УДК 593.161:591.4
МОРФОЛОГИЯ И ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ АМЕБОФЛАГЕЛЛЯТЫ
PHARYNGOMONAS SP. (HETEROLOBOSEA, EXCAVATA) ИЗ ГИПЕРГАЛИННОГО КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ОЗЕРА РАЗВАЛ
© 2015 г. А. О. Плотников1, А. П. Мыльников2, Е. А. Селиванова1
Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения РАН, Оренбург 460000, Россия 2Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, Борок 152742, Россия
e-mail: protoz@mail.ru Поступила в редакцию 20.08.2013 г.
Изучены морфология, жизненный цикл, питание и размножение амебофлагелляты Pharyngomonas sp., штамм RL, выделенной из гипергалинного континентального озера Развал. Жизненный цикл состоит из амебоидной, жгутиковой стадий и цист. Жгутиковые клетки имеют два передних и два задних жгутика, отходящих апикально на переднем конце. Ядро прилегает к основаниям жгутиков. На вентральной стороне располагается продольная бороздка. Жгутиковые клетки имеют заметный ци-тофаринкс в передней части вентральной бороздки. Цитофаринкс продолжается во внутриклеточный канал, который оканчивается на заднем конце клетки. Амебоидные клетки двух морфотипов — гетеролобозного и лобозного. Цисты сферические, оболочка цист гладкая. Деление клеток наблюдается как у амебоидных клеток, так и у жгутиконосцев. Установлены отличия Pharyngomonas sp., штамм RL от Pharyngomonas kirbyi, заключающиеся в большей длине жгутиков и формировании амебоидными клетками длинных нитевидных разветвленных псевдоподий на заднем конце. Морфологические различия хорошо согласуются с различиями в структуре гена 18S рРНК, и в перспективе могут быть использованы для видовой дифференциации представителей рода Pharyngomonas.
Ключевые слова: Pharyngomonas, морфология, жизненный цикл, амебофлагелляты, Heterolobosea, Excavata, протисты.
DOI: 10.7868/S0044513415030101
Класс Heterolobosea, сформированный Пэй-джем и Блантоном (Page, Blanton, 1985), объединил известных на тот момент гетеролобозных протистов (преимущественно амебоидные организмы с псевдоподиями эруптивного типа), а также акразиевых клеточных слизевиков, образующих плодовые тела. В настоящее время к гете-ролобозеям относятся одноклеточные и многоклеточные протисты, характеризующиеся разнообразными вариантами жизненного цикла, который может включать несколько стадий: амебоидные клетки, жгутиконосцы, цисты и плодовые тела, образующиеся в результате агрегации амебоидных клеток. Большинство видов представляют собой амебофлагелляты, многие из которых способны к образованию цист (Naegleria, Tetramitus, Psalteriomonas и некоторые акразиевые). Кроме того, в состав класса Heterolobosea входят амебы, у которых неизвестна жгутиковая стадия (Vahlkampfia, Sawyeria и Marinamoeba), и ряд жгутиконосцев с отсутствующей амебоидной стадией (Percolomonas, Stephanopogon, Pleurostomum).
С позиций молекулярной филогении гетеро-лобозеи представляют собой монофилетический таксон, формирующий в рамках супергруппы Ex-cavata единую кладу на филогенетическом древе, к которому наиболее близки другие экскаватные протисты, в частности Euglenozoa и Jacobida (Ni-kolaev et al., 2004; Cavalier-Smith, Nikolaev, 2008; Park, Simpson, 2011; Adl et al., 2012). Монофилия гетеролобозей подтверждается рядом общих морфологических особенностей: образование эруптивных псевдоподий амебоидными клетками (при их наличии в жизненном цикле) — апоморф-ный признак; отсутствие типичного диктиосо-мального аппарата Гольджи; плоские, часто дис-ковидные кристы митохондрий (за исключением анаэробных представителей, не имеющих митохондрий); закрытый внутриядерный плевромитоз (по классификации И.Б. Райкова).
В результате неоднократных таксономических ревизий (Page, 1988; Page, Siemensma, 1991; Patterson, Larsen, 1991; Cavalier-Smith, 1993; Cavalier-Smith, Nikolaev, 2008; Adl et al., 2012) состав и ранг таксона Heterolobosea неоднократно менялись.
Первоначально в состав класса Heterolobosea входили два отряда Schizopyrenida (амебы типа limax, часто со жгутиковой стадией) и Acrasida (аггрега-тивные амебы, формирующие многоклеточные сорокарпы) (Page, Blanton, 1985). Позднее было установлено, что некоторые жгутиконосцы (или амебофлагелляты) имеют общие морфологические черты и филогенетическое родство с Heterolobo-sea. Некоторые из них формируют сестринскую ветвь с Heterolobosea (Pharyngomonas), другие образуют внутренние ветви на филогенетическом древе гетеролобозей (Pleurostomum, Percolomonas, Stephanopogon, Lyromonas, Psalteriomonas) (Park et al., 2007; Cavalier-Smith, Nikolaev, 2008; Park,
Simpson, 2011; Panek, Cepicka, 2012).
В настоящее время существует две таксономические концепции Heterolobosea (Panek, Cepicka, 2012). Концепция sensu stricto соответствует первоначальному определению Heterolobosea sensu Page et Blanton (1985). Концепция sensu lato уделяет особое значение монофилетическим таксонам и включает все вышеупомянутые роды в единый таксон. В соответствии с недавно проведенной таксономической ревизией все представители Heterolobosea sensu lato были объединены в тип Percolo-zoa, разделенный на два подтипа и четыре класса (Cavalier-Smith, Nikolaev, 2008). В состав монотипического подтипа Pharyngomonada входит класс Pharyngomonadea, содержащий единственное семейство Pharyngomonadidae с родом Pharyngomonas.
В подтип Tetramitia объединены три класса, включающие в себя семь семейств и неклассифицированные по семействам роды: класс Percolatea (Percolomonadidae, Stephanopogonidae), Lyromo-nadea (Lyromonadidae, Psalteriomonadidae, Sawye-ria, Monopylocystis) и Heterolobosea (Vahlkampfi-idae, Gruberellidae, и Acrasidae). Кроме того, несколько родов не отнесены пока ни к одному классу или семейству подтипа Tetramitia (Oramoeba, Fumarolamoeba, Pernina, Tulamoeba, Euplaesio-bystra).
Разделение на подтипы подтверждается морфологическими особенностями. Так, у представителей Pharyngomonas, составляющих подтип Pharyngomonada, имеется воронковидный цито-фаринкс, открывающийся на переднем конце вентральной бороздки, и продолжающийся во внутриклеточный канал; ортогонально расположенные кинетосомы; кроме того, у них отсутствует спираль 17_1 во вторичной структуре 18S
рРНК (Cavalier-Smith, Nikolaev, 2008). Синапо-морфии Tetramitia включают параллельные или почти параллельные кинетосомы в кинетиде и специфичную 17_1 спираль во вторичной структуре 18S рРНК (Cavalier-Smith, Nikolaev, 2008).
В последней классификации эукариот (Adl et al., 2012) гетеролобозеи вместе с Euglenozoa, Jacobida и Tsukubamonas формируют группу Discoba
в рамках супергруппы Excavata. Таксон Heterolo-bosea в этой классификации соответствует концепции sensu lato и подразделяется на семейство Pharyngomonadidae и подтип Tetramitia, состав которых аналогичен одноименным таксонам в работе Cavalier-Smith, Nikolaev (2008).
Гетеролобозеи широко распространены в пресных и морских местообитаниях, часто встречаются в почве (Page, 1988; Panek et al., 2012). Примечательно, что гетеролобозные протисты характерны для экосистем с экстремальными условиями обитания (Panek, Cepicka, 2011). Среди представителей Heterolobosea встречаются экстремофилы, приспособившиеся к крайним значениям разных экологических факторов (температура, рН и соленость). В настоящее время известны виды термофилы Marinamoeba thermophila (De Jonckheere et al., 2009), Oramoeba fumarolia (De Jonckheere et al., 2011), Fumarolamoeba ceborucoi (De Jonckheere et al., 2011а); термоацидофил Tetramitus thermoacidophilus (Baumgartner et al., 2009); психрофил Vahlkampfia signyensis (Garstecki et al., 2005); галофилы Pleurostomum flabellatum (Park etal., 2007), Euplaesiobystra hypersalinica, Tulamoeba peronaphora (Park et al., 2009), Pharyngomonas kirbyi (Park, Simpson, 2011).
Особенности морфологии и жизненного цикла галофильных гетеролобозей в настоящее время изучены неравномерно. Хорошо исследованы ультраструктура и молекулярная филогения по данным гена 18S рРНК родов Pleurostomum (Park et al., 2007), Euplaesiobystra, Tulamoeba (Park et al., 2009). Изучены морфология и ультраструктура жгутиковой стадии одного из видов рода Pharyngomonas — P. kirbyi (Park, Simpson, 2011). Позднее опубликована краткая морфологическая характеристика амебоидных клеток и цист этого вида (Harding et al., 2013). Однако жизненный цикл представителей рода Pharyngomonas исследован недостаточно — морфология разных стадий жизненного цикла на светомикроскопическом уровне и их количественная динамика подробно не описаны; отсутствуют четкие морфометрические характеристики, позволяющие дифференцировать единственный корректно описанный с точки зрения ICZN вид P. kirbyi от других представителей этого рода. Поэтому цель данной работы — морфологическое и морфометрическое описание жизненных форм, а также анализ жизненного цикла нового представителя рода Pharyngomonas, выделенного на территории России, его сравнение с другими изолятами и таксонами гетероло-бозей.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Жгутиковые клетки Pharyngomonas sp., штамм RL выделены авторами из поверхностного слоя воды, взятой 30.09.2004 г. в континентальном
оз. Развал. Минерализация воды в месте отбора 350%о. Озеро представляет собой водоем искусственного происхождения, расположенный в черте г. Соль-Илецка Оренбургской обл. (51°08' с.ш., 54°59' в.д.), и входит в группу соленых хлоридно-натриевых озер с разным уровнем минерализации, расположенных на поверхности соляного купола. Оз. Развал по Венецианской классификации является гипергалинным, минерализация поверхностного слоя воды в нем колеблется от 157 до 350% в зависимости от сезона. Исследовали клон, полученный путем прямого отсаживания одной клетки из накопительной культуры на среде оригинального состава, содержащей комплекс солей и дрожжевой экстракт (Немцева и др., 2008) с повышенным содержанием Na, Mg, Cl и минерализацией 68%. Данный клон хранится в коллекциях живых культур протистов лаборатории водной микробиологии Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН и группы протозоологии Института биологии внутренних вод РАН.
Культивирование протистов проводили в среде Шмальца-Пратта с минерализацией 35% c добавлением бактерий Pse
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.