Биофизическая разведка Крильона: необычные среды и объекты для дальнейших исследований
Официальное название исследования: Исследование биофизических основ адаптации беспозвоночных животных из окрестностей полуострова Крильон
Год: 2023
Направление: биофизика / физиология / микробиология
Формат: грантовый конкурс «Крильон 2023»
Руководитель: Максим Сергеевич Кондратьев, к.ф.-м.н., Институт биофизики клетки РАН
О проекте
Проект Максима Кондратьева отличался от большинства исследований экспедиции «Крильон-2023». Его задачей была не инвентаризация конкретной группы животных или растений, а первичный поиск природных объектов, которые могут быть интересны для последующих биофизических и молекулярных исследований.

Полевой этап носил разведочный характер. Исследователь измерял некоторые физико-химические параметры водных объектов, отбирал образцы микроорганизмов, растений и животных и фиксировал необычные биологические свойства, которые в дальнейшем можно проверять уже лабораторными методами.

Одним из направлений работы стало обследование пресных вод Крильона. Гидрохимические измерения были проведены на пяти водных объектах.

В ручье рядом с полевой базой значение pH составляло 7,56 при температуре воды +14,1 °C, в реке Рифлянке — 7,78 при +13,1 °C, в реке Найча — 7,71 при +14,2 °C. Безымянный ручей в районе Найчи оказался заметно более щелочным — его pH достигал 8,86.

Наибольшее внимание привлёк щелочной источник у мыса Конабеева, где значение pH составляло 9,27, а минерализация — 0,32 ppt. На поверхности источника наблюдался оранжево-бурый налёт, предположительно связанный с присутствием соединений железа, а рядом была обнаружена колония микроскопических водорослей.

Само по себе измерение параметров воды ещё не позволяет говорить о механизмах адаптации организмов. Однако такие участки могут быть интересны как место поиска микроорганизмов, приспособленных к необычным химическим условиям. Для проверки этого предположения требуются дальнейшие лабораторные исследования.

В ходе проекта также были отобраны пробы грунта для изучения аэробной и анаэробной микрофлоры — микроорганизмов, существующих соответственно в присутствии кислорода и в условиях его недостатка.

Отдельно исследователь собирал материал с корневых систем тимофеевки луговой Phleum pratense, элимуса сибирского Elymus sibiricus и курильского бамбука Sasa kurilensis. Одной из задач последующего анализа был поиск микроорганизмов-симбионтов, потенциально участвующих в фиксации азота.

Ещё одна группа проб была получена от земноводных. У трёх видов — Bufo sachalinensis, Bufo gargarizans и Rana dybowskii — была собрана кожная слизь для дальнейшего исследования её микробиома и возможных биологически активных пептидов.

Кожные секреты земноводных представляют интерес для физиологов и биохимиков, поскольку могут содержать вещества, участвующие в защите поверхности тела от микроорганизмов и воздействий внешней среды. Однако в рамках полевого этапа 2023 года конкретные активные соединения в собранном материале ещё не были определены.

Среди наиболее заметных наблюдений экспедиции была флуоресценция двух организмов под ультрафиолетовым излучением.

У гриба Russula nauseosa было зарегистрировано свечение, которое исследователь предположительно связал с присутствием бактерий Pseudomonas fluorescens, способных синтезировать флуоресцентный пигмент пиовердин.

У морской актинии Anthopleura artemisia также наблюдалась флуоресценция. В этом случае одной из возможных причин могут быть GFP-подобные белки, известные у представителей кишечнополостных.

Обе интерпретации на этом этапе оставались гипотезами. Для того чтобы установить, какие именно молекулы вызывают наблюдаемое свечение, необходимы отдельные биохимические и молекулярные исследования.

Таким образом, главным результатом проекта 2023 года стал не готовый ответ на вопрос о механизмах адаптации организмов Крильона, а первичный набор образцов, наблюдений и потенциальных объектов для дальнейшей работы.

Исследователь выделил несколько направлений, которые могут быть продолжены в лаборатории: изучение микроорганизмов необычных водных и почвенных местообитаний, анализ симбиотической микрофлоры растений, исследование биологически активных компонентов кожных секретов земноводных и определение природы флуоресценции у обнаруженных организмов.

Для «Анивы» такой проект имеет значение прежде всего как разведочный этап. Первые сезоны работы на малоизученной территории неизбежно включают не только исследования с заранее определённым объектом, но и поиск явлений и организмов, которые могут стать основой для более сфокусированных проектов в дальнейшем.

При этом результаты 2023 года сами по себе пока не позволяют делать выводы о конкретных механизмах холодовой или иной физиологической адаптации организмов Крильона. Такие выводы потребуют следующего этапа — лабораторного анализа собранных образцов и постановки целевых экспериментов.
Публикации по результатам работы:
  1. Гордеев И.И., Токарев Ю.С., Давыдов Е.А., Екимова И.А., Дроздов К.А., Яценко И.О., Яценко О.В., Кочунова Н.А., Бухарова Н.В., Кондратьев М.С., Миролюбов А.А., Рожкова-Тимина И.О., Макеев С.С., Гришина Д.Ю., Плаксин А.Д., Семенов А.А. 2024. Комплексная научно-исследовательская экспедиция «Крильон-2023»: первые находки и предварительные результаты // Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 79(1): 28–49. DOI: 10.55959/MSU0137-0952-16-79-1-4.
Другие статьи:
    welcome@aniva.bio
    Автономная некоммерческая организация содействия науке, образованию и туризму «Морская станция "Анива"», г. Южно-Сахалинск
    ОГРН 1256500005574; ИНН 6500027065
    Социальные сети