Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Формирование пространственной структуры колонии у гидроидного полипа Condylophora inkermanica (Marfenin 1983)

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Формирование пространственной структуры колонии у гидроидного полипа Condylophora inkermanica (Marfenin 1983)"

да

•i - Q 1

■ АКАДЕМИЯ ПАУК СССР ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ПЕРЕДАЧИ ШКОРМАПЯН

па правах.рукопхсж

1ЕОПТОВПЧ Адоксев Александрович 40РНИР0ВАЯИ5 ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ КОЖОНИИ У ГИДРОИДНОГО

ПОШИЛ СОЕШГЬОРНОПл 1МКК&МЛП1СА (НЛМТЭТШ 1983)

03.00.00 - зоохогня

АВТОРЕФЕРАТ диссортапхп па соисканке ученоа степени кандидата баохогаескжх паук

Москва - 1991

Û '''■I?- л.

Работа виполпепа в лаборатории механизмов пород&чн информации в хивих снстонах института проблей передачи жпфорнаш» лв СССР

Научные руководители -доктор биологических наук, профессор, член-хорроспопдонт ЛП СССР Л.И. Чайлахяп;

доктор биологических наук, старей* научный согруАанк Н.Н.Марфенид

Официальные оппонепти: доктор биологических наук, профессор Л.В. Белоусов; кандидат биологических паук в.В. Домиков

Ведуиоо учрозионво - Зоологически* институт АД СССР

Заиита диссертация состоится "/А" д.лр 1992 г. в/5^

часов на заседании специализированного совета д.053.05.34. при Московском государственной университете ни. и.В.Ломоносова по адресу: 119899 иосква, ГСП-э, в-234.

Ленинские гори, МГУ, БиологжческнВ факультет. •

С диссертацией ыохно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета Московского государственного университета км. М.В.Ломоносова.

Автореферат разослал ^¡ШМг.

Ученый секретарь специализированного совета '

кандидат бжологжче :жж наук / ' Д.И.Барсова

2 '** • i i , .iArry.az&aQCUi_npoül.CHU. В пастояпео вроня обсухлавтся г

-дво-Ч оспоспио концепция норфогопеза. Первая из пнх - )

рсаКПИОИНО-ДИффУЗПОППаЯ (РД) НОДОЛЬ taierer, Helnhardt, 1982 j предполагает» что пространственная организация морфологической структуры являотся результатом развитая нрепаттерна распределения вопеств-норфогопов в тканях. Дифферопцировка л норфогопоз многоклеточной структуры пятнается с химической разноткя ткани. Согласно другой концепция, основным рогуляторпин факторон норфогопеза является нохаппческио взаимодействия нехду клетками. Однако, ситуация создалась несколько парадоксальная. РД-нодель разработана в основном па гпдро и гпдрондпкя полипах» а ■альтернативная нододь - па . яародыпах анфибий, куриц, культурах клеток н тканой. Поэтому теперь, актуально рассмотреть норфогепоз в продолах одпоЯ групнм хивотних в аспектах как той так н другой концепции.

В послоднно ю лот всо чадо для изучения норфогопеза •

используют гидроидных полипов. Особонпостн бПОЛОГЧИ ЭТИХ хивотних делают их удачным иодолышн объектом для подобпых исследований. Колония устроена просто и состоит из многократно повторявшихся разнотипных частой, всо час я морфологически четко обособлепы, а разнообразие пх невелико. Гидроиды обладает высокой саособпостьп к рогенорацнн п их логко культивировать в лаборатория. На начальных этапах исследования наиболее подходящи примптивпио колопин стелюиегося типа. к которым относится, например

Cordvlophorft.

В больютнетве работ по морфогенезу гиг зпдоо авторы апализирупт изменение морфологии элементов какого-либо одного типа - гидрантов пли столонов. При этой, как правило, учитывают по всо колонии, а линь какой-то выделенный ее фрагмент, ограниченный участок. Полученные таким образом результаты, по мнении ряла авторов (Plickert «t el.,1987; plickert, 1987], указывают на то, что формирование элементов колонии гидроидов hf i сходит в соответствии с реакциопно-двффузионной модольв морфогенеза.

Однако, пан представляется, что для болоо полного ¡я.

верного понимания -частвая механизмов морфогенеза у гиА-

i

роидов вахпо выяснить не только пр^-транствепныо закону-

мерности образования отдельных элементов колоши, но в закономерности формирования осей структуры колония.

1. Определить прострапствонно-вроноппио закопоиорностл образования отдельных эленентов в полой колонии гидроидов в проанализировать эта закономерности с позиция современных концепций ыорфогоноза.

2. Экспериментально выяснить роль нохапнчоскнх лофорнапнй столонов в образованна новых гидрантов к столонов.

пяучпяп пппизпа работы. в настоя«ом исследовании- впервые проводов анализ закономерностей взаимосвязи образования н роста основных элементов колонии.гидроидов столюногося типа. С использованном числовых показателей проанализированы прострапствонно-врененпио закономерности морфогенез цолой колонии.

Ряд закономерностей пространственного распрвлелипан столонов к гидрантов в колопип соответствует предсказаниям реакционно-диффузионной (РД) мололи; результаты другой группы по соответствует нн, но объяснимы с точки зрения нодолс эпителиальных морфогенезов (ЭН), согласно которой главным фактором, коорлиннруюиим морфогенетическув активность клоток являются механическао взаимодействия. С помогав оригинальной методики в настоящей работе исследовано влияние механических факторов на образование гидрантов и столонов у гидроидов. Показано, что моханичоские деформации столонов детерминируют . место закладки столона, а иногда и гидранта. В полом, полученные результаты ласт основания полагать, что в регуляции морфогенеза колонии гидроидов стелюяегося твпа участвуют хак химические так и механические факторы.

■Паучпо-прдктпческоо зпячепно работы. Выявленные пространственво-времеиные захономерпоств роста колонии позволяют с высокой точностьв определить время в моего образования нового эленента колонии - гидранта илн столона.1 Разработана высокоэффективная мотолвха • искусственной стимуляции образования новых столонов. Все это даот возможность перейти теперь к исследования механизмов самоорганизации колонии гидроидов ва клеточной уровне.

конференции ЫГУ по проблемам исследования Мирового океана (К., 198Б г), на 18-й конференции молодых ученых Биологического Факультета МГУ (Н., 1907 г.), па "М-й научной конференции

материалы диссертации докладывались ва

*

иояодих учопнх ИШ1И All СССР (II,, 1980 г.), па всесоюзной совоааяии - "»упдаиопталыше ксслодовапяя губок н кпиочпополостпих" (Беломорская Сностанния МГУ, 1909 г.), па сопощании по тооротнчосккн д мэтонатпчоскнн- проблемам иорфогопоза (Пушшо, 1991 г.). па чотвортом международно» синпозиуно по развитию гядроидоп (Гвпцбург, ФРГ, 1391 г.). а таххе па заседаниях семинара' по тооротичоским аспектам нор^огепоза а институте биологии развития АП СССР.

ПХСлихалкл По материалам дпссортапии , опубликовало п работ, из пих 4 п соавторство. ■•

СХВХХтУ-2олаОо ~и Работа построопа по обяепрппятсму плану. Диссертация состоит из введения, обзора литоратури, нотодов исследования, результатов, обсухдояля результатов я выводов. Работа излохона па юв страницах манипописпого текста, нллйстрирована 30 рисупхани я 4 таблица т. Список литературы включает юв названия, кз' которых 70 - па япострапних ягнхах.. В автореферате сохрапепа ауиорапня глао п разделов дисссртапня.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В исследованиях нехапизмов норфогопоза у хивотпых г хпо выделить ряд объектов, которио стали траджшопиыни. Сюда относятся зародиаа морских охоп, акрибий, куриц л нчией. Обзнргшя экспериментальный материал пояучоп так so па различных культурах клотох и тхапоЛ. Среди названных об7.охтов сахпое ноет и запинает пресноводная гидра я некоторые другяо хиэочяополостпно. Па этих хивотнцх получопы слодупцзо результаты.

Нпоготасленлио элеввринопти с трапеплаптацияня [woiport et п.1., 1974; Нас Williams, 1902] укрсПНЛИ ПрОДСТавЛОПИО С том, что в толо гядри имеются градиенты 4-х воаоств » л ях источников: концентрации активатора и нпгябнтора голоси волякя в головном отделе и спихаятся к подовпо, а концентрации активатора и ингибитора полоави волнки в Области ПОЛОаВИ И СПИЯаПТСЯ К ГОЛОВПОМУ КОНЦУ fSu.jiam«, 1902). Нохапизм действия активатора заключается, видимо, в активация пролиферации я дотиЗореппнровки пейробяастов

ХЛОТОХ-ПРОДУЦОНТОВ {ПоЪяауег et Hl., 1987; Boffneiator, Dübel. 1907J. |

Нплхер Я Плиххерт (Muller В Pllcfcort, 1902) ПОМШЯ i' наличие ипгибяторпого поля, всходяяого из растуиого nönna

столона. Затем Пликжерт [PUckert, 1987) обнаружил у гидроидов два морфогенетическн активных вещества, аналогичных иорфогенам гидры. Одно из пни названо pif, а другое - PAF. действуя взаимосвязанно, pif h paf но миопию питяруоиого автора является часты) механизма, определяшего пространственную структуру колонии. Эти веаоства продуцируются в субгипостоиальпой области гидранта ■ способны вднять на .пространственпуп организацию колонии двум» ПУТЯМИ [Plickert et al.,19071■ Первый ПУТЬ - ДИФФУЗИЯ по тканям, и второй - диффузия в среду (в воду), в отлично от первого, второй путь, по мнению авторов, обеспечивает по локальную, а глобальную регуляцию структуры колонии.

В экспериментах с трансплантациями Хойл (Halo, 1964) показал, что морфогенетическн'- потенции различных зон полой колонии различны, однако, будучи' разобщены, эти se зоны проявляют одинаковые возможности в отпоаопин морфогенеза новых структур.

Параллельно с развитием описанных представлений о механизме морфогенеза у iivdrozoa пло накопление и других фактов, полученных на других объектах. Например, при исследовании зародышей амфибий было обнаружено, что "ноляризовапние и вытянутые клетки создает ноля натяжений, которые регулируют изменонио формы зачатков эмбриональных структур" [Белоусов, 197а, 1979). Формообразовательная роль механических натяжений клеток била продемонстрирована так же на различных нскуствонпых экспериментальных састенах. Например, Лакирев с соавторами [Лакнров и др., 1988) растягивали латекспую пленку, па которую предварительно номеаали участки супрабластоноральпой области, дорсальной и боковой эктодермы зародыаа амфибии. В результате из эксплантатов развивались структуры, образующиеся из них в норме. Эксплантаты, помоконные на норастянутув или на' предварительно растянутую пленку полностью дезагрегировали на одиночные клетки способные к перемещению. Многочисленные эксперименты на культурах клеток и тканой продемонстрировала, что одним из важных факторов, регулирующих разные формы клеточной активное^ является неханическое воздействие [О'liar a a Buck, 1979; Odall at al., 1961; llarria et al., 1981; 1964; Stopak & Harria, 1982; Oater et al., 1903)

Описанные suae экспериментальные данные явились основой для формирования и развития различных концепций морфогенеза. Первая группа результатов обусловила развитие полого семейства реахаяоппо-диффузпоппых <РД> нололоЯ. Результаты ^торой группы слухат осповоа для развития моделей, постулируюиих, что основный регуляторпын фактором норфогопоза является механическое взаимодействие нохду клотками.

РД модель в обвдх чертах мохот быть описана слодувннм образом IGierer.Welnhardt, 1972; Heinhardt, 1Э02; 1903 а,Ь; 19031. Диффорепцкровка я нолфогоноз.многоклеточной структуры начинается с хиняческой размотки ткапи. Такая размотка осуаествляотся благодаря распределению по ткапям двух' *морфогепотичоски активных вецоств - активатора и ингибитора, кахдоо из которых имеет свои источники. Рисунок распрололепня норфогонов является результатом синтеза- (или освобоглепкя) веяества источником, диффузии его по ткапян я выход веяества из системы (распад или уточка).

Наиболее обстоятельно роль нехатгчоскях взаиу тойствий клЬток как фактора организации норфогопоза рассмотрена в работах Остера. Харпис, Or ла и пх коллег (odeli ot al,, 1901; Oator ot al., 1983; Harrln ot al., 1984] а так хв Боляпцева с соавторами (Болипцов П ЛР., 1985 ; Belintaov et al., 1987). Модель, продлохенная Осторон, Харрнс н Одеялом разработана па примере мозенхинпих клоток и исходит из того Факта, что нногао норфог- -отпчоскяо процессы включают в себя координированные двихеяня популяций незонхимных клоток. По идее авторов нодоли патяхопия, которые нрн этом возникают, достаточны для того, чтобы клетки образов;. :и стабильную упорядоченную. структуру. Выявленные в многочисленных экспериментах особенности двигательной активности клчток приводят х тону, что локальное повыпеппо концентрации клеток становится центром организации клеточного агрегата, в состав которого стягиваются клетки из прилохащей области. Процесс распространяется на весь пласт клеток н приводит к образованию сотп, узлами которой являются клеточные агрегаты, а свяэуюцинк звеньями - тяхи клеток^.

Нолель, продлохенная Болхнцевым с соавторами разра-ботапа на примере морфогенезов в эпителиальных тканях, поэтому оо еио называют моделью эпителиальных норфогене: ов (ЭХ). Основный механизмом взаимодействия клеток в >t< ij t.

морфогенеза по адоо авторов молода служат коптактпая поляризация хлотог (КПК). Мололь постулирует, что клетка эмбрионального эпителия могут находаться в двух устойчивых состояниях - поподяразованпои и поляризованном. Поляризация распространяется в вило волны, передаваясь от поляризованной клетки к поводяразованной, которая находится с пой в контакте. Согласно иодела ЭК саноорганазацая Спологнчоскоа структуры начинается с формирования домена поляризованных клеток. Образована» домена нредвоствуот появдеыао зародыпа поляризация, который состоит из невольного- числа поляразовапных клеток. Полярвзапая охватывает все иовыо в новые клетка, . соотвотствопно возрастает в сала патяхония пласта. Па периферии зоны клотса сально растянуты. По условиям модели растяхонао подавляет способность клотхи г поляризация. За счет этого происходит диффвроапировка клеточного слоя па домены поляризованных а неподяразованных клеток, прп условаа, что его края закреплены. Если хе ого края по закреплены, то поляризация нохот охватить весь пласт, в результате чего размотки ткана по происходят. Здесь КПК вграет роль блиэкодойствуваеВ активапна, а постулируемое свойство клеток терять способность к поляризация при патяаенаа - роль дальнодеаствуюцеа внгибвпиа.

ИАТЕР11АЛ П МЕТОДИКА

Работу проводила на гадроадном полипе сопШасЬегд 1дкогпап1са 1Иаг{оп1п 19831. КОЛОНаа ДаННОГО ВЯДа 1Р.10ЯТ СТОЛВЩШСЯ ТИП строопня п ОТНОСЯТСЯ К сем. С1ау1с1ао. подотряда АЪЬдсаЬа. отряда ЬевЬоНйь.

Проведены ю серий экспераиентов. В одаах сораях хавотаых содержала в 5-яатровом красталлазаторо, с естественной морской водой которув меняла раз в два дня. В других сорила гидроидов содержали в Ю-дятровон аквариуме с искусственной »юрской водой соленость» 28%, в послодаеи случае осуоествлядась постоянная аэрация а фадьтрапия води через отдельная груитооиа фальтр. Температура содержания в разных сораях была от 14° до 21 *« с. Кодоиза выраоавадл на пскусствоаном субстрате по методике Кроуэлла (сгоиоП, 1Э57>.

2-â_Г"сг>мд£пяд_крдрг1иа При лабораторпом культивировании

животных кормила пауплкяма яр. возраста 1-2 дня. П

тех сериях, в которых воду меняли раз в два дня, пауплиев выпускала в ту хо емкость, в которой находились пласты с гидроидами. В тех сериях в которых воду по неняля, па вроня кормления, которое длилось 5-15 час, гилронлов норзсазивали я другой аквариум, в который выпускали HaynjraeD. Иосло хоркления жявотгшх возврапалн в прехпкй аквариум. По время эксперимента каждый гидрант опитпой колоши! кормили индивидуально ■ из пилотка, регистрируя при этом количество науплпов, полученных ими. Срсдпосуточпоо количество корна, полученное каждой колонией, было ■ пропорционально ео размеру, который выражали суммарной длипой гздрорнзыв миллиметрах.

Hovào:iQTpr.n___KQ7.ouun• Во время эксперимента охедпевно регистрировали пространственную структуру колопии. Лля этого был использован мотол картирования, продложопний рапее П.П.Нарфепяпим Ц900). Лля определения оОъснпых птамотров роста в i«J колониях через каздыо о,5 ни по' длнпв столона проводопо прияизпоппоо г мерепно днпнотров перисарка, попосарка я гастропаскулярной полости

■У._Сганулядия__образования___повыз_иовардрП1ч.о.ских

стр:эту_р__Л- к о ::о ц а я к .1 Си1шу1яция_ш1луль.сл1ш_кш1.те„пкйк. Из предыдущих исследований было известно (Леонтовкч, Нарфеннн. 1990; Леоитовяч, 1991j, что избыточное кормлеппо колопня поело периода уморенного питания вызывает образование новы:: столонов. Выло примерпо определено время, которое должно пройтя после избыточного кормления до появ;- ния зачатков столонов (ЗС) - 2G i 2 ч. Описанный способ кормления позволяет предложить метол стимулирования образования ЗС в колония в определенное время. Поело 7-9 дней роста в условиях умеренного кормления колопии получали избыточное количество корка. Такой способ кормления был пазвап "имнульснын" кормлением. В результате образовывались ЗС.

2 Иехапическая с ¡1нуляиия_ш>р.40££мла Была разработана оригинальная методика механической стимуляции эленептов колонии. Hоста образования гндраптов и столонов задавало укалывая столон иг 'й, растягивая его, а' так *е изгибая столон экспериментальной колонии а горизонтальной п вертикальной плоскостях. В двух последних случаях ci л з

взгибала либо после того, как он уже пряобрел прямолинейную Форму, либо он нагибался по нере роста по созханным в эксперименте неровностям субстрата г "канавкам" хля ■стенкам".

достоверпостей различия между экспериментальными н контрольными данными 1 а так хо различий между морфометрхчоскхнн характеристиками проводили, используя критерия ъ ■ Статистические харахтеристххк вычисляли по известным формулам [УрСах, 1964; Хакин, 1900] РЕЗУЛЬТАТЫ

В опредолонном диапазоне изменения интенсивности питания повывепио среднесуточной дозы корма (г/из) водет х увеличению средней скорости роста столонов в колонии (рис.1).

рхс.1

0.2 0.3

F/LD

Параллельно с этим увеличивается толаина це-посарка (з) (рис.2) в число формирующихся гидрантов, ва рост которых потребляется пища преобладает над числом рассасывавшихся (н/ь) (рвс.З). При более обильном кормлении ско-

рость роста столона больно не возрастает в число повообразуюнихся гидрантов но увеличивается. В этих условиях в колоний' начинают образовываться новые ЗС (рис.О(на рисунках обозначены "+") рис.2 Экспериментально было

установлено значение интенсивности питапня,' (0,150 науплиев/ мм* сут) ниже которого ЗС но образуются, а при повывении его - столоны ветвятся. Такое значение было названо пороговым. ЗС появляются ¿4 чероз 214.1 час после

получения холояиеа сверхпорогового количества пиая.

Столоны и гидранты распределяются в колонии в соответствии с определенными закономерностями.

й4

аз

мл.

у* а» а«;

о.оа сне ого сэе о« аев о.ез о/6 аза авз . 1Л.

чивается по мере удалопня от ЗРС, достигает максимальных

Скшшы. . 1. Частота образования ЗС (п) максимальна в сродней части мохдоузлия* и сни-хается х ого граям т.о. вблизи гидрантов (значения "о" и "1" по оси абсписс) (рис 5). Распределение частот асимметрично со смецепием к дистальпому копцу междоузлия. 2. Если .на нохдоузлии образуются два ЗС, то они располагаются на максимальном расстоянии друг от друга и от гидрантов, ограничивавиЕХ мехдо-узлпо.

3. Если на мсхдоузлик образуется сначала один а через некоторое время • - второй ЗС, то расстояние, на которое-место закладки второго ЗС удалено от основания первого но зависит от того, насколько вырос первый столон и увеличилось расстояние до его зоны роста (ЗРС).

4. Частота образования ЗС па столоне увели-

аога аога сиге опа 0223 о.ггв еэга й37в емгз о>7з г/и»

_рис.5_

т

- Нохдоузлявм мы называем участок столона, заключенный мехду двумя глрантанн, которые па нем выросли.

значений па расстояния 5-6 ни от ЗРС а далее остается довольно постоянной. 5. частота образования ЗС па столоне коррелирует с возрастом междоузлия, достигая максимальных значения на. междоузлиях возраста 2-5 суток. Па нехдоузлиях большего к кенъвего возраста частота образования ЗС снижается. с. Ка;: при последовательной, так и при одЕопрокопЕог -закладко двух боковых столонов на одном иоггоузлпи, они образуется с одной и той »о стороны материнского столона.

ЕШР1Ш Ч- Ра с стоп т: о между гидрантами на столопо мспьве в тех колониях, которые получали больсо ниск. Повывопис температуры усиливает этот эффект. 8. Расстояние от первогс гидранта, оСраоовавпогося па боковой столопо до Слвжавпегс гидранта материнского столона ("угловсо" междоузлие) зависит от наличия нли отсутствия голов у одного пли даже двух ближайвлх гидрантов материнского столона. Сродная; длина углового междоузлия достоверно но отличается от средней длины обычных междоузлий.

Кеханичсскпе воздействия следующих трех типов до-терминировал:: места образования ЗС.

1. "Канавки". По море роста по субстрату столон поросока. канавки, отатакпованные па пен. В качестве субстрата ксполь зовали парафильм. Б результате на вогнутой части столона, Н; дне канавки закладывался ЗС. Канавки делали разных размеров а) малио, пиркпой 40 нкм, б) средние (200 нкм) и в) больпп .400 мкк). 2.."Стенки". Цо неро роста столон пересекал стен ни, которые делали двумя разными способами: а) штамповали н нарафкльке, б) перед столоном, поперек еау н вплотную к суб страту прикрепляли волос. В результате, у подножия стеакв высота и Е^рипа которой были приблизительно равны диаметр столона, закладывался ЗС. ЗС образовывались чаие (73%) пере барьером и никогда по закладывались на ворпино барьера. 3 Растяжение. Вырацивали прямой столон, после чего субстра (параф1 ьм) вместе с прикрепленным к нему столоном патя гквали и закрепляли в таком положении. Средняя величина от носительного удлиннения столона была о,34 ( СГ- о,09). В нес то растяжения на столоне образовывался один ЗС или, реже, I ЗС т.о. 21*) - два ЗС. В последнем случае ЗС закладывала« друг напротив друга - с одной и с другой стороны на столош Нужно учитывать, что во всех случаях ЗС образовывались

мостаз воздействий только поело "импульсного" кормленая (см. главу "МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА"). Это указывает на то, что меха-кячэсхоо воздействие само по собо не способно стимулировать иорфогенез ЗС, а лвпь детормяппруот мосто закладка.

Воздействия всох трех типов вызвала достоверное уволячоаио частоты закладки ЗС в месте воздействия по сравнезга с контролен (Таблапз). В результате распродолопао частот образования ЗС па обработанных мехдоузлнях корролнруот с распределением па нпх мост воздействий лучпо, чом с асиннотричпым распределонзом, которое было онпсапо оыяо (ряс. 5) для пптактпых негдоузлзй.

САВЛ1ША. ВЛИЯНИЕ ЦЕХАПНЧЕСКЯХ ВОЗДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНОГО ТИПА НА ЗБРАЗОВАНИК ЗАЧАТКОВ СТОЛОНА

тап эоздепствяя и. Г!, N. t Р

sanaBxa боя. зт 31 6 04 <0.001

ганзвка сред. 137 105 32 77 <0.001

гапавхи нал. 26 17 9 65 <o.ooi

эастяаепао 22 19 4 83 <0.01

>олос. стенкя 27 22 5 82 <0.001

>быч. стенкя 133 81 52 64 0.01<Р<

<0.001

^оряз. язгаб 47 30 17 Б4 '<ó.ooi

¡ертпк. язгаб 44 17 27 39 >0.1

ГКО л 2S 6 20 23 >0.1

(БОЗНАЧННИЯ: чпело зачатков столонов образовавшихся: н,- па юлдоузяиях, подвергнутых воздействия; н, - на место юздоаствяя; н, - не па лосто воздойствяя; - относопнэ :всла ЗС образовавааася в постах воздойствня у. числу ЗС 1бразовави1зся без воздойствня (в »); р - достоверность [родполозепня о случайной характере раезохдензя розультатов i эзспоркмопто н в коптроло

Следувзяо два тппа воздойствнй по вызывали достозорпого вэлачезяя частоты закладки ЗС. 1. Изгибание в вертпкадьног лосхоста. В этих опытах тупой иглой проводили по ротлвополозной стороне подлохкз. норпондакулярно растуцому

по ней столону. В результате на пленке оставался валы изгксавзий столон. 2,- Укол иглой. С помощь» никрокашгоуля тора столон латеральпо прокалывали стеклянной игле диаметром 12-13 нкм .

Б некоторых случаях в местах механических возлеЯств* образовывались по ЗС. а гидранты. Такие случаи i многочисленны, однако, пх следует считать значимыми.

Данные, полученные в опытах с механической стимуляции ЗС позволили вычислить значение промежутка времени с импульсного кормления до ответного появления ЗС Срелш значение для 139 намерений было 21 ч 24 кип + 1 ч 30 шш.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Ранео было показано [Нарфонин,19771, что в колош гидроидов в процессе ое роста сохраняется определонш пропорция мохду числом гидрантов, числом зон роста столон« :: длиной гидроризы. Это способствует наиболее эффектвно! усвоению пнцп, в результате которого обеспечивается бистр! рост колонии. Было установлено, что соответствие не*, ростом и ого трофическим обеспечением осудествляет* посредством четырех основных механизмов.

1. Изменение скорости роста столонов в определена диапазоне в зависимости от интенсивности питания .вперв: было зарегестрировано Ю.Б.Бурыкивым [19Q0] па колониальн гидроиде пуппп-.япп reumi in ь. 2. изменение доли растуи побегов к столонов было обпарухено Н.П.Карфеншшм 1197 такхо при изучении p.pyniia. Практически всегда в колон растут по все ямевююся ЗРС. Доля растуних от общего чис имеющихся в наличии мохет существенно меняться - п недостатке пищи часть побогов в столонов прекращает расти, при избытке пици часть нерастуоих возобновляет свой рост. Ткани редуцирующихся гидрантов слухат доподнительп источником пици. Лангер [Lunger, 1953] называет "вгори.лой пищей". Было показано, что хлет ледич-Ференцирусадхся гидрантов попадают в гастроваскуляря полость побегов и гидрорнзц (Полтева и др., 1987 ]. Зат энтолермальвые клетки гидроризы фагоцитирует и нераварива частицы вторичной пищи [Lunger, 1963]. 4. Образование вое ЗР происходит как в процессе обычного роста.столонов (hoe гидранты), так и при избытке пищи [Иарфенин, Бурыккн, 197

Бурыкян, 19601. Этот способ регуляции роста колонии был призпап паиболоо радикальным (Нарфенип, 1977].

Полученные а настоящей работе даппыо позволяют представить, как взаимосвязаны перочислоппыо явления. Питание влияет параллельно на три локальных формообразовательных процесса: измопеняо толинны попосарка, скорость роста столонов, срок хизпя гидрантов. Выявлена определенная иерархия (или очередность) этих процессов. 1) Получоппая колонией пива расходуется па утолценио поносарка. Баланс мехду поступлением пики в колопию и потреблением ое па рост колонии мохет быть как положительным, так я отрицательным. 2) Если баланс положительный, то обеспечивается ускоренно роста столопов. 3) Баланс нехду питапдом я потреблением пней па рост гидрантов складываотся из двух компонентов. Первый из них - образование новых гидрантов, требующее затрат питательного материала. Второй - рассасивапио старых гидрантов, в результате чего в колонии образуется дополнительная - "вторичная" пияа. При положительном балансе потребление пищи па Формирование и рост новых гидрантов преобладает пал процессом образования "вторичной" пнци из старых гидрантов. При отрицательном балансе - наоборот. 4) Когда Физиологические возможности расходования пиал тремя описапнннн путями исчорпапы, а баланс остается положительным, то происходит закладка новых ЗС. Закономерности пространствоппого распределения элементов колонии можно разделить па три группы: I. закономерности, которые соответствуют предсказаниям РД-нодоли морфогоноза; II. закономерности, но соответствуюкие предсказаниям этой 4одоли, но объяснимые с точки зрения механических моделей; си. те, которые по противоречат предсказаниям названных водолей, по и но являются их прямыми следствиями. К порвоЛ ?рупно относятся, например, следувцио результаты (см. раздел •РЕЗУЛЬТАТЫ") : (1); (2); (4). Ко второй группе относятся зозультаты (3); (6); (8), Л К тротьой - (5); (7). 1редставленпые данпые показывает, что РД-нодель встречает 'яд трудностей при интерпретации закономерностей норфогоноза еолоннй сЛпЬтт1е». Результаты группы и объяснимы с :очкн зроняя модели ЭК. Действительно, согласно этой•модели >асполохенно • зародына поляризации - будупого ЗС - будет [ависеть от условий закрепления клеточного пласта, судя по

пааим давний вертккальпыо разветвления столонов (пожк: гидрантов), так же как к горизонтальные разветвлопй: (боковые столоны) являются образованиями, подавляющ« морфогенез других структур в прилежащей области. В термина: модели ЭН такое влияние развилок мохпо объяснить том, чт она, видимо, служат точками закрепления ткани цепосарха жесткой хитиновой трубке перисарка. Вероятность образована зародыса поляризации вблизи мост закронленяя хлеточног пласта мала, поскольку катяженко клеток здесь велико. Такж объясним тот факт, что дза ЗС образуются с одной сторон столона. Когда зона поляризации охватывает область несколько превыааюаую критическую величину, то образуете один зс. В тех случаях, когда поляризация распространяете на больное расстояние, то ногут образоваться два домов поляризованных клеток расположенных па расстояши достаточном для релаксации пласта т.о. образуется два ЗС.

Основные закономерности, расположения гидрантов столонов в колонии раздичаятся. Гидранты образуют« регулярно, периодически. Стимуляция их образования I зависят от питания колонии. Расположение столон« уаорядочоно, но но имеет такой периодичности, как в случао гидраптам::.- Закладка ЗС яолность» зависит от питан] колонки. Избыток пици - главное условие, стимулмруте образование столонов. Эти различия дают основан: предполагать, что механизмы морфогенеза, опродоляял :1ространствеппое расяроделенао гидраптов . и столон различаются. Видимо, в определения моста образован гидранта осноппу» роль играет корфогонотичоски активн веаества. В случао со столонами их роль моноо суцествонн Возможно, они действуют в качоство компонента регуляторн системы, в состав которой входят взаимосвязи и другого тин По современным представлениям, Наиболее вероятна тут ро механических еял, возникаюршх в хлоточвых пластах.

Л пшо о влиянии механических факторов на морфогенез представителей вхйсахаа малочисленны и косят в зпачитохы степени косвенный характер [ВаигсЫсв, 19441 (НуЬЪапЬас 1971;) 1«лпок оЪ »1., 1980] {НидЬея, 1980] (РИскагЪ, 19« (Вв1оиазоу вЪ а1., 1989)

Представленные ■ в настоящей работе результг подтверждают существенную роль деформаций. ткави

норфогепезо гидроидов. Такой вывод подлостью согласуется с дапнымя Пдиххерта 1Р1£сХог*;, 1980), который показал, что

' вроноппоо пахатие па столон сбоку вызываот образование боковых столонов. Судя по нашим дапным мехапичоскоо воздействие способно вызывать переориентацию клеток, которое слухит началом активных норфогопотичоских поростроок. Например, клетки в области растяхония вытягиваются порпендикуляряо оси столона и направленна лрилохснной силы. ^ .Аналогичный результат был получеп в опытах по растяхопи» эксплантатов эмбрионов амфибий Шакиров и др., 1988]. Через л ч после растяхония клетки внутренней части эксплантата :

ориентировались пернопдакулярпо направлению растяхония. )

Результаты настоящей работы показывают, что !'

мохапические деформации клеточных слоев действительно могут могут иметь значение в прострапствеппом распродолопии столонов. Кроме того, представляется вероятным, что мохаяичоские факторы играют покоторую роль и в норфогонезо ;

гидрантов, хотя и мопее суаоствоппую, чом в случао со столонами.

иводи

1.Пространствоппая структура колония Формируется в процессе поддорхапия соответствия мохду потреблением колонией пики и расходованием • ео па рост различных элементов колонии. Указанпоо соответствие достигается благодаря действию ; мехапизмов регуляция двух уровней. Механизмы первого уровня . обеспечивают изменение динамики роста имеющихся элементов.-колонии в зависимости от интенсивности питания. Механизмы второго уровня активируются тогда, когда регуляция па первом уровне становится неэффективной. Они обеспечивают образование новых посуаих элементов - столонов. Таким образом, различные струхтурпыо изменения взаимосвязана в пределах колонии.

2. Осповные закономерности распределения столопов к гидрантов в колонии следующие;

а) частота образования зачатков столопов па нохдоузлнн увеличивается по мере удаления от краев мохдоузлия и имеет максимальное значение в ого средней части.

б) ~осли два зачатка столона образуются па одном мехдоузлии, то опи . располагаются па максимальном расстоянии друг от друга.

в) вероятность образования зачатка столона на центральном столоне увеличивается по мере удаления от зоны роста столона.

г) длина, па которую отрос первый боковой столон, не влияет на то расстояние, на которое второй, образовавшийся на том хе междоузлии боковое столов булоз удален от первого.

д) вероятность образования зачатка столона максимальна ш междоузлиях возраста 2-5 суток и пихо на междоузлия] моньвого и большего возраста.

о) как при одновременном, так И при последовательно! образовании двух зачатков столонов па одном междоузлии они образуются с одной к той же стороны наторхпеког-столона.

ж) расстояние от первого гидранта, .образовавшегося н боковом столоне не зависит от наличия или отсутстви голов у одного пли даго двух гидрантов наторвиског междоузлия, от которого отрос данпый боковой столон.

з) длина междоузлий меньпо в тох колониях, хоторы получала больнее количество пнип.

3. Некоторые типы мехапкчоской деформации столона(изгибь растяжения) дотормипируют мосто закладкн па пей зачат« столона.

<. Результаты, перечисленные в пунктах (а), (б), (I соответствуют предсказаниям реакционно-диффузионной нодол! результаты другой группы (пункты (г), (е), (ж)) ] соответствует им, но объяснимы с точке зрения ноле, эпителиальных морфогепозов. Учитывая это, а так хо дапны изложенные в пункто (3), кы приходим и заключению, что рогуляцни морфогенеза колония гидроидов столюиегося ти участвуют как химические так и механические факторы.

СПИСОК РАБОТ. ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Леоптовач A.A., Марфенпн H.H. Влияние питания рост СТОЛОНОВ В ХОЛОПИИ гидроида Cordylophora inkormoni //Проблемы современной "биологии: Тр. 18 пауч конф. бис фак. ИГУ 1981. Ч.З. СЛ - 11.

2. Леовтович А.А Роль пиии в регуляйин роста коло1 гилроидного полипа Cordylophora 1пкагаап1Сл//СИСТ1

передачи и обработка информация Ч. 1 изд. пппи АН СССР 198в Г. С. 64-67.

3. Марфопяп Н.Н., Косовяч Я.А.. Малютяп О. и., Лооптотгз А.А.» Хомопко Т. Я. Комплексное кзучепио экология гядрохдов//Б2ологяя океана. Тр. М01Щ 1983 г. с. -¡1 - 49.

4. Лоонтозпч А.А., иарфопип Н.Н. Влияпио питания па рост и Формирование столонов в колонии гидроидного полипа

Cordylophora Лпкогтап1са//$уПдам0НТаЛЬП1!0 ЙССЛОДОВаНКЯ

совронешшх губок и кяпечнополостных. Тез. докл. всосояз. совек. 1909. С. 61-63

5. Яооптовяч А.А., Марфенин Н.Н. Взаимосвязь основных впутриколонизлькых процессов при вотвлоняя у колониальных гадроадов//хурл. общ. биол. 199Q. Т. 51, и 3. С.353 - 362.

6. Леонтовкч А.А. Закономерности пространственного распределопня гидрантов и столопов у гидроида cordylophora inkernanica (nydrozoa, Clavidao)//SypH. Оба. б!50Л. 1991. T. 52, H 4. С. 534 - 550

7. Лоонтович A.A. Влияпио механических воздействий па локализации зачатков столопов у гидроидного полипа

Cordylophora inkeri»anica//OHTorone3. 1991. T.22. N 6. С. 634 - 645.

8. Leontovich A.A. The role of ronchanical tension of tissue In the pattern formation of hydroid colony// Abatr. of 4-th intern, workshop on hydroid development:. Guncburg, FRO, sept. 10-22 1991. P 20.