, содержащего домен компонента системы комплемента C1q, разработан эффективный протокол фракционирования гемоцитов методом центрифугирования в градиенте плотности среды и охарактеризованы 4 для субпопуляции клеток гемолимфы с различными морфофункциональными характеристиками. Первая субпопуляция состояла из небольших недифференцированных гемобластов (2,20 ± 0,85%), ядра которых включали бромдезоксиуридин, для которых не было обнаружено какой-либо иммунной реактивности. Вторая субпопуляция была представлена агранулоцитами (24,11 ± 2,40%), содержащими хорошо развитый белоксинтезирующий аппарат, полисомы, гладкую эндоплазматическую сеть и митохондрии, которые отчетливо маркировались на миелопероксидазу, кислые белки, гликоген и нейтральные полисахариды. Третью субпопуляцию составили эозинофильные гранулоциты (62,64 ± 9,32%), которые содержали наибольшее количество лизосом, пероксисом и везикул с содержимым разной плотности, демонстрировали самые высокие показатели активности фосфатазы, активных форм кислорода (АФК) и фагоцитарной активности. Четвертая группа – базофильные гранулоциты (14,21 ± 0,34%), были идентифицированы как основные продуценты лектин-подобного белка MkC1qDC, недавно открытого у M. kurilensis и характеризующегося выраженной антибактериальной и противоопухолевой активностью. Для этих клеток характерна внутрицитоплазматическая локализация MkC1qDC в виде гранулоподобных телец, визуализируемых с помощью специфических антител. Полученные результаты будут способствовать созданию биотехнологических решений для применения нового белка, распознающего специфические варианты гликозилирования клеточных поверхностей, для создания биомедицинских и ветеринарных технологий.

Публикации:

  • Sokolnikova Y., Mokrina M., Magarlamov T., Grinchenko A., Kumeiko V. Specification of hemocyte subpopulations based on immune-related activities and the production of the agglu-tinin MkC1qDC in the bivalve Modiolus kurilensis // Heliyon. 2023. Vol. 9. P. e15577 DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e15577 (IF 4.0; Q1; баллы ГЗ =12).
  • Grinchenko, A.; Buriak, I.; Kumeiko, V. Invertebrate C1q Domain-Containing Proteins: Mo-lecular Structure, Functional Properties and Biomedical Potential. // Mar. Drugs. 2023. Vol. 21. P. e570. DOI: 10.3390/md21110570 (IF 5.4; Q1; баллы ГЗ =10)

Научный совет по клеточной биологии и иммунологии.

К.б.н. Каменев Г.М. впервые была исследована глубоководная фауна двустворчатых моллюсков семейства Thyasiridae северо-западной части Тихого океана на основании изучения материалов, собранных 10 экспедициями в абиссальной и хадальной зонах дальневосточных морей России и океанических желобах в период с 1954 по 2016 гг. На глубинах от 3000 до 9500 м было обнаружено 15 видов, 6 из которых, принадлежащие к родам Thyasira, Parathyasira и Axinulus, описаны как новые для науки. Полученные данные значительно расширили географическое распространение и диапазон глубин обитания тиазирид в Мировом океане. В составе фауны Тихого океана число видов тиазирид, обитающих на глубинах более 3000 м, было увеличено в двое. При описании новых видов была показана высокая информативность ультратонких морфологических признаков личиночных раковин тиазирид .

Семейство Thyasiridae содержит более 100 видов, большинство из которых было отмечено на глубинах до 3000 м. Отличительной особенностью представителей этого семейства является наличие хемосминтезирующих эндосимбиотических бактерий в теле многих видов, ряд из которых обитают в зонах холодных метановых высачиваний и газогидротермальных выходов.

До недавнего времени, в Тихом океане на глубинах более 3000 м было зарегистрировано всего 4 вида, а фауна дальневосточных морей России включала только 5 видов из этого семейства. В результате изучения материалов, собранных 10 экспедициями Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН в период с 1954 по 1990 гг. и российско-германскими глубоководными экспедициями «SojaBio» (2010 г.), «KuramBio» (2012 г.), «SokhoBio» (2015 г.) и «KuramBio II (2016 г.) было показано, что семейство Thyasiridae является одним из самых богатых по числу видов и количественному обилию семейств двустворчатых моллюсков в абиссальной и хадальной зонах дальневосточных морей России и северо-западной части Тихого океана. На глубинах более 3000 м в изученных регионах северо-западной Пацифики было обнаружено 15 видов из этого семейства, часть из которых являлись доминирующими видами в донных сообществах, играя важную роль в функционировании глубоководных экосистем. Предварительные исследования этих видов показали, что за исключением одного вида, все они являются, по-видимому, новыми для науки. Учитывая значительный вклад семейства Thyasiridae в биоразнообразие глубоководной фауны Тихого океана, структуру и организацию донных сообществ, нами были начаты детальные морфологические и анатомические исследования обнаруженных видов тиазирид с целью определения их таксономического положения и последующего описания, в случае если они будут новыми для науки. Это исследование предполагает поэтапную публикацию цикла статей с описанием обнаруженных новых видов, сравнительным анализом с родственными видами и оценкой их географического и вертикального распределения в Тихом океане. В рамках этой работы уже описаны 3 новых вида глубоководных тиазирид (Kamenev, 2020). В настоящих статьях на основе изучения морфологии раковины и анатомии тела описаны еще 6 новых глубоководных видов, принадлежащих к родам Thyasira, Parathyasira и Axinulus. Они были обнаружены в обширном регионе Тихого океана на дне Охотского (глубины 3210-3366 м) и Берингова (3950-4294 м) морей, Японского (7350-7540 м) и Курило-Камчатского (6068-9540 м) желобов, океанических склонах Курильских и Алеутских островов (3200-5766 м) и океанической равнине, прилегающей к желобам (4866-5752 м). В результате этого исследования видовое богатство семейства Thyasiridae в абиссальной и хадальной зонах Тихого океана было увеличено в двое, значительно расширены географическое и вертикальное распределение представителей родов Thyasira, Parathyasira и Axinulus в Мировом океане. При описании новых видов была показана высокая информативность ультратонких морфологических признаков личиночной раковин различных видов тиазирид.

Публикации:

  • Kamenev G.M. Three new species of Axinulus (Bivalvia: Thyasiridae) from the Japan and Kuril-Kamchatka trenches and abyssal zone of the northern Pacific Ocean // PeerJ, 2023. Vol. 11: e15543. P. 1-31. DOI: 10.7717/peerj.15543 (IF=3.06; Q2; баллы ГЗ =10).
  • Kamenev G.M. Three new deep-sea species of Thyasiridae (Mollusca: Bivalvia) from the northwestern Pacific Ocean // European Journal of Taxonomy. 2023. Vol. 856.No. 1. P. 87-119. DOI: 10.5852/ejt.2023.856.2031 (IF=1.2; Q3; баллы ГЗ =5).
  • Li Y., He X., Lin Y., Li Y., Kamenev G.M., Li J., Qiu J., Sun J. Reduced chemosymbiont genome in the methane seep thyasirid and the cooperated metabolisms in the holobiont under anaerobic sediment // Molecular Ecology Resources. 2023. No. 8. P. 1853-1867 (IF=7.7; Q3; баллы ГЗ =5).

Научный советпо гидробиологии и ихтиологии; Научный совет по проблемам изучения, охраны и рационального использования животного мира; Научный совет по экологии биологических систем.

Выявлено аномально высокое (до 40 мкг/г сух. массы) содержание кадмия в двустворчатом моллюске Beguina semiorbiculata из прибрежных рифов Вьетнама, обусловленное действием сезонных апвеллингов и долей тонких фракций в донных осадках. На основе полученных данных впервые обоснован потенциальный риск увеличения биодоступности кадмия, одного из наиболее лабильных металлов в системе «осадок — морская вода», связанный с интенсификацией действия апвеллингов и ацидификацией вод Мирового океана, которые в свете климатических изменений рассматриваются как важные факторы ухудшения состояния окружающей среды обитания. Полученные результаты расширяют представление об экологических изменениях, потенциально ведущих к ущербу качества промысловых биоресурсов (к.б.н. Кавун В.Я., к.б.н. Подгурская О.В.).

С использованием двустворчатого моллюска Beguina semiorbiculata из прибрежных рифов Вьетнама (от Сиамского залива до зал. Ха Лонг) проведена оценка пространственного распределения кадмия, выявлены определяющие его факторы. Показано, что на большинстве исследованных станций концентрация кадмия в моллюсках была аномально высокой (до 40 мкг/г сух. массы), что сопоставимо с концентрацией этого металла в мягких тканях двустворчатых моллюсках, обитающих в районах Мирового океана, подверженных импактному природному и антропогенному воздействию. Показано, что в отличие от других тяжелых металлов, биодоступность кадмия, одного из наиболее лабильных металлов в системе «осадок — морская вода», в основном определяется действием сезонных апвеллингов и долей тонких фракций в донных осадках. Кадмий попадает в морские воды главным образом с антропогенными стоками, поступает в донные осадки, где 40 % осажденного металла находится в мобильной форме. При снижении pH среды этот металл мобилизуется из осадков в виде растворимых биодоступных соединений и с апвеллингами вновь переносится в прибрежную зону. Интенсификация действия апвеллингов и ацидификации вод Мирового океана, которые в свете климатических изменений считаются важными факторами ухудшения состояния среды обитания гидробионтов в прибрежной зоне, могут способствовать увеличению биодоступности этого опасного токсиканта и, соответственно, интенсификации его накопления в организме гидробионтов, что может приводить к ухудшению качества промысловых биоресурсов. Таким образом, содержание кадмия в организме гидробионтов, обитающих в прибрежных водах Вьетнама, должно находиться под строгим контролем в свете грядущих климатических изменений, а полученные данные могут служить основой долговременного мониторинга.

Публикации:

  • Kavun V.Ya., Podgurskaya O.V. Spatial variation of cadmium concentration in the bivalve Beguina semiorbiculata (Linnaeus, 1758) from coastal coral reefs of Vietnam // Marine Pollution Bulletin. 2023. Vol. 191. P. 114837. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2023.114837 (IF = 5.8; Q1; баллы ГЗ =20).

Научный совет по экологии биологических систем.