Проекты

Описание инициативы (проектной идеи)

Окраска животных является важным признаком, определяющим поведение, экологическую нишу и эволюционный успех как отдельных видов, так и целых таксономических групп. Покровительственная окраска серых, коричневых и зеленых цветов позволяет животным эффективно скрываться на поверхности камней, почвы или растительности. Яркая красная, желтая, синяя или фиолетовая окраска может быть как предупредительной у ядовитых животных, так и участвовать в передаче сигналов партнерам при размножении. Распространение различных цветов и паттернов окраски подтверждается многочисленными наблюдениями, и для многих видов окраска отдельных органов или участков поверхности тела является важным определительным признаком. Однако о молекулярном механизме формирования пигментации, о том какие белки, ферменты и гены обеспечивают накопление и распределение пигментов в организме разных видов животных известно достаточно мало. Наше исследование может помочь восполнить пробелы в знаниях в этом направлении.
Отработанный в нашей лаборатории подход позволяет выделять и идентифицировать белки и соответствующие им гены, участвующие в формировании окраски животных. На основании опубликованных ранее данных и собственных исследований, нам уже удалось описать уникальные механизмы окраски, обеспечивающие золотистый цвет шелка тутового шелкопряда Bombyx mori, желтую сигнальную окраску пустынной саранчи Schistocerca gregaria, зеленую окраску певчего кузнечика Tettigonia cantans и оранжевую окраску морского гребешка Mimachlamys nobilis. Полученные результаты вызвали интерес как в научном сообществе, так и активно обсуждались в СМИ. Природные пигменты каротиноиды, необходимые для обеспечения окраски вышеперечисленных видов, обладают высокой антиоксидантной активностью и имеют потенциал применения в пищевой промышленности и биомедицине, что существенно подогревает интерес к этой теме исследований со стороны реального сектора экономики.
Разработанный нами подход отличается высокой чувствительностью и поточностью, благодаря чему для идентификации окрашенных соединений требуется лишь несколько грамм материала (несколько десятков особей для мелких насекомых и беспозвоночных, отдельные единичные особи для более крупных беспозвоночных, образцы окрашенных тканей для более крупных животных), благодаря чему проведение подобных исследований не наносит ущерб популяции исследуемого вида. Однако метод требует сбора свежего или живого материала, что делает невозможным работу с фиксированным материалом музейных коллекций и фондов, поскольку при фиксации и долгом хранении большинство молекул, участвующих в пигментации, разрушается. В связи с этим, требуется проведение полевых выездов и экспедиций для сбора свежего материала, его классификации, сортировки и первичной характеризации в полевых условиях и доставки в лабораторию для дальнейшей работы.
В ходе проекта планируется провести полевые выезды на Белое (Беломорская Биологическая Станция МГУ им. Н.А.Перцова) и Баренцево море, Алтай и Дальний Восток (Владивосток, Камчатка, Биостанция Анива). В ходе выездов планируется сбор образцов насекомых, морских и наземных беспозвоночных, их определение, заморозка и доставка в Москву для дальнейшего изучения в биохимической лаборатории. Таким образом, в ходе реализации проекта предполагается изучить и охарактеризовать новые, не исследованные ранее механизмы окраски животных, что поможет объяснить происхождение разнообразия окраски животных и их роли в эволюции отдельных таксономических групп. По результатам работы планируется публикация не менее одной научной статьи по теме исследования, а также публичное представление полученных данных на научных конференциях и в научно-популярном формате в виде цикла научно-популярных статей об окраске животных и ее важности для выживания видов в дикой природе.