ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2014, том 93, № 5, с. 621-635
УДК 595.123.1:591.465.11
УЛЬТРАСТРУКТУРА ЯЙЦЕКЛЕТОК И ЖЕНСКИХ КОПУЛЯТИВНЫХ ОРГАНОВ БЕСКИШЕЧНЫХ ТУРБЕЛЛЯРИЙ (ACOELA)
© 2014 г. Я. И. Заботин, А. И. Голубев
Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань 420008, Россия e-mail: Yaroslav_Zabotin@rambler.ru Поступила в редакцию 18.04.2012 г.
Впервые исследована ультраструктура яйцеклеток четырех видов бескишечных турбеллярий (Acoe-la) из различных семейств — Archaphanostoma agile, Otocelis rubropunctata, Symsagittifera japónica и Am-phiscolops sp. и женских копулятивных органов — бурс у S. japonica и Amphiscolops sp. На основании сходства ультраструктуры полового аппарата подтверждено сестринское положение семейств Sagitiferidae и Convolutidae. Проведенные исследования позволяют сделать предположение о возможности использования ультраструктуры ооцитов и особенностей оогенеза в филогенетике бескишечных турбеллярий.
Ключевые слова: бескишечные турбеллярии (Асое1а), половая система, яйцеклетки, ультраструктура, систематика, филогения.
DOI: 10.7868/S0044513414050092
В настоящее время в систематике и филогенетике животного царства широко используются ультраструктурные особенности половой системы (Реунов, Малахов, 1993; Дроздов, Иванков, 2000). В частности, именно на этих признаках в основном базируется современная систематика типа Plathelminthes (Иванов, Мамкаев, 1973; Райкова, 1991; Ehlers, 1985; Hendelberg, 1986). Электронно-микроскопические исследования половой системы плоских червей являются особенно актуальными, принимая во внимание исключительное многообразие строения их гамет и копу-лятивного аппарата при относительной простоте организации остальных систем органов.
Наибольший интерес в сравнительно-анатомическом отношении представляют бескишечные турбеллярии (Acoela) — группа беспозвоночных с невыясненным до конца систематическим положением. Одни зоологи считают их наиболее примитивными представителями Bilateria (Иванов, Мамкаев, 1973), другие — вторично упростившимися (Ливанов, 1955; Малахов, 2009). Данные молекулярной филогенетики также довольно противоречивы: ацелы либо считаются сестринской группой по отношению ко всем остальным Bilateria (Baguna et al., 2008), либо совершенно неожиданно помещаются в состав над-типа Deuterostomia (Philippe et al., 2011). Таким образом, как среди морфологов, так и среди молекулярных биологов нет единой точки зрения на
систематическое положение этой группы в животном царстве.
Строение половой системы бескишечных турбеллярий отличается большим разнообразием и сочетает в себе как крайне архаичные, так и специализированные признаки. Все Acoela, как и остальные турбеллярии, характеризуются внутренним оплодотворением и являются гермафродитами. У наиболее примитивных видов половые железы имеют диффузное строение (diffuse, or asacular gonad), т.е. лишены собственных стенок и представляют собой рассеянные в паренхиме сперматозоиды и яйцеклетки (Иванов, Мамкаев, 1973; Gremigni, Falleni, 1998). Настоящие, четко оформленные гонады (как органы) у Acoela не образуются. Однако эта примитивность гонад компенсируется богатым разнообразием женских и мужских копулятивных органов, особенности строения которых являются важными диагностическими и таксономическими признаками (Мам-каев, 1967; Петров, 2007, 2007а; Westblad, 1948; Dorjes, 1968; Petrov et al., 2004, 2006; Achatz et al., 2010). У наиболее примитивных бескишечных турбеллярий женские копулятивные органы и даже женское половое отверстие часто отсутствуют, хотя мужской совокупительный аппарат имеется всегда (Мамкаев, 1967; Иванов, Мамкаев, 1973). У высокоорганизованных Acoela женский копу-лятивный аппарат представлен одной или несколькими бурсами (семенными сумками), чаще всего открывающимися на поверхность эпители-
зированным каналом (вагиной, или влагалищем). По мнению большинства авторов, бурсы играют роль семяприемников и служат для хранения спермы партнера, прежде чем та поступит к оплодотворяемому яйцу (Мамкаев, 1967; Westblad, 1948). У многих видов Acoela семенные бурсы образуют придатки в форме жестких склеротизиро-ванных трубок — мундштуков или наконечников бурс (bursa mouthpiece), служащих для подведения спермиев к оплодотворяемым яйцеклеткам (Петров, 2007, 2007а; Petrov et al., 2006).
По характеру расположения желтка яйцеклетки Acoela относятся к энтолецитальному типу, характерному для всех архоофорных турбеллярий. Созревающие ооциты у Acoela и близких к ним Nemertodermatida окружены дополнительными клетками (accessory cells), функция которых еще не вполне ясна. Предполагается, что они ответственны за синтез желтка или участвуют в формировании яйцевой оболочки (Rieger et al., 1991; Raikova et al., 1995). Оплодотворенные яйца (зиготы) бескишечных турбеллярий, как и остальных плоских червей, заключаются в оболочку. У Acoela эта оболочка мягкая, не склеротизирован-ная и формируется из особых гранул (eggshell-forming granules), образующихся, как и у других архоофорных турбеллярий, внутри самих ооци-тов. Эти гранулы отличаются от аналогичных гранул других плоских червей отсутствием полифенолов и меньшими размерами. Их диаметр не превышает 0.48 мкм, в то время как у других турбеллярий он может достигать 1.00—2.00 мкм (Fal-leni, Gremigni, 1990; Chandler et al., 1992; Gremig-ni, Falleni, 1998).
Ультраструктура сперматозоидов уже известна для большого числа видов бескишечных турбеллярий и активно применяется в их систематике (Райкова, 1989; Петров, 2007; Заботин, Голубев, 2009, 2011; Raikova, Justine, 1994; Raikova et al., 1998; Hooge et al., 2002; Petrov et al., 2004). В то же время ультратонкое строение ооцитов, их оболочек и дополнительных клеток описано всего лишь для нескольких видов Acoela (Falleni, Gremigni, 1990; Chandler et al., 1992; Raikova et al., 1995; Falleni et al., 1995).
Нами проведено электронно-микроскопическое исследование яйцеклеток и женских копуля-тивных органов (бурс) четырех ранее не изученных видов бескишечных турбеллярий из семейств, занимающих различное филогенетическое положение в системе отряда.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Представители вида Archaphanostoma agile (Jensen 1878) (Isodiametridae) были собраны на литорали о-ва Виченная Луда (66°33' с.ш., 33°86' в.д., Керетский архипелаг, губа Чупа, Белое море), остальные три вида — Otocelis rubro-
punctata (Schmidt 1852) (Otocelididae), Symsagit-tifera japonica (Kato 1951) (Sagittiferidae) и Amphisco-lops sp. (Convolutidae) — на литорали о-ва Мукаиси-ма (34°40' с.ш., 133°18' в.д., юг о-ва Хонсю, Внутреннее Японское море, Япония) в песчаном грунте и смывах с водорослей. Черви были зафиксированы целиком в 1% глютаровом альдегиде на 0.1 М фосфатном буфере. Материал обрабатывался для трансмиссионной электронной микроскопии по стандартной схеме — дополнительная фиксация 1% раствором четырехоксида осмия на 0.1 М фосфатном буфере, обезвоживание спиртовым рядом (от 30% до абсолютного) и ацетоном, заливка в эпоновую смолу. Ультратонкие срезы были получены с помощью ультрамикротома "Reichert-Jung", контрастированы уранил-ацетатом и цитратом свинца. Просмотр и макроморфологический анализ полутонких срезов проводился на световом микроскопе Carl Zeiss Axio Imager A2. Фотографирование ультратонких срезов осуществлялось в лаборатории электронной микроскопии кафедры зоологии беспозвоночных Казанского (Приволжского) федерального университета с помощью трансмиссионного электронного микроскопа JEM 100 CX.
РЕЗУЛЬТАТЫ
УЛьтраструктура яйцеклеток и особенности оогенеза
Archaphanostoma agile. Яйцеклетки достигают 30.00 мкм в диаметре. Ядро (диаметром до 12.00 мкм) обычно занимает центральное положение. В ооплазме встречаются митохондрии, скопления каналов шероховатой эндоплазматической сети, множество диктиосом комплекса Гольджи. По всей ооплазме беспорядочно разбросаны включения двух типов: электронно-плотные желточные гранулы диаметром 1.00—1.50 мкм и более мелкие (около 0.50—1.00 мкм) гранулы, формирующие оболочку. Последние отличаются от желточных гранул меньшей электронной плотностью и наличием электронно-плотных зерен (рис. 1а). Они встречаются значительно реже, чем желточные гранулы и в основном на периферии ооцита, ближе к оолемме. Нередки в ооплазме липидные капли и мультиламеллярные тельца. На определенных участках поверхности яйцеклетки наблюдаются признаки формирования электронно-плотной первичной оболочки.
Каждый ооцит окружен многочисленными отростками дополнительных клеток, которые, причудливо переплетаясь, заходят в инвагинации оолеммы на глубину до 5.00—6.00 мкм (рис. 1б). Наиболее заметными структурами цитоплазмы дополнительных клеток являются каналы шероховатой эндоплазматической сети, липидные капли диаметром до 8.00 мкм и пищеварительные
Рис. 1. Яйцеклетки и дополнительные клетки Archaphanostoma agile: а — группа дополнительных клеток (в центре) между двумя яйцеклетками (вверху и внизу), б — яйцеклетка (справа) и дополнительная клетка (слева). Масштаб 1.00 мкм.
вакуоли, наличие которых явно свидетельствует о процессе фагоцитоза.
Ядра дополнительных клеток обычно вытянуты в длину (до 6.00 мкм) и богаты пристеночными
скоплениями хроматина. Ядрышко округлое, около 2.00 мкм в диаметре, располагается приблизительно в центре ядра. Кариоплазма бывает изрезана неглубокими инвагинациями ядерной
оболочки, в которые входят тяжи цитоплазмы шириной до 1.00 мкм.
Замечено, что по мере созревания яйцеклеток дополнительные клетки начинают деградировать и разрушаться. Между яйцеклетками, еще покрытыми остатками этих клеток, образуются обширные полости, заполненные продуктами этого процесса. Пищеварительная паренхима вклинивается в эти полости и, по всей вероятности, принимает активное участие в утилизации их содержимого. В пользу этого говорят многочисленные следы фагоцитоза в цитоплазме этих клеток.
Otocelis rubropunctata. Яйцеклетки имеют округлую или овальную форму и достигают в диаметре 25.00 мкм. Цитоплазматическая мембрана "усажена" многочисленными мелкими плотными гранулами и изрезана инвагинациями глубиной до 2.00 мкм. Ооплазма электронно-плотн
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.