Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Развитие губки Halisarca dujardini Johnston 1842 (Demospongiae, Halisarcida) из Белого моря

ВАК РФ 03.00.30, Биология развития, эмбриология

Автореферат диссертации по теме "Развитие губки Halisarca dujardini Johnston 1842 (Demospongiae, Halisarcida) из Белого моря"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ГОНОБОБЛЕВА Елизавета Львовна

РАЗВИТИЕ ГУБКИ I1AL1SARCA DUJARDINI JOHNSTON 1842 (DEMOSPONGIAE, HALISARCIDA) ИЗ БЕЛОГО МОРЯ

специальность' 03.00.30 - биология развития, эмбриология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

t

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена на кафедре эмбриологии Санкт-Петербургского государственного университета

Научный руководитель:

доцент, доктор биологических наук Александр Вадимович Ересковский

Официальные оппоненты :

профессор, доктор биологических наук доцент, кандидат биологических наук

Юрий Викторович Мамкаев Людмила Викторовна Иванова

Ведущее учреждение:

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Защита состоится

2005 г в часов на заседании Диссертационного

совета Д.212.232.12 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу-199034, Санкт-Петербург, Университетская наб 7/9, СПбГУ, биолого-почвенный факультет, кафедра генетики и селекции, аудитория 1.

С диссертацией можно ознакомиться в центральной библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета

Автореферат разослан

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат биологических наук

Л. А. Мамон

9>Ч 'Ь & ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Губки являются одними из наиболее примитивных многоклеточных животных и благодаря уникальным особенностям своей биологии занимают особое положение в филогенетических системах К этим особенностям, в частности, относятся' организация клеточных сообществ, которые многими учеными не признаются истинными тканями, интеграция морфогенезов на донервном уровне организации, проблема наличия у губок зародышевых листков.

Развитие - интегрированный процесс, в реализации которого участвует комплекс скоординированных морфогенезов, последовательные этапы которых включают дифференцировку систем органов и тканей и приводят к установлению паттерна организма. Именно изучение процессов развития губок позволит выявить характер, степень стожности и интегрированное™ морфогенезов у этих животных, ибо дефинитивные организмы характеризуются удивительной пластичностью, являющейся экологической стратегией группы Porifera.

Несмотря на значительное количество работ, посвященных развитию различных представителей этого типа, невыясненными остаются такие фундаментальные проблемы биологии развития губок, как преемственность морфогенез пческих осей и особенности их формирования, характер клеточной дифференцировки и клепочных перемещений в ходе эмбрионального развития и клеточной транедифференцировки во время метаморфоза, взаимоотношение развивающегося зародыша с материнским организмом у живородящих форм. Изучение развития губок в настоящее время ограничивается морфологическими работами, причем данные весьма разрозненны и нет ни одного вида, развитие которого было бы полностью описано с использованием современных морфологических методов.

Комплексное описание морфологических особенностей развития вида даст возможность использовать современные методологические приемы изучения морфогенезов, которые позволят охарактеризовать эволюционно наиболее грхаичныр механизмы развития, свойственные представителям типа Porifera.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования являлось выяснение особенностей эмбрионального развития, личинки и метаморфоза Halisarca dujardmt Johnston 1842 (Dcmospongiae, Halisarcida) с использованием методов световой и электронной микроскопии.

Задачами исследования являлось:

1. Описание последовательных дискретных ста тий эмбрионального развития и

метаморфоза и реконстру кция реализующих и\й |цессов

2 Изучение >льтраструктурных особенностей клеточной дифференцировки в ходе эмбрионального развития и клеточной трансдифференнировки во время метаморфом

3 Выявление особенностей межклеточных взаимодействий в развивающемся зародыше и в течение метаморфоза.

4 Сравнительное рассмотрение полу ченных результатов с \ четом данных по развитию других представителей типа РопГста и многоклеточных животных в целом

Научная новизна работы Впервые проведено изучение морфологической вариабельности стадий эмбрионального развития, приводящей к полиморфизму' плавающих личинок у губок Морфологическое исследование личинок позволило выделить новый тип плавающих личинок г\ бок дисферулу, свойственный изучаемому виду'. С поующью применения

электроноплотных трейсеров удалось выявить наличие постоянных межклеточных контактов у плавающей личинки и их участие в координации морфогенезов в ходе метаморфоза Методами рутинной электронной микроскопии впервые выявлены у губок постоянные межклеточные контакты клеток развивающегося зародыша Впервые описаны ультрастру ктурные особенности формирования базального аппарата жгутиковых клеток в ходе эмбриогенеза губок, в частности корешковой системы

Апробация работы. Результаты работы были представлены на 5-м Международном Спонгиологическом Сиушозиуме (Австралия, 1998), на 7-й Международной Конференции «Проблемы изучения рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря» (Архангельск, 1998), на 1-й, 2-й и 5-й Сессиях морской Биологической станции СПбГУ (С Петербург, 2000, 2001, 2005), 6-й Международной Конференции Спонгиологов (Италия, 2002), 5-й Сессии биологии личинок (Испания, 2002), Международном научном семинаре «Проблемы репродукции и раннего онтогенеза морских гидробионтов» (Мурманск, 2004). Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять научных статей Объем и структура диссертации Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, изложения материалов, методов и результаты исследования, заключения, выводов и списка литературы, состоящего из 124 источников и приложения. Работа изложена на 207 страницах и содержит 22 графических рисунка, 1 таблицу,! схему и 216 фотографий

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Настоящее исследование проводилось на базе кафедры эмбриологии Санкт-Петербургского государственного университета, лаборатории онтогенеза биологического научно-исследовательского института СПбГУ и морской биологической станции СПбГУ на Белом море.

Губок собирали в июне-июле 1997 - 2001 гг в районе острова Средний (губа Чупа, Кандалакшский залив) с глубины 1,5 - 3 метров с использованием «кошки». Температу ра воды в этот период составляет .10-12 "С.

Halisarca dujardini живородящий вид Для исследований собирались губки, обитающие на бурых водорослях Fucus vesiculosus и Ascophyllum nodosum Развитие зародышей происходит синхронно в течение 3 недель. Материал для фиксации получали как из особей, находящихся в искусственных условиях, так и из только что собранного материала.

Для наблюдения за метаморфозом личинок отсаживали в чашки Петри или небольшие кристаллизаторы. В качестве субстрата всегда использовали фрагменты таллома бурых водорослей, которые были заселены губками изучаемого вида. Фиксации губок с развивающимися зародышами, личинок и метаморфизирующих особей проводились ежедневно.

Дтя световой микроскопии материал фиксировался в смеси Буэна. Затем проводилась процедура обезвоживания в спиртах возрастающей концентрации (70°-80° - 90° - целлоидин-касторовое масло - ацетон) и заливка в парафин Парафиновые срезы толщиной 5 мкм изготавливали на микротоме.

Дчя электронной микроскопии небольшие фрагменты губок (~ 2 мм1) фиксировали следующими методами.

Префиксация в 1 % тетраоксиде осмия 10-15 мин на 0,1 M какодилатном (фосфатном) б>фере (рН 7,4), фиксация в 2,5 % глутаровом альдегиде на 0,1 M какодилатном буфере (рН 7,4) 1,5 часа Постфиксация 1 % тетраоксидом осмия на 0,1 M какодилатном (фосфатном) буфере (рН 7,4) 1 час.

Дня выявления межклеточных контактов применялись следующие фиксации. 1 Префиксация 1% тетраоксидом осмия на 0,1 M какодилатном буфере в течение 10 мин., фиксация в 2,5% глутаровом альдегиде с 1% рутениевым красным на 0,1 M какодилатном буфере (рН 7,4) 1,5 часа, отмывка в 0,2М какодилатном буфере с 1% рутениевым красным (рН 7,4) Постфиксация в 1% тетраоксиде осмия с 1% рутениевым красным на 0,1 M какодилатном буфере в течение 1 часа.

2. Префиксация 1% тетраоксидом осмия на 0,1 M какодилатном буфере в течение 10 мин , фиксация в 2,5% глутаровом альдегиде с альциановым синим (1мг/мл) на 0,1 M какодилатном буфере (рН 7,4) 1,5 часа, отмывка в 0,2М какодилатном буфере (рН 7,4). Постфиксация в 1% тетраоксиде осмия с альциановым синим (1 мг/мл) на 0,1М какодилатном буфере в течение 1 часа.

Образцы для электронной микроскопии заливали в смесь эпона и аралдита Улыратонкие срезы изготавливали на \ льтратоме LKB стеклянными ножами Контрастирование срезов проводили спиртовым раствором уранилацетата и цитратом свинца по Рейнольдсу. Улыратонкие срезы просматривали на электронном микроскопе Hitachi 100С.

Окраск\ полутонких срезов производили метиленовым синим и толлуидиновым синим Окраскл парафиновых срезов проводилась гематоксилином по методу Маллори. Для выявления материнских клеток использовали эозин водный и прочный зеленый

Производили пространственную реконструкцию зародышей по серийным полутонким срезам (2 мкм ). Для исследования полиморфизма в ходе эмбрионального развития просматривались серийные парафиновые срезы (5 мкм ) большой площади.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Эмбриональное развитие.

Halisarca dujardini - один из немногих видов класса Demospongiae, у которого были описаны ред\кционные тельца и относительно их положения определено направление первых борозд дробления (Levi, 1956). Первые две борозды проходят в меридиональных плоскостях, третья - в экваториальной Более поздние исследования дробления показали, что

расположение бластомеров может варьировать (Короткова, Ересковский, 1984) Дробтение харакгеризу етсч как полное, практ ически равномерное и асинхронное По тост ь зародыша появляется на 16-бласгомерной стадии, что отмечаюсь многими исследователями дробления этого вида (Schulze, 1877, Levi, 1956, Короткова, Ересковский, 1984)

Как покачало наше исследование, последующие этапы эмбрионального развития также характеризуется чорфоюгической вариабельностью Зародыши различного строения ра!виваю!ся в мезохиле одной ма1еринской губки

На - 16 М бтасгочерной стадии различия выражаются в степени компактности зародышей (рис 1) Некоторые из них состоят из одного слоя клиновидных бластомеров, окружающих небольшую внутреннюю полость Ядра бластомеров располагаются в центральной части цитоплазмы, наружная мембрана бтасточеров разделена на три морфофу нкциональных ксмпарт мента - апикальный, латеральный и базальный (рис 1А) У других зародышей бласточеры не образуют единого интегрированного с юя Основная часть бластомеров выстраивается в один наружный ряд. Ядра бластомеров находятся в центральной или базальной части цитоплазмы, единичные бластомеры могут присутствовать в потости зародыша 1рис 1Б) Веретена делений наружных бластомеров ориентированы параллельно поверхности у всех исследованных нами зародышей

На 64 - 128 клеточной стадии оба морфологических типа зародышей прису гствует в мезочиле одного магеринского организма Часть из них сосгоит из одного с юя клеток, окр\жающих полость (рис. 2А) У других зародышей в полости присутствую! внутренние клетки (рис 2Б)

На этой стадии наружные клетки зародыша характеризуются морфологически выражендой аникобазальной полярностью Ядра располагаются в апикальной части цитоплазмы Веретена делений наружных клеток ориентированы параллельно поверхности зародыша, наблюдается аполярная чшрация единичных клеток из состава пласта в полость

полость

Рис. 1. Зародыши на стадии 16 бластомеров имеют различные морфологические характеристики.

А

Б

ядра

наружные блас гомеры

Б

Рис 2. Два морфологических типа «родышей на 128 клеточной стадии

внутренние бластомеры

полость

веретено

В ходе дальнейшего развития сохраняется морфологическая вариабельность в строении зародышей. На стадии ~ 256 - 1000 клеток в мезохиле одной материнской особи присутствуют оба указанных выше морфологических типа зародышей (рис 3) В ходе развития клетки зародышей митотически делятся. Веретена делений наружных клеток ориентированы параллельно поверхности зародыша Происходит их постепенная дифференцировка в жгутиковые клетки личинки На стадии -500 клеток появляется аксонема жгутика. Внутренние клетки зародышей не имеют признаков специфической дифференцировки. На протяжении всего эмбрионального развития происходит аполярная миграция клеток из наружного слоя в полость зародыша (рис. 2, 3).

Первые морфологические признаки переднезадней полярности зародышей наблюдаются на сладил ~ 500 кл. Она выражается в структуре пласта наружных жгутиковых клеток. Клетки заднего полюса отличаются меньшим ядерно-цитоплазмагическим отношением и апикобазальная ось этих клеток короче, чем у остальных наружных жгутиковых клеток (рис. 3). Чем более раундов репликации пройдено клетками зародыша, тем более морфологически визуализируется полярность эмбриона.

задний полюс

внутренние клетки

Появление морфологически выраженной переднезадней полярности

Рис 3. Два типа зародышей на стадии 500 клеток

наружные клетки

На стадии ~ 1000 клеток происходят важные чорфогенетичнские события Во-первых, начинается миграция гранулярных клеток из мезохила материнской губки в развивающиеся зародыши Во-вторых, наружный стой клеток приобретает способность образовывать инвагинации (рис. 4).

инвагинация

материнские клетки

заднии полюс клеток

внутренние клетки

Рис. 4 Предличинка. Инвагинация наружного слоя жгутиковых

Инвагинации наружного слоя клеток и проникновение в зародыши материнских амебоцитов продолжаются в ходе всего последующего эмбриогенеза У части зародышей инвагинации могут отшнуровываться, формируя во внутренней полости замкнутую жгутиковую камеру Если образование камеры произошло на поздних этапах развития, она сохраняется у плавающей личинки. Материнские гранулярные амебоциты присутствуют в различных участках зародышей, в составе личинок значительное их количество скапливается в задней части внутренней полости В ходе метаморфоза материнские гранулярные клетки фагоцитируются.

Завершающие этапы эмбрионального развития сопровождаются активными митотическими делениями наружных и внутренних клеток. Основные различия в строении зародышей на этих стадиях обусловлены' 1 - наличием и числом внутренних амебоидных клеток в полости, 2 - присутствием внутренних жгутиковых камер, образованных в результате замыкания инвагинации наружного слоя жгутиковых клеток.

К наиболее примечательным ультраструктурным особенностям эмбриональною развития II dujardmi следует отнести следу ющие На стадии ~ 64 - 128 кл. происходит комплекс изменений ультраструктурных характеристик клеток зародышей Ядра наружных клеток локализуются в апикальной части цитоплазмы В составе плсггнофибриллярного ядрышка, характерного для периода дробления, появляются поры (hole) и гранулярная компонента В апикальных частях латеральных мембран наружных клеток появляются зоны опоясывающей адгезии Центриоли наружных клеток локализуются между ядром и

апикальной клеточной мембраной Одна из центриолей начинает дифференцироваться в базальное тело жгутика На стадии ~500 клеток появляется аксонема жгутика На протяжении всего эмбрионального развития от нее отходит пара корешков, имеющих поперечную исчерченность Жгутиковые клетки плавающей личинки имеют фибриллярные корешки (рис. 5)

желточные гранулы

Рисунок 5. Ультраструктурные особенности дифференцировки наружных жгутиковых клеток в ходе эмбриогенеза А - дробление, Б - стадия 500 клеток, В - личинка.

Внутренние амебоидные клетки не имеют каких-либо признаков дифференцировки и по ульграструктуре сходны с ядрышковыми амебоцитами дефинитивной губки В полости также встречаются частично дедифференцированные жгутиковые клетки. Они располагаются главным образом в основании наружных клеток, или же клеток внутренней жгутиковой камеры (если таковая имеется).

Плавающие личинки.

Сформированные личинки Накьагса <1щаг<Ит выходят из материнского организма по выносящим каналам через оскулум. В аквариальной культуре они способны к плаванию в течение 4-5 дней, после чего претерпевают метаморфоз или погибают Личинки имеют морфологически и физиологически выраженную переднезаднюю полярность. Они плавают, вращаясь по часовой стрелке вдоль переднезадней оси, способны перемещаться в различных направлениях. Исследование с\ бстратов для оседания осуществляется посредством контакта переднего полюса личинки с твердыми поверхностями. Личинки Н с1и/агеИт лецитотрофные.

В рез>льтате особенностей эмбрионального развития, связанных с вариабельностью морфогенезов, его составляющих, морфология плавающих личинок также различается. Мы выделяем три морфологических типа плавающих личинок: паренхимуло-подобные личинки, целобластуло-подобные личинки и дисферулы (рис 6) Паренхим} то-подобные личинки

9

состоят из наружного слоя жгутиковых клеток и плотного конгломерата внутренних амебоидных клеток (рис 6А). Целобластуло-подобные личинки отличаются наличием обширной внутренней полости (рис 6В) В потости таких личинок может находиться незначительное число амебоидных клеток Дисферульные личинки имеют во внутренней полости жгутиковую камеру (редко - две), возникшую в ходе эмбриогенеза в результате замыкания инвагинации наружного стоя Ж1у тиковых клеток (рис 6Б) Все типы личинок способны к осе тан и ю и метаморфозу

Личинки состоят и! наружною слоя жгутиковых клеток, связанных опоясывающими зонами адгезии Форма птаста и котичесгво жгутиковых клеток на заднем поносе варьир\ет \ разтичных тичинок вне зависимости от морфотипа В потости присутствуют частично дедифференцированные жгутиковые клетки и амебоциты, не имеющие признаков специфической дифференцировки и по ультраструктуре схожие с ядрышковыми амебоцитами дефинитивной губки. Гранулярные амебоциты материнского происхождения выявляются в различных частях личинки, часто скапливаются в задней части внутренней полости.

внутренние жгутиковая жгутиковые

Рис 6. Морфологические типы плавающих личинок А Паренхиму ло-подобная личинки Б Дисферула. В Целобластуло-подобная личинка. П-3 - переднезадняя ось

Метаморфоз.

Личинки оседают на субстрат передним полюсом В течение 40 минут после контакта с подходящим субстратом личинки продолжают вращаться по часовой стрелке вокруг своей переднезадней оси. В этот период происходит распластывание наружного слоя клеток передней полусферы личинки по поверхности субстрата На заднем полюсе личинки начинается формирование покровов молодой губки - экзопинакодермы (рис 7А) Экзопинакоциты формируются за счет трансдифференцировки наружных жгутиковых клеток задней полусферы личинки. Трансдифференцировка клеток осуществляется в составе пласта- апикальные части клеток остаются связанными зонами опоясывающей адгезии Ядра погружаются в базальную часть цитоплазмы, постепенно происходит формирование Т-

10

обра!ны\ экзопинакоцитов, характерных для дефинитивной губки Зоны опоясывающей ад/ езии связывают апикальные пластинки экзопинакоцитов Формирование экзопинакодермы начинается на заднем полюсе и распространяется по направлению к субстрату (рис 7А, Б).

3 ______преэкзопинакоциты

П

т-7

жгутиковые клетки

субстрат

Рис. 7. Начато метаморфоза. Прикрепление личинки. Формирование экзопинакодермы П-3 - переднезадняя ось; А-Б - апикобазальная ось А - 10 - 15 мин после оседания личинки Б — 2 часа после оседания личинки.

Пласт жгутиковых клеток передней полу сферы личинки анархизируется Ядра клеток смешаются в базатьн>ю часть цитоплазмы, аксонемы жгутиков отбрасываются, контакты между клетками исчезают (рис 7Б) Постепенно клетки принимают амебоиднмо форму и в совокупности с внутренними клетками личинки формируют конгломерат амебоидных клеток, покрытый экзопинакодермой - стадия к\ колки (рис 8)

экзопинакоциты

субстраг

Рис. 8. Стадия куколки

конгломерат амебоидных клеток

С начатом метаморфоза все клетки личинок приобретают способность к фагоцитозу. Уже на самых ранних этапах прикрепления в базальной части жгутиковых меток обнаруживаются кр\ пные фагосомы с гетерогенным содержимым.

В составе фагосом наблюдаются фрагменты цитоплазмы с желточными гранулами и фрагменты материнских гранулярных амебоцитов Мы никогда не встречали в составе фагосом жгутиковых аксонем, ядер или их фрагментов или базатьного аппарата

Во внутреннем юнгломерате на ранних этапах метаморфоза присутствуют частично дедифференцированные жгутиковые клетки Они имеют характерну ю локализацию аппарата Гольджи и цеитриолей, одна из которых имеет некоторые ультраструктурные особенности базального гела (базальную ножку, остзлки корешков, взаимосвязь с ядерной и наружной мембраной, слой переходных фибрилл) Замечательно, что в ядрышках амебоидных клеток конгломерата появляются поры (hole), как и в период начала клел очной дифференцировки в ходе эмбрионального развития (64 - 128 кл. стадия) В цитоплазме присутствует большое количество гранулярного эндоплазма!ического регикулума, образование которого происходит на наружной ядерной мембране

На дальнейших этапах метаморфоза происходит регионализация конгломерата внутренних клеток (рис 9). Основная часть амебоидных клеток скапливается в центральной части куколки, где постепенно происходил дифференцировка хоаноцитов и формирование хоанощлной камеры. Выделяется пространство в базачьной части куколки и под слоем экзопинакоцитов, в котором присутствуют немногочисленные амебоидные клелки В этой области происходит секреция коллагена и аморфного межклеточного матрикса Таким образом происходи) формирование мезохила дефинитивной губки Дифференцировка хоаноцитов начинается с формирования локальных кластеров амебоидных клеток, в пределах которых происходит апикобазальная поляризация клеток и формирование структур, свойственных хоаноцитач

Начато формирования ,<ластера обусловлено присутствием в составе конгломерата клеток, имеющих полярное распределение цитоплазматических компонентов (положение ядра, присутствие базального тела, часть клеток имеет аксонему жгутика) В области локализации этих структур формируется небольшая полость Эта полость становится затем внутренней полостью кластера, куда направлены апикальные части прехоаноцитов.

В процессе метаморфоза число и размеры кластеров увеличиваются, в них встраиваются новые клетки. На завершающих этапах метаморфоз кластеры объединяются в единственную хоаноштную камеру (рис. 10)

экзопинакоциты формирующийся

Рис 9 Регионализма« конгломерата амебоидных клеток куколки.

___ кластеры прехоаноцитов

субстрат

На ультраструктурном уровне дифференпировка хоаноцитов гсрояв 1яется в появлении микровилтей на апикальной (обращенной в полость кластера) части клетки и затем, аксонемы жгутика Ядра хоаноцитов локализуются в апикальной части клеток Фибриллярные корешки отсутствуют Зона опоясывающей адгезии располагается в базальной части латеральных мембран хоаноцитов.

Метаморфоз завершается в течение трех-четырех дней формированием оскулума и началом функционирования водоносной системы Детали органогенеза - формирования системы водоносных каналов, дифференцировки специализированных клеток мезохила, остались за рамками настоящего исследования

хоаноцитная

субстраг

Рис. 10. Завершение метаморфоза.

ОБСУЖДЕНИЕ

Изучение эмбрионального развития НаИ&агса йщагсйт показало, что для данного вида характерен феномен индивидуальной морфологической вариабельности На разных этапах эмбрионального развития полиморфизм определяется разными причинами. В период дробления расположение бластомеров варьирует, у 16-32 кл. зародышей интерфазные бластомеры подвижны. После образования наружного интегрированного слоя клеток (64 128 кл) и в ходе всего последу ющего эмбриогенеза происходит аполярная миграция наружных клеток зародыша в полость Различия в количестве клеток в полосги могут определяться вариабельностью процесса мультиполярной иммиграции у разных зародышей Еще одним фактором полиморфизма является процесс образования инвагинаций наружного слоя жгутиковых клеток Как показывают наши наблюдения, лишь у части зародышей происходит замыкание пласта клеток в полости, приводящее к формированию внутренней жгутиковой камеры Образование это не является функциональным и камеры дезинтегрируются в ходе метаморфоза или же в процессе эмбриогенеза, если их образование

произошло на ранних этапах развития, пополняя массу' внутренних амебоидных клеток зародыша.

На стадии 64 - 128 клеток происходит активизация транскрипционной активности ядрышка и формирование интегрированного пласта наружных клеток Аналогичный комплекс морфофункциональных перестроек характерен для многих высших многоклеточных и характеризуется как переход от цитотипического периода к органотипическому (Иванов, 1937).

Факты свидетельствуют, что для НаИчагса dujardini характерны морфогенезы, присутствующие в развитии высокоорганизованных многоклеточных - такие, как мультиполярная иммиграция и типичный эпителиальный морфогенез: инвагинация пласта клеток с последующей его отшнуровкой. Структура наружных клеток - полярное распределение компонентов цитоплазмы, присутствие опоясывающих зон адгезии в апикальных частях, и филоподий в их базальных частях, делает возможной реализацию этих морфогенезов. Однако в данном случае мы наблюдаем низкую степень их специфичности и детерминированности - морфогенезы не приурочены к какой-либо определенной стадии развития и не ответственны за формирование функциональных структур.

Важным в филогенетическом отношении может оказаться поперечная исчерченность корешков жгутиковых клеток в ходе эмбрионального развития. Строение корешковой системы жгутиковых клеток является одним из важных филогенетических критериев у Metazoa и Protista (Карпов, 1990). До настоящего времени считалось, что в пределах класса Dcmospongiae поперечноисчерченные корешки отсутствуют (за исключением группы Homoscleromorpha, которых в настоящее время склонны выделять в отдельный класс) (Woollacott, Pinto, 1995).

Феномен вариабельности строения губок исследовался ранее у плавающих личинок пресноводных губок (Ivanova, 1997) Наши наблюдения позволяют предположить, что, в отличие от пресноводных губок, морфологическое разнообразие личинок Н dujardini не связано с подготовкой к метаморфозу и является лишь следствием варьирования эмбриональных морфогенезов Зависимость между типом личинки и характером течения метаморфоза нам выявить не удалось, хотя можно предположить, что размеры личинок и соотношение жгутиковых и амебоидных клеток могут оказывать влияние на формообразовательные процессы при метаморфозе.

Изучение метаморфоза показало, что переднезадняя ось личинки после оседания становится базоапикальной осью олинтуса В структурном отношении преемственность осей выражается в судьбе наружных жгутиковых клеток личинки В этом отношении Halisarca сходна с представителями известковых пбок и губок Homoscleromorpha. Заметим, что у

большинства демоспонгий преемственность осей выражается в судьбе подстилающего жгутиковые клетки личинки стоя клеток, которые при метаморфозе формируют покровы рагона

Одной из самых интересных особенностей метаморфоза является процесс формирования покровов дефинитивной губки - экзопинакодермы Как показали наши исследования, образование экзопинакодермы происходит вследствие трансдифференцировки жгу тиковых клеток задней полусферы личинки, осуществляющейся в составе пласта. Такой тип эпителиальных морфогенезов свойственен многим беспозвоночным, например Cnidaria, у которых покровы являются производными жгутиковых клеток планульг

Дифференцировка клеток при образовании хоаноцитной камеры свидетельствует о важной роли контактных клеточных взаимодействий и зависимой поляризации Сходные процессы дифференцировки хоанопитов отмечены для других губок, у которых наблюдается трансформация жгутиковых клеток личинки в хоанопиты дефинитивной губки (Rorojevic, Levr 1965)

В завершение отметим, что неожиданные результаты мы получили при сравнении данных по развитию беломорской Haliiarca с результатами по развитию Н dujardini и других видов рода Halisarca из разных популяций На основании критериев половой репроду кции ранее были выделены два новых вида - Н metschnikovi и II nahantensis (Levi. 1965, Chen, 1976) Использование эмбриологических критериев в таксономических целях обусловлено отсутствием у Halisarca минерального и фибриллярного скелета - основных таксономических признаков губок Различия наших данных с данными других исстедователей и описание феномена полиморфизма, не отмеченного предыдущими исследователями, позволяет нам сделать вывод о необходимости ревизии видового состава отряда Hahsarcida.

ВЫВОДЫ

1 Изучение эмбрионального развития Halisarca dujardini (Deraospongrac, Hahsarcida) показало вариабельный характер морфогенезов, составляющих процесс развития К ним следует отнести процесс дробления, мультиполярной иммиграции клеток и инвагинации с последующей отшнуровкой наружного слоя клеток

2 Вариабельный характер эмбриональных морфогенезов приводит к различиям в клеточном составе внутренней полости зародышей и личинок.

3 Наружный слой клеток зародыша сегрегируется на 64 - 128 клеточной стадии. На последующих этапах наружные клетки дифференцируются в жгутиковые клетки личинки, вггутренние клетки становятся ядрышковыми амебоцитами

4 Интеграция эмбриональных морфогенезов осуществляется за счет постоянных межклеточных контактов и временных межклеточных взаимодействий.

5 В ходе метаморфоза переднезадняя ось личинки становится базоапикальной осью олинтуса Морфогенетическая преемственность осей выражается в судьбе слоя наружных клеток личинки

6. Ж|утиковые клетки личинки H dujardim му льтипотенл ны и являются основным клеточным источником структур олинтуса.

7 Морфогенезы, характерные для развития изучаемого вида, включают типичные для других многоклеточных клеточные механизмы

ПУБЛИКАЦИИ НО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Список: статей:

Гонобоблева Е J1 Строение дисферульной личинки и особенности хгетаморфоза Halisarca dujardim Johnston 1842 (Demospongiae, Halisarcida) из Белого моря. Вестник СПбГУ Вып 2 Стр 118-121 2000

Рашткин А И., Ересковский А. В., Гонобоблева Е Л Первые экспериментальные доказательства стимулирования оседания и развития губок макроводорослями (на примере губки Ilalisarca dujardini и бурой водоросли Fucus vesiculosus) Труды Биол. НИИ СПбГУ. Вып. 51, стр. 49 - 58 2004

Ercskovsky А. Е, Gonoboblcva Е L New data on embryonic development о I Halisarca dujardini Jahnston 1842 (Demospongiae, Halisarcida) Zoosystcma 2000 V 22(2) P. 355-368

Gonobobleva E , Ereskovsky A Polymorphism in free-swimming larvae of Halisarca dujardini (Demospongiae, Halisarcida) Boll Mus 1st Biol Univ Genova V. 68 P 349-356 2004.

Gonoboblcva F , Freskovsky A Metamorphosis of the larva of Halisarca dujardini (Demospongiae, Halisarcida) Bullet Inst Sei Natur. De Belgique V. 74 P. 101 - 115 2004.

Список тезисов:

Гонобоблева Е Л Эмбриональное развитие беломорской губки Halisarca dujardini (Demospongiae, Ccractinomorpha) Проблемы изучения рационального использования и охраны природных ресурсов Белою моря Материалы 7й Международной конференции Архангельск. Тезисы докладов С. 80-81 ! 998.

Ересковский А В , Гонобоблева Е Л Вертикальный перенос симбиол ических бактерий v ilalisarca dujardini (Demospongiae) Вторая научная сессия морской биологической станции 2001 г

Гонобоблева Е JI Внутривидовой полиморфизм v Губок1 эмбриональное развитие, тичинки и метаморфоз Halisarca dujardini (Demospongiae, Halisarcida) Шестая Санкт-Петербургская ассамблея мочодых ученых и специалистов Аннотации работ по грантам Санкт-Петербург. Стр. 42-43. 2001

Гонобоблева Е Л Эмбриональное развитие и личинка Halisarca dujardini Johnston, 1842 (Ponfera, Demospongiae, Halisarcida) - ультраструкт\ рные особзнности Международный научный семинар «Проблемы репродукции и раннего онтогенеза морских гидробионтов» 2004 М\ рманск Тезисы докладов Стр. 23-25

Ereskovsky А V , Oonobobleva F Г Development of Halisarca dujardini Jahnston 1842 (Porifera, Ceractinomorpha, Halisarcida) from egg to free larva. Book of Ah-,tracts Origin & Outlook 5th International Sponge Symposium P 17-18 1998

Freskovsky A. V , Gonobobleva E L New data on development of Halisarca dujardini Tahnston 1842 (Porifera, Ceractinomorpha, Halisarcida) from egg to free larva Memoirs of the Queensland Museum V 43(1) P. 160 1999

Gonobobleva E , Ereskovsky A Polymorphism in free-swimming larvae of Halisarca dujardini (Demospongiae, Halisarcida) 6 International sponge conference Rapallo, Italy. Book of Abstracts. P 84-85. 2002.

Gonobobleva E L , Freskovsky A V Intel ccllular junctions in marine demosponge larvae 5 I arval Biology Meeting Vigo, Spain P 43-44 2002

Подписано в печать 26.04.2005 г Формат бумаги 60X84 1/16. Бумага офсетная Печать ризографическая. Объем 1 уел п л Тираж 100 экз Зака* 3574. Отпечатано в отделе оперативной полиграфии НИИХ СПбГУ с оригинал-макета заказчика. 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр , 26

*»

-9 22 1

РНБ Русский фонд

2006-4 5496