Разработка методик исследования биоразнообразия, состояния природных экосистем, загрязненности окружающей среды: 2020 г. этап 4

  • Самуленков, Дмитрий Альбертович (PI)
  • Бочаров, Владимир Николаевич (CoI)
  • Власенко, Наталия Сергеевна (CoI)
  • Кучаев, Вячеслав Алексеевич (CoI)
  • Лебедева, Наталья Аркадьевна (CoI)
  • Рышкевич, Татьяна Ивановна (CoI)
  • Снарская, Дина Данировна (CoI)
  • Шиловских, Владимир Владимирович (CoI)
  • Чистякова, Людмила Валерьевна (PI)
  • Емельянова, Мария Сергеевна (CoI)
  • Kosterov, Andrei (CoI)
  • Волкова, Кристина Андреевна (CoI)
  • Лянгузов, Андрей Юрьевич (CoI)
  • Гавриловская, Виолетта Викторовна (CoI)
  • Сапунов, Максим Викторович (CoI)
  • Сладкова, Светлана Владимировна (CoI)
  • Цушко, Клара Михайловна (CoI)
  • Царев, Виктор Михайлович (CoI)
  • Хабибулина, Валерия Руслановна (CoI)
  • Kamyshatskaia, Oksana (CoI)
  • Зайцев, Никита Александрович (CoI)
  • Миронов, Григорий Николаевич (CoI)
  • Небосько, Евгений Юрьевич (CoI)
  • Павлов, Александр Борисович (CoI)
  • Поляков, Михаил Анатольевич (CoI)
  • Попов, Виктор Валентинович (CoI)
  • Прокофьев, Олег Михайлович (CoI)
  • Земскова, Татьяна Ивановна (CoI)
  • Лапатинский, Анатолий Петрович (CoI)
  • Петрова, Татьяна Александровна (CoI)
  • Зайцев, Дмитрий Александрович (CoI)
  • Камардин, Николай Николаевич (CoI)

Project

Project Details

Description

Разработка методик оценки состояния природных и антропогенных экосистем, включая методики выявления различных типов загрязнений атмосферы, вод и почв. Изучение механизмов различных стрессорных воздействий на организменном уровне и разработка методик, позволяющих минимизировать такие воздействия. Характеристика вновь синтезируемых веществ и препаратов, в том числе определение их токсических свойств. С использованием вновь разработанных и существующих методик – изучение организации и функционирования отдельных компонентов природных и искусственных экосистем, а также их взаимодействий, в том числе с целью разработки технологий эффективного и рационального природопользования.

Key findings for the stage (in detail)

Разработана методика «Оптимизация способа расчета молекулярных масс белков при выполнении экспериментов методом диск-электрофореза с додецилсульфатом» для выполнения расчета молекулярных масс белков, оцениваемых методом SDS-ЭФ, с использованием запрограммированной электронной таблицы MS Office Excel, которая позволяет одновременно автоматически вычислять молекулярные массы всех анализируемых в эксперименте белков (или отдельных субъединиц олигомерных белков) на основании результатов проведенных калибровочных опытов [1]. Известно, что относительная электрофоретическая подвижность белков при выполнении экспериментов методом SDS-ЭФ, линейно зависит от логарифмов их молекулярных масс, измеряемых в дальтонах. Аналогичным образом можно решать задачу, используя электронную таблицу Calc открытого (бесплатного) офисного пакета Libre Office.
В связи с тем, что условия выполнения электрофоретических экспериментов могут отличаться, например, по характеристикам используемых поддерживающих сред или по времени, будут меняться и показатели электрофоретической подвижности белков, в том числе - и белков калибровочной смеси. По этой причине необходимо, чтобы в каждом эксперименте помимо исследуемых белков всегда использовались и калибровочные белки, для которых каждый раз заново нужно рассчитывались коэффициенты относительной электрофоретической подвижности Rf. Предлагаемый алгоритм расчетов молекулярных масс белков с использованием запрограммированной электронной таблицы оптимизирует ежедневную рутинную лабораторную работу и экономит рабочее время, особенно при выполнении серийных анализов.
Предложен метод оценки интенсивности аэробного метаболизма двустворчатых моллюсков Limecola baltica по скорости потребления кислорода ими [2]. Отличительной чертой предложенного метода является то, что скорость потребления кислорода моллюсками измеряется во время физической активности (при закапывании в песок), протекающей с максимальными энергетическими затратами. Такой подход позволяет оценить функциональное состояние моллюсков по их энергетическим возможностям, которое в свою очередь свидетельствует о качестве среды обитания (загрязненности грунта и придонного слоя воды вредными и токсическими веществами). Данный метод может быть использован для решения задач ранней диагностики экологического состояния прибрежных морских акваторий Балтийского моря, где двустворчатые моллюски являются доминирующим видом зообентоса.
Предложена методика «универсальная электронная таблица для расчёта концентраций аналитов, определяемых фотометрическими методами» (на примере расчета концентрации белка) [3]. В любых лабораториях химического, биохимического, медицинского, фармакологического и экологического профилей, оборудованных спектрофотометрами (СФ) и фотоэлектро-колориметрами (ФЭК), ежедневно выполняют десятки и сотни измерений концентраций (или количеств) различных веществ методами фотометрии. У современного высокотехнологичного дорогостоящего оборудования предусмотрены опции программирования и получения результатов в окончательном цифровом виде. Однако в лабораториях чаще всего массово используются простые и недорогие приборы, показывающие только единицы поглощения (абсорбции света) образца. Следующая операция по пересчету значений поглощения в значения концентрации каждого исследованного аналита выполняется вручную с использованием коэффициента, вычисленного по калибровочной кривой, или, хуже того, по калибровочной кривой, нарисованной на миллиметровой бумаге. Для оптимизации процедуры расчетов концентраций или количеств аналитов при использовании фотометрических методов анализа предлагается использовать разработанную универсальную запрограммированную электронную таблицу, которая позволяет отказаться от рутинных ручных вычислений и получать в готовом виде конечный результат. Для данных целей пригодна электронная таблица из пакета офисных программ (например, Excel MS Office или Calc из открытого (бесплатного) офисного пакета Libre Office). В таблицу вносят результаты проведенного калибровочного эксперимента — количества или концентрации калибровочных проб и значения их поглощений при соответствующей фиксированной длине волны, и измеренные поглощения опытных образцов, а также коэффициенты их разведений и объемы взятых на анализ аликвот. На экран выводится таблица с расчетами и линейный калибровочный график с его численными характеристиками, по которым также можно оценить точность выполненных анализов: коэффициент детерминации R2 должен быть максимально близок единице. Предложенная запрограммированная электронная таблица структурирует данные, позволяет перевести большой объем рутинных расчетов в автоматический режим, существенно экономит рабочее время и снижает вероятность технических ошибок.
Предложена методика криоконсервации цианобактерий [4]. Широкое фенотипическое и экологическое разнообразие цианобактерий представляет собой проблему для разработки методов криоконсервации. Успешные протоколы криоконсервации зависят от оптимизации скорости охлаждения в сочетании с выбором криопротекторов. Для цианобактерий должен быть достигнут баланс, чтобы обезвоживание не приводило к чрезмерной, разрушающей концентрации растворенных веществ, и именно здесь эффективны коллигативные криопротекторы. Эти химические вещества проникают в клетки и действуют как клеточные растворители, тем самым защищая от повреждающей концентрации растворенных веществ, возникающих при потере воды из клетки, что обычно ограничивает вредное и потенциально смертельное чрезмерное уменьшение объема клеток.
Подана на рассмотрение заявка на патентование РИД "Программа для обучения стратегическому планированию и поиску оптимальных условий проведения экспериментов в области естественных наук (DISplaySTR-ExpPlan)". Обучающая интерактивная компьютерная программа (скрипт на открытом языке программирования R), демонстрирует принципы поиска оптимума при одновременном варьировании двух независимых условий выполнения экспериментов [5]. Текст программы составлен с использованием готовых функций и скриптов открытого языка программирования R, а также авторских разработок сложных скриптов. Программа реализована на примере поиска оптимальных условий выполнения экспериментов при одновременном варьировании двух факторов, влияющих на процесс. При использовании программы обучающийся получает наглядное представление о стратегии планирования поиска оптимальных условий проведения экспериментов, когда значения факторов меняются одновременно и независимо друг от друга, что позволяет достичь желаемого результата путем наименьших затрат и не пропустить зону оптимума, что регулярно встречается в экспериментальной работе, когда условия проведения опытов оптимизируются отдельно по каждому параметру.
Программа предназначена для обучения студентов в области естественных наук (биология, медицина, химия, физика и др.) и прививает навыки грамотного планирования экспериментальной работы, имитируя реальный поиск оптимальных условий проведения эксперимента.
Исследованы механизмы развития тяжелых гипоксических состояний и их фармакологической коррекции [6]. Пентозофосфатный путь (ПФП) метаболизма глюкозы в мозге служит основным источником NADPH, который, в свою очередь, играет решающую роль во многих клеточных процессах, включающих поддержание окислительно-восстановительного гомеостаза и антиоксидантную защиту. В модели защитной легкой гипобарической гипоксии у крыс наблюдалась обратная корреляция между индуцируемой гипоксией активностью транскрипционного фактора HIF1 и уровнями мРНК глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (G6PD), ключевого фермента ПФП. В данном исследовании было продемонстрировано, что тяжелая гипобарическая гипоксия вызвала краткосрочную повышенную экспрессию альфа-субъединицы HIF1 (HIF1α) в гиппокампальном поле CA1 и уменьшила активность G6PD. Уровни NADPH также были снижены, способствуя окислительному стрессу, вызывая апоптоз и потерю нейронов. Инъекция ингибитора HIF1 (HIF1i) гидрохлорида топотекана в дозе 5 мг/кг перед тяжелой гипобарической гипоксией предотвращала активацию HIF1α и нормализовала активность G6PD. Кроме того, HIF1i-инъекция вызывала повышение уровней NADPH, нормализацию общих уровней глутатиона и клеточного окислительно-восстановительного статуса, а также подавление свободнорадикальных и апоптотических процессов. Эти результаты демонстрируют новый молекулярный механизм развития постгипоксической церебральной патологии, который включает HIF1-зависимое истощение ПФП и поддерживает предположенную недавно гипотезу о негативной роли активации HIF1 в острой фазе церебральной гипоксии/ишемии. Применение стимуляторов ПФП в раннем постгипоксическом/ишемическом периоде может представлять собой многообещающую нейропротекторную стратегию.
Данное исследование чрезвычайно актуально в связи с широким распространением сердечно-сосудистых заболеваний, стремительным нарастанием количества природных и техногенных катастроф с массовыми поражениями населения, а также возможностью снижения рисков для представителей отдельных профессиональных групп (военные, сотрудники МЧС, спортсмены и др.). Результаты демонстрируют новый молекулярный механизм развития постгипоксической церебральной патологии, который включает HIF1-зависимое истощение ПФП, и поддерживают предложенную недавно гипотезу о негативной роли активации HIF1 в острой фазе церебральной гипоксии/ишемии. Применение стимуляторов ПФП в раннем постгипоксическом/ишемическом периоде может представлять собой многообещающую нейропротекторную стратегию.
Проведены исследования сосновых лесов (Pinus sylvestris L.) среднего возраста (75-85 лет) Кольского полуострова. Установлено, что леса типа "зеленомошно-лишайниковые" и "зеленомошные" характеризуются преобладанием умеренно и сильно ослабленных деревьев (65-70% по объёму древостоя) [7]. Деревья различной жизнеспособности имеют значительные различия в годовом приросте. Здоровые деревья имели радиальный прирост (RI - radial increment) на 70-75% больше, чем у умирающих деревьев, а базальный прирост площади (BAI - basal area increment) – больше на 85-90%. Динамика RI и BAI сосен за 70-летний период (с 1945 по 2015 годы) различается. RI всех деревьев в исследованных сообществах последовательно снижается. Уменьшение выражено сильнее в зелёномошных сосновых лесах (80-95% за период 1945-2015 г. г.) по сравнению с зелёномошно-лишайниковыми лесами (60-80%); оно проявляется больше у сильно ослабленных и умирающих деревьев (75-95%), чем у здоровых и умеренно ослабленных (60-80%). Годовое приращение базальной площади в зелёномошных сосновых лесах увеличивается на 45-65% от момента становления травостоя до достижения деревьями 25-35 летнего возраста и впоследствии уменьшается на 50-80% до возраста 70-80 лет. В зелёномошно-лишайниковых лесах BAI сосны обыкновенной остаётся довольно стабильной у здоровых и умеренно ослабленных деревьев и уменьшается у сильно ослабленных и умирающих деревьев на 45% и 75-80%, соответственно, в течение всего исследованного периода. Результаты, представленные в статье, охватывают 70-летний период наблюдений (1945-2015 г.г.) за состоянием деревьев (здоровые-ослабленные-умирающие) и фиксируют особенности их роста по исследуемым группам в разных локациях (зеленомошные и зеленомошно-лишайниковые леса). Выводы работы важны для контроля экологического состояния приполярных территорий русской Арктики, а также для целей практического использования лесных ресурсов.
В полевом эксперименте [8] изучена миграция Ni, Cu, Co из загрязненного тяжелыми металлами (ТМ) органогенного горизонта Al-Fe-гумусовых подзолов в доминирующие виды кустарничков, мхов и лишайников, формирующих напочвенный покров средневозрастных сосновых лесов. Проверяли гипотезы: 1) внесение металлургической пыли вызывает разрушение напочвенного покрова даже при отсутствии диоксида серы; 2) разрушение напочвенного покрова обусловлено высокими концентрациями ТМ в надземных органах растений и лишайников, приводящими к их отмиранию; 3) уровень накопления ТМ разными таксонами прямо связан со стратегией минерального питания. Содержание Ni, Cu, Co в органогенном горизонте подзолов и в ассимилирующих органах доминирующих видов кустарничков, мхов и лишайников определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Выявлена высокая внутри- и межценотическая вариабельность уровня загрязнения ТМ органогенного горизонта почв, что вызвало пространственно неоднородное разрушение напочвенного покрова. Транслокация ТМ из загрязненной почвы в надземные части растений и лишайников приводит к 1.5–5-кратному увеличению содержания ТМ во всех видах, что не превышает порога токсичности и не препятствует их произрастанию на экспериментальных площадях. Пятилетнее внесение металлургической пыли привело к уровню загрязнения органогенного горизонта почв, сопоставимому с таковым в буферной зоне комбината «Североникель». Это позволило сравнить содержание ТМ в растениях и лишайниках в условиях почвенного и аэротехногенного загрязнения и выявить особенности накопления ТМ организмами с разной стратегией минерального питания. Соотношение концентраций Ni < Cu в органогенном горизонте почвы изменяется на обратное в листьях кустарничков, зеленых и бурых частях мха Pleurozium schreberi как при почвенном, так и аэротехногенном загрязнении. Длительный мониторинг загрязнения приполярной арктической зоны, в том числе выполняемый методами полевого эксперимента, позволяет не только контролировать экологию Северных территорий, но в дальнейшем позволит эффективно и рационально распределять техногенную промышленную нагрузку, связанную с добычей полезных ископаемых.
Получены серии эмульсий одинакового состава на основе перфторуглеродов (ПФУ) и фосфолипидов (ФЛ). Статистический анализ результатов определения контролируемых физико-химических и биофизических параметров показал стабильность их структуры в течение двух лет хранения в незамороженном состоянии (~+4°С) [9]. Публикация посвящена исследованию сохранения физико-химических и биофизических свойств эмульсий при их двухгодичном хранении в незамороженном виде при +4о С. Установлено, что все изученные свойства нано-эмульсий остались неизменными, что подчеркивает необходимость продолжения работ в данном направлении. Медицина, особенно сейчас в условиях пандемии, техногенных и природных катастроф, остро нуждается в препаратах такого рода, которые способны эффективно восстанавливать дыхательную функцию тканей и снижать расход дефицитной донорской крови.
С целью реконструкции последовательности событий в Лицком урановом рудном районе (Кольская область, Россия) и наблюдения влияния гидротермальных процессов, связанных с минерализацией урана, на структуру и состав циркона, были изучены зерна циркона из различных метагранитоидов этого района [10]. Отдельные зерна циркона изучались с помощью лазерной абляции индуктивно связанной плазменной масс–спектрометрии (LA-ICPMS), ионного микрозондирования и рамановской спектроскопии. Изотопные данные LA–ICPMS позволяют предположить следующую возрастную последовательность событий в районе: интрузия плагиогранитов—2829 ± 12 млн лет, формирование магматического протолита гнейсов—2781 ± 17 млн лет, метаморфизм плагиогранитов—2636 ± 34 млн лет; интрузия монзогранитов и пегматоидных жил—2549–2526 млн лет, гидротермальное событие с поступлением урана—2276 ± 21 млн лет, последний метаморфизм плагиогранитов и монцогранитов–1892-1696 млн лет. Рудоносными породами района являются пегматоидные жилы и кварц–полевошпатовые метасоматиты, содержащие уранинит. Гидротермальные ободки зерен циркона росли с частичным растворением магматического циркона, о чем свидетельствуют округлые и изогнутые формы цирконовых ядер. Степень изменения, вызванного гидротермальными явлениями, зависит от содержания урана в ранее существовавшем цирконе. Эффекты изменения циркона и его состава отражают перераспределение урана в горных породах.
Работа [11] посвящена исследованию месторождений карбонатитов девонского карбонатит-иолит-пироксенит-оливинитовый комплекса Вуориярви, а, конкретно, месторождений Неске-Вара, Тухта-Вара и Петяйян-Вара. Тухта-Вара и Неске-Вара содержат кальциевые карбонатиты с повышенными содержаниями фосфора, железа, ниобия и тантала. В месторождении Петяйян-Вара первичные карбонатиты сильно изменены и являются магнезиальными. Они обогащены РЗЭ (до 2,0 мас.%), Sr (до 1,2 мас.%) и Ba (до 0,8 мас.%). В процессе геологической эволюции они претерпели несколько стадий метасоматоза, каждая из которых привносила новые элементы и приводила к формированию новых минералов. Так, введение K, Si, Al, Fe, Ti и Nb флюидом, богатым фтором (или флюидонасыщенным расплавом), привело к образованию высокотитанистых магнезиокарбонатитов и силикокарбонатитов, состоящих из доломита, микроклина, флогопита, богатого титаном и оксидов титана и железа. Последующее введение фосфатно-фторидного флюида привело к возникновению кристаллов апатита. Флюид, богатый сульфатами бария, стронция и редкоземельных элементов (РЗЭ) способствовал массивному осаждению анцилита и барита и, в меньшей степени, стронцианита, бастнезита и синхизита и приводил к растворению и переосаждению апатита – апатиту новой генерации, обогащенному РЗЭ. Наибольшая концентрация РЗЭ и, соответственно, наибольший интерес связаны с карбонатитами, богатыми анцилитом. На более поздних стадиях преобразований образовывались брекчии магнезиальных карбонатитов с кварц-бастнезитовой матрицей, более бедной РЗЭ (до 4.5 мас.% от суммы РЗЭ), чем породы с преобладанием анцилита (до 11 мас.% от суммы REE). Возможность различать карбонатиты разной степени метаморфизма способно помочь в категоризации карбонатитовых месторождений, подборе оптимальных условий добычи РЗЭ.
В работе [12] были синтезированы ацентрические бораты Ag4B4O7Br2 и Ag4B4O7 I2 путем медленного охлаждения стехиометрических расплавов в вакуумированных ампулах. Они обладают характерной кристаллической структурой, которую можно описать как суперпозицию пористого борокислородного каркаса и взаимопроникающей в нее решетки, состоящей из галогенида серебра. Такая структура является промежуточной между решеткой типа «солевого включения» и решеткой «ковалентного включения». Подрешетка (Ag2X)+ демонстрирует сильные ангармонические колебания, а тепловое расширение соединений сильно анизотропно из-за присутствия конденсированных жестких бор-кислородных цепочек кернита, ориентированных перпендикулярно оси структуры. Соединения интересны в связи с тем, что они способны проявлять характерное для галогенидов серебра поведение и при этом не разрушаться даже при достаточно жестком взаимодействии высокоэнергетического электронного пучка, что недостижимо для классических галогенидов серебра.
В исследовании [13] были изучены природные бораты вонсенит и гульсит Титовского месторождения бора в России и описаны их состав, структура и высокотемпературное поведение. Структуры описаны в терминах катионоцентрированных и оксоцентрированных полиэдров. Согласно результатам высокотемпературной мессбауэровской спектроскопии, окисление Fe ²⁺ до Fe ³⁺ в вонсените и гульсите происходит примерно при 500 и 600 K соответственно. По данным высокотемпературного рентгенофазвого анализа, этот процесс сопровождается деформацией структуры и последующим твердофазным распадом на гематит и варвикит. Это проявляется в монотонном уменьшении коэффициентов объемного теплового расширения с повышением температуры. Частичное магнитное упорядочение в гульсите впервые наблюдается при температуре 383 К. Вблизи этой температуры обнаружено необычное изменение коэффициентов теплового расширения. Показано, что вонсенит плавится при 1571 K, а гулсит при 1504 K, рассчитаны их тензоры теплового расширения.
Выполненные исследования [14] показывают различия в загрязнении аэрозольными частицами в трех регионах Белгородской, Владимирской областях и г Санкт-Петербурге. Измерения с использованием мобильного лидарного комплекса позволили провести оценку оптических и микрофизических параметров аэрозолей, определить высоту их распространения, вертикальный профиль. Проведенные измерения показали, что в исследуемых регионах отличается уровень аэрозольного загрязнения. Как и ожидалось, максимальные уровни загрязнения оказались в г. Санкт-Петербург ввиду высокой интенсивности трафика автомобилей и большого количества промышленных предприятий. На нижней границе измерений численное содержание аэрозольных частиц в г. Санкт-Петербурге превышают в более чем в два раз содержание аэрозольных частиц в Воронежской и Белгородской области. При этом отмечено повышение аэрозольного загрязнения в Белгородской обсласти, что, по предположению авторов, с учетом данных полученных с помощью ветрового лидара, связано с переносом аэрозоля с сельскохозяйственных территорий. Наиболее «чистым» в плане загрязнения аэрозольными частицами оказалась территория в зоне проведения измерений в Воронежской области.
Проанализированы современные данные об особенностях биологии цианобактерий, их роли как фотосинтетиков, азотфиксаторов и продуцентов биологически активных веществ, а также сведения о распространении этих микроорганизмов в различных морских экосистемах [15]. Обсуждается существование в морской среде симбиозов цианобактерий с широким спектром эукариотических организмов. Особенности биологии ЦБ представляют исключительный интерес для понимания процесса эволюции жизни на Земле, а также для восстановления современных экосистем после природных и антропогенных катастроф. При этом токсические “цветения”, приводящие к деградации природных экосистем, способны нанести значительный вред хозяйственной деятельности человека и его здоровью. ЦБ могут служить достаточно эффективным показателем при мониторинге качества окружающей среды.
В статье [16] указаны основные преимущества флуоресцентной спектроскопии в экологическом мониторинге цианобактерий. Обсуждаются некоторые широко используемые методы экологического мониторинга с точки зрения применения в них данных флуоресцентной спектроскопии.
Разработка экологически чистых и возобновляемых источников энергии является одной из важнейших проблем современности. Разработка простого, недорогого, миниатюрного источника энергии может значительно снизить экологические проблемы. В работе [17] разработана модель биотопливной ячейки (БФК) для фотогенерации электроэнергии на основе цианобактерий (сине-зеленых водорослей), которые могут осуществлять фотосинтез. В качестве биоанализатора системы использовались два типа штаммов цианобактерий: Anabaena и Synechococcus. Разработка была сосредоточена на проектировании и оптимизации наноструктурированных анодов, на которых осаждались живые клетки. Были созданы и испытаны различные типы анодов на основе стекловидного углерода, углеродного картона, углеродного войлока. Эффективность разработанного топливного элемента с Synechococcus была в 1,3 раза выше, чем с Anabaena. Максимальная эффективность получена с гибридным анодом и цианобактерии углерода 183 мВт/м2. Дальнейшие исследования проводятся с целью повышения эффективности работы биотопливных элементов.
Исследованы особенности строения тубулинового цитоскелета у некоторых представителей рода Pelomyxa (Archamoebae, Pelobiontida) [18]. Пеломиксы – анаэробные одноклеточные организмы, обитающие в донных осадках (сапропеле) пресных водоемов, и образующие симбиотические отношения с различными прокариотами, в том числе метаногенами. Эти протисты являются важным звеном пищевых взаимодействий в биосообществах, принимая активное участие в анаэробном метаболизме и минерализации органики. Как эндосимбиотическая система, участвуют в процессах метаногенеза, выделении метана в атмосферу и формировании пула парниковых газов. Кроме того, могут представлять интерес как природный резервуар условнопатогенных микроорганизмов. Строение цитоскелета может с успехом использоваться для определения систематической принадлежности пеломикс при изучении биоразнообразия и их роли в экосистемах.
В исследовании [19] изучалось токсическое воздействие Cd на гистологию кишечника и микробиоту раков Procambarus clarkii (P. clarkii). Для этого раков подвергали воздействию различных концентраций (0, 2, 5 и 10 мг / л) кадмия (Cd). Результаты показали, что Cd вызывает гистологическое повреждение кишечника и влияет на состав кишечной микробиоты P. clarkii. Относительная численность преобладающих типов Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidetes, Fusobacteria и Actinobacteria значительно изменилась после воздействия Cd. Наиболее распространенными родами со значительными различиями в относительной численности были Bacteroides, Clostridium XlVb, Hafnia, Buttiauxella, Shewanella, Anaerorhabdus, Alistipes, Arcobacter, Azoarcus, Chryseobacterium и так далее. Кроме того, анализ функционального прогнозирования кишечных микробных сообществ показал, что воздействие Cd может значительно изменить пути, связанные с метаболизмом, заболеваниями, клеточными процессами и т. д. Исследование может иметь большое значение в понимании механизмов токсического воздействия Cd на водных ракообразных.
Исследовано влияние микроцистина-LR на гидробионтов. Микроцистин-LR (MC-LR), как гепатотоксин представляет угрозу для водных организмов [20]. В данном исследовании изучались гепатопанкреатический транскриптом, кишечная микробиота и гистопатология у раков Procambarus clarkii (P. clarkii) в ответ на острое воздействие 10 и 40 мкг/л MC-LR. Последовательный РНК-анализ гепатопанкреаса выявил 372 и 781 дифференциально экспрессируемый ген (ДЭГ) после воздействия 10 и 40 мкг/л MC-LR, соответственно. MC-LR может влиять на процесс катаболизма мРНК, процессы, связанные с кобаламином и гемом. Секвенирование бактериального гена 16S рРНК продемонстрировало, что MC-LR снижает разнообразие и изменяет состав кишечной микробиоты. Через 96 ч экспозиции численность Verrucomicrobia снизилась, в то время как количество Firmicutes увеличилось в группе, получавшей 40 мкг/л MC-LR. Численность 15 родов значительно изменилась после воздействия MC-LR. Воздействие MC-LR вызывает структурное повреждение гепатопанкреаса и кишечника. Это исследование дает представление о механизмах, связанных с токсичностью MC-LR у водных ракообразных.
Исследовано содержание металлов в раковинах морских и наземных моллюсков, отличающихся по фоновой окраске [21]. Из всех популяций выбирали светлые и темные раковины. Измерение концентрации металлов осуществляли на атомно-абсорбционном спектрофотометре и атомно-эмиссионном спектрометре с использованием индуктивно-связанной плазменной эмиссией (ИСП АЭС). Обнаружено, что у всех исследованных видов светлые раковины содержат достоверно больше металлов, чем темные. Цвет раковины определяется пигментами различной природы. Пигменты белковой природы (меланин, гуанин) синтезируются в организме моллюсков.

Key findings for the stage (summarized)

В результате проведенных исследований разработаны методики:
«Оптимизация способа расчета молекулярных масс белков при выполнении экспериментов методом диск-электрофореза с додецилсульфатом» для выполнения расчета молекулярных масс белков, оцениваемых методом SDS-ЭФ, с использованием запрограммированной электронной таблицы MS Office Excel; метод «оценки интенсивности аэробного метаболизма двустворчатых моллюсков Limecola baltica» (Linnaeus, 1758) по скорости потребления кислорода. Метод позволяет оценить функциональное состояние моллюсков по их энергетическим возможностям, которое в свою очередь свидетельствует о качестве среды обитания (загрязненности грунта и придонного слоя воды вредными и токсическими веществами); методика «универсальная электронная таблица для расчёта концентраций аналитов, определяемых фотометрическими методами» (на примере расчета концентрации белка). Предложенная запрограммированная электронная таблица структурирует данные, позволяет перевести большой объем рутинных расчетов в автоматический режим, существенно экономит рабочее время и снижает вероятность технических ошибок; подана заявка на патент "программа для обучения стратегическому планированию и поиску оптимальных условий проведения экспериментов в области естественных наук (DISplaySTR-ExpPlan)", которая демонстрирует принципы поиска оптимума при одновременном варьировании двух независимых условий выполнения экспериментов. Программа предназначена для обучения студентов в области естественных наук (биология, медицина, химия, физика и др.) и прививает навыки грамотного планирования экспериментальной работы, модель, имитирующая реальный поиск оптимальных условий проведения эксперимента.
Исследованы механизмы развития тяжелых гипоксических состояний и их фармакологической коррекции. Данное исследование чрезвычайно актуально в связи с широким распространением сердечно-сосудистых заболеваний, стремительным нарастанием количества природных и техногенных катастроф с массовыми поражениями населения, а также возможностью снижения рисков для представителей отдельных профессиональных групп (военные, сотрудники МЧС, спортсмены и др.).
Проведены исследования сосоновых лесов (Pinus sylvestris L.) среднего возраста (75-85 лет) Кольского полуострова. Выводы работы важны для контроля экологического состояния приполярных территорий русской Арктики, а также для целей практического использования лесных ресурсов; изучена миграция Ni, Cu, Co из загрязненного тяжелыми металлами (ТМ) органогенного горизонта Al-Fe-гумусовых подзолов в доминирующие виды кустарничков, мхов и лишайников, формирующих напочвенный покров средневозрастных сосновых лесов. Длительный мониторинг загрязнения приполярной арктической зоны, позволяет контролировать экологию Северных территорий; проведены исследования сохранения физико-химических и биофизических свойств эмульсий при их двухгодичном хранении в незамороженном виде при +4о С; проведена реконструкция последовательности событий в Лицком урановом рудном районе (Кольская область, Россия) и наблюдения влияния гидротермальных процессов, связанных с минерализацией урана, на структуру и состав циркона; исследовано месторождение карбонатитов девонского карбонатит-иолит-пироксенит-оливинитовый комплекса Вуориярви, а, конкретно, месторождений Неске-Вара, Тухта-Вара и Петяйян-Вара. Тухта-Вара и Неске-Вара. Возможность различать карбонатиты разной степени метаморфизма способно помочь в категоризации карбонатитовых месторождений, подборе оптимальных условий добычи РЗЭ; синтезированы ацентрические бораты Ag4B4O7Br2 и Ag4B4O7 I 2 путем медленного охлаждения стехиометрических расплавов в вакуумированных ампулах. Соединения интересны тем, что они способны проявлять характерное для галогенидов серебра поведение и при этом не разрушаться даже при достаточно жестком взаимодействии высокоэнергетического электронного пучка, что недостижимо для классических галогенидов серебра; изучены природные бораты вонсенит и гульсит Титовского месторождения бора в России и описаны их состав, структура и высокотемпературное поведение; выполнены исследования аэрозольного загрязнения в Белгородской, Владимирской областях и г. Санкт-Петербурге. Проведенные измерения показали, что в исследуемых регионах отличается уровень аэрозольного загрязнения. Как и ожидалось, максимальные уровни загрязнения оказались в г. Санкт-Петербург ввиду высокой интенсивности трафика автомобилей и большого количества промышленных предприятий; Проанализированы современные данные об особенностях биологии цианобактерий, их роли как фотосинтетиков, азотфиксаторов и продуцентов биологически активных веществ, а также сведения о распространении этих микроорганизмов в различных морских экосистемах. ЦБ могут служить достаточно эффективным показателем при мониторинге качества окружающей среды; описаны основные преимущества флуоресцентной спектроскопии в экологическом мониторинге цианобактерий; разработана модель биотопливной ячейки (БФК) для фотогенерации электроэнергии на основе цианобактерий (сине-зеленых водорослей), которые могут осуществлять фотосинтез. В качестве биоанализатора системы использовались два типа штаммов цианобактерий: Anabaena и Synechococcus; исследованы особенности строения тубулинового цитоскелета у некоторых представителей рода Pelomyxa (Archamoebae, Pelobiontida). Строение цитоскелета может с успехом использоваться для определения систематической принадлежности пеломикс при изучении биоразнообразия и их роли в экосистемах; изучено токсическое воздействие Cd на гистологию кишечника и микробиоту раков Procambarus clarkii (P. clarkii). Исследование может иметь большое значение в понимании механизмов токсического воздействия Cd на водных ракообразных; проведено исследование, позволяющее понять механизмаы, связанных с токсичностью MC-LR у водных ракообразных; исследовано содержание металлов в раковинах морских и наземных моллюсков, отличающихся по фоновой окраске. Обнаружено, что у всех исследованных видов светлые раковины содержат достоверно больше металлов, чем темные.

Transfer of the full copy of the report to third parties for non-commercial use: permitted/not permitted

разрешается

Check of the report for improper borrowing in external sources (plagiarism): permitted/not permitted

разрешается
Short titleGZ-2020
AcronymNP_2017 - 4
StatusActive
Effective start/end date25/06/2031/12/20