Ультраструктурные и гистохимические особенности половой системы бескишечных турбеллярий (Acoela) и их филогенетическое значение

Петров, Анатолий Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Ультраструктурные и гистохимические особенности половой системы бескишечных турбеллярий (Acoela) и их филогенетическое значение
ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Ультраструктурные и гистохимические особенности половой системы бескишечных турбеллярий (Acoela) и их филогенетическое значение"

На правах рукописи

ии^и54414

ПЕТРОВ Анатолий Александрович

УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ И ГИСТОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛОВОЙ СИСТЕМЫ БЕСКИШЕЧНЫХ ТУРБЕЛЛЯРИЙ (АСОЕЬА) И ИХ ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Специальность: 03.00.08 - зоология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических

наук

Санкт-Петербург 2007

003054414

Работа выполнена в Лаборатории эволюционной морфологии Зоологического института Российской Академии наук.

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор Ю.В. Мамкаев

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, А.Б. Шатров

доктор биологических наук, Г.С. Слюсарев

Ведущее учреждение: Российский государственный

педагогический университет им. А.И. Герцена

Защита состоится 28 февраля 2007 г. в 14 часов на заседании Диссертационного Совета Д 002 223.02 при Зоологическом институте РАН по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская набережная 1, факс (812)328-2941.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Зоологического института РАН.

Автореферат разослан <¿5 2007 г. Ученый секретарь

Диссертационного Совета, _

доктор биологических наук т 4 В.Г. Сиделева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Трудно назвать другую группу среди низших беспозвоночных, столь же парадоксальную с точки зрения морфологии и физиологии, какой являются бескишечные турбеллярии (Асое1а), мелкие морские червеобразные животные, населяющие различные прибрежные биотопы. Для этого отряда характерна уникальная организация пищеварительного аппарата, и почти столь же необычно строение их нервной системы и половых органов. По существу, бескишечные турбеллярии устроены проще, чем любые другие свободноживущие билатерии, причем простота их организации, скорее всего, отражает филогенетическую примитивность - молекулярные данные показывают, что Асое1а являются сестринской группой для всех ныне живущих трехслойных животных (см. обзор в Ваёи/Й & ЛиНоП 2004). Простота организации бескишечных турбеллярий служит серьезным препятствием при установлении филогенетических связей в пределах группы, существенно ограничивая число признаков, которые могут быть использованы при построении таксономической системы. В этой ситуации органы половой системы, достигающие у Асое1а сложности, необычной на фоне примитивности других систем, становятся незаменимыми (а иногда и единственными) источниками филогенетической информации. В то время как признаки мужских копулятивных органов широко используются в принятой сегодня системе (Обдев, 1968). органы женского полового аппарата (бурсы и их наконечники) изучены мало и. по существу, остаются за пределами внимания исследователей. Наконечники бурс представляют собой сложные многоклеточные образования и, очевидно, что стандартные гистологические методики недостаточны для их всестороннего изучения. В этой ситуации неоценимую помощь могут оказать методы электронной микроскопии. К сожалению, в настоящее время существует лишь одна работа (Вги£§ешапп 1985), в которой наконечники бурс рассматриваются на ультраструктурном уровне.

Особенности ультраструктуры спермиев активно используются систематиками при исследовании самых разных групп беспозвоночных. Недавно было показано их потенциальное значение и в систематике бескишечных турбеллярий (11ш.коуа ег а1. 2001; Ноо§е е! а1. 2002). К сожалению, на текущий момент ультраструкгура спермиев известна только для 32 видов Асое1а и лишь примерно половина спермиев из этого списка исследована достаточно детально для того, чтобы на основе этой информации можно было делать таксономические или филогенетические выводы. В целом, построение таксономической системы Асое1а еще далеко от завершения, и комплексное исследование спермиев и женских половых органов, предпринятое в данной работе, может привести к существенному прогрессу в этом вопросе. Цели и задачи исследования. Цель исследования - дать сравнительную и функциональную характеристику спермиев и наконечников бурс бескишечных турбеллярий и выявить таксономически значимые признаки. В задачи работы входило:

• выбрать представителей с неясным или спорным таксономическим положением;

• провести ультраструюурное исследование спермиев;

• выяснить функциональную роль элементов щгшскелста в локомоции спермиев;

• провести комплексное (ультраструктурное и гистохимическое) исследование бурс и их склеротизированных придатков;

• выяснить функциональную роль склеротизированных придатков бурс и вероятные пути их эволюции;

• провести таксономическую оценку рассмотренных семейств Acoela

Научная новизна работы. Проведен анализ ультраструктурной организации спермиев у 11 представителей бескишечных турбеллярий. Кроме четырех типов ацельных спермиев, уже описанных другими авторами, выявлены два новых типа с промежуточными характеристиками микротрубочкого цитоскелета Впервые описаны цитоплазматические микротрубочки у спермиев сем. Mecynostomidae. Обосновано положение о функциональной взаимосвязи между двигательным аппаратом спермия (аксонемами) и его цитоскелетом. Рассмотрены особенности эволюции спермиев в пределах отряда, представлена эволюционная схема, обобщающая молекулярные и ультраструктурные данные.

Проведено первое детальное сравнительно-анатомическое исследование бурс и их склеротизированных придатков Впервые применен комплексный подход к изучению строения наконечников с использованием электронной микроскопии и гистохимических методов (окраска фаллоидином). Органы женской половой системы были исследованы у 7 представителей Acoela Выявлена высокая морфологическая изменчивость наконечников бурс. Одновременно в работе были обнаружены также и общие признаки, характеризующие все исследованные склеротизированные придатки. В частности, показано, что наконечники, также как и стенка бурсы, во всех случаях состоят из специализированных уплощенных клеток, расположенных концентрическими слоями. В целом выделено четыре основных типа склеротизированных придатков. Установлено, что так называемые клеточные колпачки представляют собой специализированную форму наконечников. Приводятся новые данные о функциональной роли наконечников и об их участии в оплодотворении. В качестве обобщения представлена картина формирования вооружения и опорных структур в разных группах низших билатерий: показано, что во многих случаях эти структуры являются дериватами элементов цитоскелета, в состав которых входят акгоновые микрофиламенты.

Теоретическое и практическое значение. Данные по ультраструктуре спермиев могут послужить хорошей теоретической основой для установления таксономических групп ранга семейства и надсемейства, как было показано на примере конволютид и изодиаметрид. Эти результаты также важны для понимания закономерностей эволюции спермиев как в пределах Acoela, так и в других группах беспозвоночных. Техника фаллоидиновой окраски может в дальнейшем быть использована для уточнения морфологических данных по наконечникам бурс, так как она предоставляет исключительно точную информацию по распределению актиновых микрофиламентов в клетках и не требует сложного оборудования и больших затрат времени. Новые данные по морфологии спермиев и наконечников бурс могут найти свое отражение в учебниках и монографиях по бескишечным турбелляриям.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из них 5 на английском языке.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на Международных конференциях: Twelfth International Meiofauna Conference (TWIMCO) (Равенна, 2004 г.), Society of Integrative and Comparative Biology (SICB) Annual Meetings (Новый

Орлеан, 2004 г. и Сан Диего, 2005 гг.), а также на Отчетной сессии Зоологического ин-та РАН (Санкт-Петербург, 2006 г.)

Структура и объем работы. Основной текст диссертации изложен на 152 страницах, состоит из введения, 4 глав, общего заключения, выводов и списка литературы. Список литературы содержит 25 отечественных и 134 иностранных названий. Иллюстративный материал включает 51 рисунок и 2 таблицы.

Благодарности. Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность своим научным руководителям: проф. С. Ташгеру (S. Tyler) и проф. Ю.В. Мамкаеву. Австралийский материал {Dahl woorimensis, Stomatncha hochbergi и Wulguru cuspidata) был любезно предоставлен д-ром Мэтгью Хуги (Matthew Hooge). Беломорский материал Aphanostoma virescens был собран проф. Ю.В. Мамкаевым и д-ром О.И. Райковой. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 06-04-48053.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛОВОЙ СИСТЕМЫ ВЕСКИ ШЕЧИЫХ ТУРБЕЛЛЯРИЙ

1.1. Общий обзор половой системы. В разделе приводится краткая характеристика половой системы Асое1а - особое внимание уделяется мужским и женским копулятивным органам.

1.2. Ультраструктура спермиев. На светооптическом уровне спермии, принадлежащие разным группам Асое1а, лишь незначительно отличаются друг от друга. Сперматозоиды бескишечных турбеллярий имеют нитевидную или лентовидную форму и неизменно несут две аксонемы, инкорпорированные в цитоплазму клетки. В спермиях бескишечных турбеллярий обычно можно различить три отдела. В проксимальном участке сперматозоида расположено удлиненное ядро. Далее следует промежуточный, или средний, отдел, включающий все крупные клеточные органеллы (митохондрии и цитоплазматические гранулы). Последний, дистальный, участок спермия образует узкий хвостовой отдел - в этот отдел заходят лишь аксонемы, прочие цитоплазматические органеллы в нем отсутствуют. В спермиях обнаруживаются два типа включений, отграниченных от цитоплазмы мембраной. Более крупные преломляющие гранулы хорошо видны при изучении мазков спермиев методами фазово-контрастной микроскопии, благодаря своим светопреломляющим свойствам. Так называемые плотные включения обычно мельче преломляющих гранул и на светомикроскопическом уровне, как правило, не просматриваются.

Ультраструкгурные исследования выявили существенные вариации во внутренней организации спермиев. Это разнообразие в значительной степени определяется составом и расположением микротрубочек, как тех, что формируют аксонемы, так и тех, что лежат непосредственно в цитоплазме спермия. У большинства представителей Асое1а аксонемы спермиев имеют конфигурацию (далее обозначаемую как 9+2), обычную для ресничек и жгутиков: девять дуплетов по периферии аксонемы и пара синглетов в центре (рис. 1а, б). Описаны еще два варианта организации аксонем (9+1 и 9+0): в первом случае редуцируется одна из центральных микротрубочек (рис. 1в), во втором - исчезают оба центральных синглета (рис. 1г).

а)

б)

«ии! о ; убечки

мет ротру5оч«и

Рис. 1. Типы спермиев бескишечных турбеллярий. а - аксонемы 9+2 и кортикальные микротрубочки; б - аксонемы 9+2 и аксиальные микротрубочки; в - аксонемы 9+1, конфигурация цитоплазматических микротрубочек неизвестна; г - аксонемы 9+0 и аксиальные микротрубочки.

У большинства исследованных спермиев с аксонемами 9+2 цитоплазматические микротрубочки располагаются в кортикальной области клетки и ориентированы более или менее параллельно продольной оси спермия (рис. 1а). У некоторых спермиев с аксонемами 9+2 и у всех спермиев с аксонемами 9+0 цитоплазматические микротрубочки расположены одной или несколькими группами ближе к центру клетки (аксиальные микротрубочки - рис. 26, г). Спермин с аксонемами формулы 9+1 тоже, как правило, относят к этой группе (см., например, Raikova 2001), однако на самом деле цитоплазматические микротрубочки у этих спермиев неизвестны (рис. 2в).

13. Семенные сумки и их придатки. Женские копулятивные органы бескишечных турбеллярий имеют весьма разнообразное строение. Как правило, присутствует одна или несколько семенных сумок (бурс), чаще всего открывающихся на поверхность эпителизованным каналом (вагиной, или влагалищем) - бурсы служат резервуарами для хранения спермы партнера, прежде чем та поступит к оплодотворяемому яйцу.

У многих видов семенные сумки образуют придатки в форме жестких склеротизированных трубок (мундштуков, или наконечников, бурс). Принято считать, что наконечник представляет собой специализированный семенной канал (ductus spermaticus), служащий для подведения спермиев к оплодотворяемым яйцеклеткам.

Детали ультраструктуры наконечника известны лишь для одного вида бескишечных турбеллярий - Philocelis cellata (Bruggemann 1985, 1986). Наконечник образован склеротизированной трубкой, отходящей от стенки бурсы в направлении ооцитов, конусовидно сужаясь к своему дистальному концу. Основу трубки составляют дисковидные склеротизированные клетки, расположенные в ряд наподобие стопки тарелок. В центре каждая клетка пронизана отверстием, причем отверстия расположены друг над другом, образуя единый канал. Клеточные тела, содержащие уплощенные ядра, занимают периферию дисков, формируя расширенный внешний край. Внутренний край клеток, прилегающий к просвету канала, также образует шайбовидное расширение, причем цитоплазма этой центральной части заполнена плотным фибриллярным материалом, укрепляющим канал наконечника. Таким образом, каждая склеротизированная клетка имеет вздутые края по внешней и внутренней окружностям, между которыми цитоплазма сужена в тонкую пластинку.

Промежуточные клетки расположены в пространствах, образованных тонкими участками дисков; эти клетки не содержат фибриллярного вещества и никогда не достигают просвета канала.

Для некоторых видов бескишечных турбеллярий было недавно показано, что фибриллярный материал, участвующий в склеротизации наконечников, представлен актиновыми филаментами (Hooge & Tyler 2001).

1.4. Функциональная роль наконечников. Согласно мнению, которое разделяет сегодня большинство исследователей, наконечники используются в качестве каналов, по которым хранящаяся в семенных сумках сперма партнера поступает в область яичников, где осуществляется оплодотворение. Тем не менее, высказывались и другие гипотезы - предполагалось, что наконечники могут резорбировать избыточную сперму (Graff 1874; Costello & Costello 1968), прокалывать покровы партнера перед осеменением (Gardiner 1898), осуществлять сортировку, дозировку (Henley 1974; Boiyra 1971; Brüggemann 1985) или модификацию спермы (Богута 1971), принимать участие в наружно-внутреннем оплодотворении (Мамкаев, 1967)

1.5. Замечания по терминологии. В разделе приводится список ключевых терминов, используемых в диссертации.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Использованные в работе животные (табл. 1) экстрагировались из грунта или с водорослей с помощью водных растворов хлористого или сернокислого магния изотонических морской воде (Sterrer 1971). Для исследования ультраструктуры материал фиксировался в 2,5%-ном растворе глутаральдегида на фосфатном буфере при температуре 4°С. Далее животных постфиксировали в 1%-ном растворе 0s04 на фосфатном буфере с последующим проводкой через серию водных растворов ацетона повышающейся концентрации. В качестве заливочных смол использовалась смесь Аралдита с Эпоном (EMBed/Araldite). Полутонкие и ультратонкие срезы получали на ультратоме Sorval 2МТ-В с использованием стеклянных и алмазных ножей. Полутонкие срезы (3-5 мкм толщиной) окрашивались раствором толуидинового синего. Контрастирование ультратонких срезов проводилось на сетках в водном растворе уранилацетата и цитрата свинца Фиксация и проводка были ускорены посредством микроволнового излучения (на микроволновой печке Samsung - 7-секундное излучение при 650 Вт, разделенное 20-секундным интервалом: Giberson & Demaree 1995). Материал изучался на электронном микроскопе Philips СМ10. Электронные микрофотографии были получены с помощью цифровой камеры (CCD Camera, BioScan, Gatan).

Животных, приготовленных для исследования посредством конфокальной лазерной микроскопии, фиксировали в растворе 4%-ного формалина и окрашивали снабженным флуоресцентной меткой фаллоидином (Alexa 488; Molecular probes, Eugene, OR) no Hooge (2001).

Для изготовления мазков спермиев и последующего их изучения методами контрастной микроскопии, животные придавливались покровным стеклом с постепенным увеличением давления, пока спермии не выходили наружу через разрыв в стенке тела.

Таблица 1 Исследованный материал

Вид

Место сбора

Isodiametridae Hooge & Tyler, 2005

Aphanostoma bruscai Hooge & Tyler 2003

Aphanostoma virescens 0rsted, 1845

Isodiametra pulchra (Smith & Bush, 1991)

Praeconvoluta tigrina Hooge & Tyler, 2003

Pseudaphanostoma smithrii Hooge & Tyler, 2003 Convolutidae Graff, 1905

Wulgiiru cuspidata Winsor, 1988 Dakuidae Hooge, 2003

Daku woorimensis Hooge, 2003 Mecynostomidae Dorjes, 1968 Paedomecynostomiim brunewn DSrjes, 1968

Pseudmecynostomum phoca Hooge & Tyler, 2003 Otocelididae Westblad, 1948

Notocelis gullmarensis (Westblad, 1946)

Otocelis sandara Hooge & Tyler, 2003 Philocelis brueggemanni Hooge & Tyler 2003

Stornatricha hochbergi Hooge, 2003

Wadsworth Cove, Кастин, nrr. Мэн, США

Bamfield Marine Science Centre, Бэмфилд, Канада; Orr Cove, шт. Мэн, США; м. Картеш, Белое море, РФ Mt. Desert Island, шт. Мэн, США

Reid State Park, шт. Мэн, США

Bribie Island, Квинслэнд, Австралия

Stradbroke Island, Квинслэнд, Австралия

Reid State Park, шт. Мэн, США

Mt. Desert Island, шт. Мэн, США

Cobscook Bay, шт. Мэн, США Cobscook Bay, шт. Мэн, США Bribie Island, Квинслэнд, Австралия_

ГЛАВА 3. УЛЬТРАСТРУКТУРА СПЕРМИЕВ

3.1. Результаты. Раздел посвящен описанию ультраструктуры спермиев у 11 представителей бескишечных турбеллярий.

3.1.1, 31.2 РгаесотоШа Isodiameíra ри1сЬга, РяеиАарУшпо^ота ятШги,

АрИапояЮта Ъгшст (рис. 2а). Аксонемы имеют обычную структуру 9+2 и заходят далеко в проксимальный отдел спермия, перекрываясь с ядром почти на всем его протяжении. У спермиев Р. ятиИгИ центральная пара микротрубочек исчезает у дистального конца ядра и аксонемы принимают форму 9+0. Кортикальные микротрубочки тянутся по всей длине среднего отдела, располагаясь на равном расстоянии друг от друга. У всех четырех видов поверхность клетки покрыта мембранной орнаментацией в виде регулярно расположенных продольных гребней.

Aphanostoma bruscai Isodiametra pulchra Praeconvoluta tigrina Pseudaphanostoma smithrit

Otocelis sondara

Notocelis gullmarensis

Daku woorimensis

Рис. 2. Схема, иллюстрирующая ультрасгрукгуру спермиев у исследованных видов (поперечные профили зрелых спермиев).

3 1.3. Otocelis sondara. Спермий обладает выраженной билатеральной симметрией: аксонемы расположены не по бокам ядра, но сближены на одной стороне спермия. Аксонемы имеют структуру 9+2 и тянутся по всей длине клетки, оканчиваясь почти у самого проксимального конца ядра. В ядросодержащем отделе все цитоплазматические микротрубочки лежат на периферии клетки (в кортикальной позиции - рис. 2, Ы), но дистальнее ядра некоторые из них сдвигаются к центру клетки, образуя две латеральные полуцилиндрические группы вблизи аксонем - эти

микротрубочки желобообразно охватывают скопление плотных гранул, так что последние оказываются «зажатыми» между ними и поверхностной мембраной спермия (рис. 2, Ь2). В среднем отделе цитоплазматические микротрубочки формируют два диагональных ряда ближе к центру спермия (рис. 2, ЬЗ).

314. Philocelis brueggemanni Аксонемы формулы 9+2 заканчиваются в проксимальной части ядросодержащего отдела, перекрываясь с ядром почти по всей его длине. Цитоплазматические микротрубочки аксиального типа. Начинаясь у основания ядра, они образуют на этом участке 4 узкие ленты по 3 или 4 микротрубочки в каждой. Ленты расположены в виде креста с центром приблизительно вдоль главной оси спермия, однако микротрубочки не встречаются на перекрестье, но лежат на значительном расстоянии друг от друга; по центру же креста (то есть вдоль продольной оси спермия) расположена цепочка преломляющих гранул (рис. 2, gl). На некотором удалении от ядра ряды микротрубочек, образующие «перекладины» креста, сливаются попарно, образуя две новые ленты по 7 микротрубочек в каждой; эти ленты идут более или менее параллельно друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости аксонем (рис. 2, g2).

3.1 5 Notocelis gullmcirensis. Аксонемы тянутся по бокам ядра и оканчиваются на самом проксимальном конце спермия. Конфигурация микротрубочек имеет вид 9+2 в дистальной области спермия (ближе к центриолям - рис. 2, сЗ), но принимает форму 9+0 в проксимальной части среднего отдела и в районе ядра (рис. 2, cl, с2). В хвостовой части спермия и в дистальной половине среднего отдела цитоплазматические микротрубочки занимают кортикальное положение (рис. 2, сЗ). Начинаясь непосредственно на границе между средним и хвостовым отделами, кортикальные микротрубочки уменьшаются в числе в проксимальном направлении, исчезая совсем, немного не доходя до ядра. В той части спермия, где аксонемы сопровождаются кортикальными микротрубочками, они сохраняют структуру 9+2. Уникальной чертой сперматозоидов N. gullmarensis является присутствие осевого стержня, органеллы узкоцилиндрической формы, состоящей из 5 или 6 тесно прилегающих аксиальных микротрубочек. Осевой стержень направлен более или менее параллельно продольной оси спермия, начинаясь у его проксимального конца и заканчиваясь несколько позади ядра. Осевой стержень, таким образом, проходит вдоль всей ядросодержащей части спермия, смещая ядро в эксцентрическое положение (рис. 2, с2). В той своей части, где аксонемы сопутствуют осевому стержню, они имеют структуру 9+0. Спермиогенез N gullmarensis обнаруживает необычные черты. Все сперматиды имеют характерную особенность- одна из аксонем у такой сперматиды инкорпорирована в цитоплазму, а вторая остается свободной. Асимметрия спермиогенеза, по-видимому, связана с присутствием в цитоплазме осевого стержня, который смещает ядро на периферию клетки и тем самым затрудняет инкорпорацию ундулиподии на этой стороне спермия.

3.1 6 Paedomecynostomum bruneum (рис. 2, f) Аксонемы организованы по типу 9+1. Цитоплазматические микротрубочки аксиального типа; в данном случае они не собраны в группы, но лежат обособленно друг от друга, концентрируясь вокруг расположенных вдоль оси клетки митохондрий. Микротрубочки связаны с митохондриями и плотными гранулами посредством тонких акгиноподобных филаментов.

3 1.7. Daku woorimensis (рис. 2, d). Спермий несет на поверхности многочисленные нитевидные придатки (микроподии). Аксонемы имеют типичную организацию 9+2 и проходят по всей длине спермия, заканчиваясь проксимальнее ядра. В проксимальной

части ядросодержащего отдела, цитоплазматические микротрубочки занимают кортикальное положение, образуя две узкие ленты по 4-10 микротрубочек в каждой (рис. 2, dl).

Дистальнее, число микротрубочек в каждой группе увеличивается до 20, а сами ленты желобообразно изгибаются, охватывая ядро с противоположных сторон (рис. 2, d2). В дистальной части среднего отдела оба кластера микротрубочек, как правило, объединяются в центре спермия, образуя на поперечных срезах фигуру, напоминающую восьмерку. В хвостовом отделе спермия микротрубочки снова разделяются, принимая вид пары цилиндров, каждый из которых окружает цепочку плотных гранул (рис. 2, d3).

318. Stomatricha hochbergi Кариоплазма имеет характерную слоистую структуру. Аксонемы формулы 9+0 оканчиваются немного не доходя до ядра, в среднем отделе они несколько обособлены от тела спермия в виде ундулирующих мембран. Непосредственно позади ядра расположен короткий правильный цилиндр, составленный из 8 связанных между собой микротрубочек (рис. 2, el). В среднем отделе спермия цилиндр распадается на две ленты по 4 микротрубочки в каждой (рис. 2, е2, еЗ). В дистальной части среднего отдела правильность лент несколько нарушается: в некоторых случаях крайние микротрубочки в каждом ряду смешаются вовнутрь и обе группы приобретают форму четырехгранных стержней (рис. 2, е2). В хвостовом отделе остаются лишь 4 микротрубочки, лежащие на периферии клетки (рис. 2, е4).

3.1.9. Wulguru cuspidata. Аксонемы формулы 9+0 заходят в ядросодержащий отдел, несколько перекрываясь с ядром. Микротрубочки аксиального типа. Начинаясь у основания ядра, они образуют широкий цилиндр, состоящий из 11-15 микротрубочек (рис. 2. hi). В поперечном сечении симметрия цилиндра чаще всего нарушена, и тот принимает веретеновидную или каплевидную форму. Дистальнее, микротрубочки расщепляются на две параллельные ленты (по 5-7 микротрубочек в каждой), расположенные по оси клетки перпендикулярно плоскости, в которой лежат аксонемы (рис. 2, h2).

3.2. Обсуждение. В разделе обсуждаются ультраструктурные особенности спермиев, их таксономическое и филогенетическое значение. Показаны возможные пути эволюционных преобразований спермиев в пределах отряда.

3.2.1. Типы спермиев Acoela и их таксономическое значение. Результаты исследований ультраструктуры спермиев в целом подтверждают валидность тех групп ранга надсемейства, которые были установлены в процессе анализа гена 18S рибосомной ДНК (Hooge et al. 2002). Варианты организации спермиев, выявленные мной у 11 видов бескишечных турбеллярий соответствуют четырем группам, выделенным в статьях Raikova et al. 2001 и Hooge et al. 2002; кроме того, мной были описаны спермии, которые могут представлять собой промежуточные состояния.

По морфологическим признаками и по молекулярным данным семейство Convolutidae распадается на две неродственные группы. Обозначенные в статье Hooge et al. 2002 как «крупные» и «мелкие» конволютиды (в соответствии с размерами тела), эти группы недавно приобрели официальный таксономический статус — «мелкие конволютиды» были выделены в отдельное семейство Isodiametridae (см. Hooge & Tyler 2005), «крупные конволютиды» остались в семействе, за которым было сохранено прежнее название. В настоящей работе исследовано 4 вида турбеллярий, относящихся к сем. Isodiametridae - Aphanostoma bruscai, Praeconvoluta tigrina, Isodiametra pulchra, Pseudaphanostoma smithrii - и один вид - Wulguru cuspidata -

относящийся к сем. Convolutidae. У всех изученных представителей изодиаметрид были обнаружены сперматозоиды одного типа: с аксонемами формы 9+2 и симметрично расположенными кортикальными микротрубочками, проходящими по всему промежуточному отделу спермия. Другой особенностью, обнаруженной у всех 4-х видов, является мембранная орнаментация в виде продольных гребней или ребер. В отличие от изодиаметрид, сперматозоиды представителей конволютид (включая Wulguru cuspidatá) имеют аксиальные микротрубочки и аксонемы с формулой 9+0. Конфигурация цитоплазматических микротрубочек сходна у всех 5 исследованных видов семейства - непосредственно под ядром они образуют цилиндр, который распадается далее на две параллельные ленты. Таким образом, строение спермиев подтверждает монофилетичность как конволютид, так и изодиаметрид, и служит убедительным аргументом в пользу их филогенетической обособленности.

Еще одним видом, попадающим в группу 9+0, является Stomatricha hochbergi Изначально S hochbergi была описана как представитель Otocelididae, однако ее спермии оказались практически идентичными по своей структуре спермиями, описанным ранее у двух видов конволютид - Convoluta boyeri и С. phihppinensis (см. Boyer & Smith 1982) Мускулатура цирруса Stomatricha состоит из анастомозирующих продольных волокон, что в соответствии с новой системой является ключевым диагностическим признаком конволютид. Форма тела Stomatricha с подогнутыми краями весьма характерна для конволютид, и совсем не встречается у отоцелидид. Перечисленные признаки оправдывают перенесение этого вида в семейство Convolutidae (Hooge & Tyler 2005) Выделение Stomatricha из отоцелидид, несмотря на наличие признака, считающегося диагностическим для этого семейства, подчеркивает сомнительный таксономический статус этой группы.

Разнообразие типов спермиев, обнаруженное у 3-х других представителей семейства, также говорит о полифилетическом характере отоцелидид. В то время как спермий Otocelis sondara имеет строение, считающееся исходным для бескишечных турбеллярий (аксонемы формулы 9+2 и кортикальные микротрубочки, хотя некоторые из них и погружаются в цитоплазму), у Philocelis brueggemanni мы находим спермии с типичными аксиальными микрочрубочками, а спермии Notocelis gullmarensis демонстрируют промежуточное состояние, имея аксонемы структуры 9+2 и кортикальные микротрубочки дистально, но аксонемы вида 9+0 и аксиальные микротрубочки (осевой стержень) проксимально. Конфигурация цитоплазматических микротрубочек у Philocelis brueggemanni имеет существенное сходство с таковой спермиев Philactinoposthia saliens (см. Raikova & Justine 1999), что свидетельствует о родственных отношениях между этими видами.

В настоящей работе впервые описаны аксиальные микротрубочки для спермиев с формулой аксонем 9+1, у представителя семейства Mecynostomidae -Paedomecynostomum bruneum. В отличие от других спермиев с аксиальными микротрубочками, микротрубочки у этого вида не собраны в группы, а распределены по всей цитоплазме и ассоциированы с митохондриями и плотными гранулами. Анализ литературы показывает, что сходные по строению аксиальные микротрубочки могут быть найдены и у других представителей семейства Mecynostomidae.

3.2.2. Эволюция спермиев. В качестве одного из возможных путей эволюции цитоплазматических микротрубочек предлагается следующий эволюционный ряд, включающий описанные в работе спермии как промежуточные варианты (рис. 3). Исходным считается состояние, когда все цитоплазматические микротрубочки занимают кортикальное положение. У Otocelis sondara значительная часть

микротрубочек еще располагается в кортикальной позиции, но некоторые из них уже вытесняются плотными гранулами к центру клетки и формируют две зеркально-симметричные полуцилиндрические группы. Организация микротрубочек Otocelis sandara представляет, вероятно, первый шаг на пути, ведущем к появлению аксиальных микротрубочек. У Baku woorímensis наблюдается более продвинутое состояние - сходные парные группы микротрубочек уже почти полностью отделены от плазматической мембраны и имеют вид нерегулярных цилиндрических лент, каждая из которых окружает цепочку плотных гранул. У бескишечных турбеллярий с аксонемами формулы 9+0 (Sagittiferidae, Convolutidae и часть Anaperidae) сохраняется только один из этих микротрубочковых цилиндров, в спермиях этого типа он занимает центральное (аксиальное) положение в клетке. Потеря одного микротрубочкового цилиндра у высших Acoela подтверждается тем, что у D woorímensis число аксиальных микротрубочек приблизительно вдвое выше, чем у представителей конволютид и анаперид.

Isodiametndae Otocelis Dafej Convolutidae

Рис. 3. Морфологический ряд, показывающий возможный путь эволюционных изменений спермиев от состояния с кортикальными микротрубочками (слева) до состояния, характерного для спермиев с аксонемами 9+0 (справа).

3.2.3. Цитоскелет спермиев: морфофункциональные аспекты. В соответствии с общепринятой сегодня скользящей моделью, конформационные изменения динеиновых ручек, связанных с периферическими микротрубочками, вызывают изгиб аксонемы, при этом центральная пара микротрубочек вместе с окружающим ее цилиндром благодаря своей упругости обеспечивает возвратное движение, приводящее к выпрямлению ундулиподии. Приведенная схема верна для движения свободных жгутиков, но у спермиев бескишечных турбеллярий аксонемы инкорпорированы в цитоплазму и, следовательно, существующая модель нуждается в некоторых уточнениях. У Асое1а все цитоплазматическое тело спермия изгибается как единое целое - в этой ситуации роль упругого стержня, опосредующего выпрямление спермия при возвратном движении аксонем, принимают на себя цитоплазматические (в основном, аксиальные) микротрубочки. В связи с этим интересно отметить, что отсутствие центральных микротрубочек в аксонемах почти всегда коррелирует с наличием аксиальных микротрубочек в цитоплазме. Это правило распространяется и на аберрантные спермии №>/осе/ю gullmarensгs - в дистальной части спермия мы встречаем кортикальные микротрубочки и аксонемы 9+2, а в проксимальной части, где расположен аксиальный стержень, аксонемы приобретают структуру 9+0. Вероятно, когда аксиальные микротрубочки принимают на себя функцию разгибателей, центральные микротрубочки в аксонемах, ранее выполнявшие

аналогичные задачи, становятся ненужными, и, как следствие, полностью пропадают в этой эволюционной линии.

Таким образом, как и следовало ожидать, эволюционные изменения спермиев и их цитоскелета определяются, прежде всего, локомоторными задачами -необходимостью находить путь к яйцеклетке, двигаясь в вязкой среде, каковой являются межклетники паренхимы. Эта необходимость привела к возникновению инкорпорированных в цитоплазму аксонем, что, в свою очередь, определило дальнейшее направление эволюции по совершенствованию и дифференцировке элементов цитоскелета При движении к более продвинутым формам происходит постепенная консолидация цитоплазматических микротрубочек с образованием осевого цилиндра в центре клетки, что, в конечном счете, приводит к появлению спермиев с более совершенными морфодинамическими характеристиками.

ГЛАВА 4. УЛЬТРАСТРУКТУРА И ГИСТОХИМИЯ БУРС И ИХ НАКОНЕЧНИКОВ

4.1. Результаты. Раздел посвящен описанию бурс и их склеротизированных придатков у 7 представителей бескишечных турбеллярий

41.1 Notocelis gullmarensis Небольшая бурса овальной формы с каудальной стороны открывается на поверхность широкой безресничной вагиной. Короткий бочонковидный наконечник направлен вперед, к яичнику. Стенка бурсы составлена из серии тонких, плотно упакованных, концентрических слоев. Уплощенные ядра располагаются в стенке бурсы без какой-либо упорядоченности. Наконечник состоит из 10-12 расширенных на концах отростков, принадлежащих клеткам стенки; отростки несколько отогнуты внутрь, в полость бурсы. Преддверие и промежуточные клетки отсутствуют. Акгановые микрофиламенты сосредоточены в основном в концевых участках отростков, окружающих канал наконечника.

4.1.2 Daku woorimensis. Вытянутая в дорсо-вентральном направлении бурса занимает положение непосредственно перед мужским совокупительным аппаратом. С фронтальной стороны стенка бурсы утолщена, образуя клеточный колпачок, обычно упирающийся и даже вдавленный в яйцо. Колпачок содержит тела клеток уплощенной формы, чьи периферические отростки образуют собственно стенку бурсы, так что последняя составлена из серии тонких концентрических клеточных слоев (п > 20) и лишена ядер. Eo.ibDefault (Version 1): Global-Right-Button05b.pnginHHCTBO ядер лежит ближе к периферии клеточного колпачка, а их центральные отростки формируют серию склеротизированных сегментов (п>10). Колпачок состоит из клеток двух типов. Эти клетки отчетливо различаются по электронной плотности, и так как они расположены чередующимися рядами, создается впечатление, что электронноплотные слои перемежаются в колпачке с электронносветлыми. Клетки с более электронноплотной цитоплазмой принимают участие в формировании склеротизированных сегментов, а электронносветлые клетки заполняют пространство между сегментами. Сегменты расположены в виде цепочки и уменьшаются в размере к периферии колпачка. В покоящемся состоянии, когда колпачок лишен спермы, канал каждого склеротизированного сегмента закрыт, наподобие пробки, так называемой осевой клеткой. В колпачке, через который проходит сперма, осевые клетки в канале либо отсутствуют, либо демонстрируют признаки дегенерации. У некоторых экземпляров колпачок содержит крупные

лакуны, расположенные между соседними сегментами и заполненные плотно упакованными спермиям.

4.1.3. Ар1гапоз1ота Ъгизст. Вытянутая в дорсо-вентральном направлении бурса открывается в общий ангрум короткой ресничной вагиной. В месте соединения с вагиной стенка бурсы образует пузыревидное расширение, обособленное от остальной бурсы узкой трубковидной перетяжкой. Вентрально стенка бурсы утолщается, формируя клеточный колпачок. На ультраструктурном уровне клеточный колпачок представляет собой стопку уплощенных клеток, расположенных в виде розетки вокруг общего центра. Стенка бурсы образована уплощенными периферическими отростками, отходящими от клеток колпачка и окружающими бурсу 25-30 плотно упакованными слоями. Все ядросодержащие части клеток расположены внутри клеточного колпачка и в прилегающем к вагине пузыревидном придатке - стенки же бурсы полностью лишены ядер. Склеротизированные сегменты образованы центральными отростками клеток колпачка, усиленными сетью актиновых микрофиламентов. Микрофиламенты заполняют все пространство клеточного отростка в той его части, которая прилегает к просвету канала. Напротив, на периферии склеротизированных сегментов актин наблюдается лишь в тонком слое непосредственно вдоль клеточных мембран, а вся центральная часть цитоплазмы заполнена многочисленными секреторными гранулами. Цепочка склеротизированных сегментов (п=8-12) тянется более или менее вдоль центральной (дорсо-вентральной) оси клеточного колпачка. Неясно, связаны ли отдельные сегменты между собой единым каналом или, по крайней мере, системой лакун, найденных у О. \voorimensis, но позади сегментов, прилегающих к полости бурсы, иногда обнаруживаются небольшие межклеточные пространства. Только те склеротизированные сегменты, которые прилегают к полости бурсы, содержат спермии, просветы сегментов, расположенных в толще клеточного колпачка, закрыты осевыми клетками.

4.1.4. ЛрИапозЮта \irescens. Наконечник и бурса А. \irescens исследовались гистологическими и гистохимическими методам. Ультраструктурное исследование не проводилось. Вагина и мужской совокупительный орган открываются в общий антрум так, что мужское отверстие лежит слева от женского. Вагина несет реснички и заканчивается мощным мускульным сфинктером на границе с бурсой. Вентрально стенка бурсы образует утолщение (клеточный колпачок), составленное из расположенных слоями уплощенных клеток. На остальном своем протяжении стенка бурсы не содержит ядер и состоит из плотно упакованных цитоплазматических ламелл. Конфокальные микрофотографии показывают, что колпачок содержит 5-7 склеротизированных колец (сегментов составного наконечника), усиленных акгиновыми филаментами.

4.1.5. Н'и^иги сиврккЧа. Крупная двулопастная бурса несет два длинных боковых наконечника, ориентированных косо назад, в направлении противоположном яичнику. Стенка бурсы составлена несколькими рядами уплощенных клеток, образующих тонкие пластинчатые отростки. Эти отростки вытягиваются на значительное расстояние, охватывая полость бурсы концентрическими слоями. Наконечник представляет собой слоистую пирамидальную структуру, состоящую из 60-70 рядов склеротизированных клеток, чьи клеточные тела расположены на периферии придатка, а центральные отростки формируют скелетную основу семенного канала Склеротизированная часть канала образуется за счет аккумуляции актина в отростках склеротизированных клеток, направленных к центральной оси наконечника Эти отростки образуют вздутие, неизменно ориентированное своим

утолщенным краем к днстальному концу наконечника. В радиальном направлении содержание актина в клетках постепенно уменьшается. Между центральным утолщением и ядросодержащей частью цитоплазма отростка образует тонкую пластинку. В пространствах между пластинками расположены бедные актином промежуточные клетки. Пара длинных, тонких клеточных отростков проходит внутри семенного канала по всей его длине, третий отросток доходит только до половины длины канала. Не исключено, что эти отростки представляют собой истонченные проксимальные участки спермиев, проникающие в просвет семенного канала. Снаружи наконечник целиком окружен несколькими рядами кроющих клеток. Структура, образованная этими клетками, является непосредственным продолжением стенки бурсы, и, наконечник, таким образом, целиком погружен в полость семенной сумки. У выхода из наконечника кроющие клетки оставляют довольно широкое овальное отверстие. По краям этого отверстия отростки кроющих клеток заворачиваются вовнутрь и идут в обратном направлении - в образованной ими петле располагаются кольцевые мышечные волокна (мускульный сфинктер).

4.1 6. Pseudmecynostomum phoca. Стенка бурсы состоит из двух или трех слоев уплощенных клеток. Структура, напоминающая склеротизированный наконечник (вагинальный наконечник), отходит от вентральной стороны бурсы. Клеточные тела склеротизированных клеток расположены наподобие долек апельсина вокруг центрального канала (вагины?), открывающегося на поверхность слабо выраженным половым отверстием. Дорсально каждая клетка продолжается в виде тонкого цитоплазматического отростка (всего удалось насчитать 24-26 таких отростков) - эти отростки следуют вертикально вверх, сходясь вместе в виде параллельного пучка с трубковидным просветом в центре. Образованный таким способом проток содержит густую сеть актиновых филаментов и представляет собой склеротизированный канал наконечника Отростки склеротизированных клеток расположены в стенке канала 1213 концентрическими слоями. Ближе к просвету бурсы отростки поворачивают под острым или прямым углом наружу и продолжаются в радиальном направлении в виде широких пластинок, содержащих уже довольно рассеянную сеть микрофиламентов. Поверхность отростков на радиальном участке образует извилистые выпячивания, которые вклиниваются в противолежащие впадины соседних отростков - возникает своего рода «губчатая» масса, составленная из зигзагообразно сцепленных друг с другом питоплазматических слоев. Отростки склеротизированных клеток оканчиваются на периферии наконечника в виде образующих петли и изгибы пластинок, теперь уже полностью лишенных микрофиламентов.

4.2. Обсуяедение. В разделе обсуждаются общие особенности бурс и их наконечников, наконечники классифицируются по типам, приводятся филогенетические выводы.

4.2.1. Общая характеристика бурс и их склеротизированных придатков. Проведенное комплексное исследование показывает, что все наконечники бурс имеют сходную организацию и, следовательно, ведут начало от общего предкового состояния. Для исследованных склеротизированных придатков, включая клеточные колпачки и вагинальные наконечники, характерны следующие общие признаки: 1) многослойная клеточная структура; 2) образование канала (серии каналов) за счет отростков мезенхимных клеток; 3) склеротизация путем усиления внутриклеточных элементов цитоскелета (актиновых филаментов в точечных контактах).

На ультраструктурном уровне склеротизированные участки наконечников выглядят как электронноплотные образования, составленные из филаментов диаметром 6-7 нм.

Вид этих микрофиламентов типичен для актина, что подтверждается также и данными конфокальной лазерной микроскопии с использованием флуоресцентных красителей на основе фаллоидина. У всех изученных на сегодняшний день бескишечных турбеллярий, включая 7 видов, исследованных в настоящей работе, наконечники дают положительную реакцию на актин. Бурсы и их придатки имеют несомненную мезенхимную природу, возникая первоначально как лакуны в паренхиме, не имеющие каких-либо оформленных стенок. В дальнейшем охватывающие бурсу клетки паренхимы специализируются и образуют уже настоящую стенку, отграничивающую полость семенной сумки от окружающих тканей. Клетки стенки бурсы и их дериваты, склеротизированные наконечники, лишены признаков, определяющих принадлежность тканей к эпителиям: они не имеют общей апикально-базальной поляризации и не несут опоясывающих клеточных контактов. Однако, несмотря на свою мезенхимную природу, клетки бурсы вынуждены решать задачи, предназначенные для пограничных тканей - а именно, осуществлять функцию изоляции двух сред друг от друга. Но решают они эти задачи при использовании тех скудных «технических средств», которые могут предоставить мезенхимные клетки, то есть путем образования уплощенных листовидных отростков, которые окружают полость бурсы в виде концентрических слоев (структура «кочана капусты»). Слоистое строение семенной сумки характерно для всех исследованных мной видов, различия касаются в основном положения ядросодержащих участков -иногда они располагаются в самой стенке, а иногда обособляются от нее в виде клеточных колпачков. Считать подобную организацию эпителием было бы, конечно же, неправомерно.

Расположение клеток в виде цепочки (стопки) характеризует все изученные мной наконечники. В некоторых случаях склеротизация ограничена чередующимися клетками (Daku woorimensts, Wulguru cuspidata), оставляя каждую вторую клетку в ряду свободной от актина - эти промежуточные клетки имеют секреторную природу. Брюггеманн (Briiggemann 1985) представлял склеротизированные клетки как имеющие дисковидную или воронковидную форму, однако приведенные в моей работе ультраструктурные данные не подтверждают это утверждение - все клетки наконечника имеют форму подковы, охватывающей лишь часть окружности канала.

4.2.2. Пути формирования скелетных структуру низших билатерий. Настоящая кутикула и кутикулярные образования у плоских червей отсутствуют и поэтому опорные структуры и вооружение могут возникать у них одним из двух путей: в результате развития уплотненного внеклеточного матрикса («псевдокутикула»: Karling 1985) или благодаря усилению элементов цитоскелета - акгиновых микрофиламентов, поперечно-исчерченных фибрилл или микротрубочек (Rieger & Doe 1975; Doe 1986а, b; Briiggemann 1986; Rieger et al. 1991 и др.)

С этой проблемой сталкиваются и бескишечные турбеллярии. Однако особенности их организации накладывают на них еще большие ограничения. Объем внеклеточного матрикса у Acoela крайне незначителен, и в таких условиях наиболее приемлемым решением проблемы формирования опорных структур и органов вооружения является использование внутриклеточных ресурсов, включающих, прежде всего, элементы цитоскелета. У ряда бескишечных турбеллярий склеротизированные структуры возникают на основе соединенных поперечными сшивками микротрубочек (стилеты совокупительных органов Childiidae: Tekle 2006; Tekle et al. в печати) или посредством развития поперечно-исчерченных фибрилл, вероятно, гомологичных корешкам локомоторных ресничек (стилет Philocelis cellata: Briiggemann 1986). У

других бескишечных турбеллярий склеротизация, по-видимому, протекает за счет формирования сети акгиновых филаментов.

Какими путями возникают скелетные структуры на базе фибриллярного актина? Логично предположить, что появляются они не на "пустом месте", но развиваются на основе тех систем, которые уже представлены в клетках. Такие внутриклеточные источники актина должны удовлетворять двум основным критериям: во-первых, микрофиламенты должны объединяться между собой поперечными связками (например, посредством таких промежуточных белков как фимбрины или валлины), и, во-вторых, часть микрофиламентов должна быть ассоциирована с плазматической мембраной. Существует два типа внутриклеточных структур, удовлетворяющих перечисленным критериям - пучки осевых филаментов в микроворсинках, и актин, связанный с клеточными контактами (опоясывающие контакты и терминальная паутина в эпителиях и точечные контакты в клетках паренхимы).

Стилеты совокупительных органов и игловидные наконечники вооруженных желез (грушевидных органов и железистых шипов), характерные для некоторых групп бескишечных турбеллярий, скорее всего, являются производными гипертрофированных микроворсинок с исключительно хорошо развитой осевой сетью микрофиламентов. За пределами Асое1а микроворсинки образуют поверхностное вооружение и шипы циррусов у паразитических плательминтов, стилеты копулятивных органов гнатостомулид и шипы в хоботке гнаторинхид (Ка1урюЛупсЫа). Нужно отметить, что способ формирования скелетных структур посредством модификации микроворсинок открыт лишь для тканей, имеющих эпидермальную природу. Для мезенхимных клеток нехарактерно присутствие микроворсинок и потому склеротизация (например, в случае наконечников бурс) идет путем усиления точечных контактов. Опорная эпителиальная пластинка коловраток и скребней возникает за счет актина клеточной паутины (Яиррей 1991).

4.2.3. Типы наконечников. Разная степень оформленное™ и склеротизации наконечников позволяют разделить их на несколько типов Наиболее простыми, по-видимому, являются клеточные колпачки, для которых и склеротизация, и наличие семенного канала описываются в настоящей работе впервые. Данные конфокальной и электронной микроскопии показывают, что клеточный колпачок Баки у/ооптетгв, Аркапоэ^та Ьгшст и А. у/гезеега содержит ряд коротких, дискретных, склеротизированных участков (составной наконечник), и что клетки и их отростки, образующие колпачок, располагаются в виде последовательных слоев. У /) склеротизированные секции расположены цепочкой вдоль оси колпачка, клетки колпачка дифференцированы на два типа: те, которые участвуют в склеротизации канала (склеротизированные клетки) и те, которые заполняют пространство между соседними секциями (промежуточные клетки). У А. Ьгшст такой дифференцировки отмечено не было.

Более типичное расположение клеток мы находим у Мо№сеИя gullmarensis - данный вариант наконечника также характерен для многих изодиаметрид и ряда видов отоцелидид. Это относительно короткий склеротизированный придаток, который, по существу, представляет собой продолжение стенки бурсы.

Наконечник, описанный у \Vulguru сшргйаЬа, является наиболее типичной, «классической» формой склеротизированных придатков. В общих чертах он сходен с наконечником, описанным для РМ1осе1и Ьгие^етапт и представлен регулярной пирамидальной стопкой, составленной из большого числа клеток, чьи ядросодержащие участки лежат на периферии структуры, а центральные отростки

образуют склеротизированный канал. Между еклеротизированными клетками расположены бедные актином секреторные промежуточные клетки. Снаружи наконечник окружен так называемыми кроющими клетками - эти клетки принадлежат стенке бурсы, и, таким образом, наконечник целиком погружен в полость семенной сумки.

4.2.4. Функциональные особенности наконечников. Как отмечалось выше, наиболее популярная точка зрения рассматривает наконечники в качестве путей, по которым сперма партнера поступает к месту оплодотворения яиц. Это предположение действительно находит подтверждение в данных, полученных мной при исследовании ультраструктуры наконечников. Мне удалось обнаружить сперму непосредственно в просветах наконечников, по крайней мере, у трех исследованных видов (Aphanostoma bruscai, Daku woorimensis и Notocelis gullmarensis). Хотя пучок спермиев, проходящий через канал наконечника у N. gullmarensis можно объяснить артефактом, вызванным сокращением мышц тела во время фиксации, характер расположения спермиев в склеротизированных сегментах у А. bruscai и D. woorimensis безусловно отражает процесс транспортировки спермиев в его естественной форме.

Трактовка всех наконечников только как путей передачи спермы, является явным упрощением проблемы. Наконечники бурс у большинства бескишечных турбеллярий, скорее всего, принимают на себя дополнительные функции. Одна из таких функций -сортировка и подготовка спермиев к оплодотворению (капацигация). Процесс капацитации состоит из нескольких последовательных фаз. На первом этапе происходит активация спермия в семенном пузыре или уже во время осеменения -спермий становится подвижным и приобретает способность перемещаться в паренхиме или в половых путях. Во время второй фазы спермии очень многих Acoela экзоцитируют свои цитоплазматические включения (в основном, преломляющие гранулы), что происходит, вероятно, во время проникновения в семенную бурсу или уже непосредственно в ее полости (как показано в работе на примере спермиев D. woorimensis). Следующая фаза - модификация спермиев в наконечнике. У Daku woorimensis нитевидные микроподии, связанные с поверхностью спермиев, сбрасываются по мере прохождения спермиев через просветы в склеротизированных сегментах. Освобождение спермия от микроподий обусловлено чисто механическими причинами - трением при прохождении через узкий семенной канал. Логично предположить, что пока спермии несут на своей поверхности нитевидные отростки, они не способны к оплодотворению.

У Acoela с массивными наконечниками мы обнаруживаем наиболее необычную форму модификации/капацитации спермиев. Судя по моим ультраструктурным данным, спермии Wulguru cuspidata втыкаются в основание наконечника и начинают активно менять свою форму. Проксимальная часть спермия утолщается, аксонемы выталкиваются из клетки, а ядро скручивается в спираль.

Обнаруженные мной цитоплазматические отростки, следующие по всей длине семенного канала у W. cuspidata, могут представлять истонченные проксимальные участки спермиев, проникающие в наконечник. Концентрические мембранные структуры, обнаруженные в просвете наконечника, вероятно, представляют собой избыточную плазматическую мембрану, сброшенную спермием при вхождении в семенной канал. Нужно подчеркнуть, что все виды, у которых описаны модификации спермиев со «сбрасыванием» цитоплазмы, относятся к группе, характеризующейся аксонемами 9+0 (Convolutidae, Symsagittiferidae и Anaperidae), и такая форма капацитации, очевидно, специфична только для этих бескишечных турбеллярий.

В некоторых случаях происходит субституция функции наконечника в результате изменения его положения и функциональной поляризации. У видов рода Pseudmecynostomum имеются так называемые вагинальные наконечники, которые ранее принимались за вагинальные мускульные сфинктеры. Структура, описанная мной на электронно-микроскопическом уровне у Pseudmecynostomum phoca, не содержит мышечных волокон, но состоит из усиленных актином и расположенных слоями отростков клеток, чьи ядросодержащие элементы лежат непосредственно вблизи вагинального отверстия. Прочие виды Pseudmecynostomum - а именно, Р. folium, P. bruneum, P. pelophilum, P. pellucidum и P. bruneophilum - имеют сходные вагинальные наконечники.

Для того чтобы ответить на вопрос, является ли вагинальный наконечник новообразованием или происходит от наконечника, имеющего обычное строение, следует рассмотреть как устроены склеротизированные придатки у других представителей семейства Mecynostomidae. Наконечник Paedomecynostomum bruneum имеет типичное положение, открываясь в паренхиму вблизи яичников. Предварительные ультраструктурные данные показывают значительное сходство этого наконечника со склеротизированным вагинальным каналом Р phoca В обоих случаях основная часть придатка образована зигзагообразно сцепленными пластинками, включающими диффузную сеть актиновых филаментов. Различия касаются расположения склеротизированных клеток: у Р phoca все ядросодержащие элементы сконцентрированы у дистального конца наконечника (т.е. непосредственно под вентральным эпидермисом), а у P. bruneum клеточные тела лежат на периферии придатка, в положении, типичном для большинства наконечников. Тем не менее, наличие общих признаков, столь нехарактерных для других исследованных склеротизированных придатков, а также филогенетическая близость P. phoca и Р bruneum, дают основания говорить о несомненной гомологии наконечников у этих двух видов. Ориентация наконечника в направлении яичника представляет, скорее всего, плезиоморфное состояние - вагинальный канал Р phoca происходит, таким образом, путем реверсии положения от обычного склеротизированного наконечника, открывающегося в паренхиму.

4.2.5. Эволюция придатков бурс. Морфотипы наконечников, выявленные у изученных на ультраструктурном уровне видов, можно расположить в форме эволюционного ряда. Учитывая, что некоторые из описанных мной типов распределены среди подгрупп бескишечных турбеллярий на первый взгляд случайным образом, на данный момент представляется невозможным выстроить эти состояния в виде единого древа. Скорее, возникновение этих типов является результатом параллельного развития в нескольких филогенетических линиях от общего предкового состояния.

У анцестральных форм семенной канал, по-видимому, был представлен участком стенки бурсы - в этой точке края клеточных отростков сходились вместе и были связаны точечными контактами. Возможно, кадгерины или аналогичные им белки клеточных контактов в данной точке на поверхности бурсы были способны реагировать на некоторые лиганды в плазматической мембране спермиев, что приводило к ослаблению связей между соседними клетками и, как следствие, к локальному прорыву стенки бурсы. Склеротизация отростков, окружающих этот участок, могла способствовать улучшению контроля по освобождению спермы, что было осуществлено путем усиления актина клеточных контактов. Такой примитивный наконечник обнаружен у Notocelis gullmarensis Более

специализированный вариант представлен бурсой, в которой все ядросодержащие участки клеток сосредоточены в одном районе стенки, называемом клеточным колпачком. Как было показано на примере И. н'ооптет!.';, склеротизированные клетки формируют дискретные сектора, перемежающиеся с несклеротизированными участками, образованными промежуточными клетками — таким образом складывается составной наконечник. У АрЪаповЮта Ьгшст склеротизированные сегменты могут возникать на основе обособленных семенных каналов. Расщепление цилиндрических наконечников с образованием дискретных склеротизированных сегментов наблюдалось у аберрантных экземпляров N. gullmarensis. Не исключено, что такой атипичный наконечник представляет собой прототип примитивного клеточного колпачка. Обособление дополнительных наконечников отмечалось также и у Сото1ша сотоШа (Мамкаев 1967; Дробышева, Мамкаев 1971; Исаева 1972). Дискретная природа наконечников, скорее всего, играет важную роль в капацитации и сортировке спермиев. Именно усложнение функциональных задач, возлагаемых на наконечники бурс, могло послужить основной причиной возникновения клеточных колпачков.

Наиболее сложный тип наконечника - массивный - представляет собой коническое или муфтообразное тело, в котором склеротизированные клетки перемежаются с несклеротизированными промежуточными клетками (зачатки такой организации видны уже в структуре клеточного колпачка у П. \voorimensis). Кроме IV. сжркШа этот тип наконечника представлен у некоторых отоцелидид (РЫосеПэ) и у бескишечных турбеллярий со спермиями типа 9+0 (Сопуо1иП(1ае, Апарепёае, 8ут5а£МГеп(1ае). В случае массивного наконечника склеротизированные клетки уже полностью независимы от клеток бурсы, а сам наконечник закреплен в семенной сумке с помощью отростков промежуточных клеток.

Хотя наконечники бурс как источники филогенетической информации имеют меньшее значение, чем органы мужской половой системы, это объясняется отнюдь не бедностью признаков, но, прежде всего, сложностью их адекватной идентификации на светооптическом уровне, онтогенетической и эволюционной пластичностью наконечников и наличием множества параллельных линий развития в разных группах Асое1а. Разнообразие наконечников отчасти определяется многообразием их функций. В работе показано, что наряду с основной (и, вероятно, первоначальной) задачей по подведению спермы партнера к яйцеклетке, наконечники часто принимают на себя дополнительные функции, такие, как дозировка, сортировка и капацитация спермиев. Не исключено, что в некоторых случаях (например, при возникновении вагинальных наконечников) может происходит и полная субституция функции.

В эволюции семенных сумок и их придатков намечается пять основных тенденций: 1) постепенное увеличение упорядоченности в расположении ядросодержащих участков и клеточных отростков в стенке бурсы; 2) полимеризация и олигомеризация наконечников (множественные и составные наконечники); 3) прогрессивное обособление клеток наконечника от стенки бурсы; 4) дифференцировка клеток наконечника на несколько морфофункциональных типов; 5) расширение или субституция функции (экзаптация).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Исследование сперматозоидов у 11 видов Acoela показывает хорошее соответствие информации о тонкой организации спермиев (структура аксонем и конфигурация цитоплазматических микротрубочек) молекулярно-филогенетическим данным по гену 18S рДНК.

2. Судя по собственным данным и по предыдущим исследованиям, у бескишечных турбеллярий имеется три основных типа спермиев, а также промежуточные состояния, выявленные впервые и характерные для представителей семейств Otocelididae и Dakuidae.

3. Данные по ультраструктуре спермиев 5 представителей Isodiametridae и 2 представителей Convolutidae подтверждают монофилетичность этих семейств и их филогенетически независимый статус.

4. На основании морфологических особенностей спермиев и некоторых других данных показана принадлежность Stomatricha hochbergi к семейству Convolutidae.

5. У представителей Otocelididae выявлено три типа спермиев, что доказывает полифилетичность этой группы. В частности, показано, что сперматозоиды Philocelis brueggemanm имеют большее сходство со спермиями Philactmoposthia saliens (Actinoposthiidae), чем со спермиями других представителей отоцелидид

6. Показана морфофункциональная взаимосвязь между двигательным аппаратом спермиев (аксонемы) и их цитоскелетом (цитоплазматические микротрубочки), на основе этой информации предложена схема эволюционных преобразований ацельных спермиев.

7. Ультраструктурное и гистохимическое исследование склеротизированных придатков бурс у 7 видов Acoela позволило выделить 4 морфологических типа наконечников (простой бочонковидный наконечник, клеточный колпачок, массивный наконечник и вагинальный наконечник).

8. Все изученные наконечники характеризуются рядом общих признаков (многослойная структура, формирование канала за счет клеточных отростков, склеротизация посредством акгиновых филаментов) и, вероятно, представляют собой гомологичные образования.

9. Сведения о наконечниках, полученные методом дифференциальной окраски фаллоидином, хорошо согласуются с ультраструктурными данными. Гистохимический метод флуоресценции фаллоидина может, таким образом, служить надежным источником информации в морфологических исследованиях склеротизированных придатков.

10. На основании собственных и литературных данных сделаны выводы о функциональной роли наконечников. Показано, что наряду с основной и, вероятно, первоначальной задачей по подведению спермиев к яйцеклеткам, наконечники могут принимать на себя ряд дополнительных функций (сортировка, дозировка, модификация спермиев и подготовка их к оплодотворению)

11. Жесткие структуры Acoela формируются внутриклеточно за счет усиления элементов цитоскелета При этом скелетные образования эпидермального происхождения (шипы мужских совокупительных органов и вооруженных желез) являются производными микроворсинок и связанной с ними клеточной паутины, а склеротизированные структуры мезенхимной природы (наконечники бурс) возникают за счет усиления актина точечных контактов.

Работы, опубликованные по теме диссертации:

Petrov A, Hooge MD, S. Tyler. 2004. Ultrastructure of sperm in acoels (Acoela, Acoelomorpha). Abstracts. Twelfth International Meiofauna Conference (TWIMCO), Ravenna, Italy: 215.

Petrov A, Hooge MD, S. Tyler. 2004. Ultrastructure of sperms in Acoela (Acoelomorpha) and its concordance with molecular systematics. SICB 2004. Annual Meeting Final Program & Abstracts, January 5-9, New Orleans: 168.

Petrov A, Hooge MD, S. Tyler. 2004. Ultrastructure of sperms in Acoela (Acoelomorpha) and its concordance with molecular systematics. Invertebrate Biology, 123(3): 183-197.

Petrov A, Hooge MD, S. Tyler. 2005. Bursal nozzles in Acoela (Acoelomorpha): comparative morphology and taxonomic implications. SICB 2005. Annual Meeting. Final Program & Abstracts, January 4-8, San Diego: 322.

Petrov A, Hooge MD, S. Tyler. 2006. Comparative morphology of the bursal nozzles in acoels (Acoela, Acoelomorpha). Journal of Morphology, 267(5): 634-48.

Петров A.A. 2006. Наконечники бурс бескишечных турбеллярий (Acoela): ультраструктура, актиновые филаменты и таксономическое значение. Отчетная научная сессия по итогам работ 2005 г. Тезисы докладов: 35-36.

Петров А.А. 2007. Особенности мужских копулятивных органов бескишечных турбеллярий (Acoela) и их таксономическое значение. Доклады АН (общая биология), 413(2): 1-4.

Подписано в печать 22.01.2007 Объем: 1,0 п. л. Тираж 120 экз. Заказ № 14 Отпечатано в типографии ООО «КОПИ-Р», С-Пб, пер. Гривцова 66 Лицензия ПЛД № 69-338 от 12.02.99г.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Петров, Анатолий Александрович

Список сокращений к рисункам

ГЛАВА 1 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛОВОЙ СИСТЕМЫ

БЕСКИШЕЧНЫХ ТУРБЕЛЛЯРИЙ

1.1. Общи й обзор половой систем ы.

1.2. Ультраструктура спермиев.

1.3. Семенные сумки и их придатки.

1.4. Функциональная роль наконечников.

15 Замечания по терминологии.

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

ГЛАВА 3 УЛЬТРАСТРУКТУРА СПЕРМИЕВ

3 1 Результаты.

3 1 1 Pseudaphanostoma smithrn

3 12 Praeconvolutatigrina, lsodiametra pulchra, Aphanostoma bruscai

3 1 3 Otocelis sandara

3 1 4 Philocelis brueggemanni

3 1 5 Notocelis gullmarensis

3 1 6 Paedomecynostomum bruneum

3 1.7 Daku woorimensis

3 1 8 Stomatricha hochbergi

3 1 9 Wulguru cu&pidata

3 2 Обсуждение

3 2 1 Типы спермиев Acoela и их таксономическое значение

3 2 2 Эволюция спермиев

3 2 3 Цитоскелет спермиев морфофункциональные аспекты

ГЛАВА 4 УЛЬТРАСТРУКТУРА И ГИСТОХИМИЯ БУРС И ИХ

НАКОНЕЧНИКОВ

4 1. Результаты.

4 1 1 Notocelis gullmarensis

4 1 2 Daku woonmensis

4 1 3 Aphanostoma bruscai

4 1 4 Aphanostoma virescens

4 1 5 Wulguru cuspidata

4 1 6 Pseudmccynostomum phoca

4.2. Обсуждение.

42 1 Общая характеристика бурс и их склеротизированных придатков

4 2 2 Пути формирования скелетных структур у низших билатерий

4 2 3 Типы наконечников

4 24 Функциональные особенности наконечников

4 2 5 Эволюция придатков бурс

Введение Диссертация по биологии, на тему "Ультраструктурные и гистохимические особенности половой системы бескишечных турбеллярий (Acoela) и их филогенетическое значение"

Едва ли среди свободноживущих низших беспозвоночных найдется группа, сравнимая с бескишечными турбелляриями (Acoela) по уникальности своей морфологии и тканевой организации. Внешний вид Acoela кажется типичным для турбеллярий, но взгляд на их внутреннюю анатомию обнаруживает структуру более примитивную, чем у других ресничных червей (рис. 1). Бескишечные турбеллярии лишены эпителизованной кишки, и переваривание пищи происходит у них при участии специализированных паренхимных клеток, причем у некоторых форм эти клетки могут сливаться, образуя так называемый пищеварительный синцитий (рис. IA, Б, ср; Мамкаев, Маркосова 1979, Smith 1981 a,b; Smith & Tyler 1985 и др.) Дыхательная и выделительная системы отсутствуют. Центральная нервная система представлена несколькими продольными стволами, соединенными между собой неправильными тяжами грубого нервного сплетения; мозг, по существу, возникает как локальное утолщение фронтальной комиссуры; остальная часть нервной системы образована диффузным нервным плексусом (Raikova et al. 1998b; Reuter et al. 2001). Эпидермис не отграничен от постилающей его мускулатуры базалыюй пластинкой, и внеклеточный матрикс присутствует лишь в виде тонкой капсулы, окружающей статоцист. Эмбриональное развитие также имеет ряд уникальных черт. Дробление носит спиральный характер, но отделение макромеров на анимальном полюсе происходит не квартетами, как при обычном спиральном дроблении, а дуэтами, т.е попарно (Bresslau 1909; Apelt 1969, Богута 1972; Гуреева, Мамкаев 1989 и др.). В отличие от других первичноротых, бескишечные турбеллярии способны генерировать только зндомезодерму -эктомезодерма и ее производные у них отсутствуют (Henry et al. 2000). По существу, бескишечные турбеллярии устроены проще, чем любые другие свободноживущие билатерии, и хотя некоторые из перечисленных признаков говорят о специализации Acoela, большая часть из них, безусловно, свидетельствует о филогенетической примитивности группы.

Рис. 1. А - внешний вид Aphanostoma virescens, с живого придавленного экземпляра. Б - схема организации A. virescens. В - Notocelisgullmarensis, сагиттальный срез.

Хотя вопрос о первичной примитивности бескишечных турбеллярий обсуждается уже более ста лет (Мечников 1877, 1878,1886; Graff 1882, 1891, 19041908), убедительные доказательства в пользу этой гипотезы появились совсем недавно. Анализ последовательностей генов 18S и 28S рДНК (Ruiz-Trillo et al. 1999; Telford etal. 2003), миозина II (Ruiz-Trillo et al. 2002), гена let-7 (Pasquinelh et al. 2003) и митохондриальной ДНК (Ruiz-Trillo et al. 2004) показывает, что Acoelomorpha* не принадлежат к Plathelminthes (плоским червям), но являются сестринской группой для всех ныне живущих билатерий. Руководствуясь этими данными, Baguna & Ruitort 2004 предложили эволюционную гипотезу, согласно которой Acoelomorpha представляют собой раннее ответвление филогенетической ветви, давшей начало всему современному разнообразию трехслойных животных, и поэтому должны были сохранить многие примитивные черты, свойственные планулоидным предкам билатерально-симметричных животных. Плоские черви занимают аналогичное базальное положение в таксоне Lophotrophozoa, объединяющем Annelida, Mollusca, Tentaculata и близкие им группы (Jondelius et al. 2002).

Следует сказать, что вопрос о возможной полифилии плоских червей и необходимости разделения этого типа на две или три независимые группы (Acoelomorpha, Catenulida и Rhabditophora) обсуждался еще до появления первых молекулярно-филогенетических исследований (Smith et al. 1986). Действительно, признаки, объединяющие Acoelomorpha и Rhabditophora (гермафродитизм, внутреннее оплодотворение, нитевидные двужгутиковые спермии и др.), при всестороннем анализе оказываются либо плезиоморфиями, либо гомошшиями, и, следовательно, не могут служить надежными источниками филогенетической информации. Единственный признак, представляющий потенциальную филогенетическую ценность, связан с организацией камбиальной системы. У плоских червей (включая бескишечных турбеллярий и катенулид) соматические клетки неспособны к делению и поэтому заживление и восполнение дефинитивных тканей происходит исключительно за счет размножения и дифференцировки Класс (тип) Acoelomorpha включает бескишечных турбеллярий и родственный им отряд Nemertodermatida. специальной популяции стволовых клеток - необластов (Baguna et al. 1989; Дробышева 1991; Auladell et al. 1993; Rieger et al. 1999; Rieger& Ladurner2001 и др.) Тем не менее, вопрос о филогенетическом значении особенностей камбиальной системы нуждается в дополнительной разработке (в частности, неизвестно как происходит замещение соматических клеток в других группах низших билатерий) и поэтому далее в этой работе бескишечные турбеллярии будут рассматриваться как филогенетическая линия, возникшая независимо от рабдитофорных турбеллярий и катенулид. При этом термин «турбеллярии» («ресничные черви») будет использоваться для обозначения общего уровня организации без учета действительных филогенетических связей между группами, к которым прилагается этот термин.

Простота организации бескишечных турбеллярий служит серьезным препятствием при установлении филогенетических отношений в пределах отряда, существенно ограничивая число признаков, которые могут быть использованы при построении таксономической системы. В этой ситуации органы половой системы, достигающие у Acoela сложности, необычной на фоне примитивности других систем, становятся незаменимыми (а иногда и единственными) источниками филогенетической информации.

В то время как признаки мужских копулятивных органов широко используются в принятой на сегодняшний день системе бескишечных турбеллярий (Dorjes 1968), органы женского полового аппарата (бурсы и их наконечники) изучены мало и, по существу, остаются за пределами внимания исследователей. Наконечники бурс представляют собой сложные многоклеточные образования и, очевидно, что стандартные гистологические методики недостаточны для их всестороннего изучения. В этой ситуации неоценимую помощь могут оказать методы электронной микроскопии. К сожалению, на данный момент существует лишь одна работа, в которой наконечники бурс рассматриваются на ультраструктурном уровне (Bniggemann 1985).

Особенности ультраструктуры спермиев активно используются систематиками при исследовании самых разных групп беспозвоночных. Недавно было показано их потенциальное значение и в систематике бескишечных турбеллярий - на основании строения аксонем спермиев были установлены три основные группы ранга надсемейств, на которые распадается отряд Acoela (Raikovaetal 2001; Hooge et al. 2002). К сожалению, на текущий момент ультраструктура спермиев известна только для 32 видов бескишечных турбеллярий и лишь примерно половина спермиев из этого списка исследована достаточно детально для того, чтобы на основе этой информации можно было делать таксономические или филогенетические выводы. Едва ли можно сомневаться, что дальнейшее исследование выявит новые морфотипы спермиев и позволит с большей точностью определять филогенетические отношения между родами и семействами бескишечных турбеллярий.

Цель данного исследования - дать сравнительную и функциональную характеристику спермиев и наконечников бурс бескишечных турбеллярий и выявить таксономически значимые признаки. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:

• выбрать представителей с неясным или спорным таксономическим положением;

• провести ультраструктурное исследование спермиев;

• выяснить функциональную роль элементов цитоскелета в локомоции спермиев;

• выяснить функциональную роль склеротизированных придатков бурс и вероятные пути их эволюции;

• провести таксономическую оценку рассмотренных семейств Acoela.

Заключение Диссертация по теме "Зоология", Петров, Анатолий Александрович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

5. У представителей Otocelididae выявлено три типа спермиев, что доказывает полифилетичность этой группы. В частности, показано, что сперматозоиды Philocelis brueggemanm имеют большее сходство со спермиями Philactinoposthia saliens (Actinoposthiidae), чем со спермиями других представителей отоцелидид

8. Все изученные наконечники характеризуются рядом общих признаков (многослойная структура, формирование канала за счет клеточных отростков, склеротизация посредством актиновых филаментов) и, вероятно, представляют собой гомологичные образования.

9. Данные о наконечниках, полученные методом дифференциальной окраски фаллоидином, хорошо согласуются с информацией, полученной на ультраструктурном уровне. Гистохимические данные, таким образом, могут служить надежным источником информации в морфологическом исследовании склеротизированных придатков.

11. Жесткие структуры Acoela формируются внутриклеточно за счет усиления элементов цитоскелета. При этом скелетные образования эпидермального происхождения (шипы мужских совокупительных органов и вооруженных желез) являются производными микроворсинок и связанной с ними клеточной паутины, а склеротизированные структуры мезенхимной природы (наконечники бурс) возникают за счет усиления актина точечных контактов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенная работа по исследованию ультраструктуры спермиев у 11 видов Acoela позволила сделать целый ряд таксономических и филогенетических выводов. В диссертации подтверждена высказанная ранее гипотеза о трех основных типах организации спермиев, кроме того, выявлен четвертый, промежуточный, тип, характерный для представителей семейств Otocelididae и Dakuidae При этом показано, что наибольшее таксономическое значение с точки зрения систематики имеют признаки спермиев, связанные со структурой аксонем (9+2, 9+1 и 9+0) и конфигурацией цитоплазматических микротрубочек (кортикальные, аксиальные и промежуточные типы).

Спермии пяти исследованных видов семейства Isodiametndae имеют сходное строение (аксонемы 9+2 и кортикальные микротрубочки) и при этом кардинальным образом отличаются от спермиев представителей конволютид (Wulguru cuspidata и Stomatricha hochbergi). Таким образом, полученные данные убедительно подтверждают таксономическую обоснованность этих семейств и их филогенетически независимый статус (Hooge & Tyler 2005). Первоначально S hochbergi была классифицирована как представитель отоцелидид, однако в настоящей диссертации приводятся аргументы, свидетельствующие в пользу отнесения этого вида к семейству Convolutidae. Спермии трех исследованных представителей отоцелидид (Otocelis sandara, Notocehs gullmarensis и Philocelis brueggemanm) существенно отличаются друг от друга, что доказывает полифилетический характер этой группы. Кроме того, сперматозоиды одного из трех изученных видов - Ph brueggemanm - имеют значительное сходство со спермиями Philactinoposthia saliens, что указывает, по моему мнению, на необходимость перенесения рода Philocelis в семейство Actinoposthiidae. Для спермиев Paedomecynostomum bruneum описаны аксонемы формулы 9+1, что служит дополнительным аргументом в пользу монофилетичности группы, которая объединяет чайлдиид и мециностомид.

В качестве источника таксономической информации ультраструктурные особенности спермиев могут иметь более широкий спектр применения, чем предполагалось ранее. В частности, в ряде случаев морфология спермиев служит весьма эффективным инструментом в определении и идентификации видов, как это было показано на примере Daku woorimensis и Wulguru cuspidata.

В диссертации представлена функциональная связь между организацией аксонем и конфигурацией цитоплазматических микротрубочек, высказывается гипотеза, согласно которой аксиальные микротрубочки играют роль эффективного стержневого механизма при возвратном движении аксонем. На основе этой информации приводятся соображения об эволюции двигательного аппарата и цитоскелета спермиев, показан возможный путь появления и дальнейшей эволюции аксиальных микротрубочек.

Предлагаемая в диссертации схема строения бурс и их склеротизированных придатков основана на совокупности данных, полученных с помощью различных методик. Электронная микроскопия, без сомнения, дает наиболее полную картину структурной организации наконечников. К сожалению, временные затраты и сложное оборудование, необходимые для ультраструктурных исследований, не позволяют таксономистам и систематикам широко использовать электронный микроскоп в своей повседневной практике. В связи с этим особое значение для изучения наконечников приобретают методы дифференциальной окраски фаллоидином с последующим изучением препаратов на эпифлуоресцентном или конфокальном микроскопе. Как показано в данной работе, конфокальный метод предоставляет исключительно точные данные по распределению микрофиламентов в клетках наконечников, при этом приготовление фаллоидиновых препаратов обычно занимает всего несколько часов и не требует специальных навыков. Едва ли можно сомневаться, что данная методика в скором времени станет неотъемлемым инструментом исследователей, специализирующихся в области систематики бескишечных турбеллярий (и других ресничных червей).

Проведенное комплексное исследование показывает, что все склеротизированные придатки имеют сходную организацию и, следовательно, ведут начало от общего предкового состояния. Следующие признаки характеризуют все изученные наконечники: 1) многорядная клеточная структура;

2) образование канала (серии каналов) за счет отростков мезенхимных клеток;

3)склеротизация путем усиления внутриклеточных элементов цитоскелета (актиновых филаментов в точечных контактах)

В ходе электронномикроскопического исследования было выявлено четыре типа наконечников. Наиболее просто устроенный наконечник среди изученных видов был описан у Notocelis gullmarensis Этот наконечник составлен из склеротизированных отростков, являющихся продолжением клеток, формирующих стенку самой семенной сумки. При этом ядросодержащие части клеток наконечника расположены случайным образом непосредственно в стенке бурсы.

Так называемый клеточный колпачок (Aphanostoma bruscai, A virescens и Daku woorimensis) представляет собой вариант составного наконечника. В этом случае семенной канал образован не единой, непрерывной, жесткой трубкой, но разбит на цепочку склеротизированных сегментов. Склеротизированные участки лежат внутри клеточного колпачка и образованы центральными отростками клеток, составляющих его основу. Эти же клетки образуют тонкие листовидные пластинки, формирующие стенку бурсы.

Третий, наиболее совершенный, тип наконечника найден у Wulguru cuspidata. В этом случае лишь половина клеток подвергается склеротизации, пространство между ними заполнено несклеротизированными секреторными элементами, так называемыми промежуточными клетками. Большинство клеток наконечника полностью теряет свою связь со стенкой бурсы.

Вагинальный наконечник, характерный для ряда представителей мециностомид, открывается не в паренхиму, как это свойственно обычным наконечникам, а протоком во внешнюю среду. Ядра склеротизированных клеток располагаются у поверхности тела, под вентральным эпидермисом, а сам наконечник состоит из центральной трубковидной части и периферических пластинок.

Три первых типа организации наконечников могут соответствовать трем эволюционным этапам в развитии бескишечных турбеллярий. Первоначально наконечники дифференцируются как специализированные участки стенки бурсы, но в ряду более продвинутых форм происходит их постепенное обособление в качестве структур, чьи элементы (склеротизированные клетки) целиком независимы от покровов семенной сумки. Наряду с этим происходит дифференцировка клеток наконечника на несколько морфотипов - возникают специализированные осевые и промежуточные клетки.

Хотя наконечники бурс как источники филогенетической информации имеют меньшее значение, чем органы мужской половой системы, это объясняется отнюдь не бедностью признаков, но, прежде всего, сложностью их адекватной идентификации на светооптическом уровне, онтогенетической и эволюционной пластичностью наконечников и наличием множества параллельных линий развития в разных группах Acoela. Разнообразие наконечников отчасти определяется многообразием их функций. В работе показано, что наряду с основной (и, вероятно, первоначальной) задачей по подведению спермы партнера к яйцеклетке, наконечники часто принимают на себя дополнительные функции, такие, как дозировка, сортировка и капацитация спермиев. Не исключено, что в некоторых случаях (например, при возникновении вагинальных наконечников) может происходить и полная субституция функции.

В диссертации обсуждается вопрос о формировании скелетных структур у бескишечных турбеллярий и у других представителей низших билатерий. На основе собственных и литературных данных показано, что жесткие структуры Acoela формируются исключительно внутриклеточно за счет усиления элементов цитоскелета (микрофиламентов, микротрубочек и связывающих их белков). При этом склеротизация эпителиальных и мезенхимных клеток идет различными путями. Структурные образования эпидермального происхождения (шипы мужских совокупительных органов и вооруженных желез) являются производными микроворсинок и связанной с ними клеточной паутины. В то же время склеротизированные структуры мезенхимной природы (наконечники бурс), скорее всего, возникают за счет усиления актина точечных контактов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Петров, Анатолий Александрович, Санкт-Петербург

1. Петроградск. общ. естествоисп., 43(4): 103-172. Беклемишев В.Н. 1963. Ресничные черви Каспийского моря. 3. Бюлл. Моск. Общиспыт. Природы, 68, отд. биол., 1: 29-40. Беклемишев В.Н. 1964. Основы сравнительной анатомии беспозвоночных. Изд. 3.

2. М , т. 1 (Проморфология): 1-432; т. II (Органология): 1-446. Бисерова НМ. 1991. Ультраструктурная организация сколекса и покровов стробилы Echinobothrium typus (Cestoda: Diphyllidea). Тр. Зоол. инст. 241:153172.

3. Богута К.К. 1970. Новая турбеллярия Anaperus biaculeatus (Acoela) из сублиторали

4. Белого моря. Зоол. журн , 49(2): 198-209. Богута КК. 1971. Морфология и жизненный цикл Anaperus biaculeatus (Turbellaria,

5. Acoela). Диссертация. Ленинград:1-167. Богута К.К. 1972. Ранний онтогенез Anaperus biaculeatus (Turbellaria, Acoela).

6. Дробышева И М. 1991. Камбиальность эпидермиса у турбеллярий. Тр. Зоол. инст. АН СССР, 241:53-87.

7. Иванов А.В. 1952. Бескишечные турбеллярии (Acoela) южного побережья Сахалина. Тр. Зоол. инст. АН СССР, 12:40-132.

8. Исаева В.В. Восстановительные явления у некоторых турбеллярий. Тр. Ленинградск. о-ва естествоиспыт. 78,4: 233-266.

9. Костенко А.Г. 1989. Положение Taurida fulvomaculata (Ах, 1959) в системе бескишечных турбеллярий. Тр. Зоол. инст. АН СССР, 195: 14-25.

10. Костенко АГ, Мамкаев ЮВ. 1990а. Положение «зеленых конволют» в системе бескишечных турбеллярий (Turbellaria, Acoela). 1. Simsagittifera gen. п. Зоол. журн. 69(6): 11-21.

11. Костенко АГ, Мамкаев ЮВ. 1990b. Положение «зеленых конволют» в системе бескишечных турбеллярий (Turbellaria, Acoela). 2. Sagittiferidae fam. п. Зоол. журн. 69(7):5-16.

12. Мамкаев Ю.В. 1961. Новый представитель гнатостомулид Gnathostomula murmamca sp. п. ДАН СССР, 141, 6: 1501-1504.

13. Мамкаев Ю.В. 1967. Очерки по морфологии бескишечных турбеллярий. Тр. Зоол. инст. АН СССР, 44: 26-108.

14. Мамкаев ЮВ, Дробышева ИМ. 1971. О множественной закладке семенных сумок и их наконечников у бескишечной турбеллярии Convoluta convoluta Докл. АН СССР, 196,6: 1474-1476.

15. Мамкаев Ю.В., Иванов В.П. 1970. Электронно-микроскопическое исследование сперматозоидов бескишечной турбеллярии Convoluta convoluta (Abildgaard). Тез. докл. Научн. сессии ЗИН АН СССР.

16. Мамкаев Ю.В., Маркосова Т.Г. 1979. Электронно-микроскопическое исследование паренхимы представителей бескишечных турбеллярий. Тр. Зоол. ин-та АН СССР, т. 84: 7-12.

17. Мечников И.И. 1877. О пищеварительных органах пресноводных турбеллярий. Академ. Собр. Соч., т. 1,1955: 252-259.

18. Мечников И.И. 1878. О пищеварительных органах некоторых пресноводных турбеллярий. Академ. Собр. соч., т. 1, 1955:266-268.

19. Мечников И.И. 1886. Эмбриологические исследования над медузами. Избр. биол. произв., М., 1950:271-471.

20. Райкова ОИ. 1985. Ультраструктура бескишечной турбеллярии Actinoposthia beklemischevi Дипломная работа. Ленинград.

21. Райкова ОИ. 1991. О филогенетическом значении ультраструктурных признаков турбеллярий. Тр. Зоол. инст. 241:26-52.

22. Achatz JG, Gschwentner G, Rieger R. 2005. Symsagittifera smaragdina sp. nov.: A new acoel (Acoela: Acoelomorpha) from the Mediterranean Sea. Zootaxa 1085: 33-35.

23. Afzelius BA. 1966. Anatomy of the cell. Chicago & London, Univ. Chicago Press:l-127.

24. Afzelius BA. 1975. The Functional Anatomy of the Spermatozoon. Pergamon Press, Oxford.

25. Afzelius В A. 1982. The flagellar apparatus of marine spermatozoa. Evolutionary and functional aspects. In: Prokaryotic and eukaryotic flagella. Amos WB, Duckett JG, eds., Cambridge Univ. Press- 495-519.

26. Apelt G. 1969. Fortpflanzungsbiologie, Entwicklungszyklen und vergleichende Friihentwicklung acoeler Turbellarien. Mar. Biol. 4:267-325.

27. Achatz JG, Gschwentner R, Rieger R. 2005. Symsagittifera smaragdina sp. nov.: a new acoel (Acoela: Acoelomorpha) from the Mediterranean Sea Zootaxa 1085:33-45.

28. Auladell C, Garcia-Valero J, Baguna J. 1993. Ultrastructural localization of RNA in the chromatoid bodies of undifferentiated cells (neoblasts) in planarians by the RNase-gold complex technique. J. Morph. 216:319-326.

29. Ax P. 1961. Verwandtschaftsbeziehungen und Phylogenie der Turbellarien. Ergebn Biol. 24:1-68.

30. Baguna, J, Salo E, Auladell C. 1989. Regeneration and pattern formation in planaria. 111. Evidence that neoblasts are totipotent stem cells and the source of blastema cells. Development 707:77-86.

31. Baguna J, Riutort M. 2004. The dawn of bilaterian animals: the case of acoelomorph flatworms. Bioessays 26:1046-1057.

32. Baccetti B, Afzelius BA. 1976. The biology of the sperm cell. Monographs in Developmental Biology 10:1-254.

33. Bedini C, Papi F. 1970. Peculiar patterns of microtubular organization in spermatozoa of lower Turbellaria. In: Baccetti B. (ed.), Comparative Spermatology. Academic Press, NY: 363-368.

34. Boyer ВС, Smith GW. 1982. Sperm morphology and development in two acoel turbellarians from the Philippines. Рас. Sci. 36:365-380.

35. Bresslau E. 1909. Die Entwicklung der Acoelen. Verhandl. D. Deutshes Zoll. Gesellschaft 19.314-324.

36. Bresslau E. 1933. Erster Klasse des Cladus Plathelminthes: Turbellaria. In: Kukenthal W, Krumbach T, eds. Handbuch der Zoologie. 2:54-320.

37. Briiggemann J. 1984. Ultrastruktur und DifTerenzierung den prostatoiden Organe von Polystyliphorafilum (Platyhelminthes, Proseriata). Zoomorphology 104: 85-95.

38. Briiggemann J. 1985. Ultrastructure and formation of the bursa mouthpiece of Philocelis cellata (Platyhelminthes, Acoela). Hydrobiologia 128:23-30.

39. Briiggemann J. 1986. Ultrastructural investigations on the differentiation of genital hard structures in free-living platyhelminths and their phylogenetic significance. Hydrobiologia 132:151-156.

40. Burton PR 1967. Fine structure of the unique central region of the axial unit of lung-fluke spermatozoa. J. Ultrastruct. Res. 19:166-172.

41. Burton, PR. 1973. Some structural and cytochemical observations on the axial filament complex of lung-fluke spermatozoa. J. Morphol. 740:185-196.

42. Burton PR, Hinkley RE, Pierson GB. 1975. Tannic-acid stained microtubules with 12, 13 and 15 protofilaments. J. Cell Biol. 65:227-233.

43. Bush LF. 1984. Marine flora and fauna of the Northeastern United States. Turbellaria: Acoela and Nemertodermatida. NOAA Technical Report NMFS Cicular 440: 1-69.

44. Chandler RM, Thomas MB, Smith JPS III. 1992. The role of shell granules and accessory cells in eggshell formation in Convoluta pulchra (Turbellana, Acoela). Biol. Bull. (Woods Hole) 182:54-65.

45. Cohen C, Reinhardt B, Castellani L, Norton P, Stirewalt M. 1982. Schistosome surface spines are "crystals" of actin. J. Cell Biol. 95:987-988.

46. Costello DP, Costello HM. 1938. Copulation in the acoelous turbellarian Polychoerus carmelensis. Biol. Bull. 75:(I):85-98.

47. Costello DP, Costello HM. 1968. Immotility and motility of Acoel turbellarian spermatozoa, with special reference to Polychoerus carmelensis Biol. Bull. 135:417.

48. Crezee M 1975. Monograph of the Solenofilomorphidae (Turbellaria: Acoela). Int. Rev. ges. Hydrobiol. 60:769-845.

49. Crezee M, Tyler S. 1976. Hesiolicium mops n.g. n.sp. (Turbellaria, Acoela) with observations on its ultrastructure. Zool. Scr. 5:207-216.

50. Doe DA. 1976. The proboscis hooks in Karkinorhynchidae and Gnathorhynchidae (Turbellaria, Kalyptorhynchia) as basement membrane or intracellular specializations. Zool. Scr. 5:105-115.

51. Doe DA. 1977. Fine structure of'cuticular' structure in Platyhelminthes. Am Zool. 17: 970.

52. Doe DA. 1986a. Ultrastructure of the copulatory stylet and accessory spines in Haplopharynx quadristimulus (Turbellaria). Hydrobiologia 132:157-263.

53. Doe DA 1986b. Ultrastructure of the copulatory organ of Haplopharynx quadristimulus and its phylogenetic significance (Plathelminthes, Haplopharyngida). Zoomorphology 106:163-173

54. Dorjes J. 1968. Die Acoela (Turbellaria) der deutschen Nordseekiiste und ein neues System der Ordnung. Z. zool. Syst. Evolutionsforsch. 6:56-452.

55. Ehlers U. 1985. Das Phylogenetische System der Plathelminthes. Stuttgart: Gustav Fischer.

56. Ehlers U, Dorjes J. 1979. Interstitielle Fauna von Galapagos. XXIII. Acoela (Turbellaria). Mikrofauna des Meeresboden 72:1-75.

57. Ehlers B, Ehlers U. 1980. Struktur und Differenzierung penialer Hartgebilde vonCarenscoilia bidentata Sopott (Turbellaria, Proseriata). 95: 159-167.

58. Faubel A. 1974. Die Acoela (Turbellaria) eines Sandstrandes der Nordseeinsel Sylt. Mikrofauna des Meeresbodens 32:1-58.

59. Faulstich H, Zobeley S, Rinnerthaler G, Small JV. 1988. Fluorescent phallotoxins as probes for filamentous actin. J. Muscle Res. Cell Motility 9:370-383.

60. Fawcett DW, Phillips DM. 1967. Further observations on mammalian spermiogenesis. J. Cell Biol, 35: 2,152A.

61. Fegley SR, Smith JPS, Rieger RM. 1984. Parahaploposthia thiophilus sp.n. and the use of living specimens in identification of acoel turbellarians. Zool. Scr. 75:1-8.

62. Gardiner EG. 1898. The growth of the ovum, formation of the polar bodies, and the fertilization in Polychoerus caudatus. J. Morph. 15:72-111.

63. Gevaerts H, Moens JB, Martens EE, Schockaert ER. 1995. Hard Parts in the Female System of Syndesmis longicanalis (Platyhelminthes, Rhabdocoela, Umagillidae) Are Basement Membrane Derivatives. Invertebrate Biology, 114: 279-284.

64. Wilhelm Engelmann. p. i-xii + 1-442. von Graff L. 1891. Die Organisation der Turbellaria Acoela. Leipzig, Verlag Von

65. Hendelberg J. 1969a Flatworm spermiogenesis and spermatozoa studied by light and electron microscope methods. Acta Univ. Upsaliensis 140:1-12.

66. Hendelberg J. 1969b. On the development of different types of spermatozoa from spermatids with two flagella in the Turbellana with remarks on the ultrastructure of the flagella. Zool. Bidr. Upps 38: 1-50.

67. Hendelberg J. 1974. Spermiogenesis, sperm morphology, and biology of fertilization in the Turbellaria. In: Riser NW, Morse MP (eds.), Biology of the Turbellaria. McGraw-Hill, NY: 148-164.

68. Hendelberg J. 1977. Comparative morphology of turbellarian spermatozoa studied by electron microscopy. Acta Zool. Fenn. 154:149-164.

69. Hendelberg J. 1983. Platyhelminthes-Turbellaria. In: Adiyodi KG, Adiyodi RG (eds.), Reproductive biology of invertebrates, Vol. II: Spermatogenesis and sperm function. J. Wiley & Sons, Ltd, Chichester: 75-104.

70. Henley C. 1974. Platyhelminthes (Turbellaria). In: Giese AC, Pears JS, eds Reproduction of marine invertebrates. Vol. I. Acoelomate and pseudocoelomate metazoans. New-York: Academic Press: 267-343.

71. Henry JQ, Martindale MQ, Boyer ВС. 2000. The unique developmental program of the acoel flatworm, Neochildia fusca. Developmental Biology 220: 285-295.

72. Hooge MD. 2001. Evolution of body-wall musculature in the Platyhelminthes (Acoelomorpha, Catenulida, Rhabditophora) J. Morphol. 249:171-194.

73. Hooge MD. 2003. Two new families, three new genera, and four new species of acoel flatworms (Acoela, Platyhelminthes) from Queensland, Australia. Cah. Biol. Mar. 44:275-298.

74. Hooge MD, Rocha CEF. 2006. Acoela (Acoelomorpha) from the northern beaches of the state of Sao Paulo, Brazil, and a systematic revision of the family Otocelididae. Zootaxa 1335:1-50.

75. Hooge MD, Smith JPS. 2004. New acoels (Acoela, Acoelomorpha) from North Carolina. Zootaxa 442:1-24.

76. Hooge MD, Tyler S. 2001. Non-muscle actin in sclerotic components of the female reproductive system of acoel turbellarians. Am. Zool. 40:1064.

77. Hooge MD, Tyler S. 2003. Acoels (Platyhelminthes, Acoela) from the Atlantic coast of North America. Meiofauna Marina 12:7-36.

78. Hooge MD, Tyler S. 2005. New tools for resolving phylogenies: A systematic revision of the Convolutidae (Acoelomorpha, Acoela). J. Zoolog. Syst. Evol. Res. 43:100113.

79. Hooge MD, Haye P, Tyler S, Litvaitis MK, Kornfield 1. 2002. Molecular systematics of the Acoela (Platyhelminthes) and its concordance with morphology. Mol. Phylogenet. Evol. 24:333-342.

80. Hyman LH. 1951. The invertebrates. Vol. 2. Platyhelminthes and Rhynchocoela. The acoelomate Bilateria. New York: McGraw-Hill: 1-572.

81. Jong-Brink M, Boerh HH, Hommes TG, Kodde A. 1977. Spermatogenesis and the role of Sertoli cells in the freshwater snail Biomphalaria glabrata. Cell and Tissue Res., 181(1): 37-58.

82. Karling TG. 1985. Revision of Byrsophlebidae (Turbellaria Typhloplanoida). Ann. Zool. Fenn. 22:105-116.

83. Mainitz M. 1983. Gnathostomulida. In: Adiyodi KG, Adiyodi RG, eds. Reproductive biology of invertebrates, vol. I. Oogenesis, oviposition, and oosorption. Chichester: John Wiley & Sons. p. 169-180.

84. Mamkaev YuV, Kostenko AG. 1991. On the phylogenetic significance of sagittocysts and copulatory organs in acoel turbellanans. Hydrobiologia 227:307-314.

85. Mark EL. 1892. Polychoerus caudatus nov. gen., et nov. spec. Festschrift zum 70 Gebirtstage R. Leuckart: 298-309.

86. Marcus E. 1957. Turbellaria. In: Exploration hydrobiologique des Lacs Kivu, Edouard et Albert (1952-1954). Resultats scientifiques, Vol. Ill, fasc. 2:25-51.

87. Martens EE. 1984. Ultrastructure of the spines in the copulatory organ of some Monocelididae (Turbellaria, Proseriata). Zoomorphology 104: 261-265.

88. Martens E. 1985. Comparative ultrastructure of copulatory organs having a stylet in the Proseriata (Turbellaria). Hydrobiologia 132: 323-343.

89. Martens EE, Schockaert E. 1981. Observations on the ultrastructure of the copulatory organ of Archilopsis unipunctata (Fabricius, 1826) (Proseriata, Monocelididae). Hydrobiologia 84: 277-285.

90. Martens EE, Schockaert E. 1985. Studies on the Ultrastructure of the Genital Organs in Proseriata (Turbellaria). I. Cirrifera aculeata (Ax) (Coelogynoporidae). Zoologica Scripta 14:81-90.

91. Meixner J. 1925. Beitrag zur Morphologie und zum System der Turbellana-Rhabdocoela: II Uber Typhlorhynchus nanus Laidlaw und die parasitischen Rhabdocoelen nebst Nachtragen zu den Calyptorhynchia. Z. Morphol. Okol. Tiere 5:577-624.

92. Mount PM. 1970. Histogenesis of the rostrellar hooks of Taenia crassiceps (Leder, 1800) (Cestoda). J. Parasitol., 56(5): 947-961.

93. Miiller MCM, Sterrer W. 2004. Musculature and nervous system of Gnathostomula peregrina (Gnathostomulida) shown by phalloidin labeling, immunohistochemistry, and cLSM, and their phylogenetic significance. Zoomorphology 123:169-177.

94. Pasquinelli AE, McCoy A, Jimenez E, Salo E, Ruvkun G, Martindale MQ, Baguna J. 2003. Expression of the 22 nucleotide let-7 heterochronic RNA throughout the Metazoa: a role in life history evolution? Evol. Devel. 5: 372-378.

95. Raikova 01, Justine J-L. 1994. Ultrastructure of spermiogenesis and spermatozoa in three Acoels (Platyhelminthes). Annales Sci. Naturelles (Zoologie), 15:63-75.

96. Raikova 01, Justine J-L. 1999. Microtubular system during spermiogenesis and in the spermatozoon of Convoluta saliens (Platyhelminthes, Acoela)' tubulin immunocytochemistry and electron microscopy. Mol. Reprod. Develop. 52:74-85.

97. Raikova 01, Falleni A, Justine JL. 1997. Spermiogenesis in Paratomella rubra (Platyhelminthes, Acoela): ultrastructural, immunocytochemical, cytochemical studies. Acta Zoologica 78: 295-307.

98. Raikova 01, Flyatchinskaya LP, Justine J-L. 1998a. Acoel spermatozoa: ultrastructure and immunocytochemistry of tubulin. Hydrobiologia 383:207-214.

99. Raikova 01, Reuter M, Kotikova EA, Gustafsson MKS. 1998b. A commissural brain! The pattern of 5-HT immunoreactivity in Acoela (Plathelminthes). Zoomorphology 118:69-77.

100. Raikova 01, Reuter M, Justine J-L. 2001. Contributions to the phylogeny and systematics of the Acoelomorpha. In: Interrelationships of the Platyhelminthes. Littlewood DTJ, Bray RA, eds., p. 13-23. Taylor & Francis, London.

101. Reisinger E. 1933. Turbellarien der Deutschen Limnologischen Sunda-Expedition. Arch. Hydrobiol, Suppl. Trop. Binnengew 4:239-262.

102. RepiachofFW. 1885. Nachtrag zu vorstehender Mitteilung. Zool. Anz., 8,194:272-273.

103. Hydrobiol. 56-385-496. Rieger RM. 1971a. Die Turbellarienfamilie Dolichomacrostomidae nov. Fam. (Macrostomida). I. Teil. Vorbemerkungen und Karlingiinae nov. subfam. 1. Zool. Jb. Syst. 98:236-314.

104. Rieger RM. 1971b. Die Turbellarienfamilie Dolichomacrostomidae RIEGER II. Teil.

105. Dolichomacrostominae 1. Zool. Jb. Syst. 98:569-703. Rieger RM. 1986. Uber dem Ursprung der Bilateria: die Bedeutung der Ultrastrukturforschung fur ein neues Verstehen der Metazoenevolution. Verh. Dtsch. Zool. Ges. 79:31-50.

106. Rieger RM, Doe DA. 1975. The proboscis armature of Turbellaria-Kalyptorhynchia, aderivative of the basement lamina? Zool. Scr. 4:25-32. Rieger RM, Ladurner P. 2001. Searching for the stem species of the Bilateria. Belg. J.

107. Rieger RM, Tyler S, Smith JPS, Rieger GE. 1991. Platyhelminthes: Turbellaria. In: Harrison FW, Bogitsh BJ, eds. Microscopic anatomy of invertebrates Vol. 3: Platyhelminthes and Nemertinea. New-York, Wiley-Liss: 7-140.

108. Rohde K. 1991. The evolution of protonephridia of the Platyhelminthes. Hydrobiologia 227 (Dev. Hydrobiol 69): 315-321.

109. Rohde K, Watson N, Cannon LRG. 1988. Ultrastructure of spermiogenesis in Amphiscolops (Acoela, Convolutidae) and of sperm in Pseudactinoposthia (Acoela, Childiidae). J. Submicrosc. Cytol. Pathol. 20:595-604.

110. Ruiz-Trillo 1, Paps J, Loukota M, Ribera C, Jondelius U, Baguna J, Riutort M. 2002. A phylogenetic analysis of myosin heavy chain type 11 sequences corroborates that Acoela and Nemertoderematida are basal bilaterians. PNAS 99:11246-11251.

111. Ruiz-Trillo I, Riutort M, Littlewood DTJ, Herniou EA, Baguna J. 1999. Acoel flatworms: earliest extant bilaterian metazoans, not members of Platyhelminthes. Science 283:1919-1923.

112. Ruiz-Trillo I, Riutort M, Fourcade HM, Baguna J, Boore JL. 2004. Mitochondrial genome data support the basal position of Acoelomorpha and the polyphyly of the Platyhelminthes. Mol. Phylog. Evol. 33: 321-332.

113. Schmidt P, Sopott-Ehlers B. 1976. Interstitielle fauna von Galapagos XV. Macrostomum O. Schmidt, 1848 und Siccomacrostomum triviale nov. gen. nov. spec. (Turbellaria, Macrostomida). Mikrofauna Meeresbodens 57:1-45.

114. Smith JPS. 1981a. Fine structural observations on the central parenchyma in Convoluta sp Hydrobiologia 84: 259-265

115. Smith JPS. 1981b. Fine structural anatomy of the parenchyma in the Acoela and Nemertodermatida (Turbellaria). Ph.D. Dissertation, University of North Caroline, Chapell Hill.

116. Smith JPS, Tyler S. 1984. Serial sectioning and staining of resin-embedded material for light microscopy: recommended procedures for micrometazoans. Mikroskopie 41: 259-270.

117. Smith JPS, Tyler S. 1985. The acoel turbellarians: kingpins of metazoan evolution or a specialized offshoot? In: Conway-Morris S, George DG, Gibson R, Piatt JM (eds.), Origins and relationships of lower invertebrates. Oxford University Press, Oxford.

118. Smith JPS, Tyler S, Rieger RM. 1986. Is the Turbellaria polyphyletic? Hydrobiologia, 132:13-21.

119. Sopott-Ehlers B. 1984. Epidermale Collar-Receptoren der Nematoplanidae und Polystyliphoridae (Plathelminthes, Unquiphora). Zoomorphology 104:226-230.

120. Sterrer W. 1971. Gnathostomulida: problems and procedures. In: Proceedings of the First International Conference on Meiofauna. Hulings NC, ed. Contributions to Zoology 76. Smithsonian Institution Press, Washington, DC: 9-15.

121. Sterrer W, Rieger R. 1974. Retronectidae a new cosmopolitan marine family of Catenulidae (Turbellaria) In: Riser NW, Morse MP (eds.), Biology of the Turbellaria. McGraw-Hill, NY:63-92.

122. Sud BN. 1961. The "chromatoid body" in spermatogenesis. Quat. J. Microsc. Sci. 102: 273-292.

123. Westblad E. 1946. Studien ueber skandinavische Turbellaria Acoela. IV. Ark. Zool. 38A(l):l-56.

124. Westblad E. 1948. Studien ueber skandinavische Turbellaria Acoela. V. Ark. Zool. 41A(7):l-82.

125. Winsor L. 1990. Marine Turbellaria (Acoela) from North Queensland Mem.

126. Queensland Mus. 28:785-800. Zd'arska Z, Nebesarova J. 2003. Ultrastructure of the early rostellum of Silurotaenia siluri (Batsch, 1786) (Cestoda: Proteocephalidae) Parasitol Res. 89(6):495-500.

Информация о работе

Петров, Анатолий Александрович
кандидата биологических наук
Санкт-Петербург, 2007
ВАК 03.00.08

Диссертация

Ультраструктурные и гистохимические особенности половой системы бескишечных турбеллярий (Acoela) и их филогенетическое значение - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Ультраструктурные и гистохимические особенности половой системы бескишечных турбеллярий (Acoela) и их филогенетическое значение - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы