ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2004, том S3, № lO, с. l237-l243
УДК 591.52:577.115.3
СОДЕРЖАНИЕ ЛИНОЛЕВОЙ КИСЛОТЫ В ФОСФОЛИПИДАХ И ФОТОПРЕФЕРЕНТНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ТАРАКАНА NAUPHOETA CINEREA (BLATTOPTERA, BLABERIDAE)
© 2004 г. П. О. Рипатти1, С. Г. Карпова2, Л. В. Маркова1, Т. Р. Руоколайнен1, 3. Ä. Нефедова1
1Институт биологии Карельского научного центра РАН, Петрозаводск 185610
e-mail: ripatti@bio.krc.karelia.ru 23оологический институт РАН, С.-Петербург 199034 e-mail: skarpova@krc.karelia.ru Поступила в редакцию 26.08.2003 г.
Изучали фотопреферентное поведение тараканов Nauphoeta cinerea Oliv. и его связь с содержанием и составом липидов в тканях. Во всех экспериментах самцы N. cinerea проявляли выраженную негативную реакцию на свет: большинство особей (от 74.7 до 91.3% в разное время суток) находилось в темных секторах. Насекомые, предпочитающие освещенные или темные зоны фотодрома, различались по относительному содержанию некоторых остатков полиненасыщенных жирных кислот во фракции фосфолипидов. Ткани особей из освещенных секторов содержали в фосфолипидах большее количество полиненасыщенных жирных кислот, включая арахидоновую, однако в фосфолипидах тканей особей, проявлявших фотонегативную реакцию, достоверно выше была доля линолевой кислоты. Обсуждаются возможные связи фотопреферентного поведения с обменом полиненасыщенных жирных кислот.
Известно, что биохимические показатели взаимосвязаны с поведением животных (Hall, 1985; Полетаева, Романова, 1990). В частности, установлена зависимость между поведенческими реакциями животных и содержанием в тканях липидов или определенных их компонентов. Например, подвижность рыб коррелирует с количеством в их теле докозагексаеновой кислоты, 22 : 6 (n - 3) (Шульман, Яковлева, 1983); концентрация этой же кислоты в красных мышцах самцов горбуши определяет активность в период нереста (Юнева и др., 1987). Отмечены различия в поведении мальков атлантической сельди, у которых в липидах мышц содержится разное количество линолено-вой кислоты (Navarro, Sargent, 1992). Подавление биосинтеза полиненасыщенных жирных кислот и уменьшение вследствие этого их содержания в фосфолипидах биологических мембран вызывает изменение реакции поведения парамеций на внешние стимулы (Rhoads, Kaneshiro, 1984). Общий запас липидов (Blanchard et al., 2000) и состав кутикулярных углеводородов (Kaib et al., 2000) коррелируют с кастовой принадлежностью рабочих муравьев. Такие зависимости, как правило, пытаются объяснить изменением структуры и свойств биологических мембран при изменении их липидного состава (Крепс, 1981; Rhoads, Kaneshiro, 1984; Рабинович, Рипатти, 1994; Shul-man, Love, 1999) либо проявлением биоэффек-торных и регуляторных свойств липидов и ненасыщенных жирных кислот и их производных
(Дятловицкая, Безуглов, 1998; Когтева, Безуглов, 1998). Слабая изученность этих проблем требует привлечения дополнительного экспериментального материала на разных уровнях биологической организации.
Удобной моделью для изучения биохимических и физиологических основ поведения насекомых служит реакция фототаксиса. Изучение фотопреферентного поведения дрозофил показало, что особи различаются по предпочитаемым значениям освещенности, при этом изменчивость в значительной степени детерминируется генетически (Hall, 1985). Предполагается, что одним из механизмов, участвующих в обеспечении поведенческого полиморфизма, служат различия в структурных особенностях мембран, в частности их белкового компонента (Hall, 1985; Полетаева, Романова, 1990). Вопрос о возможной связи реакции насекомого на свет и липидного состава каких-либо тканей особи ранее не был исследован.
В данной работе предпринята попытка выявления корреляции между составом и содержанием липидов в тканях пепельно-серого таракана, Nauphoeta cinerea Oliv., и уровнем освещенности, выбираемым насекомыми в эксперименте. N. cinerea - факультативно синантропный вид, распространенный в тропических и субтропических странах, известен как удобный лабораторный объект для проведения различных этологических и физиологических исследований.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Лабораторную культуру N. cinerea содержали при постоянной температуре 20°C и фотопериоде с продолжительностью фотофазы 12 ч (включение света в 9.00). Насекомых кормили смесью овсяных хлопьев, измельченного сухого корма "Kitecat" и яичного желтка, с добавлением фруктов. В опытах использовали самцов в возрасте от 2 до 5 мес имагинальной жизни. Известно, что в этом временном интервале содержание липидов и энергетические затраты на репродукцию у самцов N. cinerea остаются относительно постоянными (Россолимо, 1981).
Эксперименты проводили в фотодромах по методике Кауфмана (1995). Фотодром представлял собой кристаллизатор диаметром 35 см, разделенный непрозрачными перегородками на 8 секторов. До центра перегородки не доходили. Сверху сектора были закрыты чередующимися непрозрачными, полупрозрачными или прозрачными крышками. Источником освещения служила люминесцентная лампа, расположенная в 1.5 м над фотодромами. Освещенность в трех секторах с прозрачными крышками составляла 50 лк, в двух полузатененных - 5 лк, в трех темных секторах - менее 1 лк. Опыты проводили в светонепроницаемой комнате при постоянной температуре 20°C.
Для изучения фотопреферентного поведения в фотодромы в начале светового дня помещали по 40 самцов, 4-часовая экспозиция заканчивалась в 13.00, после чего каждые два часа определяли распределение насекомых по зонам фотодрома. Учеты проводили при постоянном освещении в течение 24 ч. Опыт повторяли 4 раза, на выборках особей из одной лабораторной культуры.
После предварительной оценки суточных изменений фотопреферентного поведения были поставлены эксперименты по изучению связи между реакцией особей на свет и липидным составом. В фотодром помещали по 40-50 самцов, после 6-часовой экспозиции, в 15.00, определяли распределение насекомых по зонам с различной освещенностью и проводили фиксацию особей. Дальнейший анализ содержания и состава липидов осуществляли отдельно для самцов из светлых (50 лк) и темных секторов. Эксперимент повторяли 4 раза. В первых двух опытах использовали особей, продолжительность имагинальной жизни которых составляла от 2 до 5 мес, в двух других исследовали самцов в возрасте 65 ± 4 дней.
Для всех четырех выборок определяли содержание общих липидов, триацилглицеринов и фос-фолипидов в тканях N. cinerea. Кроме того, на материале опытов № 3 и 4, в которых были использованы одновозрастные самцы, изучали состав и количество жирных кислот в основных фракциях липидов.
Каждую особь отдельно взвешивали, целиком гомогенизировали и фиксировали в 10 мл смеси хлороформ-метанол (2 : 1) (Folch et al., 1957), для определения состава жирных кислот фосфолипи-дов и триацилглицеринов в пробу объединяли по два самца. Общее содержание липидов измеряли весовым методом, разделение на фракции проводили на тонкослойных хроматографических пластинках Silufol в системе растворителей петро-лейный эфир - серный эфир - уксусная кислота (90 : 10 : 1). Количество фосфолипидов и триацилглицеринов определяли гидроксаматным методом (Сидоров и др., 1972), холестерина и эфиров холестерина - спектрофотометрическим методом Энгельбрехта и др. (Engelbrecht et al., 1974). Относительные доли фракций оценивали по отношению к их общей сумме. Относительный состав фосфолипидов анализировали в растворе липидов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (Arduini et al., 1996) на стальной колонке Nucleosil 100-7, подвижная фаза: ацето-нитрил - гексан - метанол - ортофосфорная кислота (918 : 30 : 30 : 17.5). Детектирование проводили по степени поглощения света при 206 нм. Состав и количество жирных кислот общих липидов, фосфолипидов и триацилглицеринов после метилирования определяли методом газожидкостной хроматографии (Новак, 1978) с внутренним стандартом (бегеновая кислота) на набивных колонках с PEGA или Reoplex-400.
Данные обрабатывали с использованием программ "Excell", "Stadia" и "Systat". Сравнение процентных величин проводили при помощи критерия Фишера с фи-преобразованием (Ивантер, Ко-росов, 1992) и непараметрических критериев Вилкоксона и Ван ден Вардена.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В эксперименте самцы N. cinerea проявляли выраженную негативную реакцию на свет. После помещения в фотодром и 4-часовой экспозиции большинство особей (от 74.7 до 91.3% в разное время суток) находилось в темных секторах (рисунок). Результаты четырех повторностей опыта достоверно не различались (критерий %2, P > 0.05), поэтому на рисунке представлены объединенные данные. Распределение особей в фотодроме оставалось практически одинаковым в течение суток. Статистически значимые различия были обнаружены только между тремя временными точками : в 7.00 темные сектора выбирала достоверно меньшая доля самцов, чем в 13.00 и 17.00 (P < 0.05).
Фотонегативная реакция, проявляемая N. cinerea, очевидно, связана со скрытым образом жизни этих насекомых: в природе они обитают в лесной подстилке и дневное время проводят в укрытиях (Cornwell, 1968). Сходные данные по фо-топреферентному поведению ранее были получе-
ны для других видов тараканов. В частности, Periplaneta americana и Blaberus craniifer в условиях эксперимента также проявляли фотонегативную реакцию. Однако у данных видов были отмечены суточные изменения фотопреферендума: в начале периода темноты, во время максимальной активности тараканов, увеличивался процент особей, выбирающих освещенные зоны (Кауфман, 1997).
Тот факт, что распределение самцов N. cinerea по зонам градиента оставалось практически неизменным в течение суток, может объясняться низкой активностью тараканов в фотодроме. Согласно нашим наблюдениям, во время нахождения в установке особи редко перемещались из сектора в сектор. Как правило, после предварительной 4-часовой экспозиции насекомые занимали определенные зоны и оставались там до окончания эксперимента. Возможно, низкая активность тараканов в фотодроме могла быть связана со стрессирующим влиянием относительно яркого освещения, создаваемого на открытых зонах : следует учитывать
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.