Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гаметогенез, ультраструктура гамет и оплодотворение у хитонов (Mollusca, Polyplacophora)

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Гаметогенез, ультраструктура гамет и оплодотворение у хитонов (Mollusca, Polyplacophora)"

с^г • • Российская Академия Наук

с;

¡-р.. Институт биологии моря ДВО РАН О

На правах рукописи

ПАЩЕНКО

Светляка Владиславовна

Гаметогенсз, ультраструктура гамет и оплодотворение у хитонов (МоМиэсл, Ро1ур]асорЬога)

03.00.11 - эмбриология, гистология и цитология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, А.Л. Дроздов

Владивосток

1997

-Г-У^

Работа выполнена в Институте биологии моря ДВО РАН

Официальные оппоненты:

кандидат биологических наук В.В. Юшин,

доктор биологических наук, профессор П.Л. Мотавкин

Ведущее учреждение - Институт биологии развития РАН

в часов на заседании Специализированного совета К 003.66.02 при Институте биологии поря ДВО РАН по адресу: 690041 Владивосток, ул. Пальчевского, 17, Институт биологии моря. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Ученый секретарь

1997 г.

к. б. н.

С.М. Гнездилова

Актуальность проблемы.

Класс Polyplacopliora - панцирные моллюски, или хитоны являются представителями морского бентоса. Он делится на два отряда: отряд Lepidopleurida, имеющий примитивные характеристики и отряд Chitonida более молодой в эволюции.

Морфология гамет и изучение их перестроек при оплодотворении дает богатый материал для решения фундаментальных проблем современной биологии: эволюции клеточных структур и их дифференцировки в онтогенезе многоклеточных организмов. К настоящему времени описана ультраструктура гамет более тысячи разных видов животных. Анализируя строение спермиев и яйцевых оболочек многие авторы пришли к выводу о зависимости строения спермиев от особенностей осеменения и от строения яйцевых оболочек ( Colvvin, Colwin,1957; Popbarn, 1979; Franzen, 19S3).

Характер оплодотворения у хитонов последнее время привлёк внимание некоторых учёных. Это связано с особенностями строения гамет у этих моллюсков. Известно, что головка спермиев хитонов отр. Chitonida имеет длинный передний вырост. Рядом авторов было высказано мнение, что этот вырост содержит акросому (Franzen, 1955; Rotschild, Taylor, 1955; Thompson,1973). Позднее это положение было опровергнуто авторами, не обнаружившими акросомы у спермиев хитонов отр. Chitonida электронно-микроскопическими методами (Pearse, Woollacott, 1979; Russel-Pinto et al, 1983,1984; Sakker, 1984; Al-Hajj, 1987; Hodgson et. al., 1988). Авторы высказали предположение, что у представителей этого отряда, акросома в ходе эволюции была утрачена, так как у Leplochiton assehis представителя древнего отр. Lepidopleureda была обнаружена крупная акросома (Hodgson et. al, 1988). Однако, детальное исследование морфологии гамет и оплодотворения у хитона Tonicella linéala (Buckhnd-Nicks et al, 1988) выявило акросому у спермиев этого вида. Возникает вопрос, наличие акросомы у спермиев хитонов Т. linéala является исключением ила спермин всех видов хитонов отр. Chitonida имеют акросомы.

Последнее время идёт накопление материала по гаметогенезу беспозвоночных животных. Это связано с вопроса™ эволюции половой системы животных, которая связана с эволюцией взаимодействия половых клеток и организма. Работы по строению гонады хитонов носят эпизодический характер, мало изучена инфраструктура гонад у самцов, в частности взаимодействие га мето генных и соматических (вспомогательных) клеток. Совсем

не исследована морфология вспомогательных клеток и их роль в течение репродуктивного цикла.

Цель и задачи исследования.

Основной целью работы было изучить с использованием методов электронной микроскопии строение гамет некоторых видов хитонов относящихся к различным семействам. Вывести зависимость, если таковая имеет место, строения гамет хитонов от условий оплодотворения в разных семействах и отрядах. Проследить изменения гамет в эволюции начиная с древних хитонов отр. Ьер1с1ор]еипс1а до современных отр. СЫюпЫа. Подробно описать строение гонады самцов, выявить вспомогательные элементы, их связь с гаметогенными клетками и роль в гаметогенезе. Исходя из этого задачи были следующими:

1. Исследовать ультраструкгуру гонады самцов хитонов в разные периоды репродуктивного цикла.

2. Исследовать сперматогенез у хитонов.

3. Описать ультраструкгуру спермиев 7 видов хитонов из разных семейств из отрядов Ьер1с1ор1еипс1а и СЬйошйа.

4. Описать структуру яйцевых оболочек у этих видов.

5. Исследовать процесс оплодотворения.

Научная новизна.

В работе впервые описана морфология вспомогательных клеток в семенниках хитонов, изменение которой зависит от функций, которые выполняют вспомогательные клетки в течение всего репродуктивного цикла. Впервые подробно описано формирование акросомы спермиев у Ое$Ьауше11а сипаю ( отр. Ьер1(1ор1е1тс1а). Впервые описана морфология спермиев у 7 видов хигонов из отрядов Ьери1ор1еип<1а и СЫюш(1а. Показано изменение морфологии спермиев в эволюции, от примитивного типа спермиев у древних вцдов отряда ЬерШор1еип<1а до более модифицированного у современных хигонов отряда СЫюшс1а, что, по-видимому, связано со строением яйцевых оболочек, морфология которых также изменяется от простых у древних хитонов до сложных с вцдоспецифичными структурами у эволюционно более молодых вцдов. Впервые описано строение акросом спермиев у 7 видов, которое отличается в разных отрядах и подотрядах не только по размерам и форме, но и по

структуре. Структура акросо.м зависит от особенностей проникновения спермия в яйцо. Исследован процесс формирования яйцевых оболочек у хитонов из отряда Chitonida. Впервые описана структура яйцевых оболочек у б видов хитонов с использованием электронного микроскопа. Исследован процесс оплодотворения этих видов, показана зависимость строения спермиев от строения яйпевых оболочек и условий оплодотворения.

Апробация работы.

Материалы диссертации были представлены на конференции молодых ученых Инст1пута биологии моря (Владивосток, 1989), на III Всесоюзной конференции по морской биологии (Севастополь, 1988), докладывались на семинарах лаборатории эмбриологии Института биологии моря ДВО РАН.

П у б л и к'а ц и и.

По теме диссертации опубликовано & работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, изложенных на 85 страницах машинописного текста, а также списка литературы, включающего 116 названий, и иллюстраций из 7 графических рисунков, И световых и 64 электронных микрофотографий.

Глава 2. ¡Материал и методы Класс LORICATA делится на два отряда: отр. Lepidopleurida (древние хитоны) и отр. Chitonida (современные хитоны). В даной работе объектами исследования служили следующие виды:

Класс LORICATA Отряд Lepidopleurida Сем. Leptochitonidne

I. Leptochiton assimilis, 2. Deshayesiella curva/a

Отряд Chitonida Подотр. Acanthocliitonina Надсем. Touicelloidea Сем. Toniccllidae

3 Tonicella undocaerulea, 4. Tonicella granulata Сем. Mopaliidac

5. Mopaha rcli/era

Надсем. Acanthochitonoidea Сем. Acanthocliitonidiic

6. Acanlhochitcmci rubrolineata

Подотр. Chitonina Надсем. Ischnocliitouidea Сем. Ischnocliitonidac

7. Ischnochiton hakodadeiisis

Моллюски были собраны в заливе Восток залива Петра Великого Японского моря в июне -августе 1989 - 1994 гг на глубине от 1 до 10 метров водолазным способом.

Для исследования гаметогенеза у самцов и самок брали кусочки гонад, фиксировали 2 % глутаральдегвдом на морской воде, промывали в морской воде и дофиксировали 1% OsOj. Полученный материал проводили по спиртам и заливали в ар а лд ит.

Для исследования морфологии гонад изготовляли полутонкие и тонкие срезы на ультратоме фирмы Reichert, окрашивали уранилацетатом и цитратом свинца и просматривали в электронном микроскопе JEOL 100В.

Доя исследования процесса оплодотворения яйца отложенные на дно чашек Петри с фильтрованной морской водой, осеменяли суспензией спермиев (1 мл спермы на 10 мл морской воды), собранной от нескольких самцов. Неоплодотворенные и оплодотворенные яйца фиксировали через 1,3,5,10 и 15 мин. в 2,5% глутаральдегиде на кокадилатном буфере (0,05 М РН 7,2) с добавлением NaCl, дофиксировали в растворе 1% OsOj на том же буфере с той же тоничностыо. Полутонкие срезы окрашивали метиленовым сипим и фуксином, просматривали в световой микроскоп. Тонкие срезы окрашивали уранилацетатом и цитратом свинца н просматривали в электронном микроскопе JEM-ШОВ.

Глава 3. Результаты

3.1 Морфология гонады самцов.

Мужская гонада хитонов представляет собой длинный мешок, расположенный со спинной стороны моллюска и соединенный с дорзальной аортой. Полость гонады пронизана пластинчатыми кровеносными синусами, ограниченными базальной мембраной к которой прилегают вспомогательные и сперматогенные клетки. Герминативный эпителий вместе с кровеносным синусом принято называть тканевой пластинкой гонады (рис.1).

По мере созревания, сперматогенные клетки перемещаются от базальной к апикальной части тканевых пластинок. Во время сперматогенеза они разделены на клоны крупными, имеющими многочисленные отросши вспомогательными клетками. Таким образом, несколько вспомогательных клеток образуют своеобразный пакет, в котором и протекают все процессы созревания мужских половых клеток (рис.2).

Во время спермиогенеза тканевые пластинки гонады представляют собой множество пакетов со сперматидами, лежащих на базальной мембране. Во время нереста отростки вспомогательных клеток сокращаются, выпуская созревшие спермин в полость гонады.

В посленерестовый период в цитоплазме вспомогательных клеток обнаруживается большое количество фагосом со спермиями, невыметанными после нереста (рис.2).

Во время репродуктивного цикла и нереста прослеживается изменение морфологии кровеносного синуса, тесно связанного со вспомогательными клетками. После нереста базальная мембрана образует впячнвания в которые входят тонкие отроски вспомогательных клеток. По-видимому, имеет место транспорт веществ от вспомогательной клетки через базальную мембрану в кровь.

3.2 Сперматогенез и спермиогенез.

Процесс сперматогенеза сходен у всех исследованных видов и мало чем отличается от сперматогенеза других беспозвоночных. Все его стадии можно наблюдать в гонаде в преднерестовый период. У всех исследованных видов ранние сперматвды имеют сферическое ядро диаметром 2,5 мкм с тонко гранулированным хроматином. В базальной части клетки вдет формирование цетриолярной ямки и образование центриолярной пластинки. Ядро занимает почти весь объем клетки. Аппарат Гольджи находится в

Рис. I. Схема строения гонады хитонов. ( — гонодукт, д — асрзалъидя «орта, к — крс&еносный синус, л —полость гонады, т — тот свая пластика.

Рис. 2. Схема строения тканевой пластинки гонады хитонов на разных стадиях репродуктивного

цикла.

/ — сперматогенез, // ~ спермиогенек Ш — посленерестоеыА период, б — ба зальная мембран*. «к — вспомогатйяьнжя клетка, к — кровеносный сммус, с* —слерматогонни, ст — сперматнды. сц—сперма ттншты, ф — фалхомы.

базалыюй части клетки около центрнолей.

На стадии средней сперматиды хроматин организуется в электронно-плотные фибриллы 15-20 шп в диаметре, которые начинают скручиваться между собой в спираль, ориентируясь вдоль оси сперматиды плотно прилегая к ядерной оболочке с двух противоположных сторон ядра, базалыюй, напротив цешриолярной пластинки и апикальной, где пошнее образуется акросомная пластинка. На этой стадии идет формирование акросомы, одна из цистерн аппарата Гольджи, расположенная у плазматической мембраны, начинает расширяться, внутри нее наблюдается накопление материала средней электронной плотности В дальнейшем она изгибается в виде блюдца, превращаясь в проакросому, и начинает продвигаться к апикальному концу клетки, где располагается в виде шапочки. Проакросома начинает вытягиваться, одновременно происходит удлинение апикальной части ядра сперматиды и превращение его в передний вырост ядра спермия, который сначала изогнут в направлении базальной части клетки в цитоплазме. Позднее он отходит от ядра, выпрямляется, образуя передний вырост спермия.

Важную роль в процессе формирования ядра спермия играет манжет микротрубочек. По-видимому, он стягивает ядро, придавая ему соответствующую для каждого вида форму. Микротрубочхи придают ядерному отростку гибкость.

На стадии поздней сперматиды идет формирование средней части спермия, которое заканчивается видоспецифичным расположением митохондрий и ценгриолей относительно ядра. Формирование аксонемы жгутика проходит в цитоплазме сперматиды, затем жгутик отделяется от клетки.

3.3 М о р ф о л о г и я с п е р м и е в.

Спермин исследованных видов типичны для хитонов и имеют три четко выраженных отдела: головку, среднюю часть и жгутик.

1. У ЬгргосЬНоп сдо/ли'/и спермии имеют конусовидную головку длиной 4,2 мкм, увенчанную тонкой удлиненной акросомой (1,5 «км). В средней части спермия имеется пять сферических митохондрий, окружающих проксимальную и дистальную центриоли, нас положенные под прямым углом друг к другу (рис. 3-1).

2. У Ое$11ау51е11а сипаШ спермий имеет конусовидную головку длиной 4,9 мкм. Ядро имеет небольшой апикальный вырост длиной 1,4 мкы„ га его конце расположена тонкая акросома

длиной I ыкм. Акросома отделена от ядерной оболочки акросомной пластинкой. Средняя часть спермия содержит 5 сферических митохондрий, окружающих центриоли, лежащие под прямым углом друг к другу. Жгутик имеет длину 50 мкм (рис. 3-2).

3. У ¡зсИпосНИоп ЬакЫайатз спермин билатерально симметричны имеют конусовидную головку длиной 5,5 мкм с тонких! апикальным выростом ядра длиной 2,5 мкм, на конце которого имеется сферическая акросома диаметром 0,1 мкм. Средняя часть спермия содержит 4-5 митохондрий диаметром около 0,5 мкм, расположенных сбоку от ядра, Центриолярный аппарат и жгутик смещены на противоположную сторону (рис.3-3). 4. У МораНа геИ/ега спермий асимметричен имеет удлиненную головку (6,6 мкм). Апикальный отросток состоит из выроста ядра длиной 4 мкм и овальной акросомы диаметром 0,12 мкм. Содержащей две гранулы, базальную и апикальную, первая имеет большую электронную плотность. Митохондрии 4 - 5 в количестве занимают латеральную и дистальную позиции с одной стороны ядра. Центриоли смещены в противоположную сторону. Жгутик имеет длину 48 мкм (рис. 3-5).

5 У ТотсеНа ип(Зосасги1еа спсрмий имеет пулевидную головку длиной 7,5 мкм, тонкий апикальный отросток ядра длиной 4,5 мкм на конце которого располагается овальная акросома длиной 0,16 мкм. Акросома имеет две гранулы и отделена от ядерной оболочки акросомной пластинкой. В средней части спермия по обе стороны от ядра располагаются 4 или 5 митохондрий. Спермий билатерально симметричен. Дистальная центриоль смещена от проксимальной несколько в сторону. Жгутик имеет длину 50 мкм (рис. 3-4). 6. У ТотсеИа $гапЫШа спермии отличаются от спермиев Т. ип<1осаеги1еа длиной переднего выроста, который составляет 4,9 мкм. и размером акросомы 0,14 мкм.

7. У АсшШюсИНопа тЬгоНпеаШ спермий имеет пулеввдную головку длиной 8 мкм, передний вырост ядра (4,2 мкм.) увенчаный овальной акросомой, содержащей 2 гранулы. В средней части спермия 3-4 митохондрии расположены латерально по отношению к ядру, 1 или 2 базально. Центриоли лежат под прямым углом друг к другу, проксимальная несколько сбоку от диета льной. Ядро имеет небольшой выступ в виде ножки к которому прилегает дистальная ценгриоль. Жгутик длиной 50 мкм. у основания имеет боковое фибрилярное тело (рис. 3-6).

Рис.3. Схема строения сперматозоидов у разных хитонов

отряд 1ер1йор1еиг1йа Сем. [.ерсосЫсоШйае 1. 1.ерсосИГСоп а$51гпШ$( 2. Ое5Ьауе5!е11а сип/аса

|5сГшосГ11Соп иакос1зс1еп$!5 ТОШсеНа ипсюсаеплеа, надсем. АсапоюсМсопоЮед

Сем.мораШйае Сем. АеапотосМСопЮае

5. мораНа геМега 6. Асаг^ьосгпсопа шЬгоПлеаса

3.4 Оогенсз и морфология яиц.

Яйца хитонов покрыты двумя оболочками: желточной и хорионом, который имеет выросты у видов от]). СЫЫопЫа.

У азэти/к хорион не имеет выростов. Фолликулярные клетки этого вида окружают ооцит, формируя хорион.

У яиц/. 1шкос1а<1е)тз хорион имеет выросты. На стадии начала формирования хориона, фолликулярные клетки плотно прилегают к мембране ооцита. Между фолликулярной клеткой и ооцитом начинает формироваться аппендикс, наружная часть которого покрыта веществом, продуцируемым фолликулярной клеткой, а внугреняя состоит из вещества выделяемого ооцитом. Таким образом фолликулярные клетки формируют два наружных слоя хориона (первый имеет сетчатую структуру, второй состоит из фибрилл расположенных вдоль выроста), внутреннюю часть хориона формирует сам ооцит. Желточная оболочка формируется самим ооцитом после образования хориона.

1. Яйца/.. диаметром около 120 мкм окружены двумя оболочками желточной, толщиной около 1 мкм, пронизанной микроворсинками и хорионом, имеющим студенстую консистенцию, толщина которого составляет около 25 мкм. Микропиле не обнаружено.

2. Яйца О. ситаШ, диаметром 130-160 мкм, также покрыты желточной оболочкой и хорионом студенистой консистенции (толщиной около 80 мкм), пронизанным полыми трубочками диаметром 8-10 мкм, расположенными в шахматном порядке по всей поверхности яйца. Трубочки удалены друг от друга на расстояние до 30 мкм. Толщина хориона на дне трубочек составляет 1,5 мкм.

3. Яйца /.йяАта/да/е/шя диаметром 160-180 мкм богаты желтком и окружены двумя оболочками: желточной, пронизанной микроворсинками, высотой около 0,6 мкм и хорионом, который имеет многочисленные выросты рогаткообразной формы высотой около 40 мкм и диаметром около 3 мкм. Вещество хориона имеет полимерную структуру. Между выростами хорион не гладкий, а имеет глубокие впячивания.

4. Янна М.геИ/ега(около 220 мкм.) также имеют две оболочки. Желточная оболочка толщиной 1,2 мкм пронизана микроворсииками. К поверхности желточной оболочки прилегает материал хориона, меньшей электронной плотности. Хорион имеет объемные выросты в форме полого шестигранного стакана, высотой около 45 мкм. Внутри

выростов хорном имеет толщину 3 мкм. Под плазматической мембраной в один слой располагаются кортикальные гранулы диаметром около 3 мкм, заполненные фибриллярным материалом.

5. Лица Г. \mdocaeriilea диаметром 200 мкм окружены желточной оболочкой и хорионом, имеющим объемные полые выросты, шестигранной формы, сужающиеся к основанию. Диаметр верхней части выроста около 40 мкм, а нижней около 15 мкм. Высота выростов около 40 мкм. Материал хориона аморфный, более электронно-прозрачный чем материал желточной оболочки. Толщина хориона внутри выростов около 5 мкм.

6. Яйца Т. ¡гапиШа покрыты двумя оболочками. Желточная имеет толщину 1,4 мкм. Хорион имеет грибовидные выросты с шестигранным основанием высотой около 30 мкм. Придатки полые, имеют входное отверстие, неправильной формы размером около

7 мкм., толщина хориона на дне выростов около 5 мкм.

7. Яйца А. гиЬгоНпгаШ покрыты двумя оболочками: желточной и хорионом. Первая имеет толщину 1,5 мкм. Хорион имеет объемные придатки бутылковидной формы высотой около 55 мкм. Диаметр основания придатков около 10 мкм. входное отверстие апикальной

части сужено до бмкм.. Толщина хориона внутри придатков около 4,5 мкм.

3.5 Нерест и оплодотворение.

Все исследованные виды имеют наружное оплодотворение, выметывая половые продукты в воду.

1.а5$ппИП$ и й. сип>а1а нерестятся в июле прите\гпературе воды не ниже 18 градусов. Самки откладывают яйца на субстрат в виде кладки не покрытой общей оболочкой.

У остальных исследованных видов нерест проходит в различных числах августа при температуре воды от 18 до 20 градусов. Как правило самки и самцы этих видов при нересте находятся рядом, половые продукты одновременно выбрасываются в воду.

У/. 1ткос1сМеп^15 спермии имеют очень маленькую акросому, содержащую одну гранулу. При осеменении они проникают между выростами хориона и скапливаются у его поверхности, имеющей глубокие впячивания. По - ввдимому, эти впячивания играют роль микропор для проникновения спермиев (рис.4,а).

У

Рве. 4. Схема кортикальной реакции яйца:

а — 1.како4а4егиЬ, б — М. ¡сЬгепЫ, 2> — вырост хориона, ЖО — хелточна* оболочка, КГ— кортикальная гранула, МВ — ыикровореннкк, С — слермнн

У М. геИ/ега, Т. нпс{осаеги1еп, 7". ¡рттШа и А. гиЬгоЦпеаШ спермин также имеют маленькую акросому, состоящую из двух гранул апикальной и базальной. После осеменения спермии скапливаются внутри выростов. Вероятно,акросомная реакция происходит при контакте спермия с хорионом внутри выростов (рис.4,б). Микропор у яиц этих видов не обнаружено У видов спермии которых имеют ядерный вырост, он выполняет роль щупика при осеменении, прокалывая яйцевые оболочки. У всех изученных видов через-5-10 секунд после контакта спермия с яйцом, происходит кортикальная реакция образуется оболочка оплодотворения толщиной около 2-3 мкм.

Глава 4. Обсуждение

4.1 Морфология мужской гонады и гаметогенез.

В настоящей работе в семенниках хитонов были обнаружены вспомогательные клетки и прослежено изменение их морфологии в течении репродуктивного цикла. Вспомогательные клетки участвуют в транспорте веществ между гонадой и кровеносной системой моллюска через базальную мембрану. Вспомогательные клетки играют опорную функцию, разделяя сперматогенные клетки на клоны и образуя пакеты, в которых проходит спермиогенез. Вспомогательные клетки участвуют в резорбции не выметанных спермиев.

Все эти признаки, являются свидетельством того, что функции вспомогательных клеток в гонадах хитонов идентичны таковым у других моллюсков, иглокожих и некоторых беспозвоночных (Рузен-Ранге, 1980; Масленникова, 1985; Пащенко, Дроздов, 1990).

Сперматогенные клетки хитонов в ходе дифференцировки проходят классические стадии развития: сперматогонии, сперматоцигы, сперматиды и спермии. Поскольку инфраструктура гонады хитонов определяется взаимодействием гаметогенных (половых) и соматических (вспомогательных ) элементов, то гаметогенез хитонов можно отнести к локализованному алиментарному.

Процесс формирования переднего выроста ядра и аксонемы жгутика в цитоплазме созревающего спермия хитонов описан впервые.

4.2 Морфология и эволюция гамет.

Спермии, изученных видов хитонов, имеют акросомы. У представителей более древней группы хитонов отр. Ьер1с1ор1еип<1а спермии симметричны, имеют довольно крупную акросому и относятся к примитивному (классическому) типу. У представителей отр. СЬкопЫа спермии имеют очень маленькую акросому увенчивающую тонкий вырост ядра и относятся к

классическому типу с элемет-ами модификации. Что, же касается спермия у D. cúrvala, то ои являются переходным между классическим типом и типом с элементами модификации, так, как у него наблюдается некоторая асимметричность и появление небольшого ядерного отростка на ряду с крупной акросомой и классической средней частью.

Настоящая работа вносит новые данные по морфологии спермиев и яйцевых оболочек у видов, не описанных ранее. Например, среди древних х1гтонов отр. Lepidopleurida строение спермиев и яйцевых оболочек было исследовано у одного вида L. assellus, имеющего примитивный тип спермиев и гладкий хорион. При добавлении описания спермиев и яйцевых оболочек ещё двух видов этого отряда L. assimilis и D. curvata, становится возможным подтвердить, что Lepidopleurida, являясь самььм примитивным отрядом хитонов, составляет оенову класса хитонов.

В данной работе описано строение хориона яиц, которое различно у каждого вцда и относится к трём типам строения: гладкий хорион (отр. Lepidopleurida), хорион с закрытыми выростами и узким основанием (подотр. Chitonina), хорион с объёмными, открытььми выростами (подотр. Acanthochitonina).

У всех исследованных видов хитонов обнаружена акросома, размеры и строение которой зависит от строения яйцевых оболочек.

В ходе эволюции хитонов акросома у их спермиев не исчезает как предполагалось ранее, а лишь уменьшается в размерах, что может быть связано с изменением яйцевых оболочек. С приобретением в ходе эволюции выростов хориона яиц, проникновение спермия в яйцо проходит внутри или между выростами, где оболочка более тонкая, и маленькой акросомы достаточно, чтобы спермий мог ее преодолеть, в тоже время исчезает возможность формирования

Рис. 5. Филогения хитонов, построенная на основании изучения улыраструктуры сперматозоидов и яйцевых оболочек. 1 - отр. Lepidopleurida; 2 - отр. Cliitonida; 3 - сем. Leptochitonidae (Leptochiton assimilis); 4 - Deshayesiella cúrvala;

5 - подотр. Chitonina, надсем. Isclinochitonidea, сем. Iscluiochitonidae (Ischnochiton hakodadensis)\

6 - подотр. Acanthochitonina; 7 - надсем. Tonicellidae; 8 - надсем. Acantliochitonoidea, сем. Acanthochitonidae (Acanthochiton rubrolineata); 9 - сем. Tonicellidae; 10 - сем. Mopaliidae (Mopalia relifera)\ 11 - Tonicella undocaerulea\ 12 - T. granúlala

акросомного выроста при проникновении спермия в яйцо, эта потеря компенсируется возникновением переднего выроста головки спермия длинна которого, соответствует толщине яйцевых оболочек в местах проникновения спермиев. Эволюция гамет хитонов шла от классического к более модифицированному типу спермиев, от простого хориона без выростов до сложного с выростами.

Поскольку морфология спермиев и яйцевых оболочек хитонов впаоспецифнчна, она может быть дополнительной таксономической характеристикой.

Согласно настоящим данным, которые соответствуют новой системе Сиренко (1993), приводим схему филогенетического положения изученных видов хитонов по строению гамет (Рис.5).

Выводы

1. Все исследованные виды хитонов раздельнополы, имеют наружное оплодотворение.

2. Гаметогенез хитонов является локализованным алиментарным. Он проходит в гонаде при участии вспомогательных клеток, являющихся посредниками между организмом и гаметогенными клетками. Вспомогательные клетки семенников хитонов образуют пакет, внутри которого проходит сперматогенез и созревание спермиев. Морфология вспомогательных клеток в течении репродуктивного цикла меняется в зависимости от функций, которые они выполняют. Во время сперматогенеза вспомогательные клетки выполняют функцию опоры и питания для сперматогенных клеток. После нереста вспомогательные клетки принимают участие в резорбции погибших спермиев и в транспорте веществ через базальную медШрану. Вспомогательные клетки семенников хтоиов аналогичны вспомогательным клеткам других беспозвоночных и клеткам Сертолиу млекопитающих.

3. Процесс сперматогенеза хитонов не имеет особых отличий между вида™ и от других беспозвоночных. Сперматогенез хитонов проходит по классической схеме от сперматогониев до спермиев. В процессе спермиогенеза, идёт формирование вцдоспецифи'шых структур спермия. Акросома формируется на основании аппарата

Гольджи. Проакросомная гранула образуется из одной цистерны аппарата Гольджи. Конденсация хроматина в сперматндах идет от гранулярного к фибриллярному. Формирование ядерного отростка и формы головки спермия проходит посредством манжета микротрубочек, располагающегося вдоль ядра.

4. У всех исследованных видов хитонов спермин имеют морфологию, характерную для представителей этого класса. Головка спермия состоит из ядра, акросомы и средней части, жгутик имеет среднюю длину 50 мкм. У спермиев всех исследованных видов найдена акросома. Прослеживается изменение морфологии спермиев в эволюции. У представителей древнего отряда Lepidopleurida спермин соответствуют классическому типу. Они симметричны, имеют крупную акросому, митохондрии окружают центриоли. У представителей более молодого отряда Chitonida спермин отходят от классической схемы. Они асимметричны, имеют ядерный отросток, увенчанный маленькой акросомой; расположение митохондрий латеральное. Длина переднего выроста спермиев у разных видов этого отряда различна, она зависит от толщины яйцевых оболочек в месте проникновения спермия у этих видов. Спермии отряда Chitonida относятся к классическому типу с элементами модификации.

5.Общая морфология женской гонады хитонов не имеет отличий от гонады самцов. Формирование кортикальных гранул яиц проходит как и у других беспозвоночных посредством аппарата Гольджи. Однако сами кортикальные гранулы отличаются от таковых у других моллюсков. Они крупнее и более прозрачны чем цитоплазма оошгга. В ходе овогенеза идет формирование яйцевых оболочек. Вещество внутренней части хориона ( второй яйцевой оболочки) продуцирует ооцит. Материал наружного слоя хориона продуцируют фолликулярные клетки и они же придают вило специфичную форму выростам хориона у представителей отряда Chtonida.

б. Яйца исследованных видов хитонов приспособлены к наружному оплодотворению. Они окружены двумя оболочками: желточной и хорионом. У L. assimillis и D. curvóla представителей древнего отряда Lepidopleurida яйца не имеют выростов хориона, самки

откладывают их на субстрат. У остальных видов отряда ОшошсЬ самки выметывают яйца в воду, и они могут парить в воде за счет выростов хориона. У исследованных видов отр. СЬНопЫа выделены два типа выростов: закрытые, столбообразные и открытые, объёмные. Первый тип выростов характерен для представителей подотряда СЫюпша, второй для представителей подотряда ЛсаШосЫюшпа.

7. Гаметы каждого исследованного вида имеют морфологию коррелирующую с особенностями оплодотворения данного вида. Наличие крупной акросомы у спермиев хитонов отр. Ьер1(1ор1еип(1а связано с толстым хорионом. Маленькая акросома у спермиев представителей отр. С1и1ошс1а связана с небольшой толщиной хориона в месте проникновения спермия. Передний вырост спермия этих ввдов является аналогом акросомного выроста у других беспозвоночных, также он вероятно, выполняет роль щупика при проникновении спермия, У представителей отряда СЫюшс1а проникновение спермия через яйцевые оболочки проходит в разных местах. В подотряде СЫюшла спермин проникают между выростами хориона, в подотряде АсапЮсЫюшпа спермии проникают через яйцевые оболочки внутри выростов хориона.

8. Для каждого вида хитонов характерно определённое строение гамет, структурные характеристики которых можно использовать в таксономии для выделения и характеристики видов, семейств и отрядов.

9. Эволюция гамет хитонов шла от классического типа спермиев и гладкого хориона у древних хитонов отряда Ьер1<1ор1еиш1а до классического типа спермиев с элементами модификации и хориона с выростами у представителей более молодого отряда СЫюшёа.

10. После проникновения спермия в яйцо у всех исследованных видов происходит образование оболочки оплодотворения за счет выделения содержимого всех кортикальных гранул в перивигеллиновое пространство. Оболочка оплодотворения у исследованных видов хитонов толстая и прочная. Личинка всех исследованных видов развивается в хорионе до стадии трохофоры.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Пащенко C.B., Дроздов А.Л. Ультраструктурное исследование сперматогенеза у двустворчатого моллюска глицимериса японского Glycymeris yesoensis // Цитология. 1990. Т. 32, N. 4, С.325-330.

2. Пащенко C.B., Дроздов A.J1. Ультраструктура гамет и акросомная реакция спермиев у двустворчатого моллюска глицимериса японского // Цитология. 1991. Т. 33, N. 7. С. 20-24 .

3. Пащенко C.B. Сперматогенез и ультраструктура спермиев у четырех видов хитонов японского моря // Цитология. 1993. Т. 35, N. 6-7. С. 15-22.

4. Пащенко C.B., Дроздов A.JI. Ультраструктура гамет и кортикальная реакция яиц у двух видов хитонов // Онтогенез. 1994. Т. 25, N 1. С.37-43.

5. Пащенко C.B., Тюрин А.Н. Действие меди на половозрелых особей хитона Ischnochiton hakkodadensis в преднерестовый период // Биология моря. 1997. Г. 23, № 2. С. 105-107.

6. Pashchenko S.V., Drozdov A.L. Morphology of gametes in five species of far-eastern chitons // Invertebrate Reproduction and Development. 1997. Vol.