УДК 597.554.3.691.431.4
ВЛИЯНИЕ ТИРЕОИДНЫХ ГОРМОНОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ
ДЕФИНИТИВНОЙ ФОРМУЛЫ ГЛОТОЧНЫХ ЗУБОВ У ПЛОТВЫ RUTILUS RUTILUS (CYPRINIDAE, CYPRINIFORMES) © 2011 г. А. А. Болотовский*, Б. А. Лёвин*, **
* Институт биологии внутренних вод РАН — ИБВВ, Борок Ярославской области ** Институт проблем экологии и эволюции РАН — ИПЭЭ, Москва E-mail: leha-bolot@mail.ru Поступила в редакцию 15.03.2010 г.
Подробно исследовано развитие озубления глоточных костей плотвы Rutilus rutilus и влияние тирео-идных гормонов на него. Показано, что экзогенный трийодтиронин ускоряет развитие озубления, в то время как дефицит трийодтиронина (вызванный добавлением в среду тиомочевины) — замедляет. В свою очередь изменение темпа развития ведёт к изменению дефинитивного состояния формулы глоточных зубов. Ускорение развития приводит к достоверному снижению числа зубов и появлению формул 5—5, 5—4 и 4—4 вместо типичной формулы 6—5 у особей из контрольной группы и природных популяций. При замедлении развития наблюдается тенденция к увеличению частоты формулы 6—6. По-видимому, присущая плотве направленная асимметрия формулы глоточных зубов (6—5) обусловлена разным типом развития озубления на левой и правой костях.
Ключевые слова: глоточные зубы, озубление, развитие, гетерохронии, тиреоидные гормоны, гойтро-гены, Cyprinidae.
Карповые рыбы (Cyprinidae) не имеют зубов на челюстях, но обладают хорошо развитыми выростами на 5-й, видоизменённой, жаберной дуге — глоточными зубами. Расположение и число глоточных зубов — довольно стабильный и часто видоспеци-фичный признак, традиционно используемый в систематике этого обширного семейства (Берг, 1912; Vladykov, 1934; Chu, 1935; Wu et al., 1981; Howes, 1991). Однако проведённые недавно эксперименты по замедлению и ускорению развития крупного африканского усача Labeobarbus intermedins путём манипулирования его тиреоидным статусом показали, что можно вызвать значительные изменения не только в относительно вариабельном признаке (число чешуй), но ив числе глоточных зубов и даже в числе их рядов (Смирнов и др., 2006; Смирнов, Лёвин, 2007; Shkil et al., 2010).
У плотвы Rutilus rutilus — представителя подсемейства ельцовых (Leuciscinae) семейства карповых — имеется лишь один ряд глоточных зубов по сравнению с тремя рядами у африканского усача (подсемейство Barbinae). Помимо этого, плотва характеризуется направленной асимметрией формулы глоточных зубов: большая часть рыб имеет зубную формулу 6—5. Развитие озубления и гистогенез глоточных зубов у этого вида изучались ранее (Гриб, 1930; Чепракова, 1958). В ранних работах развитие озубления реконструировали по гистологическим срезам. По мнению Ланге
(1967), данный метод легко может ввести в заблуждение относительно числа рядов и числа основных и замещающих зубов. Поэтому мы использовали метод реконструкции озубления глоточных костей по окрашенным, а затем просветлённым препаратам рыб.
Цель настоящей работы — исследовать развитие озубления глоточных костей и его дефинитивное состояние у плотвы в норме и при различном тиреоидном статусе, искусственно вызывая дефицит или избыток тиреоидных гормонов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Материалом для данного исследования послужили личинки и молодь плотвы, выращенные из осеменённой сухим способом икры одной пары производителей, отловленных в Рыбинском водохранилище вблизи пос. Борок Ярославской области. Через 10 мин после осеменения икру разделили на три части и поместили в разные среды: ТГ-группа — щелочной раствор трийодтиронина (Т3), 1 нг/мл; ТИО-группа — 0.02%-ный раствор тиомочевины — гойтрогена, блокирующего синтетическую активность щитовидной железы; контрольная группа — отстоянная водопроводная вода. Все растворы воздействующих веществ приготавливали на основе водопроводной воды. В период инкубации икру содержали в кристаллизаторах, вылупившихся личинок — в аквариумах
БОЛОТОВСКИИ, ЛЁВИН ce0 an1
7 -----( A4 V.
6 "—i A5 У-- —t A3
5
Рис. 1. Появление и распределение глоточных зубов у Cyprinidae (по: №ка^ша, 1991, с модификациями). 1—7 — поколения зубов; ро1, се0, ап1—3 — позиции зубных семейств; 1—УН — зубы центральной (искривлённой) части глоточной кости; — зубы, прирастающие к передней (антериальной) части кости; А1—А5 — зубы главного ряда в дефинитивном состоянии. Пояснения см. в тексте.
объёмом 40 л с принудительной аэрацией. Условия содержания (температура, световой режим, плотность посадки, кормление) были одинаковы для всех экспериментальных групп. Ежедневно в аквариумах меняли около 1/2 объёма воды, поддерживая концентрацию действующих веществ. Первые 2 мес. рыб кормили зоопланктоном и ар-темией, впоследствии — комбикормом Biomar для форели.
Начиная с возраста 9 сут. (возраст отсчитывали от момента осеменения) регулярно фиксировали в 4%-ном формалине от 3 до 6 особей. На протяжении раннего онтогенеза личинок фиксировали через каждые 2 сут., по мере развития молоди периодичность фиксации постепенно увеличивали. Измеряли общую длину рыб (TL), в тексте приводятся средние значения (n = 3—6 экз.).
Фиксированных рыб окрашивали в спиртовом растворе ализарина по модифицированной методике (Taylor, van Dyke, 1985). После окраски рыб отмывали от спирта в воде и помещали для просветления в щелочной раствор (КОН). Для окончательного просветления, обработки и дальнейшего хранения все экземпляры помещали в 100%-ный глицерин. Из просветлённых препаратов через жаберные щели извлекали глоточные зубы с окружающими их тканями и просматривали под бинокуляром Motic DM143-FBGG. Фотографии получены с помощью электронного сканирующего микроскопа Carl Zeiss, Leo 1420. Во всех трёх группах развитие озубления глоточных костей подробно исследовали до возраста 24 сут. Границу ювенильного и дефинитивного состояния признака определяли по исчезновению многорядно-сти зубов и прекращению добавления новых зубов в антериальных положениях. Дефинитивная формула глоточных зубов оценена у 72 особей
контрольной группы, у 173 — ТГ-группы и 34 — ТИО-группы.
Подробно исследуя развитие глоточных зубов некоторых видов карповых рыб, Накаджима (№-ка^ша, 1979, 1984, 1987) разработал терминологию, которую мы используем в данной статье (рис. 1). По Накаджиме (1984), волны замены — это серии замещающих зубов одной генерации (поколения), на рисунке обозначены как горизонтальные пунктирные линии (1—7); зубное семейство (на рисунке — зубы разных поколений, соединённые сплошной линией) — первичный зуб и замещающие его зубы, которые появляются в определённой, одной и той же позиции (ро1, се0, ап1, ап2, ап3) на глоточной кости. Зубы центральной (искривлённой) части глоточной кости нумеруются в порядке появления большими римскими цифрами (I, II, III, IV и т.д.). Зубы, прирастающие к передней (антериальной) части кости, нумеруются малыми римскими цифрами (^ И, ш и т.д.). Первый зуб (I) появляется в центральной позиции се0. Позиции, в которых зубы прирастают антериально, обозначаются как ап1, ап2, ап3, а позиции, в которых зубы прирастают постери-ально, — ро1, ро2 и т.д.
В описании результатов понятие "глоточный зуб" используется только для приросших к глоточной кости зубов. Развитие глоточного зуба начинается с формирования зубного зачатка, который затем превращается в зубную коронку (Гриб, 1930). Первой визуально наблюдаемой структурой при окрашивании ализарином является коронка зуба. Поэтому неприросшие зубы мы называем коронками.
Достоверность различий между распределениями частот в разных группах оценивали, используя непараметрический критерий Колмогорова-Смирнова.
Возраст, Контроль ТГ-группа ТИО-группа
сут. после оплодотворения
11 ТЬ 6.4 мм 11 II О: ¿0 : Ф Ф : 9! ¡9 11 11 ТЬ 6.1 мм 1 1 1 1 1 1 фТф фТф : Ф ; ; Ф : ТЬ 6.5 мм II II 0! ¿0 : Ф Ф : 9: ¡9 11 11
13 ТЬ 6.4 мм 1 1 1 ) 1 1 ТЬ 6.3 мм ■ II III ТЬ 6.6 мм 1 1 1 ) 1 1
15 1 1 1 1 1 | ТЬ 6.6 мм О < I 1 1 1 ТЬ 6.5 мм фТф фТф : Ф : : Ф : 1 1 1 1 1 | ТЬ 7.4 мм
17 I 1 1 1 1 1 | 1 ■ 1 1 1 I 1 , 1 о: • : ! • ¡9 :о : • • : о: о: • : : • ¡о I 1 ■ ■ 11,1 ТЬ 7.6 мм 1 1 1 1 1 1 1 : ф : : + : о О | | 1 ■ | | ТЬ 7.3 мм 1 I 1 1 1 | | : ф : : * : о Г.#о О | | ■ 1 | | ТЬ 7.8 мм
| 1 > | 1 1 | | 6:ф : ! ф¡о ■•■ф фТф: Ф^Ф: : Ф : Ф | О • 1 1 1 | | 1111 1 1 1 1 ф!ф : : ф :ф 1 ф 1 1111 1111 1 1 1 1 1ф : Ф Ф:Ф: 0: Ф : :Ф:9 1 ф 11
19 ТЬ 7.7 мм ТЬ 7.6 мм ТЬ 8.0 мм
1111 1 1 1 1 Ф: Ф : : Ф :Ф 1 ф 11 1)11 1 1 1 1 ) о; • : ! • : :# \ ® <8>: #:о о; • : : • 1 ф 11 1111 ф 1111 1 1 1 ■ Ф:Ф : 1 Ф ;Ф № 1 ф 11
22 ТЬ 11.3 мм ТЬ 8.8 мм ТЬ 8.1 мм
1 1 1 1 1 1 111111 о:«: • : ; • ;#:о ю:# : ® ®\%\о\ о!#! • : : • ¡#¡0 •О 1 • 1 1 1 1 • 10 1 iii.II 1111) о:*;®: ;<$>:•: Ф;Ф;Ф: ! Ф ¡Фф о II.II 1111
24 ТЬ 11.6 мм ТЬ 10.4 мм ТЬ 8.6 мм
1111111 1111111 ¿"й?*?* 6 ?*?*?: 11ф|ф| 1 1 1 ■ ф ■ о ' О о!Ф1Ф! ¡Ф!Ф!6 ФфФ^Ф: :Ф:Ф±Ф 6 II.II 111111 ¿Ф;Ф: : Ф ! ФфФ
Рис. 2. Динамика развития озубления глоточных костей плотвы ЯыШш гыШш в контрольной и двух экспериментальных группах. (---) — поколения зубов, (•) — приросшие к кости зубы, (О) — неприросшие зубные коронки (недавно
появившиеся); (®) — подвергшиеся резорбции зубы.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Последовательность появления коронок, их прикрепления и резорбции глоточных зубов у личинок плотвы в контрольной и экспериментальных группах отражена на рис. 2. У особей из всех групп в раннем онтогенезе обнаружено присутствие более одного ряда глоточных зубов.
Развитие озубления глоточных костей в контроле начинается с появления коронки первого зуба
в позиции се0. При этом окостенение 5-й жаберной дуги (глоточной кости) ещё не началось, что отмечали и ранее (Гриб, 1930). В возрасте 9 сут. (ТЬ 6.2 мм) в районе глотки отмечены кальцинированные коронки первого глоточного зуба I (справа и слева). Затем в возрасте 11 сут. (ТЬ 6.4 мм) появляются ещё две коронки (ап1 и ро1). Они располагаются позади и с двух сторон от первого зуба, который к тому времени уже прирос к окостеневающему участку глоточной кости. Корон-
ки зубов II и III образуют вторую волну замены. В возрасте 13 сут. (ТЬ 6.4 мм) зарегистрирована коронка зуба IV третьей волны. Она локализована позади двух зубов второй волны, напротив зуба I (позиция се0).
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.