БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2008, № 3, с. 14-20
БИОЛОГИЯ, МОРФОЛОГИЯ, СИСТЕМАТИКА ГИДРОБИОНТОВ
УДК 576.893:593.19
СПЕКТРЫ ПИТАНИЯ И СТРОЕНИЕ ПСЕВДОКОНОИДА ХИЩНЫХ АЛЬВЕОЛЯТНЫХ ЖГУТИКОНОСЦЕВ
© 2008 г. А. П. Мыльников, 3. М. Мыльникова
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: mylnikov@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 10.02.2006 г.
Экспериментально установлено, что хищные альвеолятные жгутиконосцы Colpodella angusta Simpson et Patterson, C. edax Simpson et Patterson и Voromonas pontica (Mylnikov, 2000) Cavalier-Smith, 2004 поедают содержимое жертвы посредством высасывания через передний конец своего тела (ро-струм). Спектры питания этих хищников включают бодонид, перколомонад и бесцветных хризомо-над, тогда как бесцветные эвгленовые, криптомонады, инфузории и голые амебы - для них неподходящая пища. Рострум хищников содержит микротрубочковую структуру (псевдоконоид), дополненную микротрубочковыми лентами, микронемами или роптриями. Показано, что псевдоконоид начинается вблизи кинетосом жгутиков и далее проходит вдоль жгутикового кармана в рострум. У Colpodella angusta и Voromonas pontica псевдоконоид имеет форму незамкнутого конуса, тогда как у Colpodella edax псевдоконоид значительно извивается, не образуя конуса. Обсуждено сходство псевдоконоида и сопутствующих структур хищных жгутиконосцев с аналогичными у других колпо-деллид, перкинзей, динофлагеллят и споровиков.
ВВЕДЕНИЕ
Хищные альвеолятные жгутиконосцы представлены несколькими систематическими группами. Одна из них - двужгутиковые колподеллиды (отр. Colpodellida Cavalier-Smith, 1993) [10], распространенные в основном в пресных и морских водоемах и почве [6, 12, 13, 16]. К колподеллидам относят хищных и эктопаразитических жгутиконосцев, которые нападают на мелких флагеллят и инфузорий. Исследование спектра питания хищных флагеллят (в частности, колподеллид) и оценка их роли в трофических сетях водных экосистем - актуальные проблемы гидробиологии [6]. Наличие чистых культур гетеротрофных жгутиконосцев позволило авторам исследовать спектры питания трех видов колподеллид. Известно, что микротрубоч-ковый псевдоконоид этих протистов принимает самое непосредственное участие в прикреплении к жертве и поглощении ее цитоплазмы [7, 9, 10, 16].
Цель работы - выявить связь спектров питания колподеллид со строением псевдоконоида и сопутствующих клеточных структур.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Культуры Colpodella angusta Simpson et Patterson, 1996, C. edax Simpson et Patterson, 1996 и Voromonas pontica (Mylnikov, 2000) Cavalier-Smith, 2004, относящихся к отр. Colpodellida, и культуры бактериотрофных жгутиконосцев (жертв) взяты из коллекции протистов лаборатории микробио-
логии Института биологии внутренних вод РАН. Виды рода Colpodella - пресноводные, рода Voromonas - морские.
При наблюдении за пищевым поведением в качестве основного пищевого объекта для Colpodella angusta и C. edax использовали культуру бакте-риотрофной бодониды Parabodo nitrophilus Skuja, для Voromonas pontica - бодониду Procryptobia so-rokini Frolov, Karpov et Mylnikov. Особенности культивирования этих бодонид и хищников изложены ранее [3-5]. Временные культуры жертв (голых амеб и инфузорий) получали, отсаживая отдельные клетки из проб с помощью микропипетки, прикрепленной к микроманипулятору, в качестве пищи им добавляли бактерий Pseudomonas fluorescens Migula. Пробы для выделения культур жертв отбирали из пресных водоемов вблизи пос. Борок Ярославской обл. и прибрежья Белого моря. В экспериментах по пищевым спектрам колподеллид суспензии хищников и жертвы смешивали в чашке Петри или камерах с "висячей каплей", герметизированных вазелином [7]. Наблюдение за поведением хищников проводили в течение 1 нед. Процесс питания изучали с применением методов фазово-контрастной микроскопии и поляризованного света.
Для исследования в трансмиссионном электронном микроскопе взвесь колподеллид сгущали центрифугированием и фиксировали в смеси 2%-ной OsO4 и 0.6%-ного глутаральдегида, приготовленной на среде Шмальца-Пратта или Пратта в течение 15-30 мин при температуре 1°С. После
дегидратации в серии спиртов и безводного ацетона объект помещали в смесь смол Аралдита и Эпона. Приготовленные препараты просматривали в микроскопе JEM-100C.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Во время плавания клетки колподеллид двигались по спирали как в толще воды, так и вблизи дна чашки Петри или поверхностной пленки воды. После контакта вытянутого кончика переднего конца тела хищника с предлагаемым пищевым объектом (жгутиконосцем, инфузорией или голой амебой) хищник либо прикреплялся к жертве, либо уплывал. В первом случае между клетками хищника и жертвы образовывался небольшой цитоплазматический мостик. Через него содержимое жертвы (жгутиконосца) в течение 3-5 мин переходило в заднюю часть тела хищника, где образовывались одна или две-три пищеварительных вакуоли (наблюдения c использованием фазово-контрастной микроскопии или поляризованного света). Длинный жгутик хищника в это время совершал редкие взмахи, а короткий -интенсивно колебался, что хорошо заметно по движению бактерий, увлекаемых потоком воды. Во время питания колподеллид объем клетки жертвы уменьшался в размере и клетка часто разрушалась. Иногда одну и ту же жертву высасывали одновременно два или три хищника. Нападения хищников друг на друга не наблюдалось. Сытая особь хищника оседала на дно, где образовывала цисту. Внутри этой цисты заметны две-четыре дочерние особи и остаточное тело. После созревания цисты молодые дочерние особи разрывали оболочку цисты и уплывали. Время удвоения численности хищников при температуре 20-22°С составляло 2-4 ч. Скорость выедания пищи такова, что через 1-2 сут после пересева на свежую среду хищники выедали все клетки жертвы и обычно погибали. Для предотвращения гибели их помещали в термостат при температуре 3-5°С, где все особи переходили в цистное состояние. После прогрева чашек при комнатной температуре происходило эксцистирование.
Установлено, что пресноводные Colpodella augusta и C. edax потребляли следующих протистов: бодонид (Bodo caudatus Stein, B. saltans Ehrenberg, Rhyuchomouas uasuta Klebs, Procryptobia sorokiui, Parabodo uitrophilus, Dimastigella mimosa Frolov, Mylnikov et Malysheva) и хризомонад (Spumella sp.). Морской Voromouas poutica поедал Bodo saltaus, Rhyuchomouas uasuta и Procryptobia sorokiui, бездомиковых бикозоецид (Cafeteria roeubergeusis Fenchel and Patterson, Pseudobodo tremulaus Griessmann) и перколомонад (Percolomouas cosmopolitus Fenchel and Patterson). Другие исследованные культуры протистов - инфузории (Colpidium colpoda Losana, Colpoda sp., Loxodes sp., Parameci-
um caudatum Ehrenberg, Tetrahymena pyriformis Ehrenberg, Uronema marinum Dujardin, Vorticella campanula Ehrenberg), голые амебы (Hartmanella sp., Vanella sp., Thecamoeba sp., Vexillifera sp. Acan-thamoeba sp.), эвглениды (Petalomonas sp.), хоано-флагелляты (Monosiga ovata Kent, Codonosiga bot-rytis Kent), бикозоециды (Bicosoeca petiolata Bour-relly), апузомонады (Apusomonas proboscidea Alexeieff), криптомонады (Goniomonas truncata Stein), хистиониды (Histiona aroides Pascher, Reclino-monas americana Flavin et Nerad), тауматомонады (Thaumatomonas lauterborni De Saedeleer, T. seravini Mylnikov et Karpov) и церкомонады (Cercomonas lon-gicauda Dujardin, C. crassicauda Dujardin) не служили пищевыми объектами для Colpodella angusta и C. edax. Также в морских пробах не отмечено нападения и прикрепления Voromonas pontica к клеткам инфузорий, голых амеб и апузомонад. Обнаружено, что в условиях голодания клетки хищников уменьшались в размерах и затем погибали.
В ультраструктурном исследовании использована терминология, принятая при описании клетки споровиков, а также колподеллид и перкинзей [1, 8, 14, 16]. Следует подчеркнуть, что одни исследователи [7] называют незамкнутый микро-трубочковый конус, находящийся в роструме, псевдоконоидом, другие [16] - коноидом. Авторы придерживаются первого термина, так как существуют некоторые признаки, отличающие мик-ротрубочковый конус колподелл от состоящего из лент коноида споровиков [10].
Клетка Colpodella angusta окружена пелликулой (рис. 1а и 16) толщиной 28-30 нм и состоящей из наружной плазмалеммы и уплощенных пузырьков (альвеол). Последние отсутствуют в районе псевдоконоида (указано стрелкой, рис. 16 и 1ж). Под плазмалеммой располагаются 22-27 субпелликулярных микротрубочек (рис. 1в-1д), расстояние между которыми 70-120 нм. Два жгутика отходят порознь из жгутиковых карманов. Ближе к переднему жгутику располагается псевдоконоид длиной 1.5 мкм (рис. 1а-1д). Он состоит из 24-25 тесно сближенных, окруженных осмиофильным материалом, микротрубочек (рис. 1а-1д). Вблизи основания переднего жгутика начинается лента из четырех микротрубочек, проходящая затем вблизи псевдоконоида (рис. 1в и 1г). Нижний конец псевдоконоида образует широкую щель, которая сужается в верхней части псевдоконоида, но полностью не смыкается (рис. 1г и 10). Роптрии в виде грушевидных образований с ножкой, направленной вперед, лежат в полости псевдоконоида. Микронемы в виде узких трубок длиной 1 мкм и диаметром 20-30 нм находятся как внутри псевдоконоида, так и у его нижнего конца (рис. 1 а).
Рис. 1. Строение псевдоконоида Colpodella angusta (а-д) и Voromonas pontica (е-з): а, б, ж - продольный срез, в-е, з -поперечный; л.мт - лента микротрубочек, мн - микронемы, п - пелликула, п.ж - передний жгутик, пкд - псевдоконоид, р - роптрии, с.мт - субпелликулярные микротрубочки. Стрелка указывает на участок пелликулы кончика рострума, состоящий из одной мембраны.
Клетка Уогошопаз ропйса имеет сходное строение. Различия носят в основном количественный характер. Альвеолы отсутствуют в районе псевдоконоида (рис. 1ж). Последний располагается в переднем конце клетки и состоит из 20-21 микротрубочек (рис. 1е, 1з, 2а и 26), от которых отходят тонкие отростки (рис. 1е и 1з). Длина псевдоконоида 1.0-1.2 мкм. На срезах заметно, что в своей нижней части стенка псевдоконоида не замк
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.