=ОНТОГЕНЕЗ И ЭВОЛЮЦИЯ
УДК 591.3:591.471.4:598.115.31
РАННИЕ СТАДИИ ЭМБРИОГЕНЕЗА ЧЕРЕПА УЖА ОБЫКНОВЕННОГО, NATRIX NATRIX (SERPENTES, COLUBRIDAE) © 2015 г. М. Ф. Ковтун, А. В. Шевердюкова
Институт зоологии имени И.И. Шмальгаузена НАНУкраины 01601 Украина, Киев, ул. Хмельницкого, д. 15 E-mail: hstramontana@gmail.com Поступила в редакцию 29.05.2014 г. Окончательный вариант получен 19.01.2015 г.
Работы различных авторов по эмбриогенезу черепа змей выполнены на эмбрионах, полученных после откладки яиц. Цель настоящего исследования — изучить начальные стадии формирования хрящевого черепа эмбрионов ужа обыкновенного до откладки яиц. Эмбрионы ранних стадий (24—27 стадий нормального развития согласно таблице Д. Цера (Zehr, 1962)) получены путем операции кесарева сечения. На 25-й—27-й стадиях эмбриогенеза выявлены не описанные ранее структуры, которые существуют на протяжении одной-двух стадий, а затем исчезают. Они названы "временные структуры". Предположение о природе этих структур основывается на их топографии и сопоставлении со структурами развивающегося или сформированного хрящевого черепа других позвоночных. Высказана гипотеза, что эти временные структуры являются следами хрящевого черепа предковых форм и указывают на существование нескольких вариантов формирования хрящевого черепа в историческом становлении позвоночных.
Ключевые слова: хрящевой череп, эмбриогенез, временные структуры, Natrix natrix, змея.
DOI: 10.7868/S0475145015040023
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что в пренатальном онтогенезе змей, как и других позвоночных, первыми из элементов будущего хрящевого черепа появляются закладки базовых структур: черепные трабекулы, парахордалии и полярные хрящи (de Beer, 1937; Kamal, Hammouda, 1965c; Bellairs, Kamal, 1981; Kuratani, 1999; Ярыгин, 2009; Sheverdyukova, 2012).
В яйцах змей непосредственно после их откладки, эмбрионы находятся на 27-й стадии развития (Корнева, 1969; Jackson, 2002; Boughner et al., 2007; Boback et al., 2012) согласно таблице нормального развития, предложенной Д. Цером (Zehr, 1962). Практически все исследования эмбриогенеза черепа змей начинались с этой или более поздних стадий развития (Parker, 1878; Brock, 1929; Bäckström, 1931; Pringle, 1954; KEmal, Hammouda, 1965abc; El-Toubi et al., 1970; 1973; Haluska, Al-berch, 1983; Deiques, 2004; Jackson, 2002; Boughner et al., 2007).
Череп змей характеризуется высокоразвитым кинетизмом, происхождение которого связывают с приспособлением к питанию крупными объектами (Dullemejer, 1956; Albright, 1959; Gans, 1959; Frazzetta, 1966; Иорданский, 1978; Cundall, Greene, 2000). С этой особенностью связывают и значительную редукцию глазнично-височного отдела
хрящевого черепа змей: редуцированные орбитальные хрящи описывали только у некоторых видов змей (Parker, 1878; Bellairs, 1949; Kamal, Hammouda, 1965b).
Цель работы: исследовать динамику развития хрящевого черепа ужа обыкновенного Natrix natrix Linnaeus, 1758 (Serpentes, Colubridae) на начальных стадиях его формирования; привлечь внимание эмбриологов к исследованию ранних стадий эмбриогенеза черепа других видов позвоночных.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Беременные самки N. natrix были отловлены в естественной среде обитания и помещены в террариумы, где происходила откладка яиц. Яйца инкубировали в увлажненном вермикулите при температуре 26—28°С. Ежедневно из кладки отбирали по два эмбриона. Таким образом, получили эмбрионов 27-й и последующих стадий развития. Для получения эмбрионов более ранних стадий развития, за несколько дней до естественной откладки яиц, проводили операцию кесарева сечения, разработанную специально для змей (Clark, 1937).
Анестезию и иммобилизацию животных проводили по методике, разработанной для рептилий
(Васильев, Тимерина, 2000). Для сохранения способности самок к воспроизведению потомства, яйца изымали только из верхнего яйцевода. Эмбрионы, полученные от одной самки, находились на одной стадии развития; от разных самок — на разных. Таким образом, получили эмбрионов
24-й—27-й стадий развития согласно таблице стадий нормального развития Д. Цера (1962). С интервалом 24—48 часов было прооперировано 6 самок. После реабилитации, когда самки начали активно питаться, их выпустили в места отлова. Через год была обнаружена беременная самка с послеоперационным рубцом, что свидетельствует о щадящей методике проведенных экспериментов.
Эмбриональный материал после извлечения из яйцевых оболочек фиксировали в 8% формалине и заключали в парафин по стандартной методике. Серийные гистологические срезы толщиной 5—7 мкм окрашивали альциановым синим и гематоксилин-эозином. Всего исследовано 12 эмбрионов от 24-й по 28-ю стадии развития: 24-й стадии — один;
25-й — три; 26-й — два; 27 — три; 28 — три.
Таблица стадий нормального развития Д. Цера,
используемая нами для определения возраста эмбрионов N. natrix, разработана на представителе живородящего вида Thamnophis sirtalis Linnaeus, 1766 (Serpentes, Colubridae). Это наиболее полная таблица, описывающая стадии эмбрионального развития змеи сем. Colubridae от зиготы до рождения. Она основана на характеристике экстерьерных признаков эмбрионов. Идентичные морфологические преобразования происходят в эмбриогенезе и живородящих, и яйцекладущих змей, поэтому мы считаем таблицу Д. Цера подходящей и для яйцекладущих видов змей сем. Colubridae.
Фотографии гистологических препаратов получены с использованием микроскопа Zeiss Axio Imager M1 и программного обеспечения Zeiss Axio 4.63.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Исследование начато с 24-й стадии развития. Мезенхимные закладки базовых структур хрящевого черепа — черепных трабекул и парахордалий — появляются на 25-й стадии развития, полярных хрящей — на 26-й. Параллельно, на 25-27-й стадиях развития в области формирования будущего черепа обнаружены другие, не описанные ранее у змей структуры. Они прослеживаются на серийных гистологических срезах на протяжении од-ной-двух стадий, затем становятся волокнистыми и исчезают к концу 27-й стадии развития; исходя из этой особенности, называем их "временные структуры". Межклеточное вещество временных структур окрашивается альциановым синим, что свидетельствует о наличии в нем кислых мукопо-лисахаридов. Сходно на начальных этапах хон-дрогенеза окрашиваются закладки черепных тра-бекул, полярных хрящей и парахордалий (рис. 1).
Поскольку природа описываемых структур неизвестна, то при их описании мы столкнулись с некоторыми сложностями в названии каждой из временных структур. Чтобы не усложнять проблему и не вводить новых названий, мы заимствуем принятые в литературе названия структур развивающегося или сформированного хрящевого черепа позвоночных, топографически схожих с описываемыми временными структурами в развивающемся хрящевом черепе эмбрионов N. natrix, то есть прибегаем к аналогиям.
Ранние закладки элементов хрящевого черепа формируются эмбриональной мезенхимной тканью; на последующих стадиях эмбриогенеза в них начинаются процессы охрящевения. Ткань, которой представлены временные структуры на ранних стадиях эмбриогенеза черепа N. natrix, нельзя назвать мезенхимной, как нельзя назвать и хрящевой. Поскольку межклеточное вещество ткани временных структур восприимчиво к альциано-вому синему, а исчезновению этой ткани предшествует процесс разволокнения, мы склонны считать эту ткань прехондральной (предхрящевой).
Временные структуры, их топография и динамика развития
Стадия 24
На гистологических срезах головы эмбриона N. natrix 24-й стадии развития четко различаются головной мозг, крупные кровеносные сосуды, нервные ганглии, хорда, закладки органов зрения. Область вокруг головного мозга заполнена недифференцированной мезенхимой. Закладки структур будущего черепа не распознаются.
Стадия 25
Появляются мезенхимные закладки черепных трабекул и парахордалий. На этой же стадии под передним мозгом видно скопление ткани с признаками прехондрального состояния. Она заполняет пространство между закладками черепных трабекул, покрывая гипофизарное окно (рис. 2а — вс^. Таким образом, формируется структура, топографически соответствующая дну хрящевого черепа эмбрионов позвоночных. Эта структура ранее у змей не описана.
Стадия 26
Появляются мезенхимные закладки полярных хрящей. Описанная выше структура, топографически соответствующая дну хрящевого черепа, становится волокнистой и частично теряет восприимчивость к альциановому синему (рис. 2б, 3a — вс^.
На этой же стадии, латеральнее переднего мозга и дорсомедиальнее закладки органа зрения различимы цельные непрерывные прехондраль-ные структуры. Их передние края окружают мозг дорсо-латерально (рис. 3a — вс2), задние (на уровне гипофиза) — латерально (рис. 4a — вс4). На уровне гипофиза вентральные края этих структур соединены с мезенхимными закладками полярных хрящей. Эти структуры продолжаются в посторбитальной области (рис. 4б — вс4). Они топографически соответствуют орбитальным хрящам, образующим боковые стенки в сформированном хрящевом черепе эмбрионов позвоночных (de Beer, 1937). Их дорсальные края, сливаясь и покрывая мозг дорсально до уровня гипофиза, образуют структуру, топографически соответствующую крыше хрящевого черепа (рис. 3a — вс3). Абораль-нее гипофиза дорсальные края описываемых
(а)
I_I
Рис. 2. Поперечные срезы головы эмбриона N. па-Мх (альциановый синий и гематоксилин-эозин): а — 25-я стадия развития; б — 26-я стадия развития: вс^ — временная структура, идентифицируемая как дно хрящевого черепа; м — головной мозг; р — ротовая полость; чт — закладка черепной трабекулы.
структур остаются свободными (рис. 4а, 4б). Временные структуры вс2, вс3 и вс4 в совокупности формируют монолитное образование (подобие черепной коробки). Составляющие черепной коробки описываются раздельно.
Латерально от структур, топографически соответствующих орбитальным хрящам, и дорсо-ме-диально от закладок органа зрения, видны другие независимые структуры неизвестной природы (рис. 4б — вс5). В заглазничной области они тянутся над ганглием тройничного нерва и достигают уровня закладок полукружных каналов, где в будущем будут сформированы слуховые капсулы.
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.