Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Динамика развития пигментной системы личинок шпорцевой лягушки

ВАК РФ 03.03.05, Биология развития, эмбриология

Автореферат диссертации по теме "Динамика развития пигментной системы личинок шпорцевой лягушки"

На правах рукописи

Джапова Вита Валентиновна

Динамика развития пигментной системы личинок шпорцевой лягушки

03.03.05 - биология развития, эмбриология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2012

005015881

005015881

Работа выполнена на кафедре эмбриологии биологического факультета Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Голиченков Владимир Александрович Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Официальные оппоненты:

Григорян Элеонора Норайровна

доктор биологических наук, ст.н.с.

Институт Биологии Развития им. Н.К. Кольцова РАН, Москва, Зав. лабораторией проблем регенерации

Васильев Борис Дмитриевич

доктор биологических наук, профессор

Кафедра зоологии позвоночных Биологического факультета

МГУ имени М.В. Ломоносова, профессор

Ведущая организация:

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова

Защита диссертации состоится 22 мая 2012 года в 15 часов 30 минут

на заседании диссертационного Совета Д.501.001.52 в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119234, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, Биологический факультет МГУ, ауд. М-1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ им М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан 2012 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета, кандидат биологических наук

Калистратова Е.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Пигментная система амфибий в силу особенностей своего строения предоставляет уникальные возможности для исследования многих сторон онтогенеза путем прямого наблюдения, не прибегая к методам анатомирования и фиксации животных. Элементы пигментной системы позволяют реконструировать ее как целое по физиологии и морфологии отдельных клеток.

Основной элемент пигментной системы - дермальный меланофор -клетка, которая в дифференцированном состоянии способна перемещать свой пигмент, распределяя его по периферии - дисперсия, либо собирая его в перикариальное положение - контракция. Кроме самостоятельного интереса, как пример внутриклеточной мобильности, эта физиологическая реакция дает возможность посмотреть влияние физиологических реакций на морфологические реакции пигментной системы, суть которых состоит в увеличении числа клеток и количества пигмента в них.

Знание закономерностей развития пигментной системы в онтогенезе X. 1аеУ15 позволит проследить переход от клеточного уровня реакций пигментной системы к реакциям целых организмов.

Несмотря на постоянный интерес исследователей к пигментной системе земноводных, есть вопросы, которые требуют более углубленного изучения. Для построения полной картины развития пигментной системы амфибий необходимы тщательные и длительные наблюдения в течение всего личиночного периода.

Актуальной задачей является изучение процессов терминальной дифференцировки и митотической активности дермальных меланофоров в течение всего личиночного периода развития шпорцевой лягушки - с момента вылупления личинок из оболочек до завершения метаморфозного климакса. При изучении процесса развития дермальных меланофоров личинок шпорцевой лягушки предыдущими исследователями (РеЫешапп, 1967; Стародубов и др., 1979; Вассиф, 1979) интервал между фотосъемками

4

составлял от 3 до 7 дней в течение 3-х недель. На наш взгляд существенное значение имеет сокращение интервала между наблюдениями за состоянием пигментной системы Хепорш 1ае\чз в период личиночного развития, так как учесть все происходящие события можно регистрируя их в интервале не более 24-48 часов.

Физиологическим состоянием дермальных меланофоров можно управлять, создавая разный фон и разную интенсивность падающего света. В имеющихся работах по изучению фоновых адаптации личинок амфибий в расчет принимается обычно лишь фон дна, тогда как возможное влияние бокового фона не учитывается. Мы решили восполнить этот пробел и оценить влияние бокового фона на пигментную систему при длительной фоновой адаптации животных.

Цель исследования - изучение динамики индивидуального развития дермальных меланофоров у личинок X. 1аеуи в различных условиях фона. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить динамику дермальных меланофоров на одном (сером) фоне в течение всего личиночного периода.

2. Выявить влияние фона дна и стенок контейнеров (9 вариантов сочетания фона стенок и дна) на физиологические и морфологические реакции дермальных меланофоров в период прометаморфоза.

3. Изучить динамику развития дермальных меланофоров на ранних стадиях развития личинок - в период преметаморфоза на трех фонах.

4. Оценить влияние фона (3 варианта фона стенок и дна контейнеров) на динамику развития дермальных меланофоров в период прометаморфоза.

5. Оценить состояние пигментной системы личинок X. 1аеу1з в период метаморфозного климакса.

Научная новизна и практическая значимость работы. Наши исследования позволили проследить развитие дермальных меланофоров в кожных покровах шпорцевой лягушки на протяжении всего личиночного периода - от появления первых пигментных клеток до их исчезновения в

5

период метаморфозного климакса. Регистрация динамики численности дермальных меланофоров с интервалом 24-48 часов позволила выявить основные этапы в развитии пигментной системы личинок X. 1аЫэ.

Впервые выявлено существенное влияние бокового фона на развитие дермальных меланофоров личинок X. /аеуи, установлены различия в физиологических и морфологических реакциях.

Уточнена граница митотической активности дермальных меланофоров, выявлены «всплески» митозов, их интенсивность и продолжительность на разных фонах.

Проведена оценка вклада терминальных дифференцировок меланобластов и митотической активности дермальных меланофоров в изменение численности пигментных клеток в периоды пре- и прометаморфоза в индивидуальном развитии личинок на разных фонах.

Впервые прослежено изменение пигментной системы личинок шпорцевой лягушки в период метаморфозного климакса.

Проведенное исследование существенно дополняет имеющиеся данные по развитию пигментной системы амфибий и открывает возможности для использования ее как модельного объекта в других аспектах.

Установленные в работе закономерности могут быть использованы для иллюстрации процессов дифференцировки и пролиферации пигментных клеток в курсах эмбриологии, гистологии, цитологии.

Оценка влияния бокового фона на развитие пигментной системы амфибий имеет существенное значение при постановке экспериментов с животными, развивающимися в любых условиях освещения, и является важным дополнением в методику исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы

были доложены и обсуждены на научных семинарах кафедры эмбриологии

биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, Международной

Пущинской школы-конференции молодых ученых (Пущино, 2010), III

конференции «Биология стволовых клеток: фундаментальные аспекты»,

6

(Москва, 2011), XIV международном совещании и VII школе по эволюционной физиологии (Санкт-Петербург, 2011), XVIII и XIX Международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2011, 2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ. Из них статей в журналах, соответствующих Перечню ВАК, - 2, тезисов докладов и материалов конференций - 5.

Личное участие автора. Работа выполнена непосредственно автором. Выводы сделаны на основании собственных оригинальных результатов.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 112 страницах и состоит из глав «Введение», «Обзор литературы», «Материал и методы исследования», «Результаты исследования и их обсуждение», «Выводы», «Список литературы». Работа включает 88 иллюстраций. Список цитированной литературы содержит 219 наименований, из которых 38 на русском, 181 на иностранных языках.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе приведены данные экспериментальных исследований, выполненных на кафедре эмбриологии Биологического факультета в течение 2008-2011гг.

Объект исследований - личинки шпорцевой лягушки (Xenopus laevis Daudin). Для определения стадий развития шпорцевой лягушки использовали таблицы нормального развития Ньюкупа и Фабера (Nieuwkoop, Faber, 1956).

Условия содержания животных. Икринки на стадии нейрулы рассаживали на разные фоны. В первом эксперименте животных содержали при температуре 18-22°С в контейнерах с прозрачными стенками и серым дном. При оценке влияния бокового фона - в контейнерах со всеми сочетаниями белого, серого и черного фона дна и стенок (всего 9 вариантов). Контейнеры помещали в закрытый бокс с искусственным освещением белым светом продолжительностью 12 часов в сутки с освещенностью на дне бокса до 40 лк. Детальное исследование пигментной системы в периоды пре- и

7

прометаморфоза провели при постоянной температуре воды на трех

фонах. В каждом контейнере содержали по 3-6 животных. Прижизненные наблюдения. С помощью цифрового фотоаппарата Canon Powershot А540, смонтированного на окуляр стереомикроскопа МБС-10, осветителя HGY3 (Лабкомплекс) мощностью 150 Вт, фотографировали

общий вид животных и боковой участок туловища - «щеку» (рис. 1), анестезию не использовали. В каждой серии опытов фотосъемку проводили около двух месяцев, всего сделали более 15000 снимков. Рис.1. Исследуемый участок Сопоставляя последовательные снимки

наблюдаемого участка, определяли накопленное за период между съемками количество как поделившихся меланофоров, так и возникших из непигментированных меланобластов.

Появление дочерних клеток на месте одной клетки указывало на прошедшее деление меланофора (рис.2а,б), возникновение маленького меланофора на ранее пустом месте - на факт дифференцировки (рис.3а,б).

Рис.26. Фото 02 мая 2009г. *

*** ** Ч * ** ¥ ^

Рис.За. Фото 30 апреля 2009г.

Рис.36. Фото 02 мая 2009г.

Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) использовали для определения количества меланина, накопленного в дермальных меланофорах.

Для изучения тонкого строения дермальных меланофоров провели электронно-микроскопическое исследование кожных покровов личинок в период метаморфозного климакса.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Оценка изменения численности дермальных меланофоров в ходе личиночного развития X. laevis в условиях комнатной температуры и естественной смены освещенности

Головастики X. laevis являются одним из немногих объектов, которые предоставляют возможность прижизненно in situ регистрировать как деление дермальных меланофоров, так и их дифференцировку из меланобластов, благодаря прозрачности кожи личинок, а также отсутствию других пигментных клеток в области локализации дермальных меланофоров.

F.Pehlemann (1967) провел сравнение еженедельных микрофотографий кожи туловища личинок на 52-59 стадиях развития. С.М. Стародубов и др. (1989) наблюдали за динамикой дермальных меланофоров на 46-54 стадиях развития личинок, проводя микросъемку с промежутком в 3 дня.

Мы провели эксперимент, аналогичный работам вышеописанных авторов. Наши наблюдения длились с момента вылупления личинок до завершения ими личиночного периода.

Уже на второй день после вылупления личинок на исследуемом участке насчитывается не менее 20 меланофоров. Затем до стадии 53 количество пигментных клеток меняется незначительно (рис.4). Далее в течение примерно 3 недель (стадии 54-56) кривая численности пигментных клеток неуклонно поднимается вверх, при этом особенно заметно увеличение числа клеток на стадии 55, когда их численность возрастает вдвое.

120

100

80

60

40

20

0

;2 4 6 8

День

:2 4 6 8 10121417182023>52с28293234363740424446485а525456586062646768707274767а30 Стадия 44454646464(^6474747484949495051515152535354545555555555555556565757575757575758

Рис. 4. Изменение численности меланофоров у личинки СЗ Рост численности пигментных клеток в процессе развития личинок шпорцевой лягушки происходит как за счет митозов, так и за счет дифференцировок.

Анализ полученных нами данных для индивидуальных животных (рис. 5) показал, что в динамике дифференцировок четко выделяются периоды активности и покоя. Первый период активности длится около двух недель -

2 4 6 8 101214171820232526282932343637404244464850525456586062646768707274767880 I

День

СГадИ" 44454646464646474747484949495051515152535354545555555555555556565757575757575758 |

Рис. 5. Динамика дифференцировок за 48 часов у личинки СЗ с момента вылупления личинок до стадии 47. После первого всплеска дифференцировок отмечен период покоя на стадиях 47-51, когда происходит рост меланофоров, дифференцировки отсутствуют. В последующие 3 недели (стадии 52-55) отмечается второй период активности дифференцировок, обеспечивающий дополнительное увеличение числа личиночных меланофоров. Далее - единичные дифференцировки на стадиях 56-57.

Митотическая активность у индивидуальных животных начинается на стадиях 53- 54, демонстрируя нескольких резких «всплесков» на стадии 55 (рис.6). За активный митотический период у личинок прибавилось 28-36% клеток от их общей численности к концу прометаморфоза.

шт. 16 14 12 10 8 6 4 2

День М 6 8 № 121416:1320322426283032.34 3658.404244464850525450536062(М6С03707274"

Стадия

««464747 474747484848495050515252 5253 5454 5555 5555 5555565656565656 57575753

Рис. 6. Динамика митозов за 48 часов у личинки С2 По данным Ф. Пелеманна (1973) у животных из контрольной группы на стадиях 53-59 средние значения митотической активности лежали в пределах 0,80-1,57 %0/час, а средние значения активности дифференцировок - в пределах 0,40-0,75%о/час. Митотическая активность меланофоров согласно нашим данным сосредоточена на стадиях 53-55 и может достигать 3,5-4,0 %0 /час, что заметно больше данных, полученных Ф.Пелеманном. По данным Вакахары (\Vakahara, 1972) величина митотической активности эпителиальных клеток плавников личинок X. 1аеги на 56 стадии при использовании колхицинового метода (накопление митозов за 4 часа инкубации в растворе колхицина) лежала в интервале 4-7 %о/час. Такие значения сопоставимы с нашими данными, однако митотическая активность меланофоров в наших опытах наблюдалась только на стадиях 53-55, тогда как высокая митотическая активность эпителиальных клеток отмечена на стадиях 44-56.

Наш эксперимент показал преимущества ежедневных фотосъемок животных: выявлены периоды покоя и активности, «всплески» дифференцировок и митозов в процессе развития дермальных меланофоров у

личинок X. 1аех1$. Ниже наши данные представлены с интервалом в 7-8 дней (рис.7), как у Ф. Пелеманна (Пелеманн, 1967) и с интервалом в 3-4 дня (рис.8), как у С.М. Стародубова и др. (1989). В обоих случаях можно обнаружить лишь один митотический подъем.

; шт.

| \ 25 .

Рис. 7. Динамика митозов личинки С2 Рис. 8. Динамика митозов личинки С2

с интервалом в 8 дней с интервалом в 4 дня

Полученные данные оказались интересными и заслуживающими

дальнейшего более тщательного изучения, особенно выявленные нами

«всплески» митозов.

Количество пигментных клеток зависит главным образом от фона, но в

предыдущих исследованиях обычно обращали внимание лишь на фон дна.

Поэтому мы решили выяснить, как влияет боковой фон на фоновые

адаптации личинок X.

2. Влияние бокового фона контейнеров на развитие меланофоров у

личинок X. ¡аеу'я

Животных содержали при температуре 18-22° в стеклянных контейнерах со всеми сочетаниями белого, серого и черного фона дна и стенок (всего 9 вариантов). Контейнеры помещали в закрытый бокс с искусственным освещением белым светом продолжительностью 12 ч в сутки.

Для оценки физиологической адаптации личинок X. Ыеч'я к различным сочетаниям фонов дна и стенок были использованы животные 50-й стадии. Известно, что для проявления фоновых реакций требуется небольшая

освещенность. Так, для личинок Rana temporaria величина освещенности для оптимального проявления физиологических фоновых реакций составляет 2080 лк (Голнченкова и др., 1972). Для развития личинок X. laevis не нужно много света, и они вполне удовлетворительно развиваются в полной темноте (Детлаф, Руднева, ¡975). Мы подобрали освещенность, при которой пигмент в меланофорах личинок, содержавшихся 1-2 ч в контейнере с белыми стенками и дном, был почти полностью агрегирован (МИ=1-2), в контейнере с черными стенками и дном сильно диспергирован (МИ=4-5), а в остальных контейнерах пигментные клетки имели промежуточную степень дисперсии. Эти данные четко показали, что в наших условиях степень дисперсии пигмента в меланофорах сильно зависела от бокового фона.

При одинаковых условиях внешнего освещения (в пустом боксе освещенность около 100 лк) величины освещенностей внутри контейнеров, которые являются суммой падающего и отраженного от стенок света, лежат в интервале 40-70 лк (рис.9).

Существование фоновых реакций обеспечивается благодаря наличию в сетчатке сформированного глаза двух фоторецепторных зон - центральной, воспринимающей падающий свет, и краевой, улавливающей отраженный свет (Хогбен, 1936; Hogben, Slome, 1936). Величина фоновых реакций зависит от соотношения двух гормонов: мелатонина, который стимулирует агрегацию пигмента в пигментных клетках, и меланоцитстимулирующего гормона (МСГ), способствующего дисперсии пигмента (Голиченков, 1979). При адаптации личинок к белому фону отраженный рассеянный свет попадает на краевую зону сетчатки, что приводит к выделению глазом такого количества мелатониЕи, которое перекрывает действие МСГ и приводит к полной агрегации пигмента. На черном фоне отраженный свет отсутствует, поэтому в организме выделяется меньше мелатонина, но больше МСГ, что способствует полной дисперсии пигмента. При адаптации к серому фону пигмент занимает промежуточное положение между полной агрегацией и полной дисперсией.

Дисперсия пигмента способствует, а агрегация препятствует морфологической реакции (Babak, 1910). Чем выше диспергированность пигмента, тем выше относительная концентрация МСГ и тем больше количество меланофоров при длительной адаптации, так как этот гормон стимулирует деление и дифференцировку пигментных клеток (Smith-Gill, 1974).

Наименьшее количество меланофоров было найдено у личинок, содержавшихся в контейнерах с белыми стенками и белым дном, а наибольшее - у личинок, содержавшихся в контейнерах с черными стенками и черным дном (рис.10).

Рис.9. Освещенность внутри контейнеров, Рис. 10. Численность меланофоров (М) создаваемая падающим и отраженным у личинок X. 1аемЫ 55-й стадии

светом

Б, С, Ч - белая, серая и черная окраска.

В числителе - фон стенок, в знаменателе - фон дна.

У животных, выросших в контейнерах с одинаковым фоном дна и различным фоном стенок, количество меланофоров тем выше, чем темнее фон стенок, причем при сравнении влияния белых и черных стенок это увеличение, по крайней мере, двукратное. А у животных, выросших в контейнерах с одинаковым фоном стенок и различным фоном дна, увеличение количества меланофоров при от белого фона дна к черному не превышало 50%. Различия в количестве меланофоров у животных мы отмечали уже на 48-й стадии развития личинок, но достоверными эти различия стали на 55-й стадии (Джапова, 2011).

Численность меланофоров обратно пропорциональна значениям освещенности внутри контейнеров, создаваемой светом, отраженным от дна и стенок контейнеров.

выше по сравнению с белым фоном (рис. 11). Содержание головастиков на белом фоне сопровождается повышением уровня мелатонина в организме (Голиченков, Соколова, 1980). Это сказывается на агрегации меланина в дермальных меланофорах и низком уровне синтеза пигмента в них.

Напротив, на черном фоне меланофоры находятся под действием МСГ, происходит усиленный синтез пигмента (Katsutoshi, 1971; Wilson, Morgan, 1979). При изменении фона дна от белого к черному при одинаковых стенках количество пигмента возрастает на 15-40%, а при изменении фона стенок контейнеров от белого к черному при одинаковом фоне дна - на 40-60%.

Таким образом, боковой фон, изменяя освещенность внутри контейнеров, оказывает значительное влияние, как на физиологическую, так и на морфологическую фоновую адаптацию личинок X. laevis. Данное обстоятельство следует учитывать при постановке опытов с животными, развиваюшимися при различных условиях освещения.

Рис. 11. Динамика количества пигмента на 1мг сухой массы образцов при разных сочетаниях фона стенок и дна

Б/Б С/Б Ч/Б

Б/С С/С Ч/С

Б/Ч С/Ч Ч/Ч

Количество пигмента в меланофорах личинок тем выше, чем темнее фон стенок и дна контейнеров. Особенно отчетливо проявляется разница в количестве пигмента на 1 мг сухой массы образцов кожных покровов личинок при сочетаниях одинакового фона стенок и дна контейнеров: количество пигмента в меланофорах на сером фоне на 50%, а на черном - на 92%

3. Изучение пигментной системы личинок X. laevis в период преметаморфоза при содержании животных на разных фонах

В этом и следующем экспериментах в боксе бьш устроен термостатируемый «теплый пол», с помощью которого температуру воды в контейнерах поддерживали на уровне 24,0±0,2°С.

В опубликованных данных по влиянию фона на развитие пигментной системы амфибий учитывался только фон дна, фон стенок не учитывался, к тому же литературные данные по развитию пигментной системы личинок Х.1аеУ15 в период преметаморфоза отсутствуют.

Период преметаморфоза включает стадии 36-49, развитие не контролируется эндокринной системой (ЕПап, 1968). Резкий подъем числа меланофоров отмечен в разных сериях эксперимента на третий или второй день, далее численность пигментных клеток нарастает плавно (рис. 12).

В преметаморфозе личинок Х/аем.? мы выделили два этапа. Во время первого этапа продолжительностью 3-5 суток (с момента вылупления по 45 стадию) возникает основное количество меланофоров в результате дифференцировки из меланобластов. Такая динамика численности меланофоров совпадает с активностью дифференцировок в первые 3-5 суток (рис.13). По отношению к общему числу дифференцировок в преметаморфозе дифференцировки, прошедшие за первые трое суток на всех фонах, составили соответственно 70 - 72%, а за пять суток - 79 - 83%. На втором этапе, с 47 по 49 стадию количество меланофоров меняется незначительно, как за счет дифференцировок, так и за счет митозов (рис. 14).

Отдельные митозы можно наблюдать на сером и черном фонах уже на 45-47 стадиях, возможны кратковременные всплески митозов на 48 и 49

. I

! 2 смди* й й

Рис.12. Динамика численности меланофоров в период преметаморфоза

Рис.13. Динамика дифференцировок Рис. 14. Динамика митозов

в период преметаморфоза в период преметаморфоза

стадиях. В целом пролиферативная активность меланофоров оказалась относительно невелика: вклад митозов в общее число меланофоров в период преметаморфоза составил 1-6%. На белом фоне митозы отсутствуют. 4. Влияние фона на развитие меланофоров у личинок X. laevis в с момента вылупления до начала метаморфозного климакса

Мы оценили влияние трех фонов на развитие пигментной системы личинок X. laevis с момента вылупления до начала метаморфозного климакса, который начинается с 58 стадии. Средняя продолжительность развития в этот период составила у животных на белом фоне 49 дней, на сером - 34, черном - 43 дня. Можно предположить, что менее комфортным для развития животных является белый фон, когда развитие запаздывает на 1-2 недели по сравнению с серым и черным фонами.

Наименьшее количество меланофоров (117) отмечено у личинок, содержавшихся в контейнерах с белыми стенками и белым дном, а наибольшее (170) - у личинок, содержавшихся в контейнерах с черными стенками и черным дном (рис.15). Достоверная разница в количестве пигментных клеток у личинок, содержавшихся на разных фонах, отмечена впервые с 50-51 стадий до конца прометаморфоза. Это значит, что фоновые реакции у личинок шпорцевой лягушки можно зарегистрировать с 50 стадии развития.

ШТ. 200 180

1 3 5 7 9 И 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47

_ ДНИ РЛЗЙИТИЯ

Рис. 15. Динамика численности меланофоров на трех фонах К концу прометаморфоза превышение численности меланофоров у животных, выросших в контейнерах с черным фоном стенок и дна на 30% выше, чем у животных на белом фоне и на 15% выше по сравнению с животными, содержавшимися на сером фоне.

В динамике диференцировок на разных фонах после первого «всплеска» в первые 5 суток развития на белом и черном фонах отмечен период покоя до 48-51стадий, происходит рост меланофоров, далее активный период без всплесков до 56 стадии, затем период относительного покоя до 58 стадии. На сером фоне период покоя не выражен, дифференцировки у животных происходят до 56 стадии. Сопоставление среднего числа дифференцировок на трех разных фонах (рис.16) показало, что на белом и сером фонах значения близки, 82 и 84 соответственно, на черном - 65, что составило 70, 60 и 40% соответственно от общей численности меланофоров к концу прометаморфоза.

день 1 3 5 7 9 11 13 15 17 15 21 23 25 27 21 31 33 35 37 33 41 43 4^ 47 49 51 53 55 57 5«0

Сидни

36 45 46 47 43 43 40 49 50 51 52 52 53 54 54 55 55 55 55 55 55 55 55 55 56 56 57 57:57518

день

13 5 7 ;9 И 13 15 V М 21 25 25 27 25 3! 33 35 37 39 41 «¡3 36 45 46 47 43 49 50 50 51 51 52 54 54 54 55 55 56 57 57 57 57 58

1 3 5 7 5 11 У 15 17 15 И 23 .75 27 31 3 5 35 37 30 41 43 45 47 49 51

¡36 45 47 47 48 48 49 50 51 51 52 53 54

55 56 57 57 57 57 5753

Рис. 16. Динамика дифференцировок на белом (А), сером (Б) и черном (В) фоне

Митозы начинаются на белом фоне на стадии 50 (19-20-й дни со дня вылупления), на сером и черном фоне на стадиях 48-49 (12-14-й дни). На белом фоне отмечены два «всплеска» на 50 и 54 стадиях, количество митозов во время «всплеска» варьирует от 5 до 15 в сутки (рис. 17). На сером и черном фонах - по два «всплеска» на 51 и 54-55 стадиях. Количество митозов во время «всплеска» достигает 10-20 в сутки на сером и 20-25 на черном фоне.

В результате митозов у животных на белом фоне прибавилось 27^10, на сером - 39-63, на черном - 83-114 меланофоров, что составило соответственно 26-35%, 28-48%, 52-66% от общего числа клеток к концу прометаморфоза.

Вклад митозов в общую численность меланофоров: на белом фоне 30%, на сером - 40%, на черном - 60% от общего числа клеток к концу прометаморфоза.

А

' 25 20 15 10 5

0

день 1 3 5 7! 5 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 5«0 с[¿дин

36 45 46 47 48 48 49 49 50 51 52 52 53 54 54 55 55 55 55 55 55 55 55 55 56 56:57 57157558

Ш1. 25

20

15

10

5

О » I > > I I » « > (

день 1 5 5 7 5 ¡1 13 !5 17 19 21 23 25 27 25 3! 33 35^ 37 39 41 43 стадия

36 45 46 47 48 49 50 50 51 51 52 54 54 54 55 55 56 57 57 57 57 58

Н-+

з 5 7 9 И И В ,17 19 2! 2! 25 27 № 31 33 35

Рис. 17. Динамика митозов на белом (А), сером (Б) и черном (В) фоне

На белом и сером фонах пополнение популяции дермальных меланофоров происходит преимущественно за счет дифференцировок, на черном фоне - за счет митозов.

5. Состояние пигментной системы X. в период

метаморфозного климакса

В этот период мы выделили два этапа. На первом этапе (стадии 58-60) появляются дефинитивные дермальные меланофоры (рис.18), которые локализованы в дерме. «Взрослые» дермальные меланофоры возникают в большом количестве одновременно в нескольких участках туловища. Признаков их деления не видно, поэтому возникает резонное предположение о том, что необходимое количество дифференцировок обеспечивается за счет предварительного размножения меланобластов. «Фронт» постметаморфных «взрослых» меланофоров, возникших в области ноздрей, начинает двигаться навстречу аналогичному «фронту», сформировавшемуся в области мозга. Личиночные дермальные меланофоры располагаются несколько глубже появляющихся дефинитивных меланофоров, на внутренней поверхности личиночной дермы.

Второй этап характеризуется деградацией личиночных меланофоров (стадии 61-62). После прохода над ними «фронта» дефинитивных дермальных меланофоров, личиночные меланофоры разрушаются, а их пигмент исчезает (рис.19). Постепенно процесс метаморфоза кожи распространяется по всему кожному покрову животных.

Рис.18. 58-я стадия

Рис.19. 62-я стадия

Электронно-микроскопическое исследование кожи туловища личинок показало, что в процессе развития пигментной системы на разных фонах диаметр меланосом в дермальных меланофорах не изменяется.

ВЫВОДЫ

Изучалось влияние условий освещения (создаваемое различным сочетанием черного, серого и белого цвета стенок и дна контейнеров при одинаковых условиях внешнего освещения) на дермальные меланофоры личинок X. 1ае\чх от возникновения до их постепенного исчезновения и начала замены дефинитивными в период метаморфоза.

1. В динамике развития пигментной системы личинок X. выявлены и описаны 5 этапов: I — первоначальная дифференцировка личиночных меланофоров (до 46 стадии); II - рост меланофоров, возникших ранее, при незначительном изменении численности за счет отдельных митозов и дифференцировок меланобластов (стадии 47-51); III - резкое увеличение численности меланофоров как за счет митозов, так и за счет дифференцировок (стадии 52-56); IV - появление дефинитивных дермальных меланофоров (с 58 стадии); V - деградация личиночных меланофоров (стадии 61—62).

2. Установлено, что боковой фон может оказывать значительное влияние, как на физиологическую, так и на морфологическую фоновую адаптацию личинок X. /яеуи, изменяя освещенность внутри контейнеров, создаваемую падающим и отраженным от стенок светом. У животных, выросших в контейнерах с одинаковым дном и различным боковым фоном, число меланофоров тем выше, чем темнее боковой фон, причем при сравнении влияния белых и черных стенок это увеличение двукратное. Количество пигмента в дермальных меланофорах животных обратно пропорционально величинам освещенности внутри контейнеров.

3. Выявлена разница в длительности развития животных до завершения

прометаморфоза (до 58 стадии), средняя продолжительность развития

22

животных на белом фоне составила 49 дней, на сером - 34, черном - 43 дня. Можно предположить, что менее комфортным для развития животных является белый фон, когда развитие запаздывает на 1-2 недели по сравнению с серым и черным фоном.

4. Показано, что первое пополнение популяции дермальных меланофоров происходит у личинок за счет «всплеска» дифференцировок независимо от условий освещения в первые трое суток после вылупления, когда образуется первоначальная группа дермальных меланофоров (20-30% от общей численности к концу прометаморфоза). В целом, вклад дифференцировок в общую численность меланофоров составил на белом фоне 70%, на сером -60%, на черном - 40 %.

5. Уточнена граница митотической активности дермальных меланофоров. Начало митотических делений, их количество зависят от условий освещения: на белом фоне митозы начинаются на стадии 50 (19-20-й дни со дня вылупления), на сером и черном фонах - на стадиях 48-49 (12-14-й дни). Интенсивность митозов на белом фоне 5-15, на сером - 10-20, на черном -20-25 делений в сутки.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. В.В. Джапова, С.М. Стародубов, В.А. Голиченков. Влияние фона стенок контейнеров на пигментацию личинок Xenopus laevis //Вестник МГУ сер биология. 2012. № 2. С. 7-12.

2. В.В. Джапова, С.М. Стародубов, В.А. Голиченков. Динамика численности дермальных меланофоров у личинок Xenopus laevis на ранних стадиях развития //Ученые записки государственного гуманитарно-педагогического университета им. Н. Г. Чернышевского. Сер. естественные науки. 2012. № 1.

Публикации в других изданиях:

1. В.В. Джапова, С.М. Стародубов, В.А. Голиченков. Изучение развития дермальных меланофоров у личинок Xenopus laevis II Биология - наука XXI века: 14 Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 19 - 23 апреля 2010 года). 2010. Сборник тезисов конференции Т 1 С. 124-125. ' ' '

2. В.В. Джапова, С.М. Стародубов, В.А. Голиченков. Роль меланобластов в формировании пигментной системы личинок Xenopus laevis И III Конференция «Биология стволовых клеток: фундаментальные аспекты», посвященная памяти академика Н.Г. Хрущева (Москва, 6-8 июня 2011г.)! М., 2011. Сборник тезисов конференции. С.40-42.

3. В.В. Джапова, С.М. Стародубов, В.А. Голиченков. Оценка влияния фона стенок контейнеров на пигментацию личинок Xenopus laevis II XIV международное совещание и VII школа по эволюционной физиологии. Тезисы докладов и лекций. Санкт-Петербург, 24-29 октября 2011 г - СПб ■ ВВМ, 2011.С. 64-65.

4. Джапова В.В. Влияние различной окраски стенок и дна сосуда на количество меланофоров у Xenopus laevis И XVIII Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2011». Сборник тезисов конференции. М.: МАКС Пресс, 2011. С. 8-9.

5. Джапова В.В. Особенности динамики дермальных меланофоров

на ранних стадиях развития личинок Xenopus laevis II XIX Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2012». Сборник тезисов конференции. М.: МАКС Пресс, 2012. С. 11.

Подписано в печать 18.04.2012 Формат 60x88 1/16. Объем 1.0 п.л. Тираж 75 экз. Заказ № 1209 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Джапова, Вита Валентиновна, Москва

61 12-3/782

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

Джапова Вита Валентиновна

Динамика развития пигментной системы личинок шпорцевой лягушки

Специальность 03.03.05 - биология развития, эмбриология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В.А. Голиченков

Москва - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 3

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

1. Пигментная система амфибий 7

2. Онтогенез пигментных клеток

3. Дермальные меланофоры: формы и размеры 12

4. Дисперсия и агрегация меланосом в дермальных меланофорах X. \aevis 14

5. Адаптивные реакции пигментной системы амфибий 19

5.1. Физиологические реакции пигментной системы амфибий 19

5.2. Морфологические реакции пигментной системы амфибий 25

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 30

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 37

1. Оценка изменения численности дермальных меланофоров в ходе личиночного развития X. \aevis в условиях комнатной температуры и естественной смены освещенности 37

2. Влияние бокового фона контейнеров на развитие меланофоров у личинок X. \aevis 53

2.1. Влияние фона стенок и дна контейнеров на физиологические реакции дермальных меланофоров 53

2.2. Влияние фона стенок и дна контейнеров на морфологические реакции дермальных меланофоров 56

3. Изучение пигментной системы личинок X. 1аеу1з в период преметаморфоза при содержании животных на разных фонах 64

4. Влияние фона на развитие меланофоров у личинок X. \aevis с момента вылупления до начала метаморфозного климакса 69

5. Состояние пигментной системы X. \aevis в период метаморфозного климакса 87

ВЫВОДЫ 92

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 94

ВВЕДЕНИЕ

Пигментная система амфибий в силу особенностей своего строения предоставляет уникальные возможности для исследования многих сторон онтогенеза путем прямого наблюдения, не прибегая к методам анатомирования и фиксации животных. Элементы пигментной системы позволяют реконструировать ее как целое по физиологии и морфологии отдельных клеток.

Основной элемент пигментной системы - дермальный меланофор -клетка, которая в дифференцированном состоянии способна перемещать свой пигмент, распределяя его либо по периферии - дисперсия, либо собирая его в перикариальное положение - контракция. Эта физиологическая реакция может быть прослежена на протяжении всего онтогенеза. Кроме самостоятельного интереса, как пример внутриклеточной мобильности, она дает возможность посмотреть влияние физиологических реакций на морфологические реакции пигментной системы, суть которых состоит в увеличении числа клеток и количества пигмента в них.

Знание закономерностей развития пигментной системы в онтогенезе Хепорш \aevis позволит проследить переход от клеточного уровня реакций пигментной системы к реакциям целых организмов.

Несмотря на постоянный интерес исследователей к пигментной системе земноводных, есть вопросы, которые требуют более углубленного изучения. Для построения полной картины становления компонентов пигментной системы амфибий необходимы тщательные и длительные наблюдения в течение всего личиночного периода.

Актуальной задачей является изучение процессов терминальной дифференцировки и митотической активности дермальных меланофоров в течение всего личиночного периода развития шпорцевой лягушки - с момента вылупления из оболочек до завершения метаморфозного климакса. У предыдущих исследователей процессов пролиферации дермальных

з

меланофоров шпорцевой лягушки (РеЫетапп, 1967, Вассиф, 1979) интервал между фотосъемками составлял от 3 до 7 дней в течение 3-х недель. На наш взгляд существенное значение имеет сокращение интервала между наблюдениями за состоянием пигментной системы в период личиночного развития, так как все происходящие события можно учесть, регистрируя их в интервале не более 24-48 часов.

Интерес представляет выявление корреляции линейных размеров личинок с изменением численности пигментных клеток в условиях разного фона - взаимоотношение части и целого в развитии особей.

Физиологическим состоянием дермальных меланофоров можно управлять, создавая разный фон и разную интенсивность падающего света. В имеющихся работах по изучению фоновых адаптаций личинок амфибий в расчет принимается обычно лишь фон дна, тогда как возможное влияние бокового фона не учитывается. Мы решили восполнить этот пробел и оценить влияние бокового фона на пигментную систему при длительной фоновой адаптации животных.

При оценке влияния бокового фона на пигментную систему личинок шпорцевой лягушки представляет интерес как исследование пролиферативной активности дермальных меланофоров, так и накопление меланина в них.

Цель исследования - изучение динамики индивидуального развития дермальных меланофоров у личинок X. \ae\is в различных условиях фона.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить динамику дермальных меланофоров на одном (сером) фоне в течение всего личиночного периода.

2. Выявить влияние бокового фона контейнеров (9 вариантов сочетания фона стенок и дна) на физиологические и морфологические реакции дермальных меланофоров в период прометаморфоза.

3. Изучить динамику развития дермальных меланофоров на ранних стадиях развития личинок - в период преметаморфоза на трех фонах.

4. Оценить влияние фона (3 варианта фона стенок и дна контейнеров) на динамику развития дермальных меланофоров с момента вылупления до начала метаморфозного климакса.

5. Оценить состояние пигментной системы личинок X. \aevis в период метаморфозного климакса.

Научная новизна и практическая значимость работы. Наши исследования позволили проследить развитие дермальных меланофоров в кожных покровах шпорцевой лягушки на протяжении всего личиночного периода - от появления первых пигментных клеток до их исчезновения в период метаморфозного климакса. Регистрация динамики численности дермальных меланофоров с интервалом 24-48 часов позволила выявить основные этапы в развитии пигментной системы личинок X. 1аеV«.

Впервые выявлено существенное влияние бокового фона на развитие дермальных меланофоров личинок X. 1аемг8, установлены различия в физиологических и морфологических реакциях животных, содержавшихся в контейнерах с различными сочетаниями фона стенок и дна.

Уточнены граница митотической активности дермальных меланофоров, выявлены «всплески» митозов, их интенсивность и продолжительность на разных фонах.

Выявлены особенности динамики дифференцировок дермальных меланофоров в процессе развития личинок шпорцевой лягушки на разных фонах.

Проведена оценка вклада терминальных дифференцировок меланобластов и митотической активности дермальных меланофоров в изменение численности пигментных клеток в периоды пре- и прометаморфоза в индивидуальном развитии личинок на разных фонах.

Впервые прослежено изменение пигментной системы личинок шпорцевой лягушки в период метаморфозного климакса.

Проведенное исследование существенно дополняет имеющиеся данные по развитию пигментной системы амфибий и открывает возможности для использования ее как модельного объекта в других аспектах.

Установленные в работе закономерности могут быть использованы для иллюстрации процессов дифференцировки и пролиферации пигментных клеток в курсах эмбриологии, гистологии, цитологии.

Оценка влияния бокового фона на развитие пигментной системы амфибий имеет существенное значение при постановке экспериментов с животными, развивающимися в любых условиях освещения, и является важным дополнением в методику исследований.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пигментная система амфибий

Изменение окраски внешних покровов холоднокровных животных обусловлено наличием в них пигментных клеток - хроматофоров, различающихся химическим составом пигментов. В зависимости от видов синтезируемых пигментов хроматофоры подразделяют на ксантофоры (эритрофоры), иридофоры и меланофоры (Полежаев, 1945; Проссер, Браун, 1967; Burgers, 1966). Ксантофоры содержат каротиноиды, придающие покровам животных яркую желтую, оранжевую окраску. Красный пигмент, содержащийся в эритрофорах, имеет химическую природу, сходную с каротиноидами, поэтому ксантофоры и эритрофоры объединяют общим термином «липофоры» (Bagnara et. al., 1968; Taylor, Bagnara, 1972). Иридофоры (гуанофоры), содержат зерна или пластинки пуринообразных веществ (гуанин, гипоксантин, аденин), которые расположены в отражающих пластинках, обеспечивая золотистый и металлический цвет (Полежаев, 1945; Bagnara, 1966; Проссер, Браун, 1967; Menter et. al., 1973; Бриттон, 1986). Меланофоры содержат пигмент меланин - высокомолекулярный полимерный комплекс белка и ферментативно окисленных моно- и полигидроксиаминоароматических веществ. По данным G. Porta (1980) меланин включает феомеланин (желтого или красного цвета) и эумеланин (черного или коричневого цвета).

В меланофорах синтез обоих модификаций меланина протекает на белковых матрицах особых органелл - меланосом. Меланосомы -мембранные органеллы, в процессе органеллогенеза отпочковываются от гладкого ЭПР. В развитии меланосомы различают несколько стадий премеланосом разных степеней зрелости (по заполнению меланином). Заполненные меланином меланосомы называются меланиновыми гранулами.

Хроматофоры располагаются в толще покровов личинок и зрелых особей амфибий, встречаются в эпидермисе. Меланинсодержащие клетки

7

присутствуют также в перитонеальном эпителии, составе оболочек мозга, на поверхности кровеносных сосудов, периферической нервной системе.

Разные виды амфибий характеризуются определенным соотношением хроматофоров, которое в процессе онтогенеза изменяется (Сибер, 1966, 1967; Bagnara, 1966; Bagnara et. al., 1968; Schi, 1999; Bagnara and Matsumoto, 2006). У личинок травяной лягушки в покровах присутствуют иридофоры и меланофоры, при этом меланофоры есть в эпидермисе и дерме. У личинок шпорцевой лягушки иридофоры отсутствуют, а меланофоры находятся только в дерме. Указывают, что эпидермальные меланофоры появляются незадолго перед метаморфозом (Rollag, 1988).

Пигментные клетки обеспечивают терморегуляцию, окраску животных, адаптацию животных к среде обитания. Причем у амфибий (а также рыб и рептилий) имеется способность к быстрому изменению окраски благодаря тому, что их пигментные клетки способны к перемещению пигмента. Для обозначения пигментных клеток, содержащих меланин, используют два названия: меланофоры и меланоциты. Термином «меланоцит» обычно называют дифференцированную клетку, вырабатывающую меланин в теле позвоночных животных. Для обозначения меланоцитов пойкилотермных животных используют термин «меланофор». Меланофоры способны к перераспределению пимента. Клетки - предшественники меланоцитов (меланофоров) называют меланобластами.

Меланофоры, в свою очередь, могут быть дермальными и эпидермальными. В соответствии с номенклатурой, выработанной на 6-ой Международной конференции по пигментной клетке, дермальным меланофором называют клетку синтезирующую, содержащую и способную перемещать пигмент меланин, участвующую в быстром изменении окраски холоднокровных (в частности амфибий), топографически связанную, как правило, с дермальным слоем кожи (Fitzpatrick et al., 1966). У личинок амфибий физиологические реакции быстрого изменения окраски в период до появления других хроматофоров выполняют именно дермальные

8

меланофоры (Jande, 1966; Wise, 1969), так как они первыми среди пигментных клеток появляются в онтогенезе покровов (Bogenschutz, 1965; Forbers et al., 1974; Bagnara et al., 1971, 1973, 1979). Дермальные меланофоры не всегда привязаны к покровам личинок: там, где эпителий головастика граничит с прозрачной роговицей, дермальные меланофоры переходят в орбиту, частично или полностью выстилая её (Голиченков, Карташова, 1973). В процессе онтогенеза распределение дермальных меланофоров в коже меняется: в начале дифференцировки дермальные меланофоры равномерно распределены по поверхности личинки, позже более пигментированными становятся боковые и спинная стороны тела. Интенсивность пигментации внутренних органов пропорциональна степени пигментации покровов (Сибер, 1967).

После метаморфоза дермальные меланофоры амфибий объединяются с другими хроматофорами - эритрофорами, ксантофорами, иридофорами - в морфофункциональные структуры - дермальные хроматофорные единицы (Fitzpatrick, Breathnaeh, 1965; Hadley, Quevedo, 1966).

Эпидермальным меланофором называют клетку синтезирующую, содержащую и способную перемещать пигмент меланин, участвующую в большей мере в медленном изменении окраски, расположенную в эпидермальном слое кожи (Fitzpatrick et al., 1966). При этом отростки эпидермальных меланофоров проникают в межклеточные пространства, образованные шиповатыми клетками эпидермиса. В онтогенезе земноводных эпидермальные меланофоры дифференцируются позднее дермальных (Andres, 1963; Aurin, 1971). Эпидермальные меланофоры играют ведущую роль в медленном изменении окраски, которое сводится к изменению содержания меланина в покровах вследствие морфологических реакций пигментной системы. Это происходит преимущественно в структурно-функциональном объединении эпидермальных меланофоров с эпителиальными клетками кожи - "эпидермальных меланиновых единицах" (Fitzpatrick, Breathnaeh, 1965; Hadley, Quevedo, 1966).

Кроме эпидермальных и дермальных меланофоров способностью перераспределять пигментные гранулы обладают клетки пигментного эпителия глаза. В церебральной жидкости у шпорцевой лягушки обнаружены меланинсодержащие клетки (Komnick, Stockem, 1973), неспособные перераспределять пигмент.

2. Онтогенез пигментных клеток

В процессе онтогенеза пигментные клетки позвоночных формируются из материала нервного гребня (Harrison, 1910; Du Shane, 1935; 1943; Детлаф, 1938; 1944; Полежаев, 1945; Wilde, 1961; Teiltet, Dowrinn, 1970). Детерминация клеток нервного гребня происходит на стадии средней -поздней гаструлы под влиянием крыши антерхерона - крыши первичной кишки (Raven, Klos, 1945). Нервный гребень представляет собой мультипотентную закладку. К числу производных клеток нервного гребня относятся пигментные клетки, клетки спинномозговых ганглиев, клетки ганглиев автономной нервной системы (Дьюкар, 1978).

Благодаря общему происхождению клетки пигментной системы способны к трансдифференцировке (Egushi, 1978, 1981; Ide, 1979, 1986).

Клетки туловищного отдела нервного гребня мигрируют по двум основным путям: дорсолатеральному и вентральному Клетки, выбирающие первый путь, становятся пигментными клетками (Mayer, 1973; Erickson et al, 1992). Этот путь был продемонстрирован благодаря серии классических экспериментов (Rawles et al., 1948), которые трансплантировали нервную трубку и нервный гребень куриных зародышей пигментированных линий в нервные трубки зародышей-альбиносов.

Путь, выбираемый мигрирующими клетками нервного гребня, определяется элементами межклеточного матрикса, который они встречают (Newgreen, Gooday, 1985; Newgreen et al.,1986). Один набор белков способствует миграции (фибронектин, тенасцин, различные типы коллагена, протеогликаны) и препятствующие миграции - эфриновые белки.

У зародышей шпорцевой лягушки предшественники пигментных клеток мигрируют сначала вентрально между нервной трубкой и сомитами, затем доходят до субэктодермального пространства (Weston, 1963). Изучение клеток нервного гребня in vitro предполагает возможность существования на ранних этапах миграции «контактной ингибиции» между летками, ведущей ко взаимному отталкиванию клеток и расселению материала нервного гребня (Twitty, 1945; Twitty, Niu, 1948; Niu, 1959). Миграция недифференцированных пигментных клеток - необходимый этап в процессе их дифференцировки в меланофоры (Dalton, 1950). Показано, что различная окраска белых и черных аксолотлей обусловлена тем, что у белых животных меланобласты не способны мигрировать под эпителий. Эпидермис оказывает определенное индуцирующее влияние на процессы миграции меланобластов и возможность их последующей дифференцировки (Богомолов, Корочкина, 1973; Smith-Gill et al., 1972).

У Xenopus laevis миграция меланофоров наблюдается через 2-3 дня после оплодотворения (Stevens, 1954). Эти клетки впервые появляются на дорсальной поверхности головы на стадии 33/34, однако они еще не полностью пигментированы и еще содержат желточный материал. На стадии 35/36 меланофоры распространяются вдоль дорсального края туловищной мускулатуры. Число пигментных гранул в этих клетках резко (заметно) увеличивается на стадии 37/38. На стадии 39 эти клетки образуют 2 слоя: один расположен прямо под кожей, другой прилегает к дорсальной стороне центральной нервной системы (Pieaw Korp, Faber, 1956). Пигментные клетки обоих слоев называют дермальными меланофорами. Плавник не имеет меланофоров до стадии 50, пока не появится специализированная прямо светочувствительная популяция дермальных меланофоров (Bagnara, 1957; Vander Lek et al., 1958) в дистальной части вентрального плавника.

�