БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2006, том 32, № 4, с. 270-276
УДК 594.1:591.813:576.35 БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И УРОВНИ ПЛОИДНОСТИ КЛЕТОК ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМОЙ СОМАТИЧЕСКОЙ ПОЛИПЛОИДИИ1
1 12 1 © 2006 г. Н. П. Токмакова , Н. А. Галимулина' , А. П. Анисимов
1Дальневосточный государственный университет, Владивосток 690950;
2Институт биологии моря ДВО РАН, Владивосток 690041 e-mail: tokmak@bio.dvgu.ru
Статья принята к печати 9.02.2006 г.
Изучена гистологическая организация и проведена оценка уровней плоидности клеток пищеварительной железы у 29 видов двустворчатых моллюсков, относящихся к 5 подклассам и обитающих в морях, солоноватых и пресных водоемах. В эпителии пищеварительной железы у всех исследованных видов обнаружено два типа дифференцированных клеток: пищеварительные и базофильные. В пищеварительных клетках ядра содержат диплоидное количество ДНК. Базофильные (секреторные) клетки в большинстве случаев также остаются диплоидными, но у ряда видов они частично или полностью полиплоидизируются до уровня 4с. У представителей подкласса Anomalodesmata тетраплоидия базофильных клеток может быть связана с переходом к хищничеству. В других случаях не прослеживается какой-либо явной корреляции избирательной полиплоидии базофильных клеток с местом обитания или биологическими характеристиками моллюсков. Проявление полиплоидии не зависит также от продолжительности жизни исследованных видов. По-видимому, у двустворчатых моллюсков соматическая полиплоидия носит адаптивный характер, не является стратегией тканевого роста и не входит в программу диффе-ренцировки клеток.
Ключевые слова: двустворчатые моллюски, пищеварительная железа, соматическая полиплоидия, эндо-полиплоидия.
Morphofunctional characterization and ploidy levels of cells of the bivalve digestive gland with special reference to somatic polyploidy. N. P. Tokmakova1, N. A. Galimulina1' 2, A. P. Anisimov1 (Far Eastern State University, Vladivostok 690950; 2Institute of Marine Biology, Far East Brach, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041)
This study investigates the histological organization and ploidy levels of the digestive gland cells in 29 species of marine, brackish-water, and freshwater bivalves belonging to 5 subclasses. In all species studied, the digestive gland epithelium consists of two types of differentiated cells: digestive and basophilic. The nuclei of digestive cells contain the diploid quantity of DNA. Basophilic (secretory) cells often remain diploid also; however, in a number of species all or some of the cells showed an increase in the quantity of DNA per nucleus up to 4c. Tetraploidy of basophilic cells in several species of the subclass Anomalodesmata seems to be due to carnivory. In other species, no apparent correlation was found between selective polyploidy of basophilic cells and environmental conditions or biology traits of the bivalves. Also, there was no relationship between the occurrence of polyploid cells and the lifespan of the investigated species. In the bivalve mollusks, somatic polyploidy appears to be an adaptation; it is neither a tissue growth strategy nor a component of the cytodifferentiation program. (Biologiya Morya, Vladivostok, 2006, vol. 32, no. 4, pp. 270-276).
Key words: bivalves, digestive gland, somatic polyploidy, endopolyploidy.
Пищеварительная железа (ПВЖ) двустворчатых моллюсков представляет собой динамичную самообновляющуюся систему, в которой наряду с абсорбци-онно-пищеварительными и базофильными (секреторными) клетками присутствуют камбиальные (стволовые?) элементы (Mix, Sparks, 1971; Mix, 1972; Пунин, 1978, 1991; Ушева, 1979, 1990; Henry et al., 1991; Фролова, 1993а, б). Необходимость регулярного обновления клеток вызвана их разрушением и гибелью в пищеварительных циклах. Аналогично устроена и функционирует ПВЖ у брюхоногих моллюсков, однако многие из них, в частности легочные и заднежаберные, имеют интересную гистогенетическую особенность. В то время как
пищеварительные клетки нормально размножаются и остаются диплоидными, базофильные клетки закономерно полиплоидизируются до уровней 8п-64п (Обухова, 1986, 1987; Анисимов и др., 1995; Анисимов, 1998; Токмакова и др., 1999, 2003). Сведения о возможной по-липлоидизации клеток в эпителии пищеварительной железы двустворчатых моллюсков отсутствуют. Между тем, сравнительные исследования на гомологичных тканях моллюсков разных классов способствовали бы выяснению причин, функционального значения и эволюционной динамики феномена соматической полиплоидии.
Нами изучена гистологическая организация и проведена оценка уровней плоидности клеток ПВЖ у
'Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (проект РНП.2.1.1.2641) и Фонда Ж CRDF (проекты ЯЕС-003; RUXO-003-MD-06).
29 видов двустворчатых моллюсков, относящихся к 5 существующим подклассам и обитающих в морях, солоноватых и пресных водоемах. Данная работа может рассматриваться как логическое продолжение предыдущего сообщения (Табакова и др., 2005), в котором оценена плоидность нейронов центральной нервной системы у тех же видов двустворчатых моллюсков.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
В настоящей работе использовали систему моллюсков, предложенную Коэном с соавторами (Coan et al., 2000), c учетом данных Жадина (1952), Затравкина и Богатова (1987), Кафанова (1991), Адрианова и Кусакина (1998) и Миллярда (Millard, 1999). Изучены следующие виды двустворчатых моллюсков.
Подкласс Protobranchia Pelseneer, 1889. Отр. Nuculoida Dall, 1889, сем. Nuculidae J.E. Gray, 1824: Acila insignis (Gould, 1861); сем. Nuculanidae H. Adams and A. Adams, 1858: Nucu-lana pernula (Müller, 1779), Nuculoma tenius expansa (Reeve, 1855); сем. Yoldiidae Habe, 1977: Megayoldia thraciaeformis (Storer, 1838).
Подкласс Pteriomorphia Beurlen, 1944. Отр. Arcoida Stoliczka, 1871, сем. Arcidae Lamarck, 1809: Arca boucardi Jousseaume, 1894, Anadara broughtoni (Schrenck, 1867); сем. Glycymerididae Newton, 1916: Glycymeris yessoensis (Sowerby, 1888). Отр. Mytiloida Ferussac,1822, сем. Mytilidae Rafinesque, 1815: Mytilus trossulus Gould, 1850, Crenomytilus grayanus (Dunker, 1853), Modiolus modiolus (Linnaeus, 1758). Отр. Os-treoida Ferussac, 1822, сем. Ostreidae Rafinesque, 1815: Cras-sostrea gigas (Thunberg, 1793); cем. Pectinidae Rafinesque, 1815: Mizuhopectenyessoensis (Jay, 1857).
Подкласс Palaeoheterodonta (Newell, 1965). Отр. Unionida (Pacaud and Le Renard, 1995), сем. Unionidae Rafinesque, 1820: Middendorffinaia shadini Moskvicheva and Starobogatov, 1970.
Подкласс Heterodonta Neumayr, 1884. Отр. Veneroida H. Adams and A. Adams, 1856, сем. Corbiculidae J.E. Gray, 1847: Corbicula japonica Prime, 1864; сем. Pisidiidae (Gray, 1857): Musculium compressum (Mousson, 1887); сем. Veneridae Rafinesque, 1815: Mercenaria stimpsoni (Gould, 1861), Protothaca adamsi (Reeve, 1863), Callista brevisiphonata (Carpenter, 1865), Saxidomus purpuratus (Sowerby, 1852), Dosinia japonica (Reeve, 1850); сем. Tellinidae Blainville, 1814: Megangulus venulosus (Schrenck, 1862); сем. Mactridae Lamarck, 1809: Mactra chinen-sis Philippi, 1846, Spisula sachalinensis (Schrenck, 1862); сем. Turtoniidae Alder, 1855: Turtonia minuta (Филатова, 1948). Отр. Myoida Goldfuss, 1820, cем. Myidae Lamarck, 1809: Mya arenaria Linnaeus, 1758; сем. Corbulidae Lamarck, 1818: Pota-mocorbula amurensis (Schrenck, 1861).
Подкласс Anomalodesmata Dall, 1889. Отр. Pholado-myoida Newell, 1965, сем. Pandoridae Rafinesque, 1815: Pandora wardiana A. Adams, 1860; сем. Cuspidariidae Dall, 1886: Cuspidaria arctica (M. Sars, 1859), Cardiomyafilatovae Scarlato, 1972.
Морские моллюски были собраны в б. Троица зал. Петра Великого, а также в Японском и Охотском морях у побережья о-ва Сахалин (экспедиция НИС "Академик Опарин") (подклассы Protobranchia и Anomalodesmata). Солоноватовод-ные моллюски Corbicula japonica и Potamocorbula amurensis собраны, соответственно, в прибрежном озере б. Бойсмана и в б. Суходол зал. Петра Великого. Пресноводные моллюски Midderdonffianaia shadini и Musculium compressum - в р. Ки-парисовка Приморского края и в безымянном озере в районе б. Тихой Уссурийского залива.
Моллюсков размерами 0.5-1 см после удаления раковины фиксировали целиком. У видов, имеющих более крупные размеры, выделяли и фиксировали кусочки ПВЖ. Фиксацию проводили смесью спирта и ледяной уксусной кислоты (3 : 1), а также раствором 10% формалина на фильтрованной морской воде. Для выявления гистологической организации и клеточных типов ПВЖ материал заливали в парафин, готовили срезы толщиной 5-6 мкм и окрашивали их различными методами. Наряду с морфологической окраской гематоксилин-эозином применяли гистохимические методики. Нуклеиновые кислоты выявляли реакцией Фельгена (ДНК) и галло-цианин-хромовыми квасцами при pH 1.64 (сумма ДНК и РНК), общие белки - прочным зеленым при pH 2.2, гликоза-миногликаны - альциановым синим при pH 2.5, нейтральные полисахариды - ШИК-реакцией (Пирс 1962; Саркисов, Перова, 1966).
Уровни плоидности клеток определяли методом цито-фотометрии ядерной ДНК. Для этого из кусочков ПВЖ, фиксированных спирт-уксусной смесью, готовили постоянные давленые препараты и окрашивали их по Фельгену. Цитофо-тометрию условной массы ДНК-фуксина в отдельных ядрах производили на компьютерном анализаторе изображений, как описано ранее (Табакова и др., 2005). На давленых препаратах базофильные и пищеварительные клетки не различаются, поэтому их ядра фотометрировали как единую выборку. Измеряли по 150-250 ядер на препаратах от 2-3 особей каждого вида. По полученным данным строили гистограммы распределения ядер по условной массе ДНК (уровням плоидности). Одномодальные распределения, не выходящие за рамки двукратных различий, рассматривались как диплоидные классы. В случае обнаружения полиплоидных классов, превышающих среднее значение ДНК в 2 раза и более, их принадлежность к тому или иному типу клеток устанавливали на срезах, ориентируясь на размеры ядер и интенсивность окраски хроматина.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕ
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.