Ожидаемые результаты исследований представляют собой существенное продвижение и развитие наших знаний сразу в нескольких сопряженных областях фундаментальных исследований (биология, экология, эволюция, систематика и разнообразие) а также в сугубо прикладных областях, таких как прикладная экология, природоохранный м менеджмент, санитарно-эпидемиологические мероприятия, нормативы и методы. Подавляющая часть полученных данных будут пионерскими и соответствовать уровню «переднего края» в своей области исследований. Это в первую очередь касается работ по выявлению скрытого сообщества амеб молекулярными методами, оценки биомасссы видов методами анализа природной РНК, получению и анализу метабаркодинговых профилей для различных типов природных местообитаний. Впервые будет сформулирована современная комплексная модель формирования и функционирования сообществ амебоидных простейших, впервые будет подробно исследована генетическая структура природных популяций различных групп агамных организмов и определён размах генетической изменчивости в пределах морфологических видов амебоидных протистов, предложены количественные критерии для дифференцировки видов амеб по результатам ДНК-баркодинга.
(1)Впервые будет наглядно и репрезентативно продемонстрировано, что в природных местообитаниях имеется ДНК большого количества видов Amoebozoa, которых не удается выявить никакими морфологическими методами. Будут получены метабаркодинговые профили из типичных местообитаний амебоидных протистов, которые позволят быстро и эффективно сравнивать местообитания между собой. В результате анализа этих профилей будут выделены местообитания, содержащие большие количества потенциально патогенных амеб и амеб, которые могут выступать как хозяева и векторы патогенных микроорганизмов. Эти результаты, помимо фундаментального научного значения, позволят в перспективе разрабатывать методы экспресс-оценки природных условий в прикладной экологии и природоохранном менеджменте. Данные о потенциально патогенных амебах и амебах, которые могут являться переносчиками патогенных амеба-резистентных бактерий позволят оценить потенциальную опасность, исходящую от сообществ амеб в определенных типах местообитаний.
(2)Численность амебоидных протистов впервые будет оценена как с использованием морфологических методов и обогащающего культивирования, так и при помощи методов анализа тотальной РНК. Будет проверена гипотеза о том, что, что методы обогащающего культивирования выявляют виды как из активного, так и из скрытого сообщества, и результаты подобных исследований нельзя трактовать как изучение состава именно активного, функционирующего в данный момент сообщества микроорганизмов. Эти результаты позволят более объективно оценивать роль амебоидных протистов в реализации функций природных сообществ, получить более реалистичные данные об удельной численности активных форм амеб в природных экосистемах и исходя из этого, уточнить расчеты касающиеся энергетического и углеродного баланса природных систем.
(3) Будет впервые получен репрезентативный набор генетических и морфологических данных, который позволит понять как устроены морфологические виды амеб (в особенности – голых амеб) на генетическом уровне. Получение этих результатов крайне актуально как для оценки результатов секвенирования природной ДНК из различных местообитаний (даст возможность понять, как и с каким уровнем сходства надо кластеризовать сиквенсы при анализе данных), так и для понимания того, как устроены на генетическом уровне популяции агамных организмов, каковыми являются голые амёбы, что есть «вид» амеб и какой уровень генетических отличий по отдельным ДНК-баркодам может быть признан внутривидовым, а какой- межвидовым. Эти результаты позволят внести понимание во многие работы связанные с описанием криптических видов амеб, дифференцировкой патогенных видов амеб на основании генотипирования (например , акантамеб) и в целый ряд схожих задач. В настоящий момент предельно актуальной проблемой является трактовка генетических отличий между штаммами амеб (как «межвидовых» или «внутривидовых»). Эта проблема, особенно при низком уровне генетических отличий, очень затрудняет выделение и описание новых видов, и тем самым в существенной части тормозит изучение биоразнообразия амебоидных организмов.
(4) Будет наглядно показано, что виды амеб, находящиеся в природных местообитаниях, в разных условиях могут формировать совершенно различные сообщества. Это их свойство обеспечивается именно наличием огромного пула «покоящихся» видов, в составе которого находятся виды, пригодные для существования в практически любых комбинациях внешних условий, а также способность амеб к быстрому размножению и не менее быстрому формированию покоящихся стадий. Подобные особенности амебоидных протистов обеспечивают «робастноть» (упругость) сообщества. В отличие от макроорганизмов, при резком изменения условий нет периода времени, необходимого для иммиграции новых видов, способных жить в изменившихся условиях. Эти виды уже находятся прямо здесь, и готовы быстро размножиться и «подхватить» экосистемные функции. Подобное свойство имеет далеко идущее значение, в том числе и прикладного характера. В частности, приходится полагать, что комплексы мероприятий, направленные на консервацию и охрану экосистем совершенно по разному воздействуют на сообщества макро- и микроорганизмов. Частным проявлением этого свойства является устойчивая бассейновая и госпитальная фауна потенциально патогенных амеб и амеба-резистентных бактерий.
(5) Будут получены результаты сравнения локальных фаун амеб и результаты метабаркодингового профилирования сообществ амеб из местообитаний, находящихся в пределах достаточно стационарных путей глобального переноса масс в биосфере Земли и в относительно изолированных от этих путей местообитаний. Эти результаты послужат основой для разработки модели потока видов через местообитание и позволят оценить его роль как в поддержании глобальной метапопуляции видов амеб, так и в формировании локальных фаун амебоидных протистов. Мы надеемся, в частности, продемонстрировать, что в локальных местообитаниях могут встречаться виды амеб, которые даже теоретически не смогут никогда найти в них приемлемых для себя условий для развития. Пул их покоящихся стадий поддерживается исключительно непрекращающимся глобальным потоком видов. Однако при морфологических и метабаркодинговых исследованиях эти виды могут быть выделены из местообитания и представлены как компонент его локальной фауны. Подобная ошибка может быть крайне значима в случае если речь идет о потенциально патогенных видах (санитарно-медицинское значение) или, например, о биогеографии и картине глобального распространения видов (фундаментальное научное значение). Полученные результаты впервые наглядно продемонстрируют существование подобного артефакта современных методов исследований, который необходимо будет иметь в виду при интерпретации полученных результатов различных работ – от фундаментальных до прикладных и медицинских.
(6)На основании полученных данных будет разработана новая модель формирования и функционирования сообществ амеб в локальном местообитании как части глобальной метапопуляции амебоидных протистов. В рамках этой модели будет впервые в явной форме сформулирована концепция «потока видов через местообитание» как следствия непрерывного глобального потока видов в биосфере Земли. В современной экологии широко распространенным подходом к изучению формирования сообществ является модель взаимодействия стохастического и детерминистского компонентов в формировании сообществ, связанная с отказом от рассмотрения конкуренции как основного фактора формирования структуру сообщества. В рамках нашей гипотезы, поток видов представляет собой стохастический компонент в формировании сообщества, в то время как доминирующие условия в локальном местообитании – детерминистский компонент. Мы планируем применить современные математические методы для количественной оценки вклада стохастических (поток видов) и детерминистских (условия в местообитании) факторов и процессов в формирование локальных сообщества амебоидных протистов. Построенная таким образом модель позволит нам составит гораздо более корректное и современное представление об организации и функционировании сообществ амеб и других эукариотических микроорганизмов в природных местообитаниях. Разработка подобной модели, учитывающей встроенность локальных популяций в глобальный поток видов в биосфере Земли, помимо решения целого ряда фундаментальных научных проблем, позволит совершенно по новому взглянуть на многие прикладные аспекты природоохранной и санитарно-эпидемиологичсекой человеческой деятельности, в частности - в местообитаниях, несущих существенную антропогенную нагрузку.
