Лаборатория биоразнообразия и функциональной геномики Мирового океана

В ходе выполнения проекта были получены последовательности транскриптомов более чем 1,5 млн единичных нейронов у представителей 16 типов животных. Уточнена филогения животных (Ctenophora и Spiralia/Lophotrochozoa) и разработаны способы количественной оценки транскрипционной активности генома в клетках исследованных видов, а также критерии гомологии нейронов. Показано, что у исследованных видов практически все нейроны имеют уникальный профиль РНК, некодирующих РНК и секреторных молекул, что создает фундамент для разработки естественной эволюционной классификации нейронов. Выявлено огромное молекулярное разнообразие «простых» нервных систем. Новые молекулярные данные, полученные на единичных клетках, подтверждают гипотезу о том, что нейроны различаются не только потому, что выполняют разные функции, но и потому что нейроны имеют различную генеалогию, и, возможно, независимое происхождение y Ctenophora, Cnidaria и Bilateria.

Сравнительные данные убедительно свидетельствуют о том, что нейроны и, возможно, синапсы возникали по крайней мере 2-3 раза (у гребневиков, стрекающих и билатеральных животных) на протяжении 600 миллионов лет эволюции животных. Тем не менее, есть экспериментальные доказательства того, что новые классы нейронов могут эволюционировать в пределах каждого типа животных из предковых секреторных клеток, используя как эволюционно консервативные транскрипционные факторы, так и новые специфические для клеточных линий секреторные сигнальные пептиды, а также некодирующие РНК (большинство из них идентифицируются как эволюционные инновации, специфические для конкретного таксона). Выявлено как минимум 12 независимых событий централизации нервной системы, которые наблюдались как у общего предка билатеральных животных и стрекающих. Также были реконструированы независимые процессы централизации нервных систем внутри определенных типов животных, таких как Cnidaria, Annelida, Mollusca, Arthropoda и Xenoacoelomorpha.

Образование и переподготовка кадров:

В рамках работы научно-образовательного центра «Геномики и биоинформатики» реализуются образовательные программы различного уровня для профессиональной подготовки и популяризации научных знаний в области морской биологии и функциональной геномики. В том числе проводятся лекционные и практические занятия в рамках утвержденных образовательных программ с использованием оборудования лаборатории и привлечением ее сотрудников к образовательному процессу, подготовка квалификационных работ бакалавров. На базе лаборатории проводят исследования три аспиранта ФИЦ ИнБЮМ. Сотрудники лаборатории проводят лекции и практические занятия в рамках реализации программ подготовки по программам магистратуры по специальности «биофизика» Севастопольского государственного университета, а также при проведении молодежных конференций на базе ИнБЮМ и СевГУ.

Сотрудничество:

• ФИЦ Институт цитологии и генетики Сибирского Отделения РАН (Россия): совместные исследования, стажировки сотрудников лаборатории, проведение научных конференций. Получены новые данные о последовательностях полных геномов четырех организмов Nostoc sp. и Arthrospira platensis (Nordstedt) Gomont (Cyanobacteria), Ligophorus vanbenedenii и Axine belones (Platyhelminthas). Выполнен анализ генов антиоксидантного комплекса черноморской мидии на основе транскриптомных данных. Проведено совместное мероприятие Международная школа молодых ученых Systems Biology and Bioinformatics (SBB-2020).

• Севастопольский государственный университет (Россия): подготовка кадров в области биоинфоматического анализа, использование приборной базы Лаборатории молекулярной и клеточной биофизики для проведения экспериментальных молекулярных работ.