Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Свободноживущие гетеротрофные жгутиконосцы (ультраструктура, систематика и биология)

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Свободноживущие гетеротрофные жгутиконосцы (ультраструктура, систематика и биология)"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 593.161:376.311

МЫЛЬНИКОВ Александр Петрович

СВОБОДНОЖИВУЩИЕ ГЕТЕРОТРОФНЫЕ ЖГУТИКОНОСЦЫ

(ультраструктура, систематика и биология)

03.00.08 — зоология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Санкт-Петербург — 1995

Работа выполнена и Институте биологии внутренних вод имели И. Д. Папанина Российской Академии Наук.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Л. Н. С е р а в и II, доктор биологических наук, профессор К. М. Суханова, доктор биологических наук В. Д. К а л л и н и к о в а.

сов на заседании диссертационного совета Д.063.57.22 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Ст.-Петербург, Университетская наб.. 7/9. биолого-почвенный факультет, аудитория 133.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан « ЗО »йВх^ЗЬх. 199 .5~г.

Ведущее учреждение: Институт цитологии РАН.

Защита состоится

Ученый секретарь

специализированного совета кандидат биологических наук

Д. К. Обухов.

- 1 -

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Понимание путей эволюции протистов, а также растений, животных и грибов невозможно без знаний биологии и филогении жгутиконосцев (флагеллят). Между тем эти организмы до сих пор мало изучены, а ультратонкое строение клеток некоторых групп жгутиконосцев было неизвестным. Ранее флагелляты составляли подтип мастигофор (Levine et al.,1980), который в настоящее время признан сборным и не используется в современных системах.(Corliss, 1984,1994; Карпов, 1990, б; Patterson,1993). К жгутиконосцам мы относим таких одноклеточных, которые несут жгутик или жгутики на переднем (апикальном).конце тела и имеют связанный с кинетосо-мами цитоскелет,- формирующийся обычно за счет фибриллярных и мик-ротрубочковых структур, отходящих от кинетосом,- (Серавин,1980, 1984). ; *

Все большее внимание исследователей привлекают гетеротрофные бесцветные жгутиконосцы (Cavalier-Smith, 1991,1993; Patterson, 1993), поскольку их рассматривают в качестве предков фототрофных водорослей или, наоборот, как потомков фототрофов. Именно гетеротрофные жгутиконосцы обычно имеют специализированный пищеварительный аппарат. Филогенетически эти одноклеточные, вероятно, могут, быть связаны с саркодовыми. фототрофными водорослями, многоклеточными животными, зооспоровыми грибами. По признанию многих исследователей жгутиконосцы находятся» на перекрестке нескольких филогенетических линий (Patterson, Larsen, 1991; Cavalier-Smith, 1991, 1993; Patterson. 1993, 1994; Corliss, 1994). Особый интерес представляют те жгутиконосцы, , которые поглощают оформленную цищу (фаготрофы и миксотрофы, по: Sanders, 1991).

Сейчас не существует,общепринятого определения понятия "гетеротрофные жгутиконосцы". Ранее к ним обычно относили представителей класса. Zoomastigophorea (Levine et al.,1980). Однако ясно,что многие таксоны этой группы неродственны друг с другом, а связаны с представителями класса Phytomastigophorea. В свою очередь среди последних встречается много жгутиконосцев с гетеротрофным и мик-сотрофным питанием. Достаточно здесь указать на существование множества, родов бесцветных эвгленовых и динофитовых (Ветрова, 1980; Elbrachter,1991). Паттерсон и Ларсен (Patterson, Larsen, 1991) предлагают операциональное определение гетеротрофных жгутиконосцев как свободноживущих, передвигающихся или питающихся

за счет работы жгутиков протистов, живущих либо исключительно ге-теротрофно, либо, если имеют пластиды, за счет поглощения пищевых частиц. " :• '

'Теоретическая значимость исследования строения фаготроф'ных жгутиконосцев несомненна,так как современные системы (Cavalier-Smith, 1978, 1993; Серавин, 1980; Corliss, 1984,-1994; Карпов, 1990) почти целиком основаны-на ультраструктурных данных, а у.фототрофных форм еще и на составе пигментов пластид и запасных веществ. Удельный вес морфологических признаков все время .возрастает, поскольку многие ультраструктурные признаки обладают большой таксономической значимостью и выступают как.характеристика, группы..

Интерес цитологов к морфологии жгутиконосцев определяется.тем, что у них обнаруживаются структуры с уникальным строением стрекательных органелл, пищеварительного аппарата, покровов, митохондрий и т. д. В определенной мере разнообразие структур и их взаимное расположение в клетках фаготрофных жгутиконосцев определяет поле пространственных возможностей клетки как -эволюционирующей единицы. Такое разнообразие клеток отражается в систематике протистов как постоянно идущий процесс обособления или объединения новых крупных TâKCOHOB(Cavalier-Smith,1978; Patterson, 1985; Page, В lanton, 1985). Предлагается клеточные структуры, принимающие участие в процессе поглощения частиц с последующим образованием пищеварительных' вакуолей, называть фагоцитарным аппаратом (Preisig et al., 1991).

В данной работе обосновывается гипотеза, суть которой заключается в том, что строение фагоцитарного аппарата бесцветных жгутиконосцев коррелирует с характером поглощения пищевых объектов, а в ряде случаев имеет таксономическую значимость. Найти эту корреляцию возможно лишь в сочетании применения электронно-микроскопических и светооптических методов при исследовании ультраструктуры, жизненного цикла и биологии рассматриваемых организмов. В итоге появляется возможность разработать некоторые подходы к систематике гетеротрофных протистов, заключающиеся в определении значимости (ценности) различных признаков (преимущественно ультраструктурных) и нахождении места этих организмов в системе про- тистов. - - г.

Исходя из вышеизложенного видно, что главная проблема в данном случае заключается в поиске у гетеротрофных жгутиконосцев таких

элементов строения клетки,, которые позволили бы обосновать выделение новых групп протистов ранга отряда и класса. Наряду с этим появилась бы возможность найти пути решения вопросов происхождения некоторых крупных групп организмов, которые имеют явные родственные связи с бесцветными жгутиконосцами.

Цель и задачи исследования.Основной целью исследования явилось обоснование таксономических и филогенетических связей гетеротрофных жгутиконосцев и определение их места в системе протистов, а также разработка гипотезы о морфо-функциональной взаимосвязи особенностей их питания и ультратонкого строения.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработка методики выделения и культивирования гетеротрофных жгутиконосцев, различающихся по особенностям питания.

2. Изучение морфологии, жизненного цикла и качественной картины питания бактериотрофных и хищных видов.

3. Исследование ультратонкого строения гетеротрофных жгутиконосцев из малоизученных и новых групп, которы'е отличаются спектром питания (бактериотрофы и хищники) и образом жизни (ползающие, сидячие и плавающие).

4. Выяснение взаимосвязи между строением фагоцитарного аппарата (структур, • участвующих в поглощении пищевых частиц) и особенностями питания.

5. Определение таксономического веса различных признаков и поиски филогенетических связей гетеротрофных жгутиконосцев с крупными таксонами протистов, описание на этой основе новых групп' жгутиконосцев и определение их положения в системе.

Защищаемые положения.1.Гетеротрофные жгутиконосцы характеризуются специализированным фагоцитарным аппаратом, строение которого коррелирует с их таксономической принадлежностью.

2.При выделении новых групп жгутиконосцев наиболее значимыми признаками являются ультратонкие особенности покровов, жгутикового аппарата, митохондрий и их комплексы.

3. Морфологические данные по строению клеток жгутиконосцев являются главными в установлении филогенетических связей их с другими протистами и выяснении происхождения крупных групп.

Теоретическое значение и научная новизна.Впервые исследовано

тонкое строение 32 видов-жгутиконосцев и на таком большом материале сопоставлена ультраструктура клеток бактериотрофных и хищных жгутиконосцев. Разработана гипотеза о морфо-функциональной связи между строением клетки и способом захвата пищи,.которая выражается в наличии фагоцитарного аппарата и экструсом, соответствующих особенностям пищевого объекта. Так, у амебоидных жгутиконосцев пища поглощается с помощью псевдоподий, у бодонид - с' помощью комплекса цитостом/цитофаринкс, спиромонад - с помощью микротру-бочкового конуса, а у страминопилов - губовидного выроста тела. Обнаружено сходство в строении фагоцитарного аппарата у жгутиконосцев, питающихся посредством мизоцитоза, и сосущих инфузорий.

Впервые на большом материале изучено строение экструсом (стрекательных -органелл), относящихся к 7 типам. Установлено сходство строения экструсом Histiona и некоторых фототрофных хризофитовых, фаготрофных эвгленовых и бодонид, -'криптофитовых и Katablepharis, динофитовых и спиромонад.

Удельный вес ультраструктурных признаков в систематике жгутиконосцев оказался зависимым от ранга таксона. Такими признаками на'уровне отряда и семейства у апузомонад служат покровы, у спиромонад - апикальный комплекс, бодонид - цитофаринкс/цитостом и кинетопласт, а на уровне рода у Phyllomitus - мукоцисты.

Полученные данные указывают на происхождение актинофридных солнечников от пединеллид в результате редукции фотосинтетического аппарата и развития системы аксоподий. Выявлена возможность рассмотрения Phyllomitus как примера переходной группы между эвг-леновыми и бодонидами. Показано', наличие у спиромонад неполного апикального комплекса и выдвинуто • ^предположение о сходстве и' родственных связях спиромонад и споровиков. Доказано сходство строения церкомонад и протостелид, что позволяет рассматривать первую группу как предковую для второй. Получены новые доказательства принадлежности бикозоецид и Hi&tiona к хризофитовЫм. Показано существование в природе своеобразных жгутиконосцев неопределенного положения, которые сочетают в своем строении . признаки неродственных таксонов.

Описано 2 отряда, 6 новых видов, изменен диагноз и объем 1 отряда.

Практическое значение.Разработанный, метод выделения свободно-живущих гетеротрофных жгутиконосцев в клональные культуры.-- позволяет более эффективно обрабатывать пробы воды с целью поиска и

последующего культивирования таких 'Простейших. Предложенный подход позволяет унифицировать приемы работы по изучению жизненного цикла жгутиконосцев и постановки опытов по выяснению роли этих гидробионтов в экосистемах. Созданная коллекция гетеротрофных жгутиконосцев является наиболее крупной отечественной по числу видов (36) и может служить для обмена с другими научными учреждениями.

Учитывая важность правильного определения гетеротрофных жгутиконосцев в пробах для исследования сапробности и учета трофических связей в водоемах, большое практическое значение имеют разработка диагностических признаков церкомонад, описание новых видов и ревизия крупных таксонов. Это позволяет упростить и адекватно проводить исследование протозооценозов. Полученные данные могут быть использованы в составлении определителей жгутиконосцев.

Обнаруженные особенности строения фагоцитарного аппарата бак-териотрофных и хищных жгутиконосцев позволяют объяснить качественную картину питания данных организмов, которая определяет некоторые существенные параметры их экологической ниши. Такие данные могут быть использованы в описании схемы превращений органических веществ в водоеме. Наиболее важным поэтому представляется информация о распространении хищничества среди гетеротрофных жгутиконосцев, как одного из звеньев трофической цепи, ранее мало учитываемой исследователями.

Полученные данные по .ультратонкому строению жгутиконосцев позволяют рекомендовать использованные методы подготовки, фиксации и электронно-микроскопического исследования объектов в цитологии и других смежных разделах биологии и медицины.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на II и IV Всесоюзных съездах ВОПР (Киев, 1976, Ленинград, 1987), на II Всесоюзном симпозиуме протозоологов по Экологии морских и пресноводных простейших (Борок, 1989), на II Международном съезде по свободноживущим гетеротрофным жгутиконосцам (Санкт-Петербург, 1994), на II Европейском конгрессе протистологов ( Клермон-Ферран, Франция, 1995), а также на заседаниях Ленинградского отделения ВОПР и отчетных сессиях Института биологии внутренних вод РАН.

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссерта-

ции изложены в 49 опубликованных работах (10 в соавторстве), из них 4 за рубежом.

Объем работы. Диссертация состоит из двух томов. Первый том включает введение, 8 глав с 15 таблицами, выводами и списком литературы (528 названий, из них 421 иностранные). Второй том -приложение, содержит иллюстративный материал (60 рисунков) к первому тому.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Материал и методы Материалом для работы явились 36 видов бесцветных жгутиконосцев, в разное время выделенных из проб, отобранных в пресных водах и прибрежье морей. !

Для идентификации жгутиконосцев использовали работы ряда авторов (Klebs,1892; Lemmermann, 1914; Skuja, 1948,1956; Жуков, 1971, 1978, 1993; Жуков, Мыльников, 1983,6, 1984, 1987 и другие). В диссертации принята макросистема протистов С.А.Карпова (1990).

Церкомонады

Cercomonas crassicauda Dujardin, 1841

С.minimus Mylnikov,1992 (Cercobodo minimus Mylnikov, 1985) C. vari ans Mylnikov, 1992 (Cercobodo vari,ans Skuja,1948) C.longicauda Dujardin, 1841

C.activus Mylnikov,1992 (Cercobodo activus Mylnikov,1987) C.metabolicus Mylnikov,1992 (Cercobodo metabolicus Mylni- . kov,1987)

C.plasmodialis Mylnikov,1992 (Cercobodo plasmodialis Mylnikov, 1985)

C.cometa Mylnikov,1992 (Cercobodo cometa Hol lande,1942) С.ovatus comb.nov. (Dimorpha ovata Klebs, 1892) Bodomorpha reniformis Zhukov,1978 ' B.minima Hol lande, 1942

B.bodo comb.nov. (Dimorpha bodo Meyer,1897) B.spora comb.nov.(Bodo spora Skuja,1956)

Страминопилы ■ Spumella (Monas) uniguttata Skuja, 1939 Bicosoeca social is Skuja,1956 B.petiolata Bourreíly, 1951

Histiona aroides Pascher, 1943— ... .

H.campanula Penard.1912 :

Пединеллиды Pteridomonas pulex Penard,1890

Кинетопластиды Bodo caudatus (Dujardin) Stein,1878 B.sorokini Zhukov,1975 B.underboolensis Ruinen,1938 B.carnivorus Mylnikov,1987 Parabodo nitrophilus Skuja,1948 Phyllomitus apiculatus Skuja,1948 Ph.araylophagus Klebs,1892

Динофитовые Gyrodinium lebouriae Herdman,1924

Спиромонады

Spiromonas angusta (Dujardin) Alexeieff,1929 S.edax Mylnikov, 1991 (Bodo edax Klebs,1892) Dinomonas vorax Kent,1880

Flagellata incertae sedis Апузомонады • Amastigomonas caudata Zhukov,1973 A.marina comb.nov. (Cercoraonas marina Mylnikov,1989)

Colponema loxodes Stein,1878

Percolomonas cosmopolitus Fenchel et Pa'tterson, 1986 Ancyromonas sigmoides Kent,1880 Katablepharis oval is Skuja,1939

Все исследования ультраструктуры и биологии жгутиконосцев проводили на клональных культурах, что позволило с достоверностью использовать полученные результаты в систематике. .В связи с этим была разработана оригинальная методика обработки проб для выделения жгутиконосцев в клональную культуру,создана коллекция живых культур, поддерживаемая длительное время.

Установлены оптимальные температурные условия содержания культур жгутиконосцей' в экспериментальных сосудах (чашках Петри и колбах). Доказана пригодность среды Пратта для культивирования пресноводных видов и среды Шмальца-Пратта для морских видов.

- 8 -

Глава 2. Амебоидные жгутиконосцы.

К амебоидным жгутиконосцам отнесены такие флагелляты, которые выпускают относительно крупные псевдоподии,служащие для передвижения или питания, обычно сопровождающееся временным изменением формы тела.

2.1.Биология и ультраструктура представителей отряда Cercomonadida

На основании исследования 9 видов церкомонад предложен новый подход для определения их видовой принадлежности, основанный на учете жизненного цикла жгутиконосцев (табл.1).

Ультраструктурные данные подтверждают группирование церкомонад на два семейства: церкомонадид и бодоморфид, ранее сделанное на основании световой микроскопии (Hollande,1952, Жуков, 1971). Бодо-морфиды, в отличие от церкомонадид, не имеют микротрубочкового конуса, охватывающего ядро, оба жгутика выходят из одного жгутикового кармана, стрекательные оргайеллы относятся к одному типу (кинетоцист), в жизненном цикле нет стадии плазмодия ,(табл. 2).

Рассмотренные амебоидные жгутиконосцы существенно отличаются от представителей отряда Kinetoplastida, к которому их ранее относили, поэтому предложено два семейства амебоидных жгутиконосцев Cercomonadidae и Bodomorphidae объединить в новый отряд Cercomonadida (Мыльников,1986,г).

Новый диагноз включает существенные признаки (форма псевдоподии, стрекательные органеллы, плазмодии, перманентность жгутиков у вегетативных клеток), которые отсутствуют в диагнозе Викермана (Vickerman, 1983 из:Honigberg,1984).

Cercomonadida Vickerman, 1984 emend.Mylnikov,1986

Типовое семейство Cercomonadidae Kent,1880; типовой род Cerco-monas Dujardin, 1841; типовой вид С.longicauda Dujardin, 1841.

Диагноз. Ползающие клетки с двумя голыми гетеродинамичными жгутиками.В амебоидном состоянии жгутики сохраняются.Псевдоподии лобозного типа,иногда ветвятся.Митохондрии с трубчатыми и везикулярными кристами.Микротоксицисты и другие стрекательные органеллы. Известны многоядерные плазмодии.Половой процесс не найден.Сво-бодноживущие.Пресноводные и морские.

Система церкомонад выглядит следующим образом:

Таблица 1

^Некоторые особенности морфологии и биологии видов рода Сегсотопаэ

. Вид ДЛИНа ширина длина длина - число диа- повер- плаз- пла- развет-

тела, тела, перед- задне- сокра- метр хность модий ваю- вленные

мкм мкм него го жгу- титель- цист, цисты щие псевдо-

жгутика, тика, ных ва- мкм клет- подии

мкм мкм куолей ки

С. 1опдхсаис1а 8-12 3-7 10-15 14-50 1-2 1 +

С. асЪлл/иа 5-10 3-4 5-7 6-11 1 - - + +

С.сотеЪа 4-10 2-4 5-10 5-10 1 6-10 гл. + - +

С. сгасс:1саис1а 8-21 6-12 16-30 12-22 2-3 11-13 СКЛ-. + - 1

С.теЪаЬоНаиа 5-11 3-5 11-20 6-11 1-2 - - - + +

С.тл.п1тиз 3-6 2-3 2-3 5-6 1 2-3 гл. - _ -

С .р1аэто<Иа1±а 5-8 2-4 10-12 12-20 1 - - + - -

С.иаг1апа 6-13 6-7 15-20 ■12-18 1 - - + + -

С. с^аЪиэ 8-10 6-8 12-18 12-17 1 - - - + -

Примечания: "+" - наличие' клеток или структуры, "-" - их отсутствие,

ГЛ., СКЛ:

гладкая и складчатая поверхность цисты.

Таблица 2

Характеристика некоторых структур церкомонад

Предельные размеры органелл. Тип ■ Симбиоти-

мкм экстру- ческие

Вид диаметр длина ми- длина сомы. бактерии

ядра тохонд- микро-

рий тельца -

Cercomonas -

longicauda 2. 5-3. 5 0.4-0. 6 0. 3-0.6 о. т"

С.activus 2. 2-3. 6 . 0.8-1. 0 1. 2-1. 5 о. т, т

С.cometa 1. 8-2 2 0.3-0.5 0. 4-1. 0 мтц .,

С.crassicauda 2. 0-4. 0 0. 5-0. 6 0. 6-1. 0 о. т +

С.metabolicus 4: 0-5. 0 0. 6-0. 7 0. 3-0. 9 мтц +

С.minimus 1. 2-1 4 0.3-0. 4 0. 4-0. 6 мтц

С.plasmodialis 2. 2-3 6 0. 6-0 9 1. 6-1. 7 о. т, т

С.varians 2. 8-3 0 0.4-0 6 0. 5-1. 8 0. т -

C.ovatus 2. 5-2 7 0.4-1 2 - - -

Bodomorpha

reniformis 2. 3-2 5 3. 1-3 8 1. 2-1 4 КЦ . -

B.minimus ■1. 3-1 5 1.2-1 3 2.4 кц -

B. bodo 2. 0-2 5 1.2-1 4. - КЦ -

B. spora 1. 6-2 0 1.5-1 9 0 6-0.7 кц . -

Обозначения: кц-кинетоциста, мтц-микротоксициста, о.т-ос-миофильное тело, т-трихоциста, "+"-наличие симбиоти-

ческих бактерий,"-" - их отсутствие.

Cercomonádidae Kent,1880 Cercofflonas Dujard'in, 1841 Heteromita Dujardin,1841 Helkesimastix Woodcock et Lapage, 1916 Massisteria Larsen et Patterson, 1990 Bodomorphidae Hollande,1952 Bodomorpha Hollande,1952

2.2. Биология и ультраструктура представителей отряда Apusomonadida

Изученные виды Amastigomonas caudata и A. marina обитают в бен-

- и -

тосе прибрежной зоны Черного и Баренцева морей. - Установлено их наличие в одних и тех же пробах (Мыльников,Жгарев,1984).

Жизненный цикл Amastigomonas включает вегетативные одноядерные особи и многоядерные плазмодии, образующиеся в результате неполного слияния клеток. На переднем конце тела располагается небольшой вырост тела - хоботок, в котором проходит жгутик.

Клетки жгутиконосцев покрыты пятислойной оболочкой, состоящей из 3 темных и 2 светлых слоев (Мыльников, 1989, в, 1990,б; Карпов, Мыльников,1989). Боковые края оболочки образуют складки, между которыми проходит вентральная бороздка, покрытая только плаз-малеммой. Хоботок является продолжением складок оболочки. Жгутиковый аппарат насчитывает 2-3 микротрубочковые ленты (табл.3).

По перечисленным признакам эти жгутиконосцы образуют однородную, хорошо очерченную группу организмов, которая отличается от других амебо-флагеллят: Cercomonadida Mylnlkov, 1986 и Thaumatomo-nadida Shirkina,1987, что позволило образовать новый отряд Apuso-monadida (Карпов, Мыльников,1989).

Apusomonadida Karpov et Mylnikov,1989~

Диагноз. Гетеротрофные бесцветные жгутиконосцы с хоботком на переднем конце. На нижней поверхности клетки проходит вентральная бороздка (желоб), ограниченная краевыми складками;покровы^образованы двумя плотно прилегающими мембранами; жгутики лишены покровных элементов (мастигонем и чешуек), от кинетосом отходят к ядру 2-3 микротрубочковых корешка. Наиболее широкий из них направлен к ядру и вместе с диктиосомой и плотной структурой образует комплекс органелл в основании хоботка. Периферические каналы эндоп-лазматического ретикулума отделяют эндоплазму от эктоплазмы. Кристы в митохондриях трубчатые и везикулярные. Цист не образуют. Пресноводные и морские.

Типовое семейство Apusoraonadidae Karpov et Mylnikov,1989. Syn.Thecamonadidae Larsen et Patterson, 1990 (Larsen,Patterson, 1990). -Диагноз семейства соответствует диагнозу отряда.

Типовой род'Apusomonas Alexeieff,1924 с типовым видом Ар. proboscidea Alexeieff,1924. Второй род - Amastigomonas De Saede-leer, 1931.

В роду Apusomonas известен один вид Ар.proboscidea. В роду Amastigomonas (syn.Tfiecamonas) описаны восемь видов (по: Molina, Nerad, 1991): Am.debruynei De Saedeleer, Am. caudata Zhukov,

Особенности строения клеток апузомонад

Структура Apusomonas * proboscidea Amastigomonas caudata Am.marina • Am.bermuden-sis **

мастгагофор + - - -

количество акронем жгутиков 2 1 2 0

пелликулярные нити - + - -

количество микротрубочек в жгутиковых корешках: левый узкий широкий (МСС) правый узкий 4 9-12 5-9 3-5 10 5 3 7-9 0 4 12-16 10-12

положение ядра ■ заднее переднее переднее переднее

Примечания: "+" - наличие структуры, "-" - отсутствие структуры.

* - по: KarpofT, Zhukov, 1986, ** - по: Molina, Nerad, 1991.

Am.'borokiensis Hamar, Am.mutabilis Molina et Nerad, Am. filosa Molina et Nerad, Am. trahens Molina et Nerad,Am. bermudensis Molina et Nerad и Am. marina comb.nov. (Cercomonás marina Mylnikov).

Глава 3. Страминопилы.

К страминопилам согласно концепции Паттерсона (Patterson, 1989) мы относим несколько групп протистов, в жизненном цикле которых встречаются жгутиковые клетки, несущие на жгутике трехчленные трубчатые мастигонемы (табл.4). Следует считать, что у некоторых протистов такие мастигонемы 'могут отсутствовать вторично (Histiona). В этом случае необходимо учитывать сходство протистов по другим признакам.

3.1.Биология и ультраструктура представителей хризофитовых

Клеткй жгутиконосца Spumella uniguttata несет длинный жгутик, покрытый трубчатыми мастигонемами и короткий, - содержащий утолщение. Цитоплазма содержит лейкопласт с глазком, митохондрии с трубчато-везикулярными кристами, три микротрубочковые корешка жгутиков и ризопласт. Спираль из 4-5 витков хорошо заметна в переходной зоне жгутика. Строение исследованного штамма S.uniguttata напоминает строение других видов рода Spumella (Belcher,Swa-lo,1976; Mignot,1977; Карпов,Таничев, 1992).

Ультраструктура двух видов Bicosoeca оказалась сходной. Оболочка клетки соответствует плазмалемме. Верхний жгутик покрыт одним рядом трубчатых мастигонем длиной 3 мкм. Прикрепительный жгутик проходит в вертикальном углублении поверхности клетки. Края углубления сопровождают ленты, состоящиеиз 2 и 3 микротрубочек. Корешковая система жгутиков состоит из нескольких микротрубочко-вых лент и поперечно исчерченных корешков. Митохондрии с довольно темным матриксом и трубчатыми червеобразными кристами.

У видов рода Histiona обнаружены складка короткого жгутика, сложная система микротрубочковых лент, жгутиковидный отросток, стрекательные органеллы (дискоболоцисты), митохондрии с везикулярными" кристами, пробочка в цисте. Отсутствуют мастигонемы на жгутиках, лейкопласт, переходная спираль, стигма, ризопласт. Несмотря на некоторые различия, Histiona и бикозоецид объединяет довольно много сходных признаков, . что позволило рассматривать эти группы вместе (Мыльников, 1989, бJ'.

Особенности строения клеток страминопилов

виды » сравниваемые признаки

масти-гонемы складка на жгутике прикрепление жгутика спираль в жгутике * "губа" отросток ризопласт домик экстру-сомы

БритеНа ип1ди^аЪа + - - + - - + - -

Вз.соэоеса ре^о1аЬа + - + - + - + + -

В. аос1а1з.з + - + - + - + + -

Н1з-Ьз.Ьпа аго1ёев - + - - + + - + • Дбц

Н. сагпрапи1а - + - - + + - + дбц

Pteridoшonas ри1ех + - - - + - - - - о. т

Примечания: "+" - наличие признака, о.т - осмофильные тела

отсутствие признака, дбц - дискоболоцисты, спираль может выглядеть как два кольца.

- 15 -

3.2. Биология и ультраструктура представителя пединеллид (Pteridomonas pulex)

Пединеллиды (отряд Pedinellida или порядок Pedinellaies, класс Pedinel1 idea) представляют собой группу жгутиконосцев, клетки которых несут один жгутик и тонкие аксоподии, расположенные в виде венчика или равномерна покрывающие клетку. Внутри аксоподий проходят три микротрубочки, начинающиеся на поверхности ядра.

Пединеллиды делятся на фототрофные и бесцветные,а также на стебельчатые и бесстебельчатые формы. Полученные данные показали, что Pteridomonas pulex является представителем гетеротрофной линии развития пединеллид.

3.3.Значение концепции страминопилоз.

На основании существования корреляции трехчленных мастигонем и других цитологических структур Паттерсон (Patterson.l989) считает, что такие мастигонемы имеют монофилетическое происхождение. Организмы, рассмотренные в главе 3 объединяет сходное строение ядра, покровов, одной из микротрубочковых лент (цитостомаль-ной)(кроме Pteridomonas), митохондрий. Наличие трехчленных мастигонем не вызывает сомнений в принадлежности Spumella, Bicosoeca, Pteridomonas к страминопилам. У Histiona можно предположить редукцию мастигонем и замену их складкой жгутика. В этом случае по другим особенностям строения клетки Histiona также родственна страминопилам (табл.4).

Глава 4. Свободноживущие бодониды (Bodonidae)

Бодониды являются наиболее обычными представителями протозой-ной фауны пресных и морских водоемов (Жуков, 1971,1993; Мыльников,Жгарев, 1984; Жуков, Мыльников, 1987; Larsen, Patterson,1990; V/rs, 1992). ' ' .

У 7 исследованных видов сходными в основном оказались ядро, жгутики, аппарат Гольджи, сократительная вакуоль. Последняя отсутствует у морских видов. Мастигонемы на переднем жгутике найдены у Phyllomitus apiculatus и Ph.amylophagus. Расположение трех жгутиковых корешков семи рассматриваемых видов совпадает и соответствует другим бодонидам (Brugerolle et al., 1979; Карпов,Жуков, 1983). Дорзальный и вентральный корешки образуют дорзальную и вентральную ленты. Глоточный или промежуточный корешок дает нача-

ло цитостомальной ленте, микротрубочки которой соединены со стенкой цитостома и цитофаринкса микрофибриллами,- Четвертая (дополнительная) микротрубочковая лента начинается у некоторых видов от осмиофильной аморфной(передней) пластинки или чашечки и отмечена у Bodo и Parabodo, но отсутствует у хищных Phylloinitus и, вероятно, у Rhynchomonas. Она неизвестна у представителей рода Rhyncho-bodo (Brugerolle,1985). Для хищных Phyllomitus и Rhynchobodo характерно наличие немадесмы, состоящей из сближенных рядов микротрубочек, которые образуют призму.

Поликинетопластия (множество мелких кинетопластов) обнаружена у Phyllomitus amylophagus, а панкинетопластия у Phyllomitus api-culatus. Клетки Phyllomitus содержат такие же стрекательные орга-неллы (мукоцисты) как у четырех видов Rhynchobodo (Brugerolle, 1985; V/rs,1992). Подобные экструсомы неизвестны среди других бодонид, криптобиид и трипаносоматид.

Глава 5. Хищные представители типов Dinomorpha и Perkinsemorpha.

Одним из обычных морских жгутиконосцев является динофлагеллята Gyrodinium lebouriae, нападающая на жгутиконосцев и "высасывающая" содержимое их клеток. Похожий способ питания недавно исследован у хищных спиромонад (Мыльников,1976, 1983,), ранее относимых к Кинетопластидам (Жуков,1971).

Клетка G.lebouriae содержит обычные для беспанцирных гетеротрофных динофлагеллят структуры клетки: ядро с конденсированными хромосомами, митохондрии с трубчатыми кристами, пищеварительные вакуоли, крупные осмиофильные тела, трихоцисты. Кроме того' в клетке обнаружен стебелек. (фагоцитарный аппарат), армированный множеством микротрубочковых лент,_ переходящий в микротрубочковую корзинку.

Между спиромонадами выявлены определенные различия в строении клетки (табл.5). Как видно, строение Spiromonas и Dino'monas значительно отличается от строения бодонид, к которым их ранее относили. Это и позволило недавно выделить новую группу жгутиконосцев -отряд Spiromonadida (Крылов,Мыльников, 1986; Мыльников,Крылов, 1987)- и затем дать,, новый расширенный диагноз (Мыльников, 1991).

Spiromonadida Krylov et Mylnikov,1986 em.Mylnikov,1991 ..Диагноз. Жизненный цикл включает жгутиковую стадию и 2-4-х

Таблица 5

Некоторые особенности ультратонкого строения спиромонад

Признак Бр^отопаБ Бтотопаз уогах

З.регГогаш* З^опйеп** 8.ап£ш1а*** З.еаах

Толщина трехмембранной пел-

ликулы, нм 25-30 25-30 28-30 28-30 50-200

Количество субпелликулярных

микротрубочек

Количество микротрубочек 23-25 20-22 25-27 25-27 15

коноида - 4-5 24-25 25-27 20-21

Средняя длина микронем, мкм 0. б 1.0 1.5 1.2 1.1

Роптриеподобные структуры,

или ропт-рил - + + + +

Количество кинетосомальных

лент микротрубочек 2 2 3 3 1

Цилиндр в переходной зоне

жгутика + - + + +

Мастигонемы - - - + +

Разветвление ядерной оболо-

чки - + - -

Сократит зльная вакуоль + + + -

Аппарат "Ъльджи + + - + +

Трихоцис гы + - - + +

Примечания: "+" - наличие структуры, "-" - отсутствие структуры, * - по: Вп^егоНе, ¡У^шН, 1979; ** - по: Ро^пег, Р^ББпег, 1984, *** - по: Крылов, Мыльников, 1986.

ядерные цисты. Два гетеродинамичных жгутика отходят спереди. Мастигонемы простые. Апикальный комплекс (неполный) состоит из суб-пелликулярных микротрубочек, роптриеподобных тел или роптрий, микронем, микропор, трехмембранной пелликулы и микротрубочкового коноида. Последний может отсутствовать. Питание путем "высасывания" цитоплазмы жертвы через . рострум. Стрекательные органеллы трихоцисты. Хищники и эктопаразиты. Пресные и морские водоемы, почва.

Глава 6. Жгутиконосцы неопределенного систематического положения.

Несмотря на значительный прогресс в изучении строения клеток бесцветных жгутиконосцев, довольно большая группа этих организмов пока занимает неопределенное систематическое положение (Patterson, Zolffel,1991). Особенно актуальным исследование этих протистов становится в наше время, когда происходит революционное изменение макросистемы одноклеточных.

6.1. Colponema loxodes.

Этот хищный бесцветный жгутиконосец обитает в загрязненных пресных водах и отмечен неоднократно на дне прудов и в стоках очистных сооружений (Жуков, Мыльников,1987).

Покровы С.loxodes состоят из плазмалеммы и уплощенных подлежащих пузырьков. Один жгутик несет складку, характерную для ретор-тамонад, Histiona и некоторых других флагеллят. Цитоплазма содержит митохондрии с везикулярными кристами, а также уникальные-экс-трусомы (токсицисты), известные только у инфузорий. Ранее этот организм относили к хлоромонадофитовым (рафидофитовым)(Chadefa-ud,1944; Mignot, Brugerolle,1975). По покровам рассматриваемый жгутиконосец наиболее близок к динофитовым, споровикам, глаукофи-товым и инфузориям. Остальные структуры клетки не позволяют уточнить его систематическое положение.

6.2. Percolomonas cosmopolitus.

Клетка P.cosmopolitus ограничена лишь плазмалеммой. Четыре ки-нетосомы располагаются параллельно друг другу. Дополнительные элементы в переходной зоне жгутиков не обнаружены. Кинетосомы соединены несколькими фибриллярными перемычками.- Осмиофильная пластинка подстилает основание кинетосом. Корешковая система жгутиков содержит три микротрубочковые ленты. Субпелликулярные микротру-

бочки покрывают 'дорзальную сторону клетки. Митохондрии содержат дисковидные кристы. Аппарат Гольджи не обнаружен, что соответствует ранее полученным данным (Fenchel, Patterson, 1986). "Вероятно, этот вид наиболее близок к двухжгутиковому Jakoba libera (syn. Cryptobia '-liberar Ruinen); - Анализ литературы показал, что Percoloraonas и Jakoba отличаются от протистов, содержащих пластинчатые (дисковидные как'у эвгленовых) или везикулярные кристы.

6.3. Ancyromonas sigraoides.

Покровы Ä.sigmoides содержат три слоя,из которых внутренний слой более тонкий. Корешковая система жгутиков развита незначительно и состоит из трех коротких микротрубочковых корешков.Субмембранные микротрубочки отсутствуют. Цитоплазма содержит, вероятно, одну крупную митохондрию с пластинчатыми кристами'и батарею стрекательных органелл (кинетоцист).

»

От других жгутиконосцев с пластинчатыми кристами (Percolomo-nas, Jakoba, Stepbanopogon, а также зеленых водорослей, криптофи-товых и хоанофлагеллят), Ä.sigmoides отличается по строению и расположению корешковой системы и переходной зоны жгутиков, покровам и стрекательным органеллам. Предполагается, что у этого организма произошла редукция числа и размеров органелл как у крошечной хризомонады Chromulina pusilla (Mantón, 1959).

6.4. Katablepharis ovalis.

Хищные жгутиконосцы К.ovalis обнаружены в литоральных пробах Черного моря. В пробах этот хищник активно поглощает ("высасывает") мелких бактериотрофных жгутиконосцев (бодонид,хризофитовых). Процесс захвата напоминает таковой у Spiromonas и Dinomonas (Мыльников,1976,1983,1991). Вся поверхность клетки покрыта структурированным ламеллярным слоем, напоминающим таковой у амеб Мауо-rella, Hollandella, Hartmanella (Dykstra,Alar ich, 1978; Page, 1979, 1988) и состоит из пластинок, похожих на чешуйки (Lee, Kugrens, 1991).

' В переходной зоне жгутика заметна спираль, состоящая из 4, реже 5 витков. Клетка содержит митохондрии с трубчатыми кристами и батареи стрекательных органелл, которые напоминают тениоболоцисты криптомонад и празинофитовых. В переднем конце тела находится мощная микротрубочковая система, организованная в виде конуса (табл. 6).

Таблица 6.

Сравнение некоторых особенностей строения клеток Katablepharis и Leucocryptos

признак Katablepharis Leucocryptos marina **

м п *

Длина клетки, мкм 10-18 10 7-30

Толщина внешних покровов,нм 30-45 50-55 40-60

Кол-во поверхностных лент 20 12 30

и пучков

Кол-во микротрубочек в пове- 2-4 2-8 6-8

рхностных лентах

Способ укладки микротрубочек линейный линейный линейный,

в поверхностных лентах двухрядный

Кол-во концентрических 5-6 3 . . 3

вакуолей -

Кол-во цитостомальных пучков 14 12 ■ 15-16

Кол-во микротрубочек в одном 8-14 3-4 . 7-10

цитостомальном пучке

Кол-во аппаратов Гольджи 2 1 2

Диаметры тениоболоцист I тип 600-800 700-800 710-830

II тип 180-210 250-300 200-300

III тип — t; - 350-500

Периферические цистерны эн-

доплазматического ретикулума - + -

Примечание: "-" - отсутствие признака, . "+" - наличие признака, * - по: Lee et Kugrens,1991; ** - по: tyírs,1992, м -морской штамм (G-2), п - пресноводный штамм K.ovalis.

Среди известных таксонов для этих хищников трудно найти какую-либо сходную с ними группу (Levine et al., 1980; Lee et al., 1985). По отдельным структурам их можно сближать с различнымк протистами, включая празинофитовых, кинетопластид, криптофитовых, динофитовых, инфузорий и саркодовых.

Как следует из обсуждения разделов главы 6 некоторые гетеротрофные жгутиконосцы, несмотря на тщательное изучение строения их клеток, не могут быть ofнесены ни к одному крупному таксону пс

системе Карпова (1990). Одной из главных причин этого является сочетание в клетках таких организмов структур, известных в явно неродственных группах, как видно на примере рода Katablepharis.

Глава 7.Морфофункциональные особенности строения свободноживу-щих гетеротрофных жгутиконосцев как отражение корреляции питания и. фагоцитарного аппарата.

Гетеротрофных жгутиконосцев в зависимости от способа поглощения пищи и образа жизни мы разделили на прикрепленных фильтрато-ров, ползающие формы, собирателей-бактериотрофов и собирателей-хищников.

7.1.Прикрепленные фильтраторы. Цитоплазма хризомонады Spumella uniguttata ограничена только плазмалеммой и непосредственно воспринимает пищевые частицы как многие хромофитовые, в том числе питающихся миксотрофно (Flatte,Joyon, 1965; Daley et al., 1973). В верхнем' конце клетки проходит, по крайней мере, одна микротрубоч-ковая лента, напоминающая жгутиковый корешок R 3 хризомонад по классификации Андерсена (Andersen,1987,1991). Несколько более сложный фагоцитарный аппарат, содержащий несколько лент микротрубочек отмечен у Bicosoeca и Histiona .

В отличие от Spumella, Bicosoeca, Histiona пединеллида Pteri-domonas pulex имеет радиально-симметричное тело и один жгутик. Поток воды направлен к основанию жгутика. Эволюция пединеллид не пошла по пути развития губовидного выроста, а привела к появлению системы аксоподий.

7.2.Ползающие формы. К ним можно отнести амебоидных жгутиконосцев из отрядов Cercomonadida и Apusomonadida. Пищу (бактерий) они поглощают только с помощью псевдоподий, которые вытягиваются далеко за пределы тела (третий тип питания, no:Moestrup,Andersen, 1991). Цитостом у них не обнаружен. Cercomonas cometa образуют тонкие разветвленные псевдоподии как у морского амебоидного жгутиконосца Massisteria marina (Larsen,Patterson, 1990) и хризомонады Chrysamoeba radians (Hibberd,1971).

Несколько отличным способом поглощают пищу апузомонады. Вследствие уплотнения покровов псевдоподии могут, образовываться только ' в цитостомальной (вентральной) бороздке, что заметно в световой и электронный микроскопы. Края бороздки укреплены тремя

лентами микротрубочек.

7. 3. Собиратели-бактериотрофы. К собирателям мы условно относим жгутиконосцев, которые активно передвигаются в толще воды или по поверхности твердого субстрата, захватывая пищевые частицы.

У бесцветных жгутиконосцев неопределенного систематического положения Percolomonas cosmopolitus и Ancyromonas sigmoides пищевые частицы поглощаются в районе цитостомальной бороздки или щели, которые окаймлены лентами микротрубочек.

Бодониды Bodo и Parabodo характеризуются довольно сложноустро-енным фагоцитарным аппаратом, включающим в себя' цитостом,цитофа-ринкс и армирующие их структуры. Цитофаринкс является перманентной структурой и всегда обнаруживается в переднем конце клетки.

7.4.Собиратели-хищники. Изученные 5 видов хищных жгутиконосцев из нескольких таксонов относятся к облигатным хищникам, поскольку в отсутствие жертвы (эукариотного пищевого объекта) погибают или переходят в цисты.

Строение фагоцитарного аппарата Bodo carnivorus соответствует бактериотрофныМ бодонидам. У хищных Phyllomitus apiculatus и Ph.amylophagus дополнительно обнаружена немадесма, известная ,у Rhynchobodo (Brugerol1е,1985; V/rs.1992).

Двухжгутиковый хищник Colponema loxodes поглощает жертву в цитостомальной бороздке, армированной несколькими микротрубочковыми лентами. Стебелек и микротрубочковая корзинка, как части фагоцитарного аппарата, отмечены у Gyrodinium lebouriae.

Хищные жгутиконосцы Spiromonas, Dinomonas, Katablepharis принципиально отличаются от других хищников по способу поглощения пищи. Они не заглатывают жертву, а "высасывают" ее в результате ми-зоцитоза (Schnepf, Deichgräber,1983). В переднем конце клетки у .них располагается микротрубочковая система. У спиромонад она (коноид) состоит из одного ряда микротрубочек. Для Katablepharis (Lee et al., 1991;V,0rs, 1992) характерна более мощная микротрубочковая система, состоящая из нескольких лент микротрубочек, дополненных кольцевидными вакуолями и, вероятно, ферментативными пузырьками.

Для некоторых групп флагеллят установлено соответствие фагоцитарного аппарата и таксономической принадлежности. Так, цитос-том/цитофаринкс найден у всех бодонид, более или менее развитый коноид характерен для всех спиромонад, мощный микротрубочковый конус отмечен для Katablepharis и ЬеисосгурШз/-аксоподии с триа-

дами микротрубочек развиты у фаготрофных пединеллид, псевдоподии

- у церкомонад и апузомонад.

В результате можно выдвинуть гипотезу, суть которой заключается в том, что. строение фагоцитарного аппарата бесцветных жгутиконосцев коррелирует с характером поглощения пищевых объектов, а в ряде случаев имеет таксономическую значимость.

7.5. Возможное участие стрекательных органелл в питании жгутиконосцев. В клетках изученных жгутиконосцев обнаружено несколько типов экструсом (табл..7).

Экструсомы являются хотя и необязательным, ■но довольно обычным компонентом клетки. Как правило, внутри клетки располагаются экструсомы одного типа. Все, за исключением одного вида, хищные жгутиконосцы содержат весьма крупные экструсомы, тогда как бактери-отрофные (кроме двух видов) - значительно более мелкие. Экструсомы некоторых типов поражают и иммобилизируют пищевой объект, тем самым принимая участие в питании жгутиконосцев. В каждой систематической группе преобладают экструсомы одного типа. Например, для Phyllomitus обычны мукоцисты, для спиромонад и динофлагеллят -трихоцисты, бодоморфид - кинетоцисты, Katablepharis и криптомонад

- тениоболоцисты, Histiona и хризомонад - дискоболоцисты. Лишь у церкомонад встречаются 4 типа экструсом.Существуют таксономические группы, в которых полностью отсутствуют стрекательные орга-неллы:нехищные бодониды, апузомонады.

Глава 8. Значение ультраструктурных признаков в систематике и филогении гетеротрофных жгутиконосцев.

8.1. Сравнительная характеристика цитологических структур.

Клетки исследованных нами видов жгутиконосцев содержат обычный для.эукариот набор элементов цитоскелета и органелл, характерных для бесцветных монадных форм (Вассер и др.,1989). К ним можно отнести ядро, аппарат Гольджи, микротельца.

Установлено, что опорная функция покровов жгутиконосцев может усиливаться за счет дополнительных структур: плотного слоя, микротрубочек, альвеол, ламеллярного слоя.

В некоторых случаях покровы выступают как один из главных диагностических признаков, например, у апузомонад (Карпов, Мыльников, 1989; Larsen,Patterson,1990). Тека или амфиесма характеризует динофлагеллят (Dodge,1987), тубулемма - кинетопластид, альвеоляр-

Таблица 7

Распределение экструсом у изученных жгутиконосцев

Организмы Тип экструсом

Отряд Cercomonadida

Cercomonas minimus, С.metabolicus.

С.cometa ■ микротоксицисты

Cercomonas crassicauda, С.varians,

С.longiCauda осмиофильные тела

Crecomonas activus, С.piasmodialis то же и трихоцисты

Bodomorpha r.eniformis, B. minima.

B. bodo, B. spora кинетоцисты

Отряд Bicosoecida

Histiona aroides дискоболоцисты

H.campanula дискоболоцисты

Отряд Pedinellida

Pteridomonas pulex осмиофильные тела

Отряд Kinetoplastida

Phyllomitus apicitlatus мукоцисты

Ph.amylophagus мукоцисты

Отряд Spiromonadida

Spiromonas edax трихоцисты

Dinomonas vorax трихоцисты

Отряд Dinoflagellida

Gyrodinium lebouriae трихоцисты

Flagellata incertae sedis

Colponema loxodes токсицисты

Ancyromonas sigmoides кинетоцисты

Katablepharis oval is тениоболоцисты

ные,покровы - Со1ропеша. Трехмембранная пелликула составляет, наряду с другими структурами, апикальный комплекс спиромонад. .

Установлено, что некоторые элементы строения жгутикового аппарата исследованных организмов значительно варьируют. У некоторых видов встречаются дополнительные структуры: мастигонемы, утолщение и складка жгутика, спираль, ламеллярный' слой. Варьирует число микротрубочковых и фибриллярных корешков.

В каждой изученной группе жгутиконосцев отмечены митохондриапь-

ные кристы одногЪ типа, что отвечает идее Тэйлора (Taylor,1978h У 11 изученных родов обнаружены трубчатые и везикулярные кристы и у 5 родов - пластинчатые- (включая дисковидные). Учет формы крист митохондрий наиболее важен для систематики на уровне отряда, особенно в случае сближения везикулярных и трубчатых крист и противопоставлении их пластинчатым. Уже по одному этому признаку спи-ромонады, церкомонады и Amastigomonas существенно отличаются от бодонид, к которым их ранее относили (Hol lande, 1952). В определенной степени форму крист необходимо учитывать и в поиске родственных связей протистов.

В большинстве случаев в систематике жгутиконосцев более приемлемым оказывается использование всего комплекса ультраструктурных признаков, так- как отдельные признаки часто варьируют! Для филогенетических построений область применения таких признаков значительно расширяется, так как наличие определенных- структур в клетке можно интерпретировать как доказательство родственных связей.

8.2.Систематическое положение амебоидных жгутиконосцев Обнаружено, что церкомонады сходны с протостелидами Protoste-liea Olive, Stoianovitch по следующим признакам: способ образования плазмодия, характер,питания (бактериями), грушевидная форма ядра, микротрубочковый конус, расположение и строение кинетосом, жгутиков, корешковых микротрубочковых лент. Главным отличием цер-комонад является отсутствие в их жизненном цикле плодовых тел. В этой связи возможно рассматривать церкомонад как модель предковой группы для протостелид и соответственно для всех слизевиков.

Систематическое положение апузомонад остается более неопреде-л.енным по сравнению с церкомонадами. Утолщенные за счет удвоения плазмалеммы покровы апузомонад не встречаются у других протистов и отличаются по строению от утолщенной пелликулы эвгленовых, Не-mimastix и других жгутиконосцев (Mignot,1966; Leedale,1967; Карпов, 1986; Foissner et al.,1988).

8.3.Возможный путь происхождения актинофридных солнечников На сходство и вероятное родство пединелловых водорослей с ак-тинофридными солнечниками указывают многие авторы (Davidson, 1975, 1982; Hibberd,1976,1986; Zimmermann 'et al;,1984; Patter-' son,1986). Полученные данные представляют дополнительные доказа-

тельства сходства этих групп по строению митохондриальных крист, экструсом и аксоподий.

Наличие у клеток пединеллид жгутика, покрытого трехчленными мастигонемами, спиралевидного материала в переходной зоне жгутика, а также хлоропластов хромофитового типа прямо указывает на родственные связи этих протистов с хромофитовыми. В этой связи вполне оправданным выглядит помещение пединеллид и их возможных потомков актинофриид в надтип Chromophyta (Карпов, 1990).

8.4. Родственные связи кинетопластид и эвгленовых.

Полученные данные по строению покровов, митохондрий, жгутикового и фагоцитарного аппаратов, экструсом подтвердили известную точку зрения об объединении эвгленовых и кинетопластид в один крупный таксон Euglenozoa Cavalier-Smith,1978.

В связи ■ с этим важным представляется поиск переходных модельных'групп. Результаты работы позволяют говорить, что такие жгутиконосцы существуют- и относятся к родам Isonema (=Diplonema), Rhynchopus, Phyllomitus, Rhynchobodo, так как они несут признаки как эвгленовых, так и кинетопластид. К бодонидным признакам Phyllomitus и Rhynchobodo можно отнести наличие у них .выраженного комплекса цитостом/цитофаринкс и кинетопласта различного строения, к эвгленовым - сплошной корсет субпелликулярных микротрубочек (без деления на вентральные и дорзапьные ленты), немадесмы и мукоцисты (трихоцисты) с сетчатой оболочкой. Вероятно, последние ультраструктуры были унаследованы этими жгутиконосцами от предко-вых форм бесцветных эвгленовых.

Трактуя немадесму и мукоцисты некоторых-бодонид как анцест-ральные признаки, можно предположить,. что эволюция шла от фагот-рофных эвгленовых или их ' предков к бодонидам. Таким образом, центральной предковой группой эвгленозоев выступают в данном случае уже не бодониды, а эвгленовые, имеющие фагоцитарный аппарат. В результате происхождение бодонид можно считать процессом, независимым от филогении фототрафных эвгленовых.

8.5.Систематическое положение и филогения спиромонад.

Происхождение спорозоев.

Клетки спиромонад -и перкинзеид имеют много сходных структур: коноид, микропоры, микронемы, роптрии или роптриеподобные структуры, трехмембранная пелликула, субпеллйкулярные микротрубочки,

jto обусловило их объединение в таксоне Perkinsea (или Perkinse-norpha), как было сделано ранее (Крылов. Мыльников, 1986; . Мыльни-тав, Крылов,1987). В свою очередь последний таксон в настоящее зремя объединяют со споровиками Sporozoaet

Ранее высказывалась гипотеза о том, что споровики произошли .от <аких-то жгутиконосцев (Baker, 1965). Важным условием дальнейшей эволюции таких жгутиконосцев явилось наличие в строении их клеток преадаптивных черт, в частности, появление микротрубочкового коноида и роптриеподобных тел, которые связаны с их хищничеством и эктопаразитизмом. Возможно,что характерные черты строения'апи--сального комплекса (коноид, трехмембранная пелликула, микронемы, мкропоры) возникли уже у флагеллятного предка споровиков.

Выводы

1. Показана возможность получения клональных культур и длительного содержания в лабораторных условиях 36 видов гетеротрофных жгутиконосцев с различным спектром питания. Доказано облигатное хищничество, возникшее независимым путем, представителей различных таксонов: • динофитовых, спиромонад, бодонид и жгутиконосцев неопределенного положения. ;

2. Выдвинута гипотеза о корреляции между строением клетки гетеротрофных жгутиконосцев и способом захвата пищи, которая выражается в наличии фагоцитарного аппарата и экструсом, соответствующих особенностям пищевого объекта. У большинства бактериотрофных форм, содержащих' небольшие экструсомы. пища поглощается с помощью псевдоподий в цитостомальной бороздке или выросте тела, либо в перманентном цитостоме. У хищных жгутиконосцев, содержащих крупные экструсомы, жертва поглощается с помощью крупного цитостома или уникального микротрубочкового аппарата. Для хищных спиромонад и Katablepharis установлен своеобразный способ питания - мизоци-тоз, который заключается в частичном "высасывании" цитоплазмы жертвы.

3. Показано, что для выделения некоторых таксонов флагеллят на уровне семейства и отряда необходимо учитывать строение покровов клетки, жгутикового аппарата, стрекательных органелл.

4. Подтверждено, что в установлении филогенетических связей протистов необходимо принимать-во внимание особенности строения следующих структур клетки и их комплексов: покровов, мастигонем, жгутиковых корешков, переходной зоны жгутиков, стрекательных ор-

- 28 -

ганелл, митохондриальных крист, фагоцитарного аппарата.

5.В результате "сравнительно-ультраструктурных и таксономических исследований гетеротрофных жгутиконосцев - .

а) образован отряд Spiromonadida Krylov et Mylnikov,1986 em. Mylnikov,1991, представители которого/ по-видимому, наиболее близки к предковой форме споровиков,

б) сформирован новый отряд Apusomonadida Karpov et Mylnikov, 1989, место которого в системе протистов не определено,

в) изменен диагноз и объем отряда Cercomonadida (Vickerman) em.Mylnikov, 1986, наиболее вероятных предковых форм миксомице-тов.

6.Подтверждено предположение о возможном происхождении споровиков от хищных свободноживущих бесцветных жгутиконосцев, клетки которых уже имели альвеолярные покровы, микропоры, микронемы, субпелликулярные микротрубочки и мастигонемы.

7. Обнаружена группа жгутиконосцев, относящихся к бодонидам, которая сочетает признаки эвгленофитовых и кинетопластид, г и получены новые доказательства филогенетической близости этих групп.

8.Обосновано предположение о происхождении актинофридных солнечников от бесцветных пединеллид, а последних от • хризофитовых. Показаны два пути эволюции пединеллид в результате усиления гете-ротрофии, утраты фотосинтетического аппарата и полимеризации ак-соподий.

9.Подтверждено, что гетеротрофные жгутиконосцы не являются единой систематической группой и отличаются большим разнообразием цитологических структур. Покровы этих протистов могут быть образованы амфиесмой, двухслойной мембраной, дополнены ламеллярным или аморфным слоями. Корешковые аппараты жгутиков у них состоят, в основном, из микротрубочковых компонентов. Стрекательные орга-неллы являются обычными компонентами клеток гетеротрофных жгутиконосцев и представлены микротоксицистами, дискоболоцистами, ки-нетоцистами, осмиофильными телами, мукоцистами, тениоболоцистами, токсицистами.У изученных жгутиконосцев наиболее часто встречаются митохондрии с трубчатыми и везикулярными кристами.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах 1. Мыльников А.П. Хищничество у бесцветных,:жгутиконосцев//Матери-

алы II Всесоюзного съезда протозоологов,Киев, 1976. - Киев, 1976. - С. 101.

2. Мыльников А.П. Об изменчивости размеров и"формы тела Bodo cau-datus (Duj.) Stein (Bodonina, Protozoa) // Биология внутренних вод;- Информ.бюл. 1977. - N 33. - С.24-26:

3. Горячева Н.В., Жуков Б.Ф.. Мыльников А. П. Биология свободножи-вущих бодонид // Биология и систематика низших организмов.

Л. .Наука, 1978. С. 29-50.

4. Мыльников А.П. Питание хищных зоофлагеллят // Биология внутренних вод. Информ. бюл., 1983. -N60. - С. 33-37.

5. Жуков Б.Ф., Мыльников А.П. Культивирование свободноживущих бесцветных жгутиконосцев . из сооружений биологической очистки // Простейшие активного ила. - Л.: Наука,. 1983,а. С. 142-152.

6. Жуков Б.Ф., Мыльников А.П. Фауна зоофлагеллят очистных сооружений //'Простейшие активного ила. - Л.: Наука, 1983,6.

С. 27-42.

7. Мыльников А.П. Морфология и жизненный цикл Histiona aroides Pascher (Chrysophyta) // Биология внутренних вод. Информ.

'бюл., 1984, а. -N62. - С. 16-19.

3. Мыльников А.П. Особенности тонкого строения жгутиконосца Bodo-morpha renuformis ff Цитология, 1984, б. - Т. 26, N 11. - С. 1308-1310.

3. Мыльников А.П., Жгарев H.A. Жгутиконосцы литорали Баренцева моря и пресноводных водоемов // Биология внутренних вод. Информ. бюл.-, 1984. - N 63. - С. 54-57.

0. Жуков Б.Ф., Мыльников А.П." Класс Животные жгутиконосцы - Zoo-mastigophorea Calkins, 1909 // Фауна аэротенков (Атлас). - Л.: Наука, 1984. - С. 82-104. '

1. Мыльников А.П. Новый вид Cercobodo amoebinus (класс Zoomasti-gophorea Calkins) // Биология внутренних вод. Информ. бюл., 1985, а. - N 65. - С. 22-25.

2. Мыльников А. П. Новый вид бесцветного жгутиконосца Cercobodo minimus (класс Zoomastigophorea Calkins) // Биология внутренних вод. Информ. бюл. ,1985,6. - N 66. - С. 17-18.

3. Мыльников А.П. Бесцветный жгутиконосец Cercobodo plasmodialis ■sp.n.'// Биология внутренних вод. Информ. бюл., 1985, в. - N 68. -С.29-31. •

4. Мыльников А.П. Биология жгутиконосца Cercobodo cometa Holl, emend. • // Биология внутренних вод.Информ.бюл.,1986а. - N 69. - С. 24-27.

5. Мыльников А.П. Особенности ультраструктуры жгутиконосца Сег-

comonas varians // Цитология,1986,6. - T.28.N 4. - С. 414-4Í7.

16. Мыльников А.П. Ультратонкое строение жгутиконосца Parabodo nitrophilus (Bodonina) // Цитология,1986, в. - Т.28. N 10. -С.1056-1060.

17. Мыльников А.П. Биология и ультраструктура амебоидных жгутиконосцев Cercomonadida ord.n. // Зоо'л. журн., 1986, г.

Т. 65, вып. 5. - С. 683-692.

18. (Мыльников А.П.) Mylnikov А.P. Ultrastructure of a colourless ameboid fläge1 late, Cercomonas . sp. //' Arch.Protistenk., 1986, a. - Bd 131. - S. 239-247.

19. (Мыльников А.П.) Mylnikov A.P. Ultrastructure of a colourless flagellate Phyllomitus apiculatus Skuja, 1948 (Kinetoplasti-da) // Arch. Protistenk., 1986, b. - Bd 132. - S. 1-10."

20. Крылов M.В., Мыльников А.П. Новые таксоны в типе Sporozoa, Spiromorphina subcl.n.,Spiromonadida ordo п. // Паразитология, 1986. - Т. 20, N 6. - С. 425-430.

21. Мыльников А.П. Бесцветный хищный жгутиконосец Bodo carnivorus sp.n. // Биология внутренних вод.Информ.бюл.,1987,а. - N 74. - С.8-11. У "'

22. Мыльников А.П. Ультраструктура жгутиконосца Cercomonas longi-cauda ' (Cercomonadidae) // Бот. журн., 1987. б. - Т. 72, N 6. С. 750-753.

23. Жуков Б.Ф., Мыльников А.П. Новые и редкие виды бесцветных жгутиконосцев в фауне Европейской части СССР // Фауна и биология пресноводных организмов. - Л.:Наука,1987. - С.70- 86.

24. Мыльников А.П., Крылов М.В. Положение ceM.Spiromonadidae Hollande, 1952 в системе Sporozoa // Современные проблемы протозоологии. -Л.: Наука, 1987. - С. 12.

25. Мыльников А.П. Тонкое строение хищного жгутиконосца Bodo sp. // Цитология, 1988, а. - Т. 30, N 3. - С. 240-243.

26..Мыльников А.П. Строение экструсом некоторых жгутиконосцев // Цитология, 1988,6. - Т. 30, N12. - С: 1402-1408.

27. Мыльнйков А.П. Биология хищного жгутиконосца Bodo edax Klebs •,:, // .Биология внутренних вод. Информ. бюл., 1988, в. N 77.

С. 28-31.

28. Мыльников А.П. Морфология бесцветного жгутиконосца Histions aroides // Биология внутренних йод. Информ; бюл., 1988, г.' - - I* 80. - С. 43-46.

¡9. Мыльников А.П. Ультраструктура и систематическое положение Pteridomonas pulex (Pedinellaies) // Борок,ИБВВ АН СССР, 1989, а. - Рукопись деп. в ВИНИТИ, 11.01. 89, N 272-В 89. - 15с.

¡0. Мыльников А.П. Тонкое строение и систематическое положение Histiona aroides (Bicoecales) // Бот.журн.,1989,б. - Т.74, N 2. - С.184-189.

11. Мыльников А.П. Ультратонкое строение жгутиконосца Amastigomo-nas caudata // Цитология,1989,в. - T.31.N 4. - С.489- 491.

12. Мыльников А.П. Корешковая система жгутиков церкомонадид// Биология внутрених вод. Информ. бюл., 1989, г.-N 82.-С. 52-54.

¡3. Мыльников А.П. Биология жгутиконосца Cercomonas marina sp.п. // Биология внутренних вод.Информ.бюл.,1989,д. - N 83. С.31-34.

34. Мыльников А.П. Строение клеток жгутиконосца Cercomonas erassi cauda // Биология внутренних вод. Информ. бюл., 1989,е. • - N 84. - С. 22-26.

35. Мыльников А. П. Ультраструктура и питание хищных жгутиконосцев // Экология морских и пресноводных простейших. Тез.докл. II Всесоюзного симпозиума протозоологов,Борок,1989. - Ярославль: Политехнический институт,1989,ж. - С.48.

36. Карпов С.А., Мыльников А.П. Биология и ультраструктура бесцветных жгутиконосцев Apusomonadida ord. п. // Зоол.журн., 1989. - Т. 68, вып. 8. - С. 5-17.

37. Мыльников А.П. Ультраструктура бесцветного жгутиконосца Phyl-lomitus araylophagus // Борок.ИБВВ АН СССР, 1990, а.-Рукопись деп. в ВИНИТИ, 13.08.90, N 4588-В 90. - 13 с.

38. Мыльников А. П. Строение клеток жгутиконосца Cercomonas marina // Биология внутренних вод.Информ. бюл., 1990, б. - N 85. С. 37-41.

39. Мыльников А.П. Строение клеток жгутиконосца Cercobodo cometa // Биология внутренних вод.Информ.бюл.,1990,в. - N 86. С. 33-38.

Ю: Мыльников А.П. Особенности ультраструктуры бесцветного жгутиконосца Heteromita sp. // Цитология, 1990, г. - Т. 32, N 6.-С.567-571.

11. Мыльников А.П. Ультраструктура и биология некоторых представителей отряда Spiroraonadida (Protozoa) // Зоол.журн., 1991. - Т. 70, вып. 7. - С. 5-15.

12. Lee R. Е.,' Kugrens Р., (Мыльников А. П.) Mylnikov А. P. Feeding

apparatus of the colourless flagellate Katablepharis (Cryp tophyceae) 7/ J.Phycol.,1991.- Vol.27. - P.727-733.

43. Мыльников А.П. Строение клеток жгутиконосца Cercomonas acti vus // Биология внутренних вод.Информ.бюл.,1992, а. - N 92. 0.14-19.

44. Мыльников А.П. Некоторые таксономические признаки церкомона дид // Биология внутренних вод. Информ. бюл., 1992, б. - N 93. С. 35-39.

45. Мыльников А.П. Строение амебоидного жгутиконосца Cercomona sp. // Биология внутренних вод. Информ.бюл.,1992, в. - N 94 С.41-45.

46. Мыльников А.П. Строение стрекательных органелл хищного жгути коносца Katablepharis sp. // Биология внутренних вод.Ин форм. бюл. . 1992, г. - N 95. - С. 28-33.

47. Мыльников А.П. . Биология и ультраструктура хищного морског жгутиконосца Katablepharis sp. // Цитология. 1992, д. - Т. 34, 4. - С. 104.

48. Lee R. Е., Kugrens Р., (Мыльников А. П.) Mylnikov А. P. Th structure of the flagellar apparatus of two strains of Katab lepharis (Cryptophyceae) // Br.Phycol.J.,1992. -Vol. 27. P. 369-380.

49. Мыльников А.П. Тонкое строение.бесцветной хризомонады Мопа sp. // Биология внутренних вод.Информ.бюл.,1994. - N 96.

С. 16-21.

СA^Mi^I