Результаты проведённого сотрудниками Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН (Владивосток) важны для понимания механизмов развития жизненного цикла десятиногих ракообразных и могут способствовать улучшению методов разведения крабов в аквакультуре.

Десятиногие ракообразные проходят сложный жизненный цикл с полным метаморфозом. Он включает множество стадий развития, начиная с пелагических личинок и заканчивая донными постличинками. Каждая стадия требует определённого времени и условий для успешного завершения. Разнообразие мест обитания, используемых одним таксоном или видом, позволяет изучать молекулярные механизмы адаптации к различным условиям на разных этапах развития. Десятиногие ракообразные играют важную роль в коммерческом рыболовстве в России, Китае, Южной Корее, Северной Корее, Японии, Канаде и США. Однако популяции наиболее ценных видов значительно сократились.

В настоящем исследовании авторы попытались получить наиболее полный транскриптом и идентифицировать дифференциально экспрессируемые гены на основных стадиях развития камчатского краба Paralithodes camtschaticus, включая зоеа I, зоеа IV, глаукотоэ и молодь, а также факторы транскрипции, важные для той или иной стадии. Полученные данные станут основой для сравнительных исследований развития десятиногих ракообразных, что в конечном итоге повысит эффективность выращивания. Наряду с совершенствованием методов выращивания необходимо выяснить генетические механизмы устойчивости животных к инфекциям.

Авторы исследовали роль ключевых факторов транскрипции и антимикробных пептидов в развитии организма краба. В процессе работы учёные выяснили, что у ранних личинок камчатского краба отсутствуют некоторые адаптационные механизмы, например, способность выдерживать высокую температуру и недостаток кислорода. Этот вывод имеет большое практическое значение. Поддержание оптимальной температуры и хорошей аэрации воды критично для нормального развития личинок камчатского краба и снижения их смертности на первых четырёх стадиях развития. Интересно отметить, что на стадии глаукотоэ активизируются процессы митотического деления клеток. Хотя личинки в этот период не питаются, они активно развиваются и перестраивают ткани, что необходимо для подготовки организма к заселению дна и переходу к донному образу жизни.

Анализ показал значительную вариацию в уровне экспрессии генов в зависимости от стадии развития. Например, большинство процессов адаптации к повышенной температуре и гипоксии активируются позже, чем ожидалось, подчеркивая важность поддержания оптимальных условий среды для нормального развития личинок. Исследователи обнаружили ряд особенностей, связанных с развитием крабов. Некоторые механизмы адаптации не проявляются на ранних стадиях личинок, что важно учитывать при культивировании. Показано, что большинство факторов транскрипции связаны с развитием органов, метаморфозом и иммунными реакциями. Ключевую роль играют гены, регулирующие развитие кишечника, мышечную массу и иммунитет, особенно на стадии глаукотоэ. Обнаружено значительное количество антимикробных пептидов, проявляющих активность на определённых стадиях развития.

Исследование является важным вкладом в понимание молекулярных основ развития камчатского краба, предоставляя основу для дальнейших сравнительных исследований и улучшения методик повышения эффективности культивирования. Полученные данные дают дополнительную точку отсчета для более глубокого изучения механизмов жизненного цикла десятиногих и могут быть полезны в коммерческих программах воспроизводства запасов краба и устойчивого управления популяциями в условиях истощающихся ресурсов рыбных промыслов.

Научная статья о результатах исследования опубликована в журнале PLoS ONE.

Источник: пресс-служба ННЦМБ ДВО РАН.