ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ, 2008, том 69, № 6, с. 471-478
УДК 591.5;594.3;677.115
СОСТАВ ОБЩИХ ЛИПИДОВ И СКОРОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА У БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ
© 2008 г. Е. С. Аракелова
Зоологический институт РАН 199034 С.-Петербург, Университетская наб., 1 e-mail: gambar@EA3784.spb.edu
Поступила в редакцию 04.07.2007 г.
Исследовалась связь между экологией брюхоногих моллюсков и составом общих липидов в функционально важных органах - пищеварительной железе и педальной мышце ноги. Гастроподы Littorina obtusata, Littorina littorea, Buccinum undatum, Lymnaea stagnalis и Lymnaea ovata относятся к разным экологическим группам, характеризуемым типом питания, двигательной активностью, приуроченностью к морской или пресноводной среде и к местообитаниям с разной степенью воздействия абиотических факторов (верхнелиторальные, морские глубинные, прибрежные пресноводные). С энергетическим метаболизмом моллюсков напрямую связана деградация нейтральных липидов, которые при возрастании общих потребностей организма, вызванных репродукцией, активностью или повышением внешней температуры, используются как резервные. Показано, что и в пищеварительной железе и в педальной мышце триацилглицеринов меньше у подвижных видов по сравнению с обитателями литорали, активность которых связана с регулярными суточными изменениями уровня воды. Количество общих фосфолипидов железы одинаково во всех случаях и не связано с типом питания и качеством корма. В педальной мышце их больше у морских видов. Показана связь между размерами тела, стандартным энергетическим обменом моллюсков и количеством общих фосфолипидов в метаболически активных органах.
Животные адаптируются к среде обитания по-разному, но биологические механизмы приспособления оказываются более понятными, если особенности функционирования физиологических систем организма находят объяснение на биохимическом уровне. Уровень энергетического обмена водных организмов принято оценивать по скорости потребления кислорода и по связи ее с массой тела или с общей массой, если животные относятся к раковинным моллюскам или к ракообразным, обладающим экзоскелетом. Обмен животных, не ограниченных в свободном перемещении, часто обозначается как стандартный или общий. От обмена покоя, или основного, стандартный обмен отличается более высокой скоростью потребления кислорода (СПК) и соответственно более высокими показателями в уравнении регрессии Q = aWb, связывающем СПК (Q) с общей массой организма (W). Известно, что переход в процессе эволюции от малоподвижного придонного образа жизни к активному поиску пищи - одна из возможных причин возрастания скорости обменных процессов. Так, ракообразные отличаются более высоким уровнем метаболизма по сравнению с двустворчатыми моллюсками, а рыбы превосходят по уровню обмена беспозвоночных (Алимов, 1981). Кальмары, относящиеся к высшему классу Cephalopoda типа Mollusca, являются активными хищниками и по уровню энергетического обмена не отличаются
от пелагических рыб (Аболмасова и др., 1990; Бе-локопытин, 1978).
В пределах класса Gastropoda наблюдается широкое разнообразие видов по двигательной активности, типу питания, по способности вести амфи-бионтный образ жизни. Последние представлены как легочными и переднежаберными пресноводными моллюсками, так и морскими, обитающими в приливно-отливной зоне литорали, хотя эти группы моллюсков существенно отличаются по морфофи-зиологическим особенностям органов дыхания и по нервной регуляции поведенческих реакций. Легочные моллюски, утратившие жабры, приспособлены к частичному воздушному дыханию благодаря обширной мантийной полости. Хорошо развитая сеть кровеносных сосудов позволяет моллюскам использовать заполненную водой мантийную полость как жабру и длительное время находиться на глубине, не используя атмосферного воздуха. Моллюсков сем. Lymnaeidae отличает от других легочных моллюсков хорошо развитая нога и высокая подвижность. Морские моллюски, обитающие в верхней и средней литорали, менее подвижны, но также хорошо адаптированы к воздушному дыханию и не испытывают кислородного голодания. Литорины, как и мидии, заселяющие сходные биотопы, подвергаются воздушной экспозиции при отливах дважды за сутки, но, в отличие от последних, не переходят на анаэробный тип дыхания.
Таблица 1. Масса образцов тканей пищеварительной железы и педальной мышцы пресноводных и морских гастропод для биохимического анализа
Вид Число Образец
особей печени, г ноги, г
Lymnaea stagnalis 10 2.21 1.11
Lymnaea ovata 10 1.31 0.78
Buccinum undatum 9 2.0 2.82
Littorina littorea 5 3.0 1.52
Littorina obtusata 56 0.80 -
При температуре выше 20-35°C у них наблюдается супрессия метаболизма и кратковременная диа-пауза, когда моллюски закрывают устье крышечкой, перестают двигаться и снижают интенсивность дыхания (McMahon et al., 1995). Известно, что метаболическая компенсация, вызванная колебаниями температуры, у некоторых литоральных животных отсутствует, но температурная независимость протеинового синтеза сохраняется, что может гарантировать выживаемость в нестабильной среде (Aldridge et al., 1995; Whiteley, Faulkner, 2005). С интенсивностью обмена напрямую связаны синтез и деградация жирных кислот, а при возрастании общих энергетических потребностей организма, вызванных активностью или повышением внешней температуры, наличие резервных энергетических веществ, и в первую очередь нейтральных липи-дов,приобретает особое значение.
Цель данного исследования - определить у некоторых морских и пресноводных брюхоногих моллюсков состав общих липидов в функционально значимых для метаболизма органах, связанных с абсорбцией пищи и с локомоцией, и соотнести полученные результаты с данными по энергетическому обмену. Сравнение результатов позволит определить особенности состава липидов в связи с экологией моллюсков и их энергетическим метаболизмом.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Материалом для исследования были морские переднежаберные моллюски Buccinum undatum, Littorina littorea, Littorina obtusata из Белого моря и два вида пресноводных легочных гастропод Lym-naea stagnalis и Lymnaea ovata из оз. Кривое, расположенного у мыса Картеш в р-не Беломорской биологической станции Зоологического ин-та РАН.
Для биохимического анализа брались ткани пищеварительной железы (печени) и педальной мышцы (ноги) у половозрелых особей, близких по размеру - длине раковины и сырой массе. Педальная мышца была взята на анализ у всех исследованных моллюсков, за исключением L. obtusata.
Образцы отпрепарированных тканей у нескольких особей (от 5 до 56 экз в зависимости от размера моллюсков) объединялись, и масса анализируемых тканей в единой пробе была не менее 1 г (табл. 1). Ткани фиксировали в 5 мл смеси метанола и хлороформа (1:1) и до анализа хранили в пробирке с пришлифованной крышкой в холодильнике. Общие липиды экстрагировали из гомогената ткани по методу Фолча (Folch et al., 1957) и далее их разделяли на фракции триацилглицеринов (ТАГ) и фосфолипидов (ФЛ) методом одномерной тонкослойной хроматографии на силикагеле в системе растворителей гексан-эфир-ледяная уксусная кислота (73:25:2). Количественное содержание классов липидов определяли методом Matrox.
Уравнения зависимости энергетического метаболизма от массы моллюсков, использованные для сравнения их интенсивностей обмена, взяты из литературы. Данные были стандартизированы по массе, выраженной в граммах общей или сырой массы тканей, и по температуре, которая приведена к 10°С с использованием поправок к "нормальной кривой" Крога (Winberg, 1971).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Нейтральные липиды пищеварительной железы и педальной мышцы
При сравнении относительного содержания основных липидов в пищеварительной железе выявилось близкое сходство между пресноводными гастроподами рода Lymnaea и морским моллюском B. undatum (рис. 1). Можно предположить, что определяющим фактором, влияющим на количественный состав основных липидов, особенно холестерина и триацилглицеринов (ТАГ), является активность, связанная с типом питания, отличающим растительноядных озерных прудовиков от хищной морской гастроподы, но не приуроченность к морской или пресноводной среде, поскольку именно активность отличает этих моллюсков от представителей рода Littorina. Littorina littorea и L. obtusata по количеству ТАГ в пищеварительной железе, составляющих 40% от общего количества липидов, превосходят и растительноядных прудовиков и хищную гастроподу. У моллюсков верхнего и среднего горизонтов литорали, адаптированных к регулярным внешним "нагрузкам", характерным для приливно-отливной зоны, активность резко ограничена: при отливе они прикрепляются к субстрату или зарываются в ил, пережидая временную экспозицию на воздухе и сопутствующие ей перепады температур. Такой образ жизни требует наличия резервных веществ, направляемых на реализацию жизненно важных функций: триа-цилглицерины в составе общих липидов, как известно, восполняют недостаток энергетических ресурсов, а при стрессе расходуются в первую очередь. Поэтому следует ожидать различий в коли-
% суммы общих ЛИПИДОВ
45
36 27 18 9 0
Ьушнаеа
Ьушнаеа вуага
Висстиш инйаШш
ЬШвгта ¡Швгеа
ЬШвгта вЫжага
% суммы общих ЛИПИДОВ
45
36 27 18 9 0
1
Ьушнаеа
Ьушнаеа вуага
[3 фосфолипиды □ эфиры холестерина
Висстиш ЬШвгта
инЛаШш ¡Швгеа
холестерин
триацилглицерины
Рис. 1. а - количественное содержание (%) отдельных классов липидов в общем их составе в пищеварительной железе у пресноводных и морских гастропод; б - количественное содержание (%) отдельных классов липидов в общем их составе в педальной мышце у пресноводных и морских гастропод.
честве нейтральных липидов у литорин, занимающих разные уровни приливно-отливной зоны.
Так, ранее было показано, что у взрослых особей Ь. ¡Швгеа, обитающих на нижних горизонтах, в сухом обеззоленном веществе тела нейтральных липидов было почти в 2 раза больше, чем у верхнелиторальных Ь. захайИз, обитающих на камнях (6% против 3.4% от общей массы моллюска) (Но1аиё й а1., 1975). Возможно, различия в количестве нейтральных липидов у литорин, обитающих на разных уровнях горизонта,
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.