Русский | English

Новости за 15.01.2016

Группой молодых ученных лаборатории водорослей и микробиоты получен грант РФФИ по теме "Закономерности наследования митохондрий при скрещивании удаленных популяций Ulnaria ulna (Bacillariophyta)"

Руководитель проекта - м.н.с. Подунай Ю.А.

Фундаментальная научная проблема, на решение которой направлен проект

Митохондрии имеются у подавляющего большинства эукариотических клеток. Происходящие в митохондриях процессы аэробного дыхания и, соответственно, окислительного фосфорилирования приводят к запасанию энергии в форме АТФ. В составе митохондрий обнаружена ДНК, состоящая из ковалентно-замкнутых сверхскрученных колец длиной от 5 мкм у животных до 20-30 мкм у грибов и высших растений. Митохондриальная ДНК (мтДНК) была открыта Маргит Насс и Сильвен Насс в 1963 году в Стокгольмском университете при помощи электронной микроскопии и, независимо, учеными Эллен Харлсбруннер, Хансом Туппи и Готтфридом Шацем при биохимическом анализе фракций митохондрий дрожжей в Венском университете в 1964 году. Согласно эндосимбиотической теории, митохондриальная ДНК произошла от кольцевых молекул ДНК бактерий, и поэтому имеет иное происхождение, чем ядерный геном. Сейчас преобладает точка зрения, по которой митохондрии имеют монофилетическое происхождение, то есть были приобретены предками эукариот лишь однажды. Для мтДНК характерно однородительское (унипарентальное) наследование, и в большинстве случаев зигота получает свои митохондрии от матери. Существуют механизмы, которые практически полностью предотвращают передачу отцовских митохондрий следующему поколению. Есть некоторые исключения из этого правила. В некоторых группах растений и грибов обнаружено наследование митохондрий от обоих родительских организмов. У некоторых видов двустворчатых моллюсков отцовские митохондрии наследуются клетками зародышевого пути, в то время как соматические клетки получают мтДНК от матери, такое наследование можно назвать двойным однородительским наследованием. В недавней работе Гастиньо с соавторами (Gastineau et al., 2013), было показано унипарентальное наследование мтДНК у диатомовой Haslea ostrearia. К сожалению, изогамия данного вида не позволила авторам установить, по какой линии передаются митохондрии. Диатомовая пресноводная водоросль Ulnaria ulna (Nitzsch) P.Compere, предлагаемая нами в качестве одного из модельных объектов для исследований, является видом - космополитом, она обнаружена в водоемах Европы и Азии, Северной и Южной Америке, Австралии и Новой Зеландии. При этом половое воспроизведение Ulnaria ulna, было детально описано еще в 1939г. Л. Гайтлером, дополнительные данные получены нашей группой исследователей (Podynay et al., 2014). Было показано существенное отличие мужского и женского гаметогенеза, что позволяет четко определить половую принадлежность клонов этого вида. Учитывая вероятное унипарентальное наследование митохондрий, это дает возможность определить по какой линии (мужской или женской) происходит наследование митохондрий в Ulnaria ulna. Необходимым условием таких экспериментов является различие мтДНК в популяциях. Географическая удаленность популяций дает основания для накопления таких различий.

Конкретная фундаментальная задача в рамках проблемы, на решение которой направлен проект

Задачей исследования является изучение закономерностей наследования митохондрий у широко распространенного пресноводного вида пеннатной диатомовой водорослиUlnaria ulna (Nitzsch) P.Compere. Поставленная задача позволит не только решить принципиальный вопрос о том, по какой линии происходит наследование митохондриальной ДНК у диатомей, но и в дальнейшем провести филогеографический анализ распространения популяций. Нерекомбинантный, унипарентально наследуемый генетический материал митохондрий открывает заманчивые перспективы для исследований в области филогеографии диатомовых водорослей, с возможностью реконструкции расселения отдельных видов, как это было сделано для многоклеточных организмов.