Открыта новая группа микроскопических хищников

«Проект начинался в 2015 году при поддержке различных грантов и исследовательских программ как российских, так и зарубежных. Финансирование грантом Западно-Сибирского НОЦ новой научной лаборатории AquaBioSafe, а также участие в масштабном проекте ФНТП развития генетических технологий в Тюменском государственно университете помогло завершить работы на заключительных стадиях исследования», – рассказывает заведующий лабораторией AquaBioSafe ТюмГУ и главный научный сотрудник партнерского академического центра – Института биологии внутренних вод имени И. Д. Папанина, доктор биологических наук Денис Тихоненков.

Работа осуществлялась большим коллективом, включавшем исследователей из Института биологии внутренних вод имени И. Д. Папанина РАН, ТюмГУ, МГУ имени М. В. Ломоносова, СПбГУ, Зоологического института РАН, Пензенского государственного университета, Воронежского государственного университета, Института проблем передачи информации РАН, с привлечением зарубежных коллег из ведущих научных центров.

Результаты этого большого исследования опубликованы в журнале Nature. Представления о разнообразии окружающих нас живых организмов претерпели значительную трансформацию с начала XXI века. Развитие методов молекулярного анализа и филогенетики позволило построить новую родословную для организмов, устройство которых не поддавалось прямому сравнению. Так, анализ генов ламинарии, радиолярии, инфузории и малярийного плазмодия помог обнаружить родство между этими видами, что позволило ученым объединить гигантский сегмент эукариотического разнообразия в единую группу.

Похожим образом были найдены и другие крупные объединения, казалось бы, мало похожих друг на друга организмов. На смену традиционной системе царств растений, грибов, животных и простейших пришло более точное понимание эволюционных отношений, которое вычислили методами молекулярной филогенетики. Новые объединения, основанные на генетической близости, стали называть супергруппами. Сегодня выделяют до десяти супергрупп эукариот. Если новые виды в биологии описывают постоянно, то открытие видов, которые бы не помещались ни в одну из существующих супергрупп, – событие куда менее заурядное.

Так случилось с открытием Provora – целой группы неизвестных ранее эукариот. Под микроскопом описанных существ легко спутать с другими хищными одноклеточными. Это быстро плавающие округлые клетки размером в несколько микрон с двумя жгутиками и небольшой бороздой, которая является своего рода ртом. Питаются Provora другими одноклеточными и используют для нападения экструсомы – специализированные органеллы, работающие как гарпун, который цепляет клетку жертвы, причем она может превосходить хищника по размеру. Если многим другим видам хищных одноклеточных крупные клетки не по зубам, то для Provora это не препятствие. В клеточном рту данных организмов находится лента микротрубочек и специальные уплотнения, и они способны откусывать, словно зубами, части от клетки жертвы.

Авторы прочитали транскриптомы новых видов и обнаружили, что Provora нельзя отнести ни к одной из известных супергрупп эукариот. На филогенетических деревьях эти микроорганизмы занимают обособленное место, уходя корнями к предкам таких крупных объединений, как Haptista, Cryptista, Archaeplastida и TSAR. Подобные группы вмещают огромное количество эукариот и возникли, по некоторым оценкам, более полутора миллиардов лет назад.

Все это время представители группы Provora, по-видимому, выживали за счет хищничества и сохраняли примитивные предковые черты. В транскриптомах Provora нет свидетельств симбиоза, характерного для фотосинтезирующих водорослей, а их митохондриальные геномы не испытали интенсивной потери генов, которая была характерна для большинства других эукариот.

Представители новой супергруппы эукариот были выделены из проб с коралловых рифов острова Кюрасао, прибрежных донных осадков Черного и Красного морей, а также водной толщи Карского моря и северо-восточной части Тихого океана. Пробы собирали в разное время, в составе различных экспедиций на протяжении пяти лет.

Как и в случае хищных животных, численность мелких одноклеточных хищников невелика. Provora легко упустить и при визуальном анализе проб, и при анализе ДНК из микробных сообществ. Однако значение этих организмов сложно переоценить – этот малоисследованный пласт биоразнообразия может скрывать еще немало реликтов, способных изменить наши представления об экологии и ранней эволюции эукариот.

«Поиски неизвестных науке микроорганизмов продолжаются постоянно. Ежегодно мы осуществляем экспедиционные исследования на разнотипных водоемах и отбираем пробы из разных местообитаний, исследуя в них видовое разнообразие одноклеточных», – резюмирует Денис Тихоненков.

«Безусловно, публикация в журнале Nature – это признание высочайшего научного уровня проведенного исследования авторами статьи, а также получения результатов, имеющих значение для развития как минимум целой области научного знания, в максимуме – для науки в целом. Тот факт, что Денис Викторович основал по мегагранту ЗапСибНОЦ новую научно-исследовательскую лабораторию AquaBioSafe в ТюмГУ, проводит в Тюмени часть своего времени, организуя научные экспедиции, принимая участие в исследованиях по грантам научных фондов, в том числе Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий, руководя деятельностью аспирантов по новой для университета научной специальности «Математическая биология, биоинформатика» – это уникальный шанс для университета не только укрепить научную связь с ведущим в России центром по изучению пресноводных экосистем – Институтом биологии внутренних вод, но и развить свой собственный, узнаваемый вектор научных исследований, – прокомментировал знаковое событие первый проректор ТюмГУ Андрей Толстиков.

– Необходимо добавить, что для Дениса Викторовича Тихоненкова это уже третья статья в столь престижном журнале, но впервые – полностью, от идеи до финальной верстки, выполненная под его непосредственным руководством совместно с привлеченной, преимущественно молодежной исследовательской командой». 

ТюмГУ

280 статей

Тюменский государственный университет (ТюмГУ) — первый университет Тюменской области, был открыт в 1930 году. Готовит специалистов по 175 направлениям подготовки. Университет входит в число участников Проекта 5-100 — программы повышения международной конкурентоспособности российских вузов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.

Показать больше