Научно-исследовательская работа Стрелкова П.П. в Музее естественной истории университета Хельсинки, Финляндия

Проект: исполнение гранта/договораисполнение гранта/договора в целом

описание

За годы сотрудничества с проф. Вайнолой и его сотрудниками из университета Хельсинки мы не только опубликовали 10 совместных статей, из них 5 за последние три года, но и скопили большой объем неопубликованных данных, и собрали богатые зоологические коллекции, частично депонированные в Музее естественной истории Финляндии. В частности, эти материалы позволяют анализировать генофонды двух ключевых видов бореальных и арктических морей – мидии Mytilus edulis и балтийской ракушки Macoma balthica во всех их протяженных ареалах.
Основная цель краткосрочной поездки – договориться о процедуре популяционно-генетического (биоинформационного) анализа данных по нуклеотидным последовательностям митохондриальных генов M. edulis и M. balthica, и начать ее реализацию. Поскольку наши объекты являются: ( а) стратиграфически-значимыми, (б) модельными в экологических и эволюционно-генетических исследованиях и ( в) болеют clonally-transmissible cancer (CTC), анализ должен позволит проверить некоторые гипотезы плейстоценовой биогеографии северных и бореальных морей, и о происхождении и путях циркуляции CTC. Дополнительные задачи. Работа с зоологическими коллекциями Музея. Оценка пригодности депонированных в Музее исторических сборов Mytilus прошлого века для генотипирования и мониторинга генофондов. Планирование дальнейшего сотрудничества. Также я ожидаю, что, как в и мои предыдущие визиты в университет Хельсинки, меня заставят сделать доклад на научном семинаре Музея.

описание для неспециалистов

В бореальных (северных) районах Тихого и Атлантического океанов обитают разные виды. Биоты двух океанов разделены ледяной Арктикой с ее специфической биотой. Если потепление Арктики продолжится, это, среди прочего, приведет с "смыканию" бореальных биот, транс-арктическим инвазиям тихоокеанских видов в Атлантику, и наоборот. За два с половиной миллиона лет, что продолжается современный нам четвертичный период и существуют арктические условия, потепления уже бывали. Время этих потеплений и их последствия для бореального биоразнообразия - предмет наших исследований. Мы оцениваем, молекулярно-генетическими методами, возраст дивергенции (изоляции) между родственными популяциями и видами Тихого и Атлантического океанов. Если бы транс-арктических миграций в плейстоцене не было, возраст дивергенции был бы не меньше двух с половиной миллионов лет. Но мы видим "молодые" дивергенции. Это - последствия транс-арктических инвазий в плейстоцене. По мере накопления материала мы узнаем, когда были инвазии, а значит потепления, какие виды принимали в них участие и так далее. Мы верим, что такая информация поможет спрогнозировать последствия текущего потепления Арктики. Молекулярно-генетическое датирование - сложная процедура, включающая сбор материала, его определение, молекулярно-генетический анализ в лаборатории и биоинформационный анализ молекулярных данных. В рамках проекта мы в первую очередь занимались биоинформатикой, анализируя полученные ранее данные по нуклеотидным последовательностям митохондриальных генов моллюсков (ракушек). Ракушки для наших целей хороши тем, что они являются стратиграфически значимыми формами, по ним есть богатые палеонтологические данные. Это в ряде случаев позволяет сравнивать датировки одних и тех же палеособытий, полученные методами генетики и геологии.

основные результаты по проекту в целом

Имя принимающего партнера – Ристо Вайнола (Risto Vainola), зав. отделом музея естественной истории университета Хельсники. Во-первых, на основании результатов генотипирования коллекций финского музея и данных генбанка NCBI, были сформированы два обширных массива данных по нуклеотидным последовательностям митохондриальных генов двух амфибореальных видов (видовых комплексов) морских двустворчатых моллюсков - Mytilus trossulus и Macoma (Limecola) balthica. Во-вторых, была отработана процедура биоинформационного анализа данных, нацеленная на реконструкцию эволюционной истории видов, в частности, датирование времени инвазий этих тихоокеанских по происхождению животных в моря восточной Атлантики (Баренцево, Белое, Северное, Балтийское моря). Данные анализируются в рамках модели изоляции с миграцией IM, с помощью одноименных статистических пакетов (https://bio.cst.temple.edu/~hey/software). В третьих, в массиве данных по Mytilus был проведен поиск генотипов, родственных линиям заразного рака мидий (clonally transmissible cancer, CTC), описанных из вод Америки (doi:10.1038/nature18599) и северной Франции (DOI: 10.1111/eva.12439). На настоящем этапе, эволюционная история комплекса Mytilus trossulus видится следующим образом: позднеплейстоценовая (11-9 тысяч лет назад) инвазия из Тихого океана в Атлантический, формирование географических популяций в разных регионах (северные моря России, западная Норвегия, Шотландия, западная Атлантика) 4-5 тысяч лет назад. Эволюционная история второго вида оказалась более сложной, включает две разновременные инвазии из Пацифики в Атлантику в плейстоцене, на фоне гетерогенности в регионе-доноре. Одна из линий СТС широко распространена в популяциях Mytilus, что может объясняться как высоким заражением, так и эволюционной молодостью этой линии. До лета 2019 г. я должен завершить биоинформационный анализ данных, что позволит начать оформление результатов в форме статьи или статей. В ходе выполнения проекта и визита в Хельсинки я договорился об использовании архивных данных Вайнолы по генотипической структуре (полиморфизм ядерных генов) выборок из гибридных зон у Mytilus для обзора по гибридизации у Mytilus, который мы готовим с аспиранткой Сказиной М.А. Эта работа была апробирована как часть ее ВКР аспиранта (http://edu.spbu.ru/images/data/normativ_acts/local/20180306_1365_1.pdf ).
АббревиатураExchange 2018
СтатусЗавершено
Действительная дата начала/окончания12/04/1829/04/18

Ключевые слова

  • филогеография
  • молекулярно-генетическое датирование
  • транс-арктический обмен
  • митохондриальные гены
  • Mytilus edulis
  • Macoma balthica
  • амфибореальность