Description

Проект направлен на решение научной проблемы понимания феномена специфичности паразитов к их хозяевам. Нами будут исследованы пути и механизмы формирования специфичности, закономерности её изменения, будут разработаны подходы к адекватной комплексной оценке этого явления на примере системы трематода-моллюск. Специфичность трематод к первыми промежуточным хозяевам является одним из ключевых факторов, определяющих ход их эволюции. Применение комплексного подхода, включающего анализ и морфологических, и молекулярных данных, позволит нам существенно приблизиться к решению обозначенной проблемы.

Пример M. pseudopygmaeus иллюстрирует горизонтальный переход на новых первых промежуточных хозяев. Подобные переходы, как считается, случались многократно в эволюции трематод и приводили к видообразованию, но механизмы, определяющие эти эволюционные процессы, совершенно неясны. На сегодняшний день M. pseudopygmaeus – единственный известный вид со столь широкой специфичностью к моллюскам. Исследование деталей паразит-хозяинных отношений в этой системе позволит по-новому взглянуть на феномен специфичности и, возможно, сделать качественный скачок в его понимании. Такое исследование не просто значимо, но необходимо как для анализа эволюции трематод, так и для более глубокого понимания специфичности в широком паразитологическом контексте.
Вопрос специфичности трематод активно исследуется, но большинство работ по этой теме, проводятся на «модельных» представителях группы (например, Schistosoma, Fasciola). При этом, как правило, применяется какой-то один подход, что не позволяет провести комплексный анализ. Мы предлагаем новую модель, специализированную к решению конкретной задачи, и планируем использовать новейшие методы морфологического и молекулярного исследования, что делает данный проект актуальным в контексте современной паразитологии.

Конкретная задача проекта - определить молекулярные и морфофункциональные особенности, определяющие специфичность трематод Microphallus pseudopygmaeus к первым промежуточным хозяевам.

Масштаб этой задачи определяется тем, что её решение подразумевает не просто выполнение запланированных работ и получение результатов, но также и разработку новой модельной системы, необходимой для более глубокого понимания феномена специфичности. Иными словами, созданный при решении обозначенной задачи задел (как методический, так и сущностный) позволит в дальнейшем формулировать и тестировать новые гипотезы в более широких рамках паразитологических и зоологических исследований.

Комплексность предлагаемой задачи определяется разнообразием подходов, которые мы планируем использовать для изучения разных граней одного явления, при сохранении связности между ними и логики в их сочетании. Комплексность может быть хорошо проиллюстрирована набором подзадач проекта:

1. Разработка методических подходов: получение яиц со зрелыми мирацидиями
Эта подзадача имеет самостоятельную ценность ввиду новизны предлагаемых методов. В основе работы над проектом - определение оптимальной методики получения яиц M. pseudopygmaeus со зрелыми мирацидиями внутри. При этом отправной точкой должна являться стадия метацеркарии, полученная из моллюска-хозяина: именно это позволит далее сравнивать паразитов, ведущих своё происхождения от разных видов этих моллюсков-хозяев. Приоритетной для данного проекта (и для потенциального будущего развития его тематики) является разработка метода культивирования марит M. pseudopygmaeus на питательной среде in vitro. Для подтверждения функциональной состоятельности мирацидиев и планирования последующих экспериментов в подзадачу разработки методических подходов также входит выполнение заражения моллюсков полученными мрацидиями.

2. Реконструкция мирацидия M. pseudopygmaeus.
Для представителей Digenea одним из факторов, определяющих вероятность смены первого промежуточного хозяина, является стратегия заражения моллюска. Для многих дигеней характерна активная стратегия, при которой личинки-мирацидии после вылупления из яйца осуществляют поиск специфичного моллюска в водной среде и, достигая его, внедряются в него через покровы. В этих случаях поведенческие реакции мирацидиев “настроены” таким образом, что случайное заражение неспецифичного хозяина является маловероятным событием. Остальные дигенеи используют пассивную стратегию заражения. “Пассивные” мирацидии не вылупляются в водной среде, а делают это лишь в пищеварительной системе моллюска, случайно проглотившего яйца с личинками. Пассивная стратегия заражения не накладывает никаких ограничений на попадание мирацидия в неспецифичного хозяина, что существенно увеличивает вероятность его эволюционной смены. Для представителей семейства Microphallidae характерна именно пассивная стратегия заражения, что можно рассматривать как важную предпосылку к возникновению широкой специфичности вида M. pseudopygmaeus. Однако, в силу малых размеров и некоторых технических сложностей в работе с “пассивными” мирацидиями (см. Khampoosa et al., 2011), строение мирацидия M. pseudopygmaeus, как и других микрофаллид, не было детально исследовано. Таким образом, одной из подзадач проекта стала полная ультраструктурная реконструкция мирацидия M. pseudopygmaeus. Определение клеточного состава мирацидия необходимо для исследования ранних этапов инвазии моллюска, запланированного в рамках проекта (см. далее). Более того, такие данные будут первыми для представителей семейства Microphallidae и откроют перспективу для обсуждения результатов в более широком эволюционном контексте.

3. Морфологическое исследование этапов инвазии M. pseudopygmaeus в моллюсках Littorina saxatilis.
Ранние этапы инвазии моллюска микрофаллидами были описаны в нескольких работах, при этом опубликованные данные напрямую противоречат друг другу. По одному описанию (James, 1968), после проникновения мирацидия Microphallus через кишку моллюска формируется подвижная развивающаяся материнская спороциста, в зародышевой полости которой продуцируются дочерние спороцисты. По другому описанию (Galaktionov, Dobrovolskij, 2003), мирацидий при метаморфозе теряет все соматические элементы, а материнская спороциста отсутствует. Дочернее поколение развивается из конгломерата клеток паразита, расположенных в гемоцеле моллюска. Мы ставим перед собой задачу разрешить это противоречие. Для этого мы проведем гистологическое и электронно-микроскопическое исследование ранних этапов инвазии после экспериментального скармливания яиц M. pseudopygmaeus моллюскам L. saxatilis. Выполнение этой подзадачи прояснит, с чего на клеточном уровне начинается взаимодействие между паразитом и хозяином. Это, в свою очередь, позволит строить гипотезы о том, на каком этапе и за счет каких механизмов может формироваться специфичность паразита к конкретному хозяину.

4. Сравнение успеха заражения моллюсков Littorina saxatilis яйцами, полученными из марит M. pseudopygmaeus разного происхождения: от метацеркарий из L. saxatilis и из Margarites sp.
Мирацидии M. pseudopygmaeus способны заражать широкий спектр моллюсков-гастропод. Эта ситуация уникальна для трематод, которые обычно могут развиваться в моллюсках лишь одного или нескольких близких видов. Однако наши данные о внутривидовой генетической изменчивости M. pseudopygmaeus дают основания заподозрить у этого паразита некоторую специализацию к моллюскам Margarites spp. Если это действительно так, можно ожидать, что мирацидии Mps(L) будут успешнее в заражении литторин, чем мирацидии Mps(M); и, наоборот: мирацидии Mps(M) будут успешнее в заражении маргаритесов, чем мирацидии Mps(L). Проверка этих предположений требует объемной экспериментальной работы, и в рамках этого проекта мы предлагаем остановиться на одной стороне вопроса, касающейся заражения литторин. Это представляется реалистичным планом, учитывая, что литторины - более массовые, лучше изученные и понятные в содержании организмы. Также экспериментальная работа с литторинами хорошо сочетается с другими элементами задачи проекта (п. 3 и 5).

5. Оценка защитных реакций моллюсков Littorina saxatilis в процессе заражения мирацидиями M. pseudopygmaeus.
Экспериментальная подзадача проекта (п. 4) позволит нам зарегистрировать закономерности в успехе заражения литторин яйцами M. pseudopygmaeus разного происхождения, и мы также предлагаем сделать первый шаг к пониманию их механизмов. Что определяет успешность развития инвазии после заглатывания моллюском яиц M. pseudopygmaeus? Очевидно, что речь идет о множестве факторов, но мы предлагаем начать с проверки защитной реакции моллюска. Этот фактор кажется нам и перспективным, и методически доступным для анализа. Имеющиеся геномные и транскриптомные данные по L. saxatilis и L. littorea позволяют спланировать эксперименты с ОТ-кПЦР и сравнить экспрессию некоторых ключевых генов у незараженных моллюсков и при заражении мирацидиями Mps(L) и Mps(M). Этот подход, безусловно, имеет ограничения, но на данный момент представляется наиболее информативным из реализуемых, и сделает важный вклад в выполнения комплексной задачи, которую мы ставим перед собой в предлагаемом проекте.

Научная новизна предлагаемого проекта заключается, прежде всего, в том, что мы предлагаем новую модель для изучения аспектов специфичности у первым промежуточным хозяевам у трематод. Широкий спектр первых промежуточных хозяев у M. pseudopygmaeus был известен, но особенности его формирования никогда не изучались специально. Работы, в некоторой степени идейно напоминающие предлагаемый нами проект, выполнялись на системах Schistosoma / Biomphalaria и Microphallus / Potamopyrgus, но там речь не шла о разных моллюсках-хозяевах - тем более, из разных подклассов гастропод (с чем мы имеем дело в случае M. pseudopygmaeus).
Тематика проекта, с одной стороны, абсолютно новая для коллектива, с другой стороны - логично развивает уже проведенные участниками исследования и базируется на имеющихся опыте и навыках: в отношении изучения трематод вообще, а также в частности - в отношении экспериментальных, молекулярных и микроскопических методов.
Достижимость и возможность получения результатов определяется имеющимся у коллектива заделом и данными, доступными в литературе. Прежде всего, нам известно, где будет возможно собрать необходимый материал. Также мы внимательно оценили этапы работы, требующие значительного времени, и построили план с учетом этих потребностей.
План по культивированию метацеркарий основывается на обширной литературе о культивировании микрофаллид, в том числе группы “pygmaeus”, а также мы имеем запасной вариант с использованием лабораторных животных. Методика электронно-микросопического исследования мирацидиев внутри скорлуповый оболочек отработана на большом числе видов.
AcronymRSF_SRG_2025 - 1
StatusActive
Effective start/end date1/01/2531/12/25

ID: 129360846