Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Микроскопические ракообразные класса Tantulocarida: морфология, анатомия, систематика и филогения

ВАК РФ 03.02.04, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Микроскопические ракообразные класса Tantulocarida: морфология, анатомия, систематика и филогения"

На правах рукописи

ПЕ'ГРУНИНА Александра Сергеевна

МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ РАКООБРАЗНЫЕ КЛАССА ТАГМЪЬОСАКЮА: МОРФОЛОГИЯ, АНАТОМИЯ, СИСТЕМАТИКА И ФИЛОГЕНИЯ.

Специальность 03.02.04 - зоология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

""оитб752

о [,;.чП гс:2

Москва 2012

005016752

Работа выполнена на кафедре зоологии беспозвоночных Биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор биологических наук, вед. науч. сотр. Колбасов Григорий Александрович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор биологических наук Котов Алексей Алексеевич Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

доктор биологических наук Галкин Сергей Владимирович

Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук

Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Зоологический институт Российской академии наук

Защита диссертации состоится 21 мая 2012 года в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 501.001.20 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, МГУ, Биологический факультет, ауд. М-1. Факс: 8(495)939-43-09; E-mail: irbeme@mai1.ru

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

Автореферат разослан /&?апреля 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор биологических наук, профессор

ИР

Бёме

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Tantulocarida — самый молодой класс ракообразных. Этих мельчайших эктопаразитических рачков выделили в отдельный таксон только в 1983 году. По сравнению с другими представителями Crustacea они обладают целым рядом уникальных особенностей. В основе сложного жизненного цикла — микроскопическая свободно плавающая личинка — тантулюс, которая после оседания и прикрепления к хозяину может давать начало партеногенетической или половой фазе жизненного цикла. В процессе развития половые стадии претерпевают уникальный среди ракообразных метаформоз, при котором отсутствует типичная линька. Морфологически тантулокариды также отличаются от остальных ракообразных практически полным отсутствием головных конечностей на всех стадиях жизненного цикла. Во многом из-за этого определение родственных связей Tantulocarida с другими Crustacea затруднительно. Предположительно, сестринским таксоном являются ракообразные класса Thecostraca. Однако молекулярный анализ, который мог бы пролить свет на эту проблему, до сих пор не был проведен.

Несмотря на всю уникальность тантулокарид, эти ракообразные никогда не исследовались системно, и работы по ним носят в основном описательный характер. Анатомическое строение тантулокарид изучалось только на тотальных препаратах, в то время как только использование трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ) может дать достоверные данные, учитывая, что размеры этих рачков микроскопические.

Система Tantulocarida, состоящая из пяти семейств, носит искусственный характер, так как в основе ее лежит практически только один признак — способ закладки туловищного мешка при развитии самца, который, к тому же, известен далеко не для всех видов. Исследование морфологии и анатомии тантулокарид расширяет наши представления о существующих адаптациях к паразитическому образу жизни, а включение данных по тантулокаридам в филогенетический

анализ ракообразных не только позволит определить родственные связи самих Tantulocarida, но может существенно изменить наши представления о филогении Arthropoda в целом. Все это делает изучение ракообразных класса Tantulocarida актуальной задачей современной зоологии.

Цели и основные задачи исследования.

Основной целью диссертационной работы является выяснение филогенетических взаимоотношений Tantulocarida с другими ракообразными, то есть определение их возможного положения на дереве Crustacea и Arthropoda в целом. Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучение наружной морфологии, включая ультраструктуру, различных стадий трех видов Tantulocarida: Serratotantulus chertoprudae, Microdajus ichestmovi и Arcticotantulus pertzovi.

2. Исследование внутренней анатомии различных стадий Tantulocarida: тантулюса, партеногенетической самки, развивающегося и дефинитивного самца на примере вида Arcticotantulus pertzovi.

3. Проведение молекулярно-филогенетического анализа, для выяснения родственных связей Tantulocarida с другими ракообразными.

4. Описание новых таксонов Tantulocarida.

5. Построение новой системы Tantulocarida на основе оригинальных морфологических исследований и литературных данных с использованием кладистического анализа их филогении.

Научная новизна. Впервые при помощи ТЭМ исследовано внутреннее

строение различных стадий жизненного цикла тантулокарид: осевшего

тантулюса, партеногенетической стадии, взрослого самца. Впервые проведен

молекулярно-филогенетический анализ Tantulocarida, определено их положение

на древе Arthropoda. Сравнение морфологии и анатомии тантулокарид с

представителями сестринского таксона позволили выявить возможные

синапоморфии. Описан новый род и новый вид тантулокарид из Индийского

океана, а также новый вид из Белого моря. Детально изучена морфология,

включая ультраструктуру, выведенных впервые свободно плавающих самцов двух

4

видов тантулокарид. Впервые проведен формальный кладистический анализ видов ТапйИосапёа, доказавший искусственность существующей системы. Подтверждена монофилия семейства Microdajidae и парафилия семейств Оео1еп11пс1ае и Ваз1роёе1Пёае, семейство Опсегохеш'с1ае признано невалидным. Составлен ключ для определения видов мировой фауны тантулокарид.

Теоретическое и практическое значение. Изучение ультраструктурных особенностей, описание внутреннего строения различных стадий тантулокарид при помощи трансмиссионной электронной микроскопии, а также проведенный филогенетический анализ позволяют на новом уровне провести сравнение ТапШ1осап(1а с представителями родственных групп ракообразных и определить их филогенетическое положение. Полученные впервые достоверные данные об анатомии различных стадий тантулокарид могут дополнить учебные курсы и пособия по зоологии беспозвоночных и общей паразитологии. Описанные таксоны пополнят список биоты Белого моря, а также других регионов. Составленный ключ может быть использован для определения видов тантулокарид мировой фауны.

Апробация работы. Основные материалы диссертации были представлены на 14-й Международной конференции по мейофауне (Гент, Бельгия, 2010); на 11-й Всероссийской конференции с международным участием «Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря» (Санкт-Петербург, 2010), на 11-й Международной конференции по копеподам (Мерида, Мексика, 2011), на Международной школе по морфологии и систематике копепод (Четумаль, Мескика, 2011), на всемирной конференции по морскому биоразнообразию (Абердин, Шотландия, 2011), на семинаре кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ (Москва, 2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, включенных в список ВАК, и 5 материалы конференций.

Структура н объем. Диссертация изложена на 146 страницах печатного

текста. Текст работы состоит из следующих разделов: «Введение», «Основные

5

этапы изучения тантулокарид», «Материал и методы», «Результаты и обсуждение», представленные шестью главами, «Заключение», «Выводы», «Благодарности» и «Список цитируемой литературы». Список цитируемой литературы включает 90 источников, из которых 87 на иностранных языках. Приложение содержит 75 рисунков и 2 таблицы.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.б.н. Григорию Александровичу Колбасову за интереснейшую тему, постоянную помощь и поддержку при выполнении работы; проф. A.B. Чесунову за критические замечания к первому варианту рукописи; руководству и коллективу ББС МГУ за предоставленную возможность сбора материала и содействие на данном этапе работы, сотрудникам межкафедральной лаборатории электронной микроскопии МГУ за помощь в получении данных методами ТЭМ и СЭМ, д.б.н. Н.М. Бисеровой за помощь в интерпретации полученных данных; к.б.н. Н.С. Мюге, Т.В. Неретиной за руководство в процессе выполнения молекулярных исследований. Большое спасибо всем сотрудникам и аспирантам кафедры зоологии беспозвоночных МГУ, а также друзьям и родным за терпение, помощь и поддержку.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ИЗУЧЕНИЯ TANTULOCARIDA

В этой главе описана история открытия и основные этапы изучения ракообразных класса Tantulocarida. Приведен жизненный цикл, а также первичные сведения по морфологии и анатомии этих ракообразных. Кратко рассмотрены проблемы систематики, филогении Tantulocarida, которые более подробно обсуждаются в соответствующих главах.

Жизненный цикл Tantulocarida (Рис. 1). Микроскопическая личинка —

тантулюс свободно плавает в толще воды в поисках подходящего хозяина.

Прикрепившись к хозяину, тантулюс претерпевает метаморфоз — на его теле

формируется вздутие, которое преобразуется в туловищный мешок, по размерам

превосходящий саму личику в несколько раз. Метаморфоз может идти двумя

6

путями. В одном случае тантулюс сохраняет туловищные сегменты, внутри такого туловищного мешка закладывается самец, получающий питание через особый тяж - «пуповину». Взрослый самец разрывает кутикулу мешка и переходит к свободному плаванию в толще воды. Таким образом, его развитие происходит без видимых линек.

У других прикрепившихся тантулюсов в ходе метаморфоза сбрасываются все туловищные сегменты и остаётся один цефалон, прикреплённый к хозяину. Позади цефалона развивается туловищный мешок, внутри которого закладывается самка, получающая питание также через «пуповину». Половые стадии выходят в окружающую среду, вероятно, для оплодотворения, которого никто не наблюдал. Во время партеногенетической фазы внутри такого же мешка закладываются партеногенетические яйца, из которых выходит новое поколение тантулюсов.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Материал. Материалом для исследований послужили экземпляры разных стадий жизненного цикла тантулокарид трех видов: Агс11с01апш1т реШохч, М1сгос1а)т ¡сИетпоу!, БеггаШаппЛш сИегЮргис/ае.

Материал по А. реПюхч и М. !сЬе$ипох'1 был собран в 2007-2011 годах в проливе Великая Салма (Кандалакшский залив, Белое море) между Крестовыми островами и бухтой Биофильтров (66°ЗГ41"с.ш.,ЗЗо1Г08"в.д.) с глубины 20-70м. Один экземпляр личинки тантулюса вида 5. скеНоргисЬле на хозяине гарпактикциде семейства СапЙюсатрМае, найден Г.А. Колбасовым в ходе разбора коллекций Зоологического института РАН (Санкт-Петербург).

Электронная микроскопия. Для исследования на сканирующем электронном микроскопе особи паразитов постфиксировались 2% раствором 0б04 в течении 2-4 часов, дегидратировались в смесях спиртов и ацетоне, сушились методом критической точки в ССЬ. После напыления платино-палладиевой смесью, материал был исследован с помощью сканирующего электронною микроскопа 1ЕОЬ15М-6380ЬА.

Для исследования на трансмиссионном электронном микроскопе материал (различные стадии A. perizovi), зафиксированный глютаральдегидом на фосфатном буфере, постфиксировался OsCh в течение 2-4 часов, обезвоживался в серии спиртов и ацетоне с последующей проводкой в смолу (аралдит). Срезы изготовленные на ультратоме Leica, окрашивались и контрастировались уранил-ацетатом и цитратом свинца. Материал был исследован на трансмиссионных электронных микроскопах JEOL JEM 100В и JEOL-1011 80 kV.

Молекулярно-генетический анализ. Тотальную ДНК экстрагировали стандартным способом «на колонках» с использованием набора Promega Wizard SV Genomic DNA purification kit с модификациями. ПЦР проводили с использованием стандартных праймеров для 18S рибосомальной ДНК: 18SIF, 18S5R(r), 18SA2.0, 18S9R, 18S3F, 18Sbi. Секвенирование производили с тех же праймеров, что и ПЦР, на автоматическом секвенаторе ABI 3100 Genetic Analyzer (США) с использованием набора для секвенирования BigDye v.1.1. Кроме данных, полученных путем секвенирования, при построении филогенетических деревьев были использованы последовательности, депонированные в базе данных Gen bank, NCBI. Для обработки хроматограмм и стыковки фрагментов использовалась программа SeqMan из пакета программ DNA-Star Lasergene 7. Для построения деревьев мы использовали массив данных для пятого прогона из недавней работы Кунеманна: полученные нами два сиквенса тантулокарид были вручную помещены в матрицу сиквенсов пятого прогона (Run5, Koenemann et al., 2010, электронное приложение).

Построение филогенетических деревьев производили методом обратной вероятности (Bayesian estimation of posterior probability) в программе MrBayes 3.1. (Ronquist, 2003). Для отображения результатов построений использовался пакет программ MEGA5 (Tamura et al., 2011 ).

Кладистическин анализ. Для проведения кладистического анализа была

сформирована матрица из 64 морфологических признаков личинки тантулюса и

самца для 34 видов тантулокарид. На основании этих морфологических

признаков в компьютерной программе PAUP 4.0 (Swofford, 1998) были

9

реконструированы филогенетические деревья методами «Neighbour-joining» и «Bootstrap 50% majority rule consensus». Все признаки были помечены как равновесные «equal weight» и неупорядоченные «unordered».

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Глава 3. Морфология ракообразных Tantulocarida.

В данной главе диссертации приводится детальное описание морфологии всех известных стадий жизненного цикла ракообразных класса Tantulocarida, на примере изученных нами видов 5. chertoprudae, М. tchesunovi, A. petrzovi, а также по литературным данным.

Микроскопическая свободно плавающая инвазионная личинка — тантулюс (80-110 мкм в длину) состоит из цефалона, лишенного каких-либо головных конечностей, и восьми туловищных сегментов (шесть торакальных + два абдоминальных) (Рис. 2а). Каждый сегмент торакса несет, как правило, двуветвистые торакоподы (Рис. 26). Первый абдоминальный сегмент лишен придатков, второй - с парой односегментных фуркальных ветвей на заднем крае. В передней части цефалона на вентральной стороне располагается прикрепительный диск в форме присоски, служащий для удерживания личинки на кутикуле хозяина. На наружной поверхности цефалона имеются, расположенные в особом порядке поры, некоторые из которых несут щетинки.

Партеногенетическая самка - устоявшееся, но не совсем корректное название прикрепленной партеногенетической стадии тантулокарид. Эта стадия паразитическая и представляет собой цефалон личинки тантулюса, за которым располагается обширный кутикулярный мешок (Рис. 1). Внутри такою туловищного мешка развиваются партеногенетические яйца, содержащие новое поколение тантулюсов.

Рис. 2. Морфология различных стадий Tantulocarida (о, б - Serratotantulus chertopriidae, в -Microdajas tchesunovi, г, ó Arcticotantulus pertzovi)

a — тантулюс, общий вид сбоку; б — тантулюс, второй горакопод, вид спереди; в — взрослый самец, общий вид сбоку; г — самец, абдоминальные сегменты, несущие пенис и фурку, вид сбоку; д — самец, шестой торакопод, вид спереди. Обозначения: ае - эстетаски, abl. ab2 - первый и второй сегменты абдомена, се — цефалон, еп - эндоподит, ех - экзоподит. fr - фурка, ре - пение, рр - протоподит, th - торакс. Масштаб в мкм.

Нами впервые были выведены свободно плавающие взрослые самцы тантулокарид двух видов А. реНю\ч и М. ¡сИе.чшюхч. Их внешняя морфология, включая ультраструктуру, была изучена с применением сканирующей электронной микроскопии. Тело самца состоит из цефалоторакса, образованного слиянием головных и двух торакальных сегментов и покрытого карапаксом, и шести свободных туловищных сегментов, последние из которых входят в состав двусегментного абдомена (Рис. 2в). Первый сегмент абдомена имеет непарный вентральный вырост, с которым подвижно сочленяется пенис (Рис. 2г), а второй сегмент заканчивается развитой односегментной фуркой (Рис. 2г). Две группы эстетасков, интерпретируемые как рудименты антеннул, расположены на переднем конце цефалоторакса (Рис. 2в). К сенсорным структурам также относятся парные чувствительные поры, каждая из которых несет сенсиллу с двумя или более нитевидными окончаниями. Самец обладает шестью парами плавательных торакоподов, первые пять из них — двуветвистые, шестой лишен эндоподита (Рис. 2д).

Проведено сравнение морфологии самцов девяти известных видов, в результате которого были выявлены общие, скорее всего, плезиоморфные черты, которые присущи почти всем самцам тантулокарид: 1. две группы по четыре эстетаска на переднем конце тела; 2. семь пар сенсорных пор, содержащих сенсиллы; 3. наличие парных щетковидных щетинок на торакоподах 1-6 (Рис. 2д); 4. односегментные фуркальные ветви, вооруженные тремя щетинками.

Глава 4. Анатомия ракообразных ТапШосапйа.

В этом разделе диссертации приводятся данные по внутреннему строению тантулокарид, которые впервые получены при помощи трансмиссионной электронной микроскопии. Охарактеризована топология органов цефалона прикрепившейся личинки и туловищного мешка партеногенетической самки, описаны общие черты строения свободно плавающего самца.

В цефапоне тантулюса после его оседания можно обнаружить в основном

только кутикулярные структуры, не подвергшиеся лизису: хоботок - непарный

тонкостенный орган около 1,5-2 мкм в диаметре и около 15-20 мкм в длину,

12

расположенный в цефалоне, дорсально над кишкой (Рис. 3, 4а). У свободно плавающего тантулюса он может выворачиваться (Ниу.ч, 1989) через отдельное отверстие собственной полости на оральном диске, которое располагается над ротовым (Рис. 3). Стенки хоботка состоят из тонкой кутикулы (40 нм), внутри него располагаются четыре трубковидных протока (канала), которые, вероятнее всего, связаны с цементными железами, секрет которых может выделяться через терминальное отверстие, находящееся в центре дистальной площадки хоботка (Рис. 3). У прикрепившегося тантулюса хоботок целиком расположен внутри собственной кутикулярной полости (Рис. 3) наподобие ввернутого пальца перчатки. Каналы цементных желез имеют округлое сечение, их диаметр составляет около 0,25 мкм. По строению стенок они напоминают гофрированный шланг: в стенках каналов имеются кольцевые утолщения, располагающиеся по всей длине каналов на расстоянии 0,2 мкм друг от друга (Рис. 4а). У тантулюса без видимых признаков метаморфоза в задней части цефалона вентрально расположены клетки с активными ядрами и губчатой цитоплазмой с множеством небольших вакуолей. Предположительно, они входят в состав парной цементной железы (Рис. 3), которая в связи с утратой функциональной нагрузки после прикрепления тантулюса, реорганизуется или просто резорбируется. Нами было показано, что хоботок участвует в процессе прикрепления к хозяину, так как через него происходит выделение клеящего цемента.

В центральной части цефалона располагается уникальная непарная структура — стилет. Проксимальная часть стилета полая внутри (Рис. 3), но его дистальная часть цельная, без полости (Рис. 3, 4в). Достоверно известно, что передняя часть стилета находится непосредственно внутри эктодермальной части кишки, таким образом, он способен выдвигаться наружу через ротовое отверстие (Рис. 3, 4в).

При сравнении со стилетом родственного тантулокаридам таксона ШнгосерИак, можно отметить множественные общие морфологические и функциональные черты. Так, стилеты обеих групп - это непарные кутикулярные органы, которые служат для облегчения проникновения внутрь тела хозяина структур паразита. Полноценных доказательств гомологии этих структур пока

нет, однако, скорее всего, стилеты корнеголовых раков и тантулокарид не являются гомоплазиями.

Рис. 3. Топология основных струкгур цефалона прикрепленной личинки - тантулюса.

Нами было показано, что так называемая корневая система тантулокарид действительно является структурой паразита, расположенной в тканях хозяина (Рис. 3, 4а). Канал диаметром 1мкм с толстыми кутикулярными стенками проникает в кутикулу хозяина, через отверстие, проделанное стилетом, образуя непосредственно под его покровами выстланную кутикулой полость (Рис. 4а). Было доказано, что этот канал является непосредственно продолясением передней кишки паразита (Рис. 3). Следует отметить, что корневые системы корнеголовых и тантулокарид - гомоплазии, так как у корнеголовых, корневая система - это выросты самого тела, а у тантулокарид она представляет вырост кишки.

В задних отделах цефалона молодой партеногенетической самки располагаются зачатки будущих яиц. Они представляют собой розетки плотно сомкнутых клеток с крупными ядрами и электронноплотной цитоплазмой.

каналы

хоооток

кутикула хозяина желечы

мускул-ретрактор стилета

кишки

прикрепительный диск

каналы цемент

желез

Рис. 4. Строение цефалона тантулюса А. pertzovi (ТЭМ). А - поперечный срез цефалона тантулюса через прикрепительный диск; Б - поперечный срез через место прикрепления тантулюса к кутикуле хозяина: В - стилет, поперечный срез. Масштаб в мкм.

Получены первые данные по внутреннему строению дефинитивного самца тантулокарид. Нервная система самца представлена головным мозгом (Рис. 5) и брюшным нервным стволом, проходящим через все сегменты тела и заканчивающимся в первом абдоминальном сегменте. Головной мозг смещен во вторую треть цефалоторакса, так как самое переднее положение занимает гак называемая сотовидная структура (Рис. 5, 7) (см. ниже).

стилет

дорсо-вентральные

пучки мыши

дорсальные продольные головной м0зг

сотовидная

корковый слой

вентральные продольные мышцы

Рис, 5. Основные структуры цефалоторакса самца. Схема сагиттального среза.

кутикула

гиподерма

попасти головного моз. (корковый слой)

вентро-латеральные области

сотовидная структура

Рис. 6. Схема поперечного среза цефалоторакса самца на уровне начала головного мозга.

16

Передняя часть мозга представлена парными лопастями, которые разделены по середине вертикальной полоской остатков сотовидной ткани (Рис. 6). Максимальная ширина головного мозга - 27 мкм, где он представлен обширной зоной нейропиля (20 мкм шириной), окаймленной телами нейронов (Рис. 5).

В теле самца наблюдаются два продольных тяжа мускулатуры: дорсальный (разгибатели) и вентральный (сгибатели) (Рис. 5). Они отходят от верхней и нижней стенок цефалоторакса в районе его середины. Мышцы — разгибатели мощным пластом проходят через все торакальные сегменты и крепятся к дорзальной стороне первого абдоминального сегмента. В свободных торакальных сегментах (не входящих в состав цефалоторакса) мышечные клетки занимают почти все пространство, за исключением вентрального нервного ствола и тонкого слоя эпидермиса. Мускулатура пениса представлена парными тяжами (разгибателями), которые берут начало на дорсальной стенке первого абдоминального сегмента тела и, проходя в пенис, крепятся к его вентральной стороне.

Рис. 7. Особенности внутреннего строения самца А. регйОУ!. Сотовидная структура, поперечный срез, ТЭМ. Масштаб в мкм.

электронной утолщения

вакуоли

Переднюю треть цефалоторакса самца занимает сотовидная структура крайне своеобразного строения (Рис. 5, 7). Показано, что она имеет клеточное строение. Каждая клетка несет тонкий слой цитоплазмы и огромную вакуоль, которая занимает основной объем (Рис. 7). В клетках также имеются плоские электронноплотные структуры толщиной около 100 нм, расположенные в тонком пристеночном слое цитоплазмы и не имеющие собственной мембраны (Рис. 7). Вакуоли в среднем около 1 мкм в диаметре, окружены одной мембраной и заполнены рыхлым гомогенным содержимым. Клетки расположены близко друг к другу, что обуславливает «сотовидную» фактуру ткани. Ни одна из описанных клеточных структур не напоминает по своему строению ни ядро, ни митохондрии. Также не были обнаружены микротрубочки, характерные для жгутиковых структур. Структуры подобные сотовидной ткани не были описаны для других ракообразных. Назначение ее также остается загадкой. Учитывая то, что свободно плавающие самцы не питаются, наиболее вероятна запасающая функция сотовидной ткани. Кроме того, косвенно это подтверждает тот факт, что практически весь объем цефалоторакса на уровне входа в него пуповины составляет сотовидная ткань.

Интересным результатом было обнаружение в теле самца обширных вентролатеральных областей — симметричных зон цефалоторакса, полностью отделенных от центральной части тела толстой кутикулой (Рис. 6). В передней части цефалоторакса именно от этих областей отходят кластеры эстетасков. Предположительно, эти зоны могут служить, как хранилище запасных веществ, так как содержат многочисленные липопротеиновые капли, кроме того, они придают самцу дополнительную плавучесть.

Получены данные по строению сенсорных структур самцов тантулокарид: эстетасков и пор с сенсиллами. Отмечено наличие всего нескольких чувствительных отростков, заходящих внутрь эстетаска, и отсутствие каких-либо глиальных клеток, сопутствующих этим дендритам. Кроме того, наличие крайне тонкой складчатой кутикулы (ок. 30 нм) подтверждает принадлежность этих сенсорных органов к эстетскам. Показано, что каждая пора несет только одну сенсиллу, имеющую несколько нитевидных окончаний.

Глава S. Филогения ракообразных Tantulocarida.

Определение наиболее родственной по отношению к Tantulocarida группы ракообразных затруднено из-за недостаточного количества морфологических признаков. На данный момент предполагается, что положение гонопоров самца на седьмом сегменте тела, и гонопора самки на первом грудном сегменте свидетельствует об родстве тантулокарид с ракообразными класса Thecostraca (Cirripedia, Ascothoracida, Facetotecta).

Впервые получены сиквенсы 18S рибосомальной ДНК двух видов тантулокарид: //. perlzovi и А/. tcliesunovi. В результате проведенного филогенетического анализа получено дерево, реконструирующее филогению всех Arthropoda, включая Tantulocarida. Подтверждается близкое родство тантулокарид с таксоном Thecostraca. На дереве Tantulocarida располагаются внутри текострак, как сестринский таксон Cirripedia (Рис. 8).

«И-1122 и

Def*Jiogaster Ulophysema

Hansenccaris (Facetotecta)

Ascothoracida

Heteiosaccus

- • MEcrodajus tchesunovl

— • Arct Icut.i ut u!us pertzovl

Cirripedia

Pire. 8. Фрагмент филогенетического дерева членистоногих, построенного методом Байесовского анализа выравнивания №5 (на основе данных из Koenemann et al., 2010), дополнительно включающего 18S сиквенсы двух видов тантулокарид (A. perlzovi, M. tcliesunovi) (отмечены точками).

Проведено сравнение характерных внутренних и внешних структур личинки тантулюса и циприсовидной личинки. Выявлен признак, который, возможно, является синапоморфией клады Tantulocarida + Cirripedia: личиночные стадии обоих групп обладают уникальной среди ракообразных способностью фиксации на субстрате при помощи химического вещества белковой природы, так называемого цемента. Кроме того, тантулюс тантулокарид и циприс некоторых усоногих обладают сходной структурой - непарным стилетом, служащим для прокалывания кутикулы хозяина. Гомология стилетов тантулокарид и циррипедий также не исключена. Общепринятой синапоморфией монофилетического таксона Thecostraca считается наличие на карапаксе

19

циприсовидной личинки пяти пар специализированных сенсорных структур — решётчатых органов, которые являются производными науплиальных щетинок. Типичные решетчатые органы в явном виде не были выявлены ни у одной из известных стадий жизненного цикла тантулокарид. Однако не исключена гомология сенсорных пор самцов тантулокарид с решетчатыми органами текострак или их вторичная редукция.

Глава 6. Систематика ракообразных ТапШ1осап(1а.

Современная система Тап1и1осапс1а включает 36 видов из 23 родов, входящих в пять семейств. Ошибки в трактовке тагмозиса тела личинки, который был ключевым систематическим признаком на уровне семейств, а также неприменимость остальных признаков ко всем известным видам, дают основания полагать, что система тантулокарид искусственна. Низкий уровень первичных описаний видов не позволяет полностью доверять их распределению по родам. Однако, до сих пор не проводились попытки анализа существующей системы Тагии1осапс1а. Нами впервые проведен формальный кладистический анализ видов ТапШ1осапс!а. Для этого составлена матрица из 64 морфологических признаков личинки тантулюса и самцов. Анализ подтвердил, что современная система ТапШ1осапс1а носит искусственный характер (Рис. 9). Было показано, что семейства Оео1е!111пске и ВаБ1рос1еШс1ае являютсям парафилетичными, семейство Опсегохешс1ае признано невалидным. Доказана монофилия только одного семейства М1сгос1а]1с1ае (Рис. 9), уточненный диагноз которого приводится в работе. Основной синапоморфией семейства являются редуцированные ветви торакоподов, вооруженные каждая только одной щетинкой. Монофилия косвенно подтверждается принадлежностью хозяев всех паразитов этого семейства к Тапа]'с1асеа. Также подтверждена монофилетичность следующих родов: \-iicrodajus, Оео1ег(Игоп. ЛгсйсоЮШиЫи и ТапЫасш. Составлен ключ для определения видов ТапЦ11осапс1а.

•3

4»

От

и

J

Рис. 9. Филоютетическос дерево Tantulocarida, полученное методом «neighbour-joining», построенное на основе 64 морфологических признаков личинки тантулюса и самца. Все признаки «равновесные» и «неупорядоченные»; PAUP (SwofTord, 1998). Жирным шрифтом указана принадлежность к семействам: В — Basipodellidae, D — Deoterthridae, Dor — Doryphallophoridae, M - Microdajidae, О - Onceroxenidae)

21

Глава 7. Географическое распространение и вертикальное распределение ракообразных Тап1и1осапс1а.

В данной главе диссертации приведен обзор географического и вертикального распространения известных видов Тап1и1осапс1а. Показано, что большинство видов были найдены в Атлантическом и Тихом океанах, однако, существуют находки из Средиземного, Северного, Белого морей, а также несколько видов из Южного и Индийского океанов. Тантулокариды были обнаружены в холодноводных и тропических морях, а также в гидротермальных источниках и ангиалиновых пещерах. Они встречаются от нуля глубин (ангиалиновые пещеры) до более 5000 м, однако предпочитают более глубоководные местообитания: зону батиали и абиссали. Всего около 30% всех видов были найдены на литорали и сублиторали. Все это говорит о всесветном распространении ракообразных Тапш1осапс1а. В целом, можно заключить, что разнообразие тантулокарид явно недооценивается, а малое число известных видов не показывает реальную картину, а связано с низкой изученностью сообщества морского мейобентоса.

Глава 8. Специфичность ракообразных ТапШ1осаг'н1а и взаимоотношения паразит — хозяин.

Тантулокариды проявляют разный уровень специфичности по отношению к хозяевам от практически полного ее отсутствия (вид ДЧроппо1апЫив Ъегегохепия был отмечен на копеподах разных отрядов, виды монофилетического рода Оео1еНИгоп были отмечены на копеподах и остракодах) до достаточно узкой специфичности (представители рода АгсИсо1ап11и.ч встречаются на копеподах рода Вгайуа). Непосредственное влияние тантулокарид на онтогенез (ингибирование линьки) своих хозяев не доказано, так же как и влияние паразита на поведение хозяина. В то же время у хозяев М ¡сИеяипоу^ отмечено отсутствие поведенческой реакции, направленной на очищение поверхности тела от паразитов при помощи развитых клешней, что может говорить о наличии подобного влияния.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные данные о морфологии, анатомическом строении различных стадий жизненного цикла ТапШ1осапс1а, а также анализ генетических маркеров позволяет подтвердить близкородственные отношения ракообразных этого класса с таксоном ТЬесоБ^аса. Показано, что сестринским таксоном Тати1осапс1а являются (ЛгпресНа. Близкое родство тантулокарид и усоногих ракообразных подтверждаются не только генетически, но и морфологически: личинка тантупюс и циприсовидная личинка обладают рядом характерных структур, таких как непарный стилет, цементные железы и их протоки, гомология которых не исключена. Обе личинки демонстрируют и функциональное сходство: служат для поиска подходящего субстрата и закрепления на нем. Проведенный кладистический анализ, а также анализ географического распространения позволяет сделать вывод об искусственности системы ТаЩи1осапс1а, что связано с недостаточной изученностью морфологии большинства видов, а также, по-видимому, со значительно большим разнообразием тантулокарид, чем известное на данный момент.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Описаны: новый род и вид тантулокарид - БеггаШапШт с1к1горги(1ае ЗаусЬепко, Ко1Ьазоу, 2009 и новый вид .\Hcrodajus 1ске*ипо\п Ко1Ьазоу, БаусЬепко, 2010.

2. Детально изучена внешняя морфология, включая ультраструктуру, выведенных впервые свободно плавающих дефинитивных самцов двух видов ЛгсИсо1ап1и1т рег!го^ч и М!сгос1щш 1ске.чнпо\ч. Выявлены общие морфологические признаки, характерные для всех самцов тантулокарид: наличие двух групп по четыре эстетаска, семи пар сенсорных пор с сенсиллами на карапаксе, парных щетковидных щетинок на торакоподах 1-6, трех фуркальных щетинок.

3. Впервые исследовано внутреннее строение личинки ТапЫосапскг -тантулюса. Основными компонентами цефалона личинки являются: непарный

23

стилет, имеющий базальную полость и сплошной конец; непарный кутикулярный орган — хоботок, внутрь которого заходят четыре канала цементных желез; кишка, передняя эктодермальная часть которой переходит в корневую систему, проникающую внутрь тела хозяина; вентрально расположенные цементные железы. Доказано, что мышечный аппарат цефалона и торакальных сегментов подвергается резорбции после оседания личинки.

4. Впервые исследована анатомия дефинитивного самца Tantulocarida. В частности, цефалоторакс самца в передней части содержит «сотовидную» структуру непонятной природы и функции, нервная система представлена головным мозгом и брюшным нервным стволом. Цефалоторакс имеет обширные вентролатеральные области, полностью изолированные от остальной части кутикулярным слоем и дающие в передней части начало эстетаскам.

5. Молекулярно-генетический анализ подтвердил близкородственные отношения Tantulocarida и Thecostraca. Сестринским таксоном тантулокарид предположительно являются Cirripedia. Способность личиночных стадий Tantulocarida и Cirripedia к фиксации на поверхности при помощи клеющего цемента, возможно, является синапоморфией нового таксона.

6. Кпадистический анализ филогении Tantulocarida по морфологическим признакам подтвердил искусственный характер современной системы Tantulocarida. Показана парафилетичность семейств Deoterthridae и Basipodellidae. Семейство Onceroxenidae признано невалидным. Доказана монофилетичность одного семейства Microdajidae, а также родов Deoterthron, Arcticotantulus, Microdajus, Tantulacus.

СПИСОК ПЕЧАТНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Savchenko A.S., Kolbasov G.A. Serratotantulus chertoprudae gen. et sp. n. (Crustacea, Tantulocarida, Basipodellidae) - a new tantulocaridan from the abyssal depths of the Indian Ocean // Integrative and Comparative Biology, Symposium "The Biology of the Parasitic Crustacea", January 3-7, 2009. Boston, Massachusetts. 2009. P. 1-8.

2. Kolbasov G.A., Savchenko A.S. Microdajiis tchesunovi sp. n. (Tantulocarida, Microdajidae) - A new crustacean parasite from the White Sea // Experimental Parasitology. 2010. V. 125. P. 13-22.

3. Petrunina A.S., Kolbasov G.A. Morphology and ultrastructure of definitive males of Arcticotantulus pertzovi and Microdajus tchesunovi (Crustacea: Tantulocarida) // Zoologischer Anzeiger. 2012. doi.org/10.1016/j.jcz.2011.09.003

4. Petrunina A., Kolbasov G. 2010. Two new species of Tantulocarida and new data on morphology and anatomy of different life stages of these parasitic crustaceans // Abstacts of Fourteenth International Meiofauna Conference, Ghent, Belgium, 11-16 July 2010. P. 64.

5. Петрунина А.С., Колбасов Г.А. Морфология и анатомия ракообразных класса Tantulocarida // Сб. статей XI Всероссийской конференции с международным участием «Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря». Санкт-Петербург, 9-11 ноября 2010. С. 141.

6. Колбасов Г.А., Петрунина А.С. Филогения ракообразных класса Tantulocarida на примере беломорских видов // Сб. статей XI Всероссийской конференции с международным участием «Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря». Санкт-Петербург, 911 ноября 2010. С. 76.

7. Petrunina A.S., Kolbasov G.A. Two species of Tantulocarida from the White sea: what new could they tell us about morphology, anatomy and phylogeny of these minute parasitic crustaceans? // Abstacts of Eleventh International Conference on Copepoda, Merida, Mexico, 3-8 July 2011. P. 78.

8. Petrunina A.S., Kolbasov G.A. 2011. Morphology, ultrastructure and some aspects of biology of definitive males of the two species of the Tantulocarida from the White Sea // Abstacts of World Conference on Marine Biodiversity, Aberdeen, Scotland, 26-30 September 2011. P. 161.

Заказ № 118-П/04/2012 Подписано в печать 19.04.2012 Тираж 120 экз. Усл. п.л.1,2

"Цифровичок", тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; e-mail.info@cfr.ru

{СЪг

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Петрунина, Александра Сергеевна, Москва

61 12-3/876

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ПЕТРУНИНА Александра Сергеевна

МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ РАКООБРАЗНЫЕ КЛАССА ТА1ЧТиШСАКГОА: МОРФОЛОГИЯ, АНАТОМИЯ, СИСТЕМАТИКА И ФИЛОГЕНИЯ

03.02.04 - «зоология» по биологическим наукам

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук

КОЛБАСОВ Григорий Александрович

Москва 2012

Оглавление

Введение.......................................................................................................................3

Глава 2. Этапы изучения ракообразных класса ТапШ1осапс1а. Обзор основных

литературных данных................................................................................................10

Глава 3. Материалы и методы...................................................................................19

Глава 4. Внешняя морфология и развитие ракообразных класса Тапййосапёа ..24

4.1 Личинка — тантулюс...................................................................................24

4.2 Партеногенетическая самка........................................................................29

4.3 Самец.............................................................................................................31

Глава 5. Внутреннее строение ракообразных ТапШ1осапёа..................................39

5.1 Внутренне строение тантулюса и партеногенетической самки..............39

5.2 Внутреннее строение самца........................................................................56

Глава 6. Филогения ТапШ1осапс1а.............................................................................69

Глава 7. Система ракообразных класса ТапШ1осапёа.............................................77

Описания видов Тапййосапёа.................................................................100

Ключ для определения видов Тапй11осапс1а..........................................116

Глава 8. Географическое распространение и вертикальное распределение

ракообразных ТапШ1осапёа.....................................................................................121

Глава 9. Специфичность ТапШ1осапёа по отношению к хозяевам и особенности взаимоотношений паразит — хозяин..................................................................... 123

9.1 Специфичность ТапЫосапёа по отношению к хозяевам......................123

9.2 Взаимоотношения паразит — хозяин......................................................125

Заключение...............................................................................................................128

Выводы и результаты...............................................................................................133

Благодарности..........................................................................................................135

Список цитируемой литературы............................................................................136

Приложение..............................................................................................................146

Введение

Актуальность исследования. Класс Tantulocarida — небольшая группа крайне своеобразных микроскопических эктопаразитических ракообразных. В качестве их хозяев выступают другие мейобентосные и бентосные ракообразные, такие как Copepoda, Tanaidacea, Isopoda, Ostracoda, Cumacea и Amphipoda. Тантулокариды имеют сложный жизненный цикл, который включает партеногенетическую и половую фазы, связующим звеном между которыми, является личинка-тантулюс (Huys et al., 1993а). Они также представляют научный интерес благодаря своему крайне необычному онтогенетическому развитию, в котором отсутствует типичная для большинства ракообразных линька. Метаморфоз, который претерпевает личинка, уникален для всего подтипа ракообразных.

На данный момент описаны 36 видов тантулокарид, принадлежащие к 23 родам и пяти семействам. Однако, их реальное разнообразие очевидно недооценивается, так как известно, что распространены эти ракообразные достаточно широко: от полярных (Boxshall, Vader, 1993; Kolbasov, Savchenko, 2010) до бореальных (Bonnier, 1903; Huys, 1989, 1991) и тропических (Boxshall, Huys, 1989; Savchenko, Kolbasov, 2009) областей, от абиссальных глубин (Becker, 1975; Savchenko, Kolbasov, 2009; Mohrbeck et al., 2010) до мелководья (Huys, 1990b).

Каждая из жизненных стадий тантулокарид имеет уникальное строение для ракообразных и обладает целым набором оригинальных морфологических черт.

Микроскопическая свободно плавающая инвазионная личинка (наноличинка) - тантулюс (80-110 мкм в длину) состоит из цефалона, лишенного каких-либо головных конечностей, и восьми туловищных сегментов (шесть грудных + два абдоминальных) (Рис. 2А, 45А). Каждый сегмент торакса несет, как правило, двуветвистые торакоподы. Первый абдоминальный сегмент

небольшой, короткий, лишен придатков, второй абдоминальный сегмент крупный, вытянутый, с парой односегментных фуркальных ветвей на заднем крае. В передней части цефалона на вентральной стороне располагается оральный (прикрепительный) диск в форме присоски, служащий для прикрепления личинки к кутикуле хозяина. На наружной поверхности цефалона имеются, расположенные в особом порядке поры, некоторые из которых несут щетинки, а внутри цефалона располагается уникальная структура - непарный стилет способный выдвигаться наружу, которым тантулюс, после прикрепления, прокалывает покровы хозяина для питания (Рис. 61 А).

Партеногенетическая самка - устоявшееся, но не совсем корректное название прикрепленной партеногенетической стадии тантулокарид. Эта стадия паразитическая и представляет собой цефалон личинки тантулюса, за которым располагается обширный кутикулярный мешок (Рис. ЗД, Ж). Внутри такого туловищного мешка развиваются партеногенетические яйца (Рис. 61Б), содержащие новое поколение тантулюсов.

Самец представляет собой свободноживущую, непаразитическую стадию. Его тело (Рис. 4А, 56А, 67А) состоит из цефалоторакса, образованного слиянием головных и двух торакальных сегментов и покрытого карапаксом, и шести свободных туловищных сегментов, последние из которых входят в состав двусегментного абдомена. Сенсорный аппарат самца представлен эстетасками рудиментами антеннул и головными порами. Самец также обладает шестью парами плавательных двуветвистых торакоподов и длинным непарным пенисом, отходящим от первого сегмента абдомена. Второй сегмент абдомена заканчивается фуркой. Все развитие самца происходит непосредственно внутри особого кутикулярного мешка, образованного разрастанием туловища тантулюса (Рис. 61В). Во время своего развития самец получает питание через особый тяж - «пуповину» (umbilical cord). Взрослый самец освобождается из туловищного мешка, разрывая его, и переходит к свободному плаванию. В течение оставшегося периода жизни самец не питается, так как у него

отсутствуют ротовое отверстие и ротовые конечности.

Еще одна непаразитическая стадия - половая (гамогенетическая) самка (Рис. 6). Описание ее морфологии основано только на незрелых, развивающихся особях (Huys et al., 1993а; Ohtsuka, Boxshall, 1998) Ее тело также состоит из цефалоторакса, образованного слиянием головных и, вероятно, двух торакальных сегментов, двух свободных торакальных сегментов, несущих двуветвистые конечности, и трех сегментов неясной природы без конечностей, последний из которых вооружен фуркой. Половая самка -единственная стадия, у которой присутствуют явные головные конечности. Они представлены короткими нечленистыми антеннулами. Непосредственно внутри цефалоторакса находятся сферические структуры, гомологизируемые с яйцами. Растущая самка развивается внутри кутикулярного мешка, который образуется непосредственно из цефалона тантулюса, туловищные сегменты при этом сбрасываются, и питается через «пуповину». Во взрослом состоянии она, предположительно, является свободно живущей и не питается вовсе (Huys et al., 1993а).

Несмотря на яркое своеобразие тантулокарид, этот таксон остается плохо изученным, что объясняется их микроскопическими размерами (в среднем около 100 микрон), редкостью и паразитическим образом жизни, что делает их обнаружение непростой задачей. Своеобразное морфологическое строение тантулокарид, а именно практически полное отсутствие головных конечностей на всех стадиях жизненного цикла, затрудняет их сравнение с другими ракообразными, и поэтому их филогенетическое положение внутри Crustacea остается до конца неясным. Хотя, в последние две декады получены сиквенсы разнообразных генов таких групп ракообразных, как реликтовые Remipedia и Cephalocarida (Giribet, et al., 2001; Regier et al., 2008, 2010) и специализированных паразитов Pentastomida (Abele et al., 1989; Lavrov et al., 2004; Moller et al., 2008), Tantulocarida остаются единственным крупным таксоном Crustacea, для которого полностью отсутствуют данные о

генетических последовательностях. Без этих данных невозможны анализы филогении как самих Tantulocarida, так и всех Crustacea в целом.

Сначала тантулокарид относили к изоподам (Bonnier, 1903; Greve, 1965) и копеподам (Hansen, 1913; Becker, 1975). Но на данный момент на основании наличия пениса на седьмом сегменте тела самца и предположительного женского полового отверстия на первом грудном сегменте самки, а также 6 пар плавательных двуветвистых тракоподов (Boxshall, Lincoln, 1987; Huys et al., 1993a; Колбасов и др., 2008), их сближают с ракообразными класса Thecostraca (Ascothoracida, Facetotecta и Cirripedia). Однако, как упоминалось ранее, для окончательной реконструкции родственных связей необходим молекулярно-генетический анализ Tantulocarida.

Система класса Tantulocarida носит явно искусственный характер, так как базируется на единственном морфологическом признаке - способе закладки кутикулярного мешка, в котором развивается самец (Huys, 1990b; Boxshall, 1996). Не проведено ни одного формального кладистического анализа филогении группы. Два основных семейства Basipodellidae и Deoterthridae, скорее всего, являются парафилетическими (Колбасов и др., 2008), кроме того, согласно диагнозам, приведенным в работе Боксшела (Boxshall, 1996), их вообще невозможно отличить.

Жизненный цикл тантулокарид изучен не полностью (до сих пор не опубликованы данные по науплиусам) и был реконструирован по отдельным стадиям, описанным на разных видах из нескольких семейств (Boxshall, Lincoln, 1987, Huys et al., 1993a; Ohtsuka, Boxshall, 1998). Таким образом, отсутствие полной картины затрудняет сравнение жизненного цикла с аналогичными у других ракообразных.

Серьезным пробелом в изучении класса Tantulocarida является отсутствие сколько-нибудь полного описания их внутреннего строения. Анатомия изучалась отрывочно и только на тотальных препаратах с применением световой микроскопии (Boxshall, Lincoln, 1983; Boxshall et al., 1989; Huys, 1991;

Huys et al. 1992a), что из-за микроскопических размеров тантулокарид не позволяет получить достаточно достоверные данные. Несмотря на это, становится очевидным, что тантулокариды имеют уникальное среди всех ракообразных анатомическое строение, которое является результатом приспособлений к паразитизму.

В целом, данные о ракообразных класса Tantulocarida расширяют наши представления об эволюционных и морфологических адаптациях к паразитическому образу жизни, а также необходимы для достоверной реконструкции филогении такого крупного таксона как Crustacea — и поэтому изучение этой крайне интересной группы членистоногих несомненно является актуальной задачей современной зоологии.

Цели и основные задачи исследования. Основной целью данной работы является выяснение филогенетических взаимоотношений Tantulocarida с другими ракообразными, то есть определение их возможного положения на дереве Crustacea и Arthropoda в целом.

Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучение наружной морфологии, включая ультраструктуру, различных стадий трех видов Tantulocarida: Serratotantulus chertoprudae, Microdajus tchesunovi и Arcticotantulus pertzovi.

2. Исследование внутренней анатомии различных стадий Tantulocarida: тантулюса, партеногенетической самки, развивающегося и дефинитивного самца на примере вида Arcticotantulus pertzovi.

3. Проведение молекулярно-филогенетического анализа для выяснения родственных связей Tantulocarida с другими ракообразными.

4. Описание новых таксонов Tantulocarida.

5. Построение новой системы Tantulocarida на основе оригинальных морфологических исследований и литературных данных с использованием кладистического анализа их филогении.

Научная новизна. Впервые при помощи ТЭМ исследовано внутреннее строение различных стадий жизненного цикла тантулокарид: осевшего тантулюса, партеногенетической стадии, взрослого самца. Впервые проведен молекулярно-филогенетический анализ Тап1;и1осапс!а, определено их положение на древе Аг1;11горос1а. Сравнение морфологии и анатомии тантулокарид с представителями сестринского таксона позволили выявить возможные синапоморфии. Описан новый род и новый вид тантулокарид из Индийского океана, а также новый вид из Белого моря. Детально изучена морфология, включая ультраструктуру, выведенных впервые свободно плавающих самцов двух видов тантулокарид. Впервые проведен формальный кладистический анализ видов Тап1:и1осапс1а, доказавший искусственность существующей системы. Подтверждена монофилия семейства Мюгоёа^ёае и парафилия семейств Бео1е11Ьпёае и ВаБ1рос1е1Пс1ае, семейство Опсегохетс1ае признано невалидным. Составлен ключ для определения видов мировой фауны тантулокарид.

Теоретическое и практическое значение. Изучение ультраструктурных особенностей, описание внутреннего строения различных стадий тантулокарид при помощи трансмиссионной электронной микроскопии, а также проведенный филогенетический анализ позволяют на новом уровне провести сравнение ТапШ1осаг1ёа с представителями родственных групп ракообразных и определить их филогенетическое положение. Полученные впервые достоверные данные об анатомии различных стадий тантулокарид могут дополнить учебные курсы и пособия по зоологии беспозвоночных и общей паразитологии. Описанные таксоны пополнят список биоты Белого моря, а также других регионов. Составленный ключ может быть использован для определения видов тантулокарид мировой фауны.

Апробация работы. Основные материалы диссертации были представлены на 14-й Международной конференции по мейофауне (Гент, Бельгия, 2010); на 11-й Всероссийской конференции с международным участием «Проблемы изучения,

рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря» (Санкт-Петербург, 2010), на 11-й Международной конференции по копеподам (Мерида, Мексика, 2011), на Международной школе по морфологии и систематике копепод (Четумаль, Мескика, 2011), на всемирной конференции по морскому биоразнообразию (Абердин, Шотландия, 2011), на семинаре кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ (Москва, 2012). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, из них 3 -статьи в рецензируемых журналах, включенных в список ВАК, и 5 - материалы конференций.

Структура и объем. Диссертация изложена на 146 страницах печатного текста. Текст работы состоит из следующих разделов: «Введение», «Основные этапы изучения тантулокарид», «Материал и методы», «Результаты и обсуждение», представленные шестью главами, «Заключение», «Выводы», «Благодарности» и «Список цитируемой литературы». Список цитируемой литературы включает 90 источников, из которых 87 на иностранных языках. Приложение содержит 75 рисунков и 2 таблицы.

Глава 1. Этапы изучения ракообразных класса Tantulocarida. Обзор основных литературных данных.

История изучения ракообразных Tantulocarida началась еще в начале XX века, когда появляется описание Cummoniscus kruppi Bonnier, 1903 - крошечных ракообразных, эктопаразитов кумовых раков семейства Leuconidae (Bonnier, 1903). Позднее похожих паразитических рачков, описанных под названием Microdajus langi Greve, 1965, обнаружили на клешненосных осликах Tanaidacea: Typhlotanais variabilis Hansen (Hansen, 1913) и Haplocope augusta Sars, Leptognathia breviremis (Lilljeborg), Typhlotanais aequiremis (Lilljeborg) (Greve, 1965). Вид Basipodella harpacticola Becker, 1975 описан Беккером как эктопаразит гарпактициды Pseudomesochra minor Becker, 1974 (Becker, 1975). Позже, в 1980 году в качестве хозяев нового вида Deoterthron dentatum Bradford et Hewitt, 1980 были зарегистрированы остракоды Metavargula mazeri Kornicker (Bradford, Hewitt, 1980).

Лишь в 1983 году британские ученые Боксшелл и Линкольн объединяют четыре ранее описанных вида и два новых (Doryphallophora harrisoni (Boxshall, Lincoln, 1983) и Basipodella atlantica Boxshall, Lincoln, 1983, найденных на изоподах Marcostylis magnifica и копеподах Harpacticoida соответственно) в таксон Tantulocarida, которому придают ранг класса внутри подтипа Crustacea (Boxshall, Lincoln, 1983). Этимология: от лат. tantulus — очень маленький, и caris — креветка. Обосновывая выделение нового класса ракообразных, авторы приводят детальное сравнение морфологического строения известных стадий тантулокарид с другими представителями подтипа Crustacea. В качестве аргумента против гипотезы принадлежности новых паразитов к Copepoda приводится отсутствие у тантулокарид интеркоксальных склеритов, которые объединяют парные конечности в функционально единую систему, и считаются синапоморфией всех копепод. Отсутствие у тантулюса тантулокарид каких-либо признаков слияния головных и грудных сегментов с образованием цефалоторакса, а также меньшее количество сомитов тела говорит о

невозможности их отнесения к Malacostraca. Авторы также отрицают родственные связи тантулокарид с Cirripedia, которые обосновывались в одной из первых работ по Tantulocarida (Bradford, Hewitt, 1980). Боксшелл и Линкольн ошибочно полагали, что гонопор тантулокарид располагается на пятом грудном сегменте тантулюса и по этому признаку отрицали их возможные филогенетические связи с усоногими ракообразными.

Авторы подчеркивают невозможность отнесения новых паразитических членистоногих Basipodella и Deote