Жук вида Карапузики. Ученые создали цифровые копии новых видов вымерших животных

28 августа 2024 4 мин.

Исследовательская группа Донского государственного технического университета,
активно участвующая в международной научной сети, осуществила ряд экспериментов,
которые способствовали выявлению новых видов жуков из семейства жесткокрылых.
В работе ученые использовали метод микротомографии на образцах животных,
найденных в янтаре, возраст которого превышает 35 миллионов лет.

Исследование реализуется в рамках стратегического проекта «Единое здоровье»
программы академического лидерства «Приоритет 2030».

Ученые опорного вуза Ростовской области провели фундаментальные
биологические исследования для описания вымерших видов насекомых.
Образцы животных в балтийском янтаре были предоставлены коллегами-
биологами из Прикаспийского института биологических ресурсов
Дагестанского федерального исследовательского центра РАН.

Исследованные насекомые попали в янтарь – смолу древних деревьев – в
эпоху эоцена – около 35-40 млн лет назад. Один из образцов прибыл из
Музея естественных наук Дании. Впоследствии колеоптерологам
(специалистам по изучению жуков) из Университета Джорджии (США) и
Австралийской национальной коллекции насекомых удалось определить
принадлежность насекомых к роду Mychocerus семейства Cerylonidae.
Описанный новый вид получил название Mychocerus gedanesis.

Позднее ученые ДГТУ принимали участие в исследовании другого
вида и семейства жуков – Histeridae, или Карапузики. Образец был
предоставлен из частной коллекции ученого из Москвы. Новый вид получил
название Bacanius caterinoi.

– Морфологические характеристики данных древних образцов жуков
невозможно было получить при помощи классических методов – зарисовки и
оптической микроскопии. Рентгеновская компьютерная микротомография
позволила неразрушающим способом получить трехмерные изображения
образцов, сделать фотографии под разными ракурсами, произвести замеры
органов, по сути получив трехмерную модель животного, – пояснил один из
участников исследования, к. ф.-м. н., старший научный сотрудник
лаборатории механики биосовместимых материалов ДГТУ Евгений
Садырин.

Способ описания новых видов животных с использованием
микротомографирования называется кибертипированием, то есть получением
трехмерного изображения животного на специальном оборудовании. Этот
метод позволяет виртуально избавиться от физических артефактов,
мешающих изучить объект исследования, рассмотреть животное под
разными ракурсами, просмотреть его органы и произвести их виртуальные
замеры. Таким образом, исследователи смогли определить пол и особые
анатомические признаки вымершего насекомого.

– Применение компьютерной микротомографии при изучении
инклюзов в янтаре является очень удобным современным методом,
поскольку позволяет получить трехмерные реконструкции объектов, в том
числе тех, которые плохо видны при использовании оптической
микроскопии. Янтари могут включать различные растительные остатки,
мусор или пузырьки воздуха, которые мешают рассмотреть объект,
микротомографирование позволяет преодолеть эти ограничения, – рассказал
доцент кафедры «Биология и общая патология» ДГТУ, к. б. н. Александр
Евсюков.

Также с помощью специализированной программной среды
VGSTUDIO MAX 3.5, помимо изображения животного, было осуществлено
сегментирование – виртуальное выделение внешних или внутренних органов
животных на трехмерной микротомографической модели.

– При сегментировании определяется структура органа, по которому
производится описание животного, местонахождение органа на теле
животного, при этом убирается вся остальная структура модели, за
исключением необходимого сегмента, и осуществляется тщательное
исследование органа, а также создание его трехмерного изображения, –
отметила лаборант Научно-образовательного центра «Материалы» ДГТУ,
аспирант 2-го года обучения по направлению «Молекулярная биология»
Юлия Тихменева.

По словам ученых, после биологического описания образец должен
храниться в физическом репозитории, например, в России это Зоологический
музей МГУ им. М. В. Ломоносова или Зоологический институт РАН в Санкт-
Петербурге. Отсканированный же 3D-образец загрузили в виртуальный
репозиторий, что облегчает работу исследователей и позволяет ученым со
всего мира рассмотреть детально интересующий их образец.

Впервые ученые ДГТУ применили микротомографирование в 2021-
2022 гг. при изучении многоножек во время реализации гранта РФФИ
совместно с Болгарской академией наук и Софийским университетом. Тогда
проводились исследования морфологических особенностей многоножек с
территории Кавказа и Балкан, а также изучалась их историческая миграция и
биогеографические связи двух регионов. Учеными был выявлен новый вид
многоножки трибы Pachyiulini под названием Bellatoiulus golovatchi,
обитающей на территории Азербайджана, изучены виды родов Unciger и
Armeniophyllum.

– После реконструкции изображений мы можем увидеть и внутренние
структуры объекта, необходимые для его изучения. Эта особенность метода
использовалась нами при изучении современной фауны, для исследований
внутренних структур многоножек без из разрушения, что позволило
создавать так называемые кибертипы, то есть цифровые копии новых
видов. Их исследование в буквальном смысле позволяет нам заглянуть в
прошлое, изучить не только отдельные виды, но и целые древние
экосистемы, реконструировать геологические события, понять
климатические условия того времени, – рассказал Александр Евсюков.