Информация о Лаборатории

Лаборатория «Биоразнообразия и функциональной геномики Мирового океана» создана в начале 2017 году как структурное подразделение Института морских биологических исследований имени А.О. Ковалевского РАН для выполнения научных исследований по проекту «Реконструкция генеалогии клеточных систем на основе анализа биоразнообразия Мирового Океана» в рамках реализации программы мега-грантов, созданной по постановлению Правительства РФ от 9 апреля 2010 г. № 220 (Договор № 14.W03.31.0015). Проект, предложенный ведущим ученым Морозом Леонидом Леонидовичем, заслуженным профессором нейробиологии, генетики, биологии и химии Университета Флориды (США), стал победителем V конкурса  грантов Правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих учёных в российских образовательных организациях высшего образования, научных учреждениях, подведомственных Федеральному агентству научных организаций, и государственных научных центрах Российской Федерации.

Цели и задачи проекта

Фундаментальная задача проекта заключается в том, чтобы реконструировать генеалогию клеточных типов и их предковые линии у морских эукариот на основе получения и анализа информации о генетическом и клеточном разнообразии биоты Мирового океана. Решение этой задачи позволит концептуально интегрировать многоуровневую информацию о биоразнообразии и разработать естественную классификацию нейронов, нейронных сетей и других клеток для большинства типов животных. Предполагается разработка Геномной системы клеточных линий, которая будет представлять собой аналог периодической системы химических элементов, обладать прогностическими возможностями, позволяющими выделить и предсказать основные клеточные фенотипы, а также фундаментальные ограничения в происхождении и параллельной эволюции нейронной и других интегративных систем.

Цель проекта: на основе исследования геномики морских организмов на уровне отдельных клеток, разработать подходы и методы для реконструкции генеалогии нейронов и их предковые линий, разработать критерии для естественной классификации нейронов в нейронных сетях для типов морских животных, имеющих ключевое значение для понимания эволюции и для биомедицины.

В задачи проекта: создание современной высокотехнологичной Лаборатории биоразнообразия и функциональной геномики Мирового океана, функционирующей как международный геномный центр, способный обеспечить:

(i) проведение транскриптомных анализов с производительностью не менее 100000 индивидуальных транскриптомoв из клеток морских организмов в течение 3-5-летнего периода;

(ii) секвенирование и документирование транскриптомов/геномов морских организмов с акцентом на виды, представляющие  различные океанические экосистемы, и модельные организмы для биомедицины;

(iii) интеграцию результатов геномных и транскриптомных анализов с физиолого-биохимическими данными.

Планируемые результаты проекта:

— в условиях экспедиционных исследований будет протестирована высокоэффективная и экономичная система для параллельного разделения (не менее 30 – 50 тысяч клеток/нейронов в режиме реального времени) и последующего секвенирования, основанная на новейших достижениях микрофлюидики, химии разделения смесей и геномики.

— на основе модифицированной мобильной «Drop-seq»-системы, устанавливаемой на борту научно-исследовательского судна, в ходе экспедиций в различные районы Мирового океана будет собран материал и выполнен анализ клеточных и молекулярных компонентов нервной системы у различных типов морских животных, которые ранее в этом аспекте не исследовались.

— будут определены границы разнообразия фенотипов отдельных нейронов и различных нейронных систем, используя молекулярно-генетические данные тысяч нейронов и других типов клеток  у животных, репрезентативно представляющих различные таксоны и экологические группы.

— будут охарактеризованы филогенетические отношения у животных, представляющих ~10% от описанного морского разнообразия, и сканированы тысячи планктонных организмов, отражающих биоразнообразие одноклеточных и многоклеточных эукариот Мирового океана.

— на примере нескольких модельных групп животных, будут исследованы молекулярные границы фенотипов, видов и основы видообразования с учетом возможных поведенческих и хемосенсорных ограничений. Будет оценена роль организации нейро-сенсорных систем и систем распознавания гамет в идентификации видов и видообразовании, оценена роль и динамика селекции в их эволюции.