Введение к работе
Актуальность темы. Воздействие гравитации на живые организмы привлекает к себе внимание широкого круга исследователей.
К настоящему времени имеется достаточно экспериментальных данных, подтверждающих, что изменение направления и величины силы тяжести оказывает влияние на структурно-функциональные и поведенческие характеристики организмов. Однако конкретные механизмы происходящих процессов до сих пор не ясны: влияет ли гравитация опосредованно через изменение физико-химических параметров внешней среды (Таирбеков, 1994; 1996; 1997) или же мы имеем дело с прямым влиянием силы тяжести на клетку через специализированные рецепторы (Cogoli et al., 1990; Mesland, 1990).
В качестве объектов исследования механизмов рецепции и трансляции гравитационного сигнала в последнее время очень популярны одноклеточные эукариотические организмы, к которым относится и сифонеаль-ная водоросль Vaucheria sessilis. Эксперименты с такими объектами относительно просты в исполнении и позволяют изучать эффекты на различных уровнях - популяционном, клеточном (организменном) и субклеточном (на уровне отдельных органелл).
Хотя природа первичного гравирецептора в большинстве случаев не установлена, общепризнанно, что универсальным первичным звеном трансляции и усиления гравитационного сигнала, независимо от структуры первичного рецептора и характера гравитационного ответа, являются элементы цитоскелета (Hemmersbach-Krause, 1988; Sievers et al., 1993). Но экспериментальных данных относительно функции цитоскелета в условиях измененной силы тяжести не достаточно для окончательного решения данного вопроса. Для организмов, не имеющих специализированных гравирецепторов, экспериментальные данные практически отсутствуют.
Целью настоящей работы было изучение особенностей роста и развития сифонеалыюй водоросли Vaucheria sessilis в условиях измененной силы тяжести и исследование роли цитоскелетных элементов в формировании гравитационного ответа.
Поставленная цель достигалась решением следующих основных задач:
-
Изучение основных морфологических и физиологических особенностей V. sessilis (цитологического строения, динамики роста и развития).
-
Изучение воздействия измененной силы тяжести (гипергравитации, гипогравитации и микрогравитации) на рост, развитие и некото-
рые клеточные процессы V. sessilis. Описание особенностей ответа водоросли на изменение силы тяжести.
3. Исследование роли микротрубочек и микрофиламентов в реализации гравитационного ответа V.sessilis с помощью анти-цитоскелетных агентов.
Научная новизна работы. Впервые изучены особенности реакции си-фонеальной водоросли V.sessilis (организма, не имеющего ярко выраженных гравирецепторных структур) на изменение силы тяжести. Показано, что гравитация оказывает непосредственное влияние на рост водоросли и распределение ядер в талломе. Установлено, что микротрубочки и микрофиламенгы играют важную роль в реализации гравитационного ответа, но актиновая сеть является наиболее гравитационно-чувствительной.
Практическое значение работы заключается в том, что подобран и охарактеризован новый объект для исследований в области гравитационной биологии клетки, который обладает выраженной и достаточно быстрой реакцией на изменение силы тяжести. Результаты исследования могут иметь значение в решении фундаментальных проблем гравирецеп-ции и передачи гравитационного сигнала в клетке, а также в прогнозировании поведения клеточных популяций в условиях космических полетов.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации доложены на XVII и XVIII Международных конференциях по гравитационной биологии (Варшава, Польша, 1996; Копенгаген, Дания, 1997), VI Европейском симпозиуме "Биологические исследования в космосе" (Трондхейм, Норвегия, 1996), II Международном симпозиуме ученых, работающих в рамках программы "РКА-НАСА" (Москва, 1996), VI Всероссийской конференции молодых ботаников в Санкт-Петербурге (С.-Петербург, 1997), Международной конференции по анатомии и морфологии растений, посвященной 150-летию со дня рождения И.П.Бородина (С.-Петербург, 1997), VI Международном фико-логическом конгрессе (Лейден, Голландия), III Российско-американском симпозиуме "Медико-биологические исследования по программе Наука-НАСА" (Хантсвилл, Алабама, США, 1997).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из трех разделов, включающих обзор литературы, объект и методы исследований, результаты и их обсуждение; заключение, выводы. Список литературы включает 211 названий. Текст диссертации изложен на 105 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц и 16 рисунков.