Наука и IT

Учёные САФУ работают над сверхмоделями эволюции пресноводных моллюсков

12 октября 2017, 11:47
Эта комплексная работа проходит в рамках нескольких проектов, связанных общей целью: оценить насколько далеко на юг расселились виды, прошедшие тысячи лет назад через сухопутный мост, объединявший Северную Америку и Евразию в районе Берингова пролива.

Наследие Берингии

Ныне разделенные океаном материки — Северная Америка и Евразия — неоднократно соединялись сухопутным перешейком. Случались такие объединения в ледниковые периоды из-за того, что ледники вбирали в себя огромную массу воды и уровень мирового океана понижался. По сухопутному мосту шел обмен фауной между континентами. Поскольку оледенения происходили на Земле несколько раз, Берингийский перешеек поднимался и вновь уходил под воду также неоднократно. И всегда, когда материки соединялись, происходила миграция животных. В последний раз сухопутный мост «был разведен» около 10 тысяч лет назад.



Из-за географической удаленности и труднодоступности территорий вопрос межконтинентального обмена в районе Берингии был изучен крайне слабо, и архангельские ученые задались целью закрыть это белое пятно.

Возглавляет работу над проектом «Эволюция и расселение животных в условиях экстремально холодного климата Арктики» в САФУ заведующий лабораторией молекулярной экологии и филогенетики Иван Болотов. Команда ученых разнородна, это связано с тем, что биогеографическая реконструкция будет надежней при использовании максимального количества животных: моллюсков, бабочек, жуков и других.

Значение исследования

«Биоразнообразие — элемент экосистемы, и все живые существа несут важные для нее функции. Например, без моллюсков вода будет мутная и грязная. Уменьшение численности этих природных фильтров скажется на качестве воды, а значит — на популяциях рыб, в том числе обитателях северных рек. Это нанесет удар по местному населению, потому что рыба — важный элемент питания. Что касается групп малозаметных существ, таких как пиявки и черви, то они тоже играют важную роль. Например, пиявки-паразиты могут влиять на численность моллюсков. Мы обязаны досконально знать, что живет в нашей стране. Более того, мы стараемся помочь закрыть „белые пятна“ в области биоразнообразия тем странам, у которых нет своих экспертов по соответствующим группам живых организмов, например, Исландии, Гренландии, Турции, Ливану, Индонезии, Таиланду, Мьянме, Лаосу и так далее. Это знание позволит найти правильные ключи для решения существующих и возможных проблем сохранения живой природы и исчезающих видов животных в России и за ее пределами», — объясняет важность исследования Иван Болотов.

По обе стороны Берингова пролива

На первом этапе исследования ученые САФУ побывали на западе Северной Америки: в Канаде и США.

«В Северной Америке не так много изучено, так как большинство исследователей сосредоточены на юге и юго-востоке штатов — там климат теплее и фауна богаче», — рассказал Иван Болотов. Запад, как правило, остается без внимания, это более дикие места, и именно там ученым удалось обнаружить ранее неизвестную популяцию североамериканской жемчужницы. В Йеллоустонском парке нашли ряд видов вселенцев, нехарактерных для этой территории.

Следующим этапом стала экспедиция на Северо-Восток России: Камчатка, Курильские острова, Сахалин, Приморский и Хабаровский края.

«Фауна России очень хорошо изучена, и сложно найти какой-нибудь новый вид, но нам все же удалось совершить еще одно небольшое открытие, — поделился ученый. — Мы выяснили как далеко на юг проникли виды, переходившие по Берингийскому мосту. В Северной Америке они доходят до Калифорнии, а у нас до севера Приморского края. Уже в реке Раздольной, протекающей южнее, этих видов нет, зато есть виды, которые в древности пришли из Японии и Китая».

Кроме того, исследователи обнаружили новый для фауны России вид пиявок. Он известен тем, что живет внутри моллюсков и ведет скрытный образ жизни.

Несмотря на то, что отобранные в экспедициях образцы принесли интересные результаты, по словам Ивана Болотова, во время полевых работ зачастую сложно сказать будет ли итогом какое-то открытие: это станет ясно, когда образцы изучат в лаборатории и расшифруют ДНК. Самый неприметный серенький кусочек может оказаться чем-то выдающимся.

От Арктики до тропиков

Проектом по Беренгии исследование расселения моллюсков не ограничилось. В результате многочисленных экспедиций к сегодняшнему дню ученые САФУ собрали образцы моллюсков со всех континентов, где они обитают. Начиная с изучения жемчужниц Северо-Запада России, исследователи добрались до Юго-Восточной Азии.

Составленное учеными эволюционное дерево показало, что местом возникновения этих моллюсков была Юго-Восточная или Восточная Азия.

«Сейчас из образцов выделяется ДНК, длинные молекулы внутри каждой клетки, они раскручиваются и из них особым методом вырезаются отдельные гены и расшифровываются, — рассказал о ходе исследования Иван Болотов. — Кроме того, мы проводим расшифровку целых молекул ДНК (геномов) из митохондрий (это такие маленькие элементы живых клеток)».

В результате полноценного исследования образцов будут получены массивы информации, насчитывающие десятки тысяч параметров. Эти гигантские объемы данных будут использованы для создания моделей, статистически характеризующих взаимодействие групп животных между участками континентов за выбранный момент времени. Впервые будут четко задокументированы процессы переселений.

Предварительную супермодель ученые уже сделали и опубликовали, но значительное число глобальных супермоделей сейчас в работе. Будущее развитие биогеографии именно за такими сверхмоделями.

«То, что мы делаем, позволяет идти дорогами, которых еще нет. Мы ищем то, что еще не открыто, и делаем это в разных точках планеты: от Арктики до тропиков», — заключил ученый.

Автор: Юлиана Прус, САФУ
Перейти к комментариям