ИСТИНА

Изучение механизмов и закономерностей приобретения облигатных симбионтов и формирования химерных организмов является одной из основополагающих фундаментальных областей современной биологии. Непосредственным фокусом данного проекта является изучение процесса клептокнидии – отбора стрекательных капсул книдарий голожаберными моллюсками. Для данного явления характерна высокофункциональная интеграция тканей хозяина и чужеродных органелл с формированием специализированных органов (книдосаков) со сложной иннервацией, а также с развитием соответствующих поведенческих паттернов. В то же время нематоцисты различных типов и степеней зрелости подвергаются селективному отбору, механизм которого до сих пор остается неизвестным. Таким образом, детальное и всестороннее изучение процесса клептокнидии станет основой для расширения фундаментальных представлений о механизмах формирования химерных организмов. Стоит также принять во внимание, что возникновение процесса клептокнидии может быть связано с пищевыми предпочтениями голожаберных моллюсков, влияющих в т.ч. на морфологию пищедобывательного аппарата (буккального комплекса органов). Предлагаемый проект направлен на анализ общей и тонкой морфологии книдосаков и буккального комплекса органов голожаберных моллюсков с целью анализа их эволюционных преобразований. Специфика проекта подразумевает сочетание методов сравнительно-анатомического анализа с применением самых новых методов электронной и конфокальной микроскопии и молекулярно-филогенетических методов. Сравнение анатомии книдосаков филогенетически удаленных групп позволит проникнуть в суть эволюционных механизмов, давших начало необычному явлению клептокнидии. Реконструированные ультраметрические филогенетические деревья станут основой для реконструкции предковых состояний отдельных морфологических признаков книдосаков и буккального комплекса. В качестве непосредственных объектов исследования были выбраны моллюски семейств Flabellinidae и Fionidae, характеризующиеся сравнимым биологическим разнообразием, широким спектром типов и объектов питания, а также полиморфностью морфологических признаков. В результате будут существенно уточнены филогенетические отношения в пределах различных семейств голожаберных моллюсков. Будут разработаны параметры сравнения книдосаков и буккального вооружения голожаберных моллюсков различных филогенетических линий, выявлены закономерности их функционирования. Обобщенные результаты исследования позволят определить взаимоотношения между морфологией буккального комплекса органов и книдосаков моллюска, механизмами их функционирования и положением вида на филогенетическом древе. Таким образом, можно будет построить более четкую и стройную общую картину трансформации данных органов и создать мощный задел для прослеживания путей эволюции голожаберных моллюсков. Изучение ультраструктуры книдосаков и пищеварительной системы также станет основой для последующих исследований динамики и особенностей селективного отбора чужеродных органелл клетками голожаберных моллюсков, что позволит решать принципиально новые задачи, связанные с изучением клеточного сигналинга и рецепторных систем.

An investigation of mechanisms and patterns of obligate symbionts acquisition and the formation of chimeric organisms is one of the fundamental areas of modern biological studies. The primary goal of this project is to study the process of nematocysts obtaining by nudibranch molluscs. This phenomenon is characterized by a high functional integration of host tissues and foreign organelles with the formation of specialized organs (cnidosacs), combining with complex innervation, as well as with development of corresponding behavioral patterns. At the same time, while nematocysts of various types and maturity undergo a selective selection, its particular mechanism is still unknown. Thus, a detailed and comprehensive study of this process may become a basis for expanding fundamental ideas on chimeric organisms formation mechanisms. It should also be taken into account that the nematocysts obtaining is associated with feeding preferences of nudibranchs, and, in particular, with morphology of the food-producing apparatus (buccal complex of organs) and exact feeding mode. The proposed project is aimed at analyzing the general and fine morphology of cnidosacs and relative structures as well as the buccal complexes of nudibranch mollusks in order to analyze their evolutionary transformations. This project implies a combination of comparative anatomical analysis methods, including the latest electronic and confocal microscopy methods, with modern molecular phylogenetic methods. Comparison of cnidosacs anatomy of phylogenetically distant groups will help to penetrate into the essence of evolutionary mechanisms that gave rise to the unusual phenomenon of kleptocnidia. The reconstructed ultrametric phylogenetic trees will become the basis for the reconstruction of the ancestral states of individual morphological characters of cnidosacs and the buccal complexes. For this study we selected representatives of the families Flabellinidae and Fionidae as model groups, both are characterized by a compatible biological diversity, a wide range of feeding modes and objects, as well as the polymorphism of morphological characters. As a result, phylogenetic relationships within different families of nudibranch mollusks will be re-estimated. We will develop specific parameters for comparing cnidosacs and buccal hard structures of various phylogenetic lines and reveal patterns of their functioning. The generalized results of the study will allow us to determine the relationship between the morphology of the buccal complex and cnidosacs, the mechanisms of their functioning and the position of the species on the phylogenetic tree. Thus, it will be possible to build a clearer scheme of their transformation and create a powerful basis for tracing the evolutionary pathways of nudibranch mollusks. The study of the ultrastructure of the cnidosaсs and the digestive system will also become the basis for further studies of the dynamics and features of the selective selection of foreign organelles by the cells of nudibranch mollusks, which will allow us to solve new problems associated with the study of cellular signaling and receptor systems.