ИНСТИТУТ
БИОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОБЛЕМ СЕВЕРА

Федеральное
государственное
бюджетное
учреждение
науки

Дальневосточное
отделение
Российской
академии наук

1. Впервые обобщены результаты изучения взаимоотношений скребней с паратеническими хозяевами. На примере скребня Corynosomastrumosum, патогенного паразита морских млекопитающих, показано, что в естественных паратенических хозяевах (морских рыбах девяти видов) на поверхности коринозом обычно формируется толстый слой гликокаликса, а сам паразит окружается, в зависимости от вида хозяина, фибробластической или лейкоцитарной капсулой. В последнем случае новобразованный слой гликокаликса в скором времени сменяется на новый, что свидетельствует об успешном преодолении паразитом иммунного ответа хозяина. В экспериментах с нетипичными хозяевами (аквариумные рыбы, амфибии, рептилии) скребень окружается лейкоцитарной капсулой и не образует толстого слоя гликокаликса. Установлено, что процесс лейкоцитарной инкапсуляции состоит из двух основных этапов: на первом паразит окружается лейкоцитами и макрофагами хозяина, на втором преобладает миграция в капсулу фибробластов и секреция ими коллагена. Предложена гипотеза о двух стратегиях отношений скребней и паратенических хозяев.(Никишин В.П., Скоробрехова Е.М. Скребень Corynosoma strumosum в паратенических хозяевах: Взаимоотношения на организменном уровне в природе и эксперименте. М.: Товарищество научных изданий КМК. 2020. 306 с. ISBN 978−5-907 372−07−8).

Рис. 1. А. Общий вид скребня, заключенного в фибробластическую капсулу (К); Б. Ультраструктура фибробластов (Ф) и синтезированных ими коллагеновых волокон (КВ). ЖТ – жировая ткань, Т – тегумент скребня; В. Общий вид скребня, заключенного в лейкоцитарную капсулу (К).

2. Предложена биогеографическая история цестод рода Arostrilepis, которая проливает свет на специфическую роль Берингии в формировании паразитарного разнообразия в Голарктике. Род Arostrilepis, считавшийся монотипным с обширным ареалом и широким охватом хозяев, в настоящее время включает 15 номинальных видов. В периоды плейстоценовых оледенений возникавший Берингийский сухопутный мост создавал возможности для расширения ареалов, как хозяев, так и их паразитов. Установлено, что на территории Берингии при разновременных обменах между Азией и Северной Америкой хомякообразных грызунов трех основных триб (Arvicolini, Myodini и Lemmini), цестоды рода Arostrilepis минимум четыре раза проникали из Азии в Северную Америку и дважды в обратном направлении. Периодические волны географических экспансий хозяев способствовали рассредоточению паразитов, что привело к сложной мозаике ассоциаций хозяин/паразит и положило начало новым возможностям для видообразования у паразитов. (Haas G.M.S., Hoberg E.P., Cook J.A., Henttonen H., Makarikov A.A., Gallagher S.R., Dokuchaev N.E., and Galbreath K.E. Taxon pulse dynamics, episodic dispersal and host colonization across Beringia drive diversification of a Holarctic tapeworm assemblage // Journal of Biogeography. 2020. Vol. 47. Issue 11. P. 2457−2471).

Рис. 2 Места сбора цестод рода Arostrilepis. Известные виды обозначены цветными кружками, новые формы, выявленные с использованием данных о последовательностях ДНК, обозначены номерами 1-8 (А); Мультилокусная филогения и установленные биогеографические и предковые ассоциации хозяев. Основные клады обозначены буквами A, B, C, C1 и C2. Для каждой родословной Arostrilepis указываются таксоны хозяев (триба, подсемейство и семейство) и цветовой код, а также перечисляются известные роды хозяев (Б).

3. Изучено изменение метаболомных профилей тканей сердца и печени под воздействием экстремальной гипоксии у сибирской лягушки Ranaamurensis — первого обнаруженного среди амфибий вида, способного во время зимовки обходиться без кислорода в состоянии вялой активности. В тканях контрольных особей (нормоксия) и животных, подвергшихся 17-дневной гипоксии в воде (содержание кислорода 0.2 мг/л), количественно определены 50 соединений с помощью 1Н-ЯМР метода. Показано, что ткани испытывают стресс с резким снижением концентраций АТФ, фосфокреатина и НАД+ и одновременным повышением АМФ, креатина и НАДН. Сердце и печень переключаются на разные пути гликолиза с дифференцированной аккумуляцией лактата, аланина, сукцината, а также 2,3-бутандиола, ранее не известного в качестве конечного продукта анаэробного обмена у позвоночных, и истощением аспартата. Низкое значение соотношения сукцинат/фумарат и высокий уровень глутатиона указывают на адаптацию к стрессу реоксигенации. Поддержание уровня пула АТФ/АДФ не требуется для выживания R. amurensis в отличие, например, от устойчивых к аноксии черепах.(Shekhovtsov S.V., Bulakhova N.A., Tsentalovich Y.P., Zelentsova E.A., Yanshole L.V., Meshcheryakova E.N., Berman D.I. Metabolic response of the Siberian wood frog Rana amurensis to extreme hypoxia // Scientific Reports. 2020. 10: 14 604).

Рис. 3. Концентрации глюкозы, продуктов гликолиза и компонентов цикла Кребса в нормоксии (зеленые столбики) и гипоксии (краснее столбики): 1 – глюкоза, 2 – лактат, 3 – аланин, 4 – 2,3-бутандиол, 5 – сукцинат, 6 – фумарат, 7 – цитрат.

4. На основании данных с 24 пунктов изучения крупных соколов (сапсан Falcoperegrinus и кречет Falcorusticolus) получены тренды занимаемости гнезд и успешности гнездования и обобщена информация о плотности, распространении, фенологии и здоровье этих двух видов. Анализ мониторинговых программ показал нехватку данных по восточной части России, Канадскому Арктическому архипелагу и Восточной Гренландии. Выяснилось, что подверженные мониторингу популяции соколов стабильны, и это позволило предположить стабильность других гнездовых популяций в пределах всего ареала (для сапсана — в его Арктической части). Выявлены методологические проблемы, которые стоит учитывать при будущих исследованиях. (FrankeA. Falkk., MøllerS., NielsenO., McIntyreC., BenteP., OllilaT., KulikovaO., BoomsT., BurnhamK.K., KoskimiesP., ØstlyngenO., JohansenK., MechnikivaS., RobinsonB., MossopD., AndersonD., KharitonovS., PooleK., PokrovskyI., GanusevichS., MattoxW. G., RestaniM., VorkampK., SokolovA., SokolovV., FufachevI. Status and trends of circumpolar peregrine falcon and gyrfalcon populations // Ambio. 2020. Vol. 49. №. 3. P. 762−783).

Рис. 4. Кречет. Для каждой мониторинговой точки показаны тренды: слева – изменения занимаемости гнезд, справа – успешности размножения.

5. Показано, что Балтийское море остается основным районом зимовок для гнездовой популяции полярных уток морянок острова Колгуев, никаких тенденций к перераспределению в новые районы зимовок не выявлено. Данные получены в 2017—2018 гг. в результате мечения птиц о. Колгуев в Баренцевом море световыми геолокаторами. Полученная информация подтверждает предположения о реальности снижения численности западно-палеарктической популяции вида и крайне важна для разработки стратегии его охраны и принятия мер к предотвращению дальнейшего снижения численности. (Thiemo Karwinkel, Ingrid L. Pollet, Sandra Vardeh, Helmut Kruckenberg, Petr Glazov, Julia Loshchagina, Alexander Kondratyev, Benjamin Merkel, Jochen Bellebaum, Petra Quillfeldt. 2020. Year-round spatiotemporal distribution pattern of a threatened sea duck species breeding on Kolguev Island, south-eastern Barents Sea // BMC-Ecology. 2020. 20 (1): 31. P. 1−13).

Рис. 5. Результаты обработки данных распределения самок морянок во время разных этапов зимовки: а – раннезимний период (спустя 14 дней после прилета на зимовку до середины декабря); b – среднезимний период (с середины декабря по середину февраля); c – позднезимний период (с середины апреля до 14 дней перед отлетом).

6. Изучение перемещений животных в Арктике — эффективный механизм мониторинга изменений в природе, связанных с деятельностью человека. Представлен архив 200 стандартизированных исследований по перемещениям наземных и морских животных в Арктике на базе платформы Movebank (данные с 1991 г. по настоящее время, архив непрерывно дополняется). В качестве примера анализа с использованием возможностей архива приведены результаты трех исследований: о климатическом воздействии на миграционную фенологию беркутов, о географических различиях в адаптивной реакции репродуктивной фенологии северных оленей на изменение климата, о видовых изменениях в скорости передвижения наземных млекопитающих в ответ на повышение температуры. (Sarah C Davidson, …, Ivan Pokrovsky, …, Diana V Solovyeva et al. Ecological insights from three decades of animal movement tracking across a changing Arctic // Science. 2020. Vol. 370. Issue 6517. P. 712−715).

Рис. 7. Выживание остромордой лягушки Ranaarvalisпри различных температурах. Пунктирная линия – популяция из Подмосковья; сплошная линия – из Томской обл.; пунктирная линия – из Новосибирской обл.

8. Получены близкие к полным последовательности митохондриальных геномов двух подвидов дождевых червей комплекса Eisenia nordenskioldi, ключевого для Северной Азии и сопредельных регионов. Выявлены две клады, одна — с двумя линиями E. n. nordenskioldi, вторая — объединяет шесть линий E. n. nordenskioldi и E. n. pallida. Оба подвида, как и вид в целом, оказались не монофилетичны, что предполагает пересмотр их систематики и филогеографии. Часть линий E. nordenskioldi пространственно консервативна, как минимум, со среднего плейстоцена. У дождевого червя-космополита Aporrectodea rosea евросибирская линия, судя по ядерным и митохондриальным последовательностям, после диверсификации в Восточной Европе расширила ареал на запад (с реколонизацией Средиземноморья) и на восток (с быстрым заселением Западной Сибири). Оказалось, что генетическое разнообразие дождевых червей Палеарктики и история их расселения сложнее, чем считалось ранее. (Shekhovtsov S.V., Golovanova E.V., Ershov N.I., Poluboyarova T.V., Berman D.I., Bulakhova N.A., Szederjesi T, Peltek S.E. Phylogeny of the Eisenia nordenskioldi complex based on mitochondrial genomes // European Journal of Soil Biology. 2020. 96: 103 137; Shekhovtsov S.V., Derzhinsky Ye.A., Poluboyarova T.V., Golovanova E.V., Peltek S.E. Phylogeography and genetic lineages of Aporrectodea rosea (Lumbricidae, Annelida) // European Journal of Soil Biology. 2020. 99: 103 191).

7. В северной Голарктике только два вида лягушек рода Rana из более 100 известных видов могут переносить замораживание и зимовать на суше. Это распространенные в Субарктике и холодных регионах Северной Америки лесная лягушка (Ranasylvatica) и остромордая лягушка (Ranaarvalis) в Евразии. Обнаружено, что R. arvalis из европейской части России и Западной Сибири переносит замораживание до −12…−16°C, тогда как лягушки из датской популяции — только до -4°C (Y. Voituronetal. 2009b; J. Comp. Physiol. B, 179: 223−230). Все эти популяции, согласно маркерам митохондриальной ДНК, близкородственны. Наблюдаемые различия (-4°C против −12…−16°C) могут быть вызваны либо адаптацией к климатическим факторам, либо различиями в протоколах экспериментов. Северо-восточная граница ареала R. arvalis в Якутии совпадает с переходной территорией между зонами прерывистой и сплошной вечной мерзлоты; за пределами этого района резко снижается зимняя температура почвы. Минимальная летальная температура и экология зимовки R. arvalis в Сибири близка к таковым североамериканской R. sylvatica. (Berman D. I, Bulakhova N.A., Meshcheryakova E.N., Shekhovtsov S.V. Overwintering and cold tolerance in the moor frog (Rana arvalis, Anura) across its range // Canadian Journal of Zoology.https://doi.org/10.1139/cjz-2019−0179).

Рис. 8. Байесовское филогенетическое дерево (по данным cds + rRNA) для 6 генетических линий E. n. nordenskioldi,
2 линий E. n. pallida и нескольких родственных видов дождевых червей

Рис. 6. Карта «Архива данных по перемещению животных в Арктике». Показана плотность данных по прослеживанию животных (число отмеченных позиций на 100 км2).