Анализ закономерностей микро- и макроэволюции.НИР

--

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Анализ закономерностей микро- и макроэволюции.
Результаты этапа: Основные направления научной работы кафедры по госзаданию, ч. 2: эволюционная экология, эволюционная биология развития, экспериментальное изучение эволюции, макроэволюция (филогения и палеонтология). В 2016 году было продолжено изучение адаптаций, позволяющих животным успешно осваивать урбанизированную среду. Продолжался анализ механизмов экологической специализации, сопровождающей адаптацию исследуемых видов муравьев к трансформированным экосистемам. Было показано, что большой набор цитохромов P450 является преадаптацией L. niger к городским условиям, обеспечивая как устойчивость к ксенобиотикам, так и доступность полифагии (за счет эффективного обезвреживания различных фито- и микотоксинов. Анализ геномов популяций Culex pipiens выявил адаптивную эволюцию гистонов, связанную, по-видимому, с эволюцией стратегии размножения и адаптацией к антропогенной среде. Продолжилось изучение популяции озерной лягушки Pelophylax ridibundus, обитающих в термальных водоемах – уникальных экосистемах, позволяющих животным проявлять крайние значения нормы реакции таких признаков как скорость роста и развития, число размножений за год, репродуктивное усилие. Проведено описание механизмов поддержания устойчивого полиморфизма в популяциях птиц. Изучение механизмов поддержания полиморфизма по окраске брачного наряда самцов мухоловки-пеструшки является актуальным с точки зрения теории адаптивного полиморфизма, теории симпатрического видообразования и эволюционной биологии в целом. Проанализирована динамика фенотипической структуры популяций сизых голубей. Накоплен материал, позволяющий провести сравнение мирмекофауны на обширных территориях в течение всего периода существования этой группы. Особенно подробно исследуется период, включающий олигоцен и миоцен, когда палеофауна (вымершие роды) муравьев сменяется на современную. Собран и проводится обработка обширного материала для изучения ранних этапов эволюции Metazoa Показано, что на ранних этапах эволюции дифференцировка осей тела происходила за счет самоорганизации, и только потом появилась система обратных связей между морфогенезом и молекулярной разметкой плана строения. Было выяснено, что ассоциированный с бластопором регион-организатор (тот самый, который индуцирует удвоение оси тела у позвоночных), появился в эволюции очень рано – еще до расхождения книдарий и билатерий. Проведена работа по определению функциональной дифференциации зубной системы волка. Показано, что зубной ряд волков и, вероятно, всех Canidae дифференцирован на функциональные блоки, обеспечивающие добывание пищи и обработку ее в ротовой полости. Своеобразие морфологии зубов каждого блока сочетается с одинаковой механической прочностью всех зубов обеих челюстей.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Анализ закономерностей микро- и макроэволюции.
Результаты этапа: Задачей кафедры биологической эволюции является изучение процессов микро- и макроэволюции. Для этого подобран набор модельных объектов удобных для изучения на популяционном уровне соотношения фенотипической адаптации, генетического полиморфизма, селекционных процессов и механизмов естественного отбора. Изучение механизмов формирования и эволюции экосистем проводится на палеонтологических объектах, а также на изучении взаимодействия рецентных насекомых-опылителей с цветковыми растениями. Модельными объектами эволюции онтогенеза служат Cnidaria. Таким образом, подбор модельных объектов позволяет изучать основные направления эволюционных процессов, дополняя и взаимно проверяя результаты каждого направления. В 2017 году получены новые данные по соотношению генетических и эпигенетических механизмов эволюции и по соотношению эволюционной и фенотипической адаптации к новым условиям (в частности на урбанизированных территориях или в эволюционных экспериментах). Составлен список выявленных антропогенных факторов, воздействующих на популяции муравьев при урбанизации территорий. Проведено детальное популяционно-экологическое исследование модельного вида птиц – мухоловок пеструшек (Ficedula hypoleuca): отлов, кольцевание, морфологическое описание мухоловок, сбор стандартных демографических данных (возрастной состав, сроки размножения, плодовитость, успех гнездования), регистрация морфофизиологических характеристик особей Выявлен ряд закономерностей эволюции кровососущих комаров (Diptera, Culicidae), относящихся к комплексу Culex pipiens. Собраны пробы и проведена оценка благополучия собак, используемых в естественных экспериментах. Проведена апробация методов экспресс диагностики микрофлоры поверхности тела животных, которая позволит завершить разработку инновационного метода характеристики благополучия животных на основе количественного анализа микрофлоры элементов поверхности тела животных. В экспериментах с Drosophila melanogaster показана роль микрофлоры в процессе адаптации мух при развитии на стрессовых пищевых субстратах. Изучена взаимосвязь между процессом адаптации к различным пищевым субстратам и формированием репродуктивной изоляции у разных пищевых рас Drosophila melanogaster. Проведено количественное сравнение состава насекомых, связанных с инвазивными и одновременно цветущими местными растениями, и определена успешность конкуренции инвазивных видов с местными за опылителей. Показано, что первопричиной изменчивости развития (в конечном счете – дарвиновской неопределенной изменчивости) оказываются бифуркации морфогенеза, обусловленные его механизмом и не доступные прямому действию отбора из-за неразличимости внутри-индивидуальных и индивидуальных различий. На основании изучения раннего развития сцифоидной медузы Pelagia noctiluca предполагается, что основные изменения развития связаны с гетерохрониями – формированием ряда признаков медузы на стадии эмбриона и личинки. С помощью прижизненных наблюдений, световой, флуоресцентной и электронной микроскопии были описаны основные стадии и морфогенезы развития эфиры Aurelia и Cassiopea. По результатам были созданы таблицы нормального развития эфиры для представителей двух родов, выделены отдельные этапы развития личинки и стробилы в целом, описан ряд морфогенезов, вовлеченных в этот процесс. В 2017 году было продолжено изучение адаптаций у трех модельных видов амфибий, позволяющих им успешно осваивать урбанизированную среду, а также среду с экстремальными условиями в краевых участках их ареалов (у остромордой лягушки) или в местообитаниях интродуцированных популяций, за пределами их ареалов (на Камчатке и в Свердловской обл. у озерной и на Камчатке травяной лягушек). Проведен микросателлитный анализ популяционной структуры озерной лягушки Pelophylax ridibundus на Камчатке по 5 локусам. С помощью биоинформатического анализа найдены следы отбора в геноме видов и форм рода Culex, обитающих в трансформированных экосистемах. Впервые опубликованы результаты исследования ископаемых муравьев полуостова Крым. Среди описанных муравьев обнаружен новый вид миоценовых муравьев-портныхOecophylla taurica sp. nov. Исследован эдиакарско-нижнекембрийский комплекс отложений (555-535 млн лет назад), представленный в бассейнах Учуро-Майской плиты и Юдомо-Майского прогиба Сибирской платформы (Россия), в суб-бассейнах Зарис и Витпутс (Намибия), на Южно-Китайской платформе (Китай) и в Иберийском бассейне (Испания). Изучены онтогенезы и филогенезы нескольких стратиграфически значимых видов для средней юры Русской Платформы – Palaeocytheridea kalandadzei, что позволило значительно повысить детальность зонального расчленения для верхнебайосского – нижнебатского интервала на Восточно-Европейской платформе.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Анализ закономерностей микро- и макроэволюции.
Результаты этапа: Работа проводилась в рамках Госзадания ч. 2 «Анализ закономерностей микро- и макроэволюции». По данной теме на кафедре ведется работа в нескольких направлениях. 1. Эволюционная экология Получены данные об уникальных особенностях биологии видов муравьев, массово встречающихся в городах. Проведено полногеномное сравнение городских и природных популяций L. niger, а также одно из немногих сравнений метагеномов между популяциями одного вида муравьев. Полученные результаты позволяют сделать вывод о важности иммунной системы при адаптации муравьев к городским условиям. Проведена функциональная аннотация генома чёрного садового муравья. Также получена сборка генома L. flavus. Описаны цитохромы p450, обонятельные рецепторы, одорант-связывающие белки чёрного садового муравья и другие генетические системы. По результатам секвенирования, сборки и анализа генома черного садового муравья Lasius niger мы выдвинули гипотезу, что в урбанизированных местообитаниях экспрессия генов цитохромов семейства 9e2 выше, чем в природных. Также мы предположили, что экспрессия цитохромов выше, чем экспрессия одорантов и рецепторов к ним. Были изучены пищевые предпочтения у личинок двух видов листоедов, Agelastica alni (L) и ивовой расы Lochmaea capreae (L), так как формирование пищевых рас в популяциях насекомых является важным этапом симпатрического видообразования. Начальные этапы пищевой специализации в некоторых группах насекомых приводят к возникновению устойчивых, генетически различающихся групп особей, адаптированных к разным растениям-хозяевам. Показано, что эволюция пищевых рас у жуков-листоедов является хорошим примером таких процессов. Подведены промежуточные итоги исследования сообществ антофильных насекомых, связанных с двумя близкими инвазивными видами рода Solidago (Ateracea) – канадским (S. canadensis) и гигантским (S. gigantea) золотарниками. В 2018 году было продолжено изучение адаптаций у трех модельных видов амфибий, позволяющих им успешно осваивать урбанизированную среду, а также среду с экстремальными условиями в краевых участках их ареалов (у остромордой лягушки) или в местообитаниях интродуцированных популяций, за пределами их ареалов (на Камчатке и в Свердловской обл. у озерной и на Камчатке травяной лягушек). Продолжено изучение механизмов поддержания полиморфизма по окраске брачного наряда самцов мухоловки-пеструшки (Ficedula hypoleuca). Предложена реконструкция фенотипической структуры популяций мухоловки-пеструшки по всему ареалу с целью проверки применимости гипотезы реинфорсмента в качестве основного фактора видообразования у мухоловок рода Ficedula и механизма поддержания внутривидовой изменчивости у F. hypoleuca. Подготовлен и проанализирован материал (более 200-х выборок) по полиморфизму окраски оперения в современных популяциях сизых голубей. Определены географические зоны доминирования сизых и меланистических форм. Продолжена апробация оригинальной системы методов оценки благополучия животных – оценка количества микроорганизмов, обитающих на поверхности кожи. Ее инновационным элементом является люминометрия (подсчет количества АТФ смыва с поверхности, характеризующего бактериальную обсемененность), позволяющая проводить экспресс- анализ в реальном времени. Начато изучение биомеханики челюстного аппарата хищных млекопитающих семейства псовых. Собрана коллекция голов с мускулатурой и черепов волков и лисиц. Проведен векторный анализ действия мышц при кусании. 2. Экспериментальное изучение эволюции. Было оценено влияние пространственной гетерогенности среды на адаптацию Drosophila melanogaster к неблагоприятным кормовым субстратам с использованием метода экспериментальной эволюции. Проведена экспериментальная проверка гипотезы о возможной роли микробиома в адаптации D. melanogaster к кормовому субстрату с высоким содержанием NaCl. 3. Макроэволюционные исследования: филогения, палеонтология. В рамках проведённого исследования на примере скелетных ископаемых, относящихся к ветви Lophotrochozoa (моллюски, брахиоподы и многочисленные древние группы этой ветви), удалось показать, что «кембрийский взрыв» растянулся более, чем на 30 млн лет, охватив часть позднеэдикарскоой эпохи, когда появились первые скелетные животные, принадлежавшие к современным типам или непосредственным предковые формы представителей этих типов, до раннекембрийского (синского) события глобального вымирания (545 – 513 млн лет назад) и представлял собой две «взрывные волны» – две фазы. По выделенным комплексам остракод удалось детализировать биостратиграфическую шкалу и реконструировать пять трансгрессивно-регрессивных событий на Русской плите. Изучены онтогенезы и эволюция полового диморфизма нескольких видов рода Lophocythere: L. karpinskyi, L. sp. A, L. sp. B и L. acrolophos. В рамках исследований ископаемых мирмекофаун продолжена работа по описанию миоценовых местонахождений насекомых, в частности муравьев, на территории бывшего СССР. Наши находки показывают сходство мирмекокомплексов миоцена Европы и России и отличие этих сообществ от современных, не только находящихся на этих территориях, но и любых других современных сообществ муравьев. 4. Эволюционная биология развития. Удалось выявить основные тенденции эволюции раннего развития в группе Trachylina (Cnidaria, Hydrozoa). Показано, что основные изменения развития связаны с гетерохрониями – формированием ряда признаков медузы на стадии эмбриона и личинки. На основании собственных и литературных данных сделана попытка реконструкции путей и механизмов эволюции бластопора Metazoa. Предложена физическая модель морфогенеза эпителиальных клеточных пластов, в которой движение поверхности эпителиального пласта рассматривается как движение несжимаемой жидкости при положительной обратной связи между движением и пространственным распространением потока поверхности. Был проведён анализ имеющихся данных по жизненным циклам, бесполому размножению и способам формирования оси тела у Scyphozoa. C помощью методов гистологии, иммуноцитохимии и электронной микроскопии был изучен ряд способов бесполого размножения Книдарий на примере имеющихся культур полипов Aurelia и Cassiopea (Scyphozoa). Была составлена таблица встречаемости различных способов бесполого размножения в родах класса Scyphozoa, а так же проведено сравнение этих вариантов размножения между собой с точки зрения способа формирования первичной оси тела и основных структур тела. Полученные теоретически значимые результаты будут использованы в учебном процессе при чтении курса теории эволюции и при семинарских занятиях (IV курс биологического факультета), проведении спецкурсов и практикумов.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Анализ закономерностей микро- и макроэволюции.
Результаты этапа:
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Анализ закономерностей микро- и макроэволюции.
Результаты этапа:
6 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Анализ закономерностей микро- и макроэволюции.
Результаты этапа:
7 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Анализ закономерностей микро- и макроэволюции.
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".