ИСТИНА

Ракообразные подкласса Facetotecta, описанные как Y-личники более 100 лет назад и обнаруженные всесветно, являются одной из старейших загадок морской биологии. Для этой группы до сих пор не найдены взрослые стадии, не изучен онтогенез, практически не исследована анатомия, не выяснены филогения и таксономия. Наши исследования анатомии разных жизненных стадий различных представителей Facetotecta, проведение морфологического и молекулярного анализа филогенетических связей, а также поиск возможных хозяев, призваны заполнить имеющиеся пробелы в наших знаниях этой группы. В ходе реализации проекта будет проведена реконструкция филогении Facetotecta с использованием новых данных по молекулярной генетике и морфологии. Нами будут впервые получены достоверные филогенетические деревья для различных морфологических групп Facetotecta, построенные на анализе ядерных (18S, 28S) и митохондриальных (16S, 12S, CO1) генетических маркеров, а также ряда белок кодирующих генов. Молекулярные исследования позволят нам оценить реальное биоразнообразие группы и описать целый ряд новых таксонов. Нами впервые будет детально исследована анатомия (ТЭМ, конфокальный микроскоп) и наружная морфология (СЭМ) Facetotecta, в том числе их постларвальной стадии – «ypsigon». Как результат будут получены новые данные по морфологии и анатомии ракообразных подкласса Facetotecta, установлена степень их родства и гомология различных систем органов, а комбинированный филогенетический анализ, состоящий из кладистического анализа морфологических признаков фасетотект и молекулярно-генетических данных, позволит установить таксономические группы внутри Facetotecta. Дополнительно, для поиска возможных взрослых стадий Facetotecta, нами будут исследованы различные группы предполагаемых хозяев (Cnidaria, Echinodermata, Crustacea и другие группы беспозвоночных). Предполагаемые хозяева будут обследованы на наличие половых стадий фасетотект, с помощью гормона линьки (20-Hydroxyecdysone) будет индуцирован метаморфоз циприсовидной личинки на различных типах хозяев, после этого собранный материал будет проанализирован методом NGS (секвенирование нового поколения). Полученные нами результаты будут опубликованы в статьях в высокорейтинговых журналах.

Crustaceans of the subclass Facetotecta, described as Y-larvae more than 100 years ago and found around the world, are one of the oldest mysteries of marine biology. For this group, adult stages have not yet been found, no ontogeny has been studied, anatomy has not been investigated thoroughly, phylogeny and taxonomy have not been elucidated. Our studies of the anatomy of different life stages of various Facetotecta representatives, morphological and molecular analysis of phylogeny, and search for possible hosts have to fill these gaps in our knowledge of this group. In the course of the project realization, the phylogeny of Facetotecta will be reconstructed using new data on molecular genetics and morphology. We will obtain for the first time the reliable phylogenetic trees for various morphological groups of Facetotecta, based on the analysis of nuclear (18S, 28S) and mitochondrial (16S, 12S, CO1) genetic markers, as well as various protein coding genes. Molecular studies will allow us to assess the actual biodiversity of the group and describe a number of new taxa. The anatomy (TEM, CLSM) and external morphology (SEM) of Facetotecta, including their postlarval stage – ‘ypsigon’ will be studied thoroughly for the first time. As a result, new data on the morphology and anatomy of the crustaceans of the subclass Facetotecta will be obtained; the degree of their relationship and homology of various systems of organs will be determined. A combined phylogenetic approach consisting of a cladistic analysis of the morphological characters and molecular data will allow us to establish taxonomic groups within the Facetotecta. Additionally, we will investigate different groups of putative hosts (Cnidaria, Echinodermata, Crustacea and other invertebrates) in search for possible adult stages of Facetotecta. Putative hosts will be examined for the presence of sexual stages of the facetotectans. The metamorphosis of the Y-cypris larvae on different types of putative hosts will be induced using the hormone of molting (20-Hydroxyecdysone). Afterwards the collected material will be analyzed by the NGS methods. The obtained results will be published in papers in high-ranking journals.

1. Прежде всего, это реконструкция филогении («внешней» и «внутренней») Facetotecta с использованием новых данных по молекулярной генетике и морфологии. Так, мы надеемся впервые получить достоверные филогенетические деревья для Facetotecta, построенные на анализе ядерных (18S, 28S) и митохондриальных (16S, 12S, CO1) генетических маркеров, а также некоторых белок кодирующих генов. Для этого нами в ходе полевых сезонов (на Белом море и Дальнем Востоке, а также на Тайване, при выполнении российско-тайваньского проекта, поддержанного РФФИ ранее) будут собраны представители различных морфологических групп Facetotecta (многочисленные личинки фасетотект, зафиксированные для таких исследований, уже собраны нами на Тайване и Белом море). На данный момент известны сиквенсы всего для одного описанного вида (H. itoi – 18S) и для 5 неопределённых видов Facetotecta (18S, 28S, COI и H3). Вполне понятно, что столь скудные данные не подходят для реконструкции внутренней и внешней филогении подкласса. Наш коллектив включает одновременно специалистов по таксономии и морфологии Facetotecta и других Thecostraca, по планктонным животным и по молекулярной генетике Crustacea. Из собранного живого материала непосредственно на Тайване, Белом море и Дальнем Востоке будет проведено выделение ДНК и РНК, а также секвенирование (гены 18S, 28S, 16S, 12S, CO1, белок кодирующие гены). Вовлечение в молекулярный анализ большего числа генов представителей Facetotecta позволит нам впервые реконструировать их внутреннюю филогению. Прежде всего, используя молекулярные данные, мы сможем описывать новые виды не только по циприсовидной личинке, но даже по одной науплиальной стадии. Наличие сиквенсов сделает возможным гомологизацию с описанными видами личиночных стадий (включая циприсовидную), найденных впоследствии. Молекулярные исследования позволят нам оценить реальное биоразнообразие группы, а не плодить дополнительные морфотипы личинок. Наши предыдущие исследования (Kolbasov, Høeg, 2003, Kolbasov et al., 2007, неопубликованные данные) выявили наличие двух (неформализованных до настоящего времени) морфологических групп Y-циприсов Facetotecta. Первая, так называемая «H. pacifica group» в нашем понимании, включает Y-циприсов с длинным карапаксом, обладающим закругленным передним концом и острыми вытянутыми латерально задними краями, антеннулы этих личинок несут загнутый крюк. Эта группа включает всех известных Y-циприсов из Атлантики, в том числе беломорский вид H. itoi, а также виды H. pacifica, H. furcifera и H. papillata. Другие Y-циприсы фасетотект имеют укороченный карапакс, с часто удлиненным и острым передним концом, их антеннулы лишены загнутого крюка. К этой группе относятся виды из Пацифики: H. rostrata, H. acutifrons и H. tentaculata. Следует отметить, что эта группа, в отличие от первой, едва ли должна иметь таксономическую ценность, прежде всего, т.к. уникальная морфология Н. tentaculata (наличие двусегментного абдомена, а не четырехсегментного, как у остальных) делает этот вид отличным от всех остальных фасетотект. Действительно, если судить по аналогии с сестринским таксоном Ascothoracida, также обладающим циприсовидными личинками, редукция сегментов абдомена свидетельствует о высоком ранге таксона (семейство или отряд). В то же время, несмотря на различную морфологию, все виды Facetotecta до сих пор принадлежат к единственному роду Hansenocaris. Таким образом, комбинированный филогенетический анализ, состоящий из кладистического анализа морфологических признаков фасетотект и молекулярно-генетических данных, позволит установить таксономические группы внутри Facetotecta. Также использование большого количества генетических маркёров позволит разрешить трихотомию «Facetotecta-Ascothoracida-Cirripedia», неразрешимую только с помощью морфологического анализа, и установить, какой из таксонов Thecostraca является сестринским Facetotecta? 2. Также нами будут получены новые данные по морфологии и анатомии ракообразных подкласса Facetotecta, установлена степень их родства и гомология различных систем органов. Степень изученности тонкой морфологии и, особенно, анатомии Facetotecta не может считаться удовлетворительной на данный момент. Как упоминалось ранее (см. «Анализ современного состояния исследований в данной области»), имеются всего несколько работ, в которых исследована ультраструктура отдельных стадий двух видов Facetotecta с привлечением сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), в основном циприсовидных личинок. Исследования анатомии Facetotecta носят крайне фрагментарный характер и включают только три статьи (см. «Анализ современного состояния исследований в данной области»). В ходе наших работ будет собран обширный живой материал (уже частично собран) по различным группам личинок Facetotecta, он будет зафиксирован для исследований на электронных и конфокальном микроскопах. Таким образом, впервые будет детально исследована анатомия (ТЭМ, конфокальный микроскоп) и наружная морфология (СЭМ), собранных нами Facetotecta. Благодаря синтезу молекулярных и морфологических данных будут установлены плезиоморфные и апоморфные состояния целого ряда морфологических признаков, имеющих филогенетическое значение для фасетотект. Например, нами будет установлен характер редукции вооружения хватательных антеннул у различных Facetotecta. Этот признак имеет большое эволюционное и филогенетическое значение. Будет установлено: происходила ли эта редукция независимо в отдельных группах или нет. Кроме того, будет прослежена редукция тагмозиса тела (абдомена) фасетотект, также являющаяся эволюционно значимым признаком. Нами показана редукция числа решётчатых органов у некоторых видов фасетотект (H. papillata – 4 пары вместо 5 – Kolbasov et al., 2007), являющихся важной аутапоморфией Thecostraca. В ходе исследований мы проследим изменения в морфологии, числе и анатомии решётчатых органов у Facetotecta. Исследования анатомии позволят нам установить изменения происходящие при метаморфозе циприсовидной личинки в ювенильного ипсигона. Таким образом, нами будет создана матрица морфологических признаков всех жизненных стадий, необходимых для кладистического анализа фасетотект. 3. В ходе выполнения проекта будут описаны новые таксоны (виды, роды, семейства и, может быть, отряды) этих ракообразных. Как уже говорилось выше, благодаря синтезу молекулярно-генетических и морфологических данных мы сможем использовать одну личиночную стадию для описания нового таксона. 4. Все перечисленные выше результаты являются, что называется, «гарантированными», в то время как возможное нахождение взрослой стадии – результат вероятностный, несмотря на то, что для его достижения будет задействована международная группа специалистов, поддержанная the Villum Foundation. Тем не менее, если нам удастся найти взрослую стадию (что мы оцениваем с вероятностью 50%), будет решена столетняя загадка морской биологии, установлены характер паразитизма у Facetotecta, ход эволюции в группе, их воздействие на сообщества коралловых рифов и т.д. Даже в случае не нахождения взрослой стадии, полученные нами данные, сильно облегчат дальнейшие поиски. Полученные нами результаты будут опубликованы в статьях в высокорейтинговых журналах.

Белого моря, Норвежского моря и Багамских островов нами впервые обнаружены решётчатые органы, являющиеся важной синапоморфией всех Thecostraca (Høeg, Kolbasov, 2002). Их строение было изучено с помощью сканирующей и трансмиссионной микроскопии. Показано, что Y-циприсы, как и большинство циприсовидных личинок других Thecostraca, обладают пятью парами решётчатых органов на дорсальной стороне карапакса (2 передних и 3 задних). Обе группы располагаются вокруг большой непарной центральной поры. Решётчатые органы фасетотект – удлиненные с продольным килем, их морфология сходна с таковыми у Ascothoracida и некоторых Cirripedia Acrothoracica. Терминальная пора всех решётчатых органов задняя. Исследование анатомии (ТЭМ) показало, что решётчатые органы фасетотект имеют сходную морфологию с аналогичными у Cirripedia и Ascothoracida, а именно представляют собой кутикулярную полость, в которую вдаются цилиарные выросты хемосенсорных клеток. В отличие от Cirripedia, кутикулярная поверхность решётчатых органов Facetotecta (киль) лишена пористого поля. Таким образом, нами было показано, что решётчатые органы представляют аутапоморфию Thecostraca, которая поддерживает монофилию этого таксона. Наличие 5 пар решётчатых органов без пористого поля и с задними терминальными порами представляет «ground pattern» для всех текострак. В процессе эволюции происходит изменение положения терминальной поры на переднее у некоторых таксонов текострак и возникновение пористого поля на поверхности решётчатых органов (Cirripedia).