Содержание к диссертации
ОГЛАВЛЕНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
Систематика и филогения 10
Заражение 14
Интерна 14
Стволовые клетки 14
Внутреннее развитие 15
Органогенез 18
Выход экстерны 19
Внутреннее развитие 20
Колониальность и множественное заражение 21
Самцы 24
Kentrogonida 24
Akentrogomda 25
Экстерна 25
Рост и развитие 25
Линька у хозяина и паразита 26
Гибель экстерн 27
Регенерация 28
Половое размножение 28
Женская половая система 29
Мужская половая система 29
Kentrogonida 29
Akentrogomda 30
Оплодотворение 31
Плодовитость 32
Репродуктивный цикл 33
Поведение хозяина 33
Личинки Rhizocephala 3 5
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ 41
Сбор материала 41
Фиксация материала 45
Кратковременное культивирование интерны ш vitro. 46
Гистологический анализ 46
Культивирование клеток мыши в монослос 46
Гистохимические методы 47
Ультраструктурний анализ 50
РЕЗУЛЬТАТЫ 54
Морфофункциоиальная организация Sacculina polygenea на паразитической стадии
жизненного цикла. 54
Общий вид 54
Экстерна 54
Интерна 55
Внутреннее развитие 58
Бластогенез 58
Нуклеусы 58
Эмбриональные стволовые клетки 62
Митотические деления 64
Морфогенез индивида 64
Развитие модуля трофической системы интерны индивида 67
Морфогенез 68
Трофическая система интерны 68
Эпителиальные клетки 69
Трофические клетки 70
Развитие модуля экстерны: репродуктивная система 76
Наружное развитие экстерны 82
Рецептакулы 82
Стадия І - ювенилі.ная экстерна 85
Стадия II - оплодотворённая экстерна 86
Стадия III - созревающая экстерна 88
Стадия IV - зрелая экстерна 95
Стадия V - опустошенная экстерна 100
Сроки размножения 102
Гибель экстерны 102
Плодовитость экстерны 104
Личинки 105
Науплий 105
Циприсовидная личинка 105
Заражение хозяина и его поведение 106
Уровень заражения 109
Морфофункциоиальная организация Peltogastereiia gracilis ffa паразитической стадии
жизненного цикла. ПО
Общий вид 110
Экстерна 1Ю
Интерна 112
Внутреннее развитие 1 ІЗ
Блаетогенез ИЗ
Нуклеусы 114
Эмбриональные стволовые клетки 119
Митотические деления 123
Морфогенез индивида 123
Морфогенез і 26
Трофическая система интерны 126
Стадия начала функционирования корешка 126
Стадия функциональной активности корешка 127
Стадия морфофункциональной перестройки корешка и секреции \ 35
Стадш угасают трофической функции 139
Кутикула 146
Влияние, хозяина 148
Личинки 149
Морфофункциональная организация Thylacoplethus sp. на паразитической стадии
жизненного цикла с описанием нового вида. 150
Общая характеристика нового вида 150
Экстерна 150
Интерна 158
Морфофункциональная организация Pdtogaster reticulatus на паразитической стадии
жизненного цикла. 167
Общий вид 167
Экстерна 167
Интерна 167
Общая характеристика 167
Зачатки экстерн 168
Трофическая система 176
ОБСУЖДКНИЕ 182
Жизненный цикл колониальных корпеголовых: Saccuiina polygenea, Pllogasterella
gracilis и Thylacoplethus sp. 182
Заражение, 182
Блаетогенез, 183
Эмбриональные стволовые клетки 1 86
Развитие зачатков индивидов. 190
Функционирование (репродуктивные циклы) экстерн 193
Личинки. 199
Трофическая система корнеголовых ракообразных І 99
Трофические клетки 200
Эпителиальные клетки 203
Инфицирование 206
Отношения паразит-хозяин 208
ДОПОЛНЕНИЕ 214
Практическое значение корнеголовых и рекомендации по предотвращению
распространения заражения промысловых крабов 214
Уровень зараженности популяций крабов 218
Практические рекомендации 218
ЗАКЛЮЧРНИЕ 221
ВЫВОДЫ 225
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 226
БЛАГОДАРНОСТЬ И ПРИЗНАТЕЛЬНОСТЬ 240
Введение к работе
Актуальность проблемы.
Жизненный цикл корнсголовых ракообразных (Crustacea: Rhizocephala), паразитирующих в организме десятиногих раков, включает две основные стадии: паразитический организм, размножающийся половым путем, и свободноживущая личинка. Паразитическая стадия корнеголовых представлена организмом женского пола, в то время как карликовые личиночные самцы редуцируются в конечном итоге до сперматогенной ткани внутри тела самки.
Паразитический организм корнеголового ракообразного внутри тела хозяина предсіавлен интерной - системой тонких разветвлённых нитей, которые распространяются в гемоцсле хозяина, обеспечивая питанием организм паразита. Со временем па поверхности чела хозяина появляется наружный мешок или экстерна -сезонное (временное) образование, содержащее половую систему паразита и продуцирующее личинки. Развиваясь, личинки покидают .жсіерну, выполняя расселите] іьпу 10 функцию, они активно передвигаются в планктоне в поисках хозяина (личинки женского пола) или виргннной экстерны (личинки мужского пола).
Обусловленное паразитизмом усложнение жизненною цикла корнеголовых приводит у некоторых видов к возникновению колониальной организации в результате почкования интерны (Hoeg, Lutzen, 1993, 1995). Колониальная организация корнеголовых изучена недостаточно и лишь у некоторых видов, в частности, SaccuUna polygenea (Lutzen, Takahashi, 1998; Шукалюк, Исаева, 2000; Isaeva et al,, 2001; Шукалюк, 2002). Процессы бесполого размножения корнеголовых ракообразных путем почкования интерны, морфогенеза индивидов и всей колонии, дифференциации клеток и тканей паразита, представляющие большой интерес для биологии развития и общей биологии, оставались долгое время не исследованными. В этом заключается актуальность выполненной работы. Цель и задачи исследования.
Целью данной работы было сравнительно- морфологическое изучение организации колониальных представителей корнеголовых ракообразных: SaccuUna polygenea, Peltogasterella gracilis\ Thylacoplethus sp. и нсколониального вида
Peltogaster reticulaius с использованием методов прижизненного, гистологического, гистохимического и ультрастуктурного исследования. Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:
L Визуализировать и изучить организацию колониальной интерны Sacculina polygenea, Peltogasterella gracilis и Thylacoplethus sp. и интерны пеколониального вида Peltogaster reticulatus.
Выявить эмбриональные стволовые клетки у представителей колониальных ракообразных Sacculina polygenea, Peltogasterella gracilis и Thylacoplethus sp.
Описать процесс бесполого размножения и морфогенеза множественных зачатков экстерн у колониальных представителей корнеголовых Sacculina polygenea, Peltogasterella gracilis^ Thylacoplethus sp.
Изучить репродуктивный цикл экстерн, определить репродукционный потенциал экстерн Sacculina polygenea и уровень заражённости этим видом краба-хозяина Ilemigrapsus sanguineus в различных участках залива Восток Японского моря.
Проанализировать варианты репродуктивной стратегии корнеголовых ракообразных, связанные с особенностями бесполого размножения.
Научная новизна и теоретическое значение работы.
Впервые с использованием метода кратковременного культивирования визуализированы и изучены in vitro участки колониальной интерны Sacculina polygenea и Peltogasterella gracilis, исследованы также интерны колониального вида Thylacoplethus sp. и вида с одиночной экстерной Peltogaster reticulates. Проанализирована пространственная организация интерны этих видов. Впервые обнаружены и описаны стволовые клетки корнеголовых ракообразных, дающие начало половым клеткам и всему спектру соматических дифференцировок интерны и экстерны. Впервые на представителях беспозвоночных использован модифицированный метод выявления прочным фиолетовым активности щелочной фосфатазы в эмбриональных стволовых клетках колониальных ракообразных Sacculina polygenea, Peltogasterella gracilis и Thylacoplethus sp. На гистологическом и ультраструктурном уровне описаны процессы бесполого размножения у колониальных представителей корнеголовых Sacculina polygenea,, Peltogasterella gracilis, Thylacoplethus sp., изучены особенности их строения, жизнедеятельности, репродуктивной и трофической систем- Впервые описаны процессы морфогенеза и
цитодифферснцировки множественных зачатков экстерн колонии Saccidina polygenea и зачатка индивида неколониального вида корнеголового ракообразного Peliogasler reticulatm. Описан репродуктивный цикл экстерн и эмбриональное развитие Sacculina polygenea. Определен уровень зараженности Saccidina polygenea прибрежного краба Hemigrapsus sanguineus в различных участках залива Восток Японского моря и ей репродуктивный потенциал. Проанализированы различные варианты репродуктивной стратегии разных представителей корнеголовых ракообразных, связанные с особенностями их бесполого размножения. Практическое значение работы.
Метод выявления активности щелочной фосфатазы в ингерне корнеголовых ракообразных возможно использовать па беспозвоночных животных разных таксономических групп. Полученные данные могут быть включены в программу специализированных курсов по зоологии и паразитологии для высших учебных заведений. Поскольку корнеголовые ракообразные поражают, в частности, промысловых десятиногих ракообразных, понимание их жизненного цикла и репродуктивной стратегии позволяет выработать рекомендации по разумному природопользованию. Положения, выносимые на защиту.
Колониальная интерна Sacculina polygenea и Peltagasierella gracilis - организм высшего порядка, состоящий из множества индивидов разных стадий развития. Развитый индивид представлен репродуктивным модулем (экстериой) и модулем трофической системы.
Бесполое размножение интерны Saccidina polygenea, Peltagasierella gracilis и Thylacoplcihus sp. осуществляется путем почкования эпителиального столона, внутри которого находятся стволовые клетки, дающие начало всем клеткам и тканям интерны и -экстерн, включая женские половые клетки в яичнике экстерны.
Peltogaster reticulums, имеющий, как правило, одиночную экстерну и традиционно относимый к неколониальным корнеголовым, потенциально колониален: в интерне обнаружено несколько связанных друг с другом зачатков экстерн.
Плодовитость изученных видов корнеголовых определяется количеством личинок, продуцируемых экстериой, числом генераций экстерн, циклов репродукции
каждой экстерны и числом образуемых экстерн - одной у Peltagaster reticutatus., нескольких у Sacculina pulygama, десятков у Peltogasterella gracilis и еще большего множества экстерн у Thylacoplethus sp.. Эти вариации репродуктивной стратегии коррелируют с интенсивностью процесса почкования интерны. Апробация работы.
Результаты исследований и основные положения докладывались на ежегодных научных конференциях Института биологии моря ДВО ГАИ (Владивосток, 1999, 2000, 2002); научных семинарах Лаборатории эмбриологии ИБМ ДВО РАН (Владивосток, 2000, 2001, 2002, 2003); открытых семинарах Лаборатории морфологии и функции клеточных структур ИЦиГ СО РАН (Новосибирск, 1999, 2000, 2001, 2003); региональной конференции молодых ученых ДВО РАН (Владивосток, 2002); 76-ой Международной конференции американского общества паразитологов (Альбукерке, США, 2001); 10-ом международном конгрессе по паразитологии (Ванкувер, Канада. 2002). Публикации.
По теме диссертации опубликовано 8 работ. Объём и структура диссертации.
Диссертация изложена на 239 страницах машинописного текста и содержит 122 рисунка и 11 таблиц. Список литературы включает 164 публикаций.