Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияния солености среды обитания на состав липидов некоторых водных беспозвоночных

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Влияния солености среды обитания на состав липидов некоторых водных беспозвоночных"

На правах рукоппс.:

К а ш н н Андрей Геннадьевич

Влияния солености среды обитания на состав липидов некоторых водных беспозвоночных

Специальность 03.00.16 - Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САМАРА -1997

Работа выполнена в лаборатории химического анализа компоненте! экосистем Института экологии Волжского бассейна РАН.

Научные руководители: - доктор биологических наук, профессор

Васьковскин В.Е. доктор химических наук Дсмипцкнй В.М.

Официальные оппоненты: - доктор биологических наук

Маркович Г.П. - доктор биологических наук Подковкип В.Г.

Ведущая органнзация-Нюкненовгородский государственный

университет им. Н.И. Лобачевского

Защита диссертации состоится " {9 " 1997 ГОда в " ■ю

часов на заседании диссертационного совета К 063.94.04 по присужденш ученой степени кандидата биологических наук в Самарском государственно] университете по адресу: 443011, г. Самара, ул. академика Павлова, 1 Самарский государственный университет, биологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарског государственного университета.

Автореферат разослан " " 1997 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук доцент

Мозговой Д.П.

/"И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Исследование процесса воздействия фактора среды на живой организм и процесса адаптации организма к этому фактору является одной из главных задач экологии. Соленость окружающей среды является одним из ведущих абиотических факторов, воздействующих на гидробио-нтов. В настоящее время доказано ее влияние на интенсивность обмена, скорость роста, темп эмбрионального и постэмбрионального развития, размножение и морфологию гидробнонтов. Соленость является одним из факторов, определяющих процесс микроэволюции водных организмов. По мнению В.В. Хле-бовича (1962) биологические адаптации к остальным факторам могут осуществляться лишь при условии предварительной адаптированности водных организмов к солевому режиму того или иного водоема. Различия во взаимоотношениях со средой обитания пресноводных и морских животных должны отражаться на составе и функциях структур, отграничивающих организм от внешней среды, то есть на биомембранах, основными компонентами которых, наряду с белками и углеводами, являются липиды. Известно, что лнпиды играют важную роль в адаптации организма к условиям среды обитания. Так, например, хорошо изучена роль липидов в адаптации к такому важному для гидробнонтов фактору как температура. В то же время работ, посвященных сравнительному исследованию липидного состава животных, обитающих в водоемах с различной соленостью, и работ, рассматривающих адаптационное значение липидов к этому фактору среды, крайне мало, а данные содержащиеся в них зачастую противоречивы. Кроме того, в подавляющем большинстве этих исследований в качестве объектов выбраны рыбы (Daikoki et al., 1982; Bolis et al., 1990) и высшие ракообразные (Chapelle, 1986), то есть гомеосмотические животные, и совершенно обойдены вниманием пойкилоосмотические организмы, к которым относятся различные беспозвоночные. Необходимо отметить, что к настоящему времени в научной литературе имеется большое количество сведений о липидах морских беспозвоночных, в то же время исследования липидов пресноводных представителей этой группы животных практически отсутствуют. Поэтому проведение сравнительного анализа состава липидов у морских и у пресноводных беспозвоночных является актуальным и представляет большой теоретический и практический интерес.

Сокращения в тексте: ГЖХ - газожвдкостная хроматография; ДФГ - дифосфатидилг-лицсрин; ЖК - жирные кислоты; ЛФЛ - лизофосфолнпиды; ЛФХ - лизо-фосфатидилхолнн; ЛФЭ - лнзофосфатидилэтаноламин; НЛ - нейтральные лшшды; ОЛ -общие липиды; СМ - сфингомиелин; ТСХ - тонкослойная хроматография; ФИ - фосфа-тидилинозит; ФК - фосфатидиая кислота; ФЛ - фосфолишщы; ФС - фосфатидипсерин; ФХ - фосфатидилхолнн; ФХП - фосфатндилхолнн-плазмалоген; ФЭ - фосфатиднлэта-полампи; ФЭП - фосфатидилтганоламии-плазмалоген; ЦАЭФ - цсрамндаминоэтнл-фосфоиат.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель работы заключалась в изучении влияния солености среды обитания на состав лишшов беспозвоночных. Соответственно перед автором были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать лишщный состав пресноводных беспозвоночных, принадлежащих к различным таксономическим группам.

2. Провести сравнительный анализ лнпидов пресноводных и морских организмов.

3. Рассмотреть роль лнпидов в адаптационных процессах, обеспечивающих возможность существования живых организмов в водах с различной соленостью.

4. Поиск среди пресноводных беспозвоночных объектов перспективных для получения биологически активных веществ липидной природы.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Впервые исследован состав лишшов губок, моллюсков и ракообразных, обитающих в бассейне р. Волга, а также некоторых видов моллюсков и ракообразных оз. Байкал. Проведено сравнение ли-пидного состава изученных пресноводных беспозвоночных с таковым родственных морских организмов. Обнаружено, что соленость среды обитания не влияет на количество общих, нейтральных и фосфолиппдов, а также на качественный состав фосфолиппдов рассмотренных групп беспозвоночных. Состав и содержание жирных кислот водных беспозвоночных также не зависят от солености среды. Установлена зависимость от солености среды обитания в содержании отдельных классов фосфолиппдов. Различия в уровнях индивидуальных классов фосфолиппдов пресноводных и морских беспозвоночных определяются не только принадлежностью животного к пойкилоосмотическим или гомеосмо-тическим организмам, но и формой приспособления к существованию в водоемах с различной соленостью. Обнаружено совпадение направленности адаптационных и эволюционных изменений количественного состава фосфолиппдов у двустворчатых и брюхоногих моллюсков.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗНА ЧЕНИЕ РАБОТЫ. Настоящая работа является частью проблемы дифференцированного изучения адаптивных явлений на различных уровнях организации живых систем с учетом их специфических особенностей и их взаимосвязи в общей системе адаптацнй. Решение этой проблемы является одним из основных требований, позволяющих в дальнейшем создать общую теоршо адаптации.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Исследован состав лишшов массовых видов беспозвоночных, являющихся важными компонентами пресноводных экосистем. Обнаруженные особенности влияния солености на липиды беспозвоночных могут быть использованы при интенсивном культивировании животных и подборе форм для акклиматизации. Проведенные исследования показали возможность использования пресноводных беспозвоночных в целях препаративного выделения веществ липидной природы для нужд медико-биологических исследований.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Материалы диссертации, опубликованные в научной печати, используются на кафедре зоологии, генетики и общей экологии Самарского государственного университета в учебном процессе, а также в научно-исследовательской работе сотрудников и студентов.

Материалы диссертации, также применяются ЗАО НПФ "Предприятие КЛАСС" в работе по производству липндных препаратов.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации докладывались на заседаниях лаборатории химического анализа компонентов экосистем Института экологии Волжского бассейна РАН (1991-1997 гг.); на 15 Международном Биохимическом Конгрессе (Израиль, г. Иерусалим, 1991); на заседании Тольяттннского отделения Биохимического Общества РАН (1992); на международной конференции "Экологические проблемы бассейнов крупных рек" (Тольятти, 1993). В полном объеме выполненная работа доложена на расширенном заседании лаборатории химического анализа компонентов экосистем ИЭВБ РАН.

ПУБЛИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Основные результаты проведенных исследовании опубликованы в 12 печатных работах.

ДЕКЛАРАЦИЯ ЛИЧНОГО УЧАСТИЯ АВТОРА. Сбор материала для исследований был проведен лично автором в течение 1990-1994 гг. во время экспедиций по Волжскому бассейну, на Каспийское море и озеро Байкал. Исследования состава лигащов собранных животных, кроме анализа состава жирных кислот, проведены автором лично. Газожидкостная хроматография образцов была проведена в Пражском институте микробиологии и в Институте органической химии с центром фитохимии Болгарской Академии Наук. Сбор литературного материала по липидам морских беспозвоночных, анализ полученных данных и оформление работы осуществлены автором лично. Основные результаты исследований опубликованны в соавторстве. Доля личного участия автора в написании и подготовке публикаций составляет от 25 до 60%.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Соленость среды обитания не влияет на количество общих липидов, нейтральных липидов, фосфолнпидов и качественный состав индивидуальных классов фосфолнпидов, а также на состав и содержание жирных кислот рассмотренных групп беспозвоночных.

2. Зависимость от солености среды обитания обнаружена в содержании следующих классов фосфолнпидов; фосфатидилхолина, церамидамнноэтил-фосфоната, фосфатидилинозита, фосфатидилсерина, днфосфатндилглицерина и фосфатидилэтаноламина, а также плазмалогенной формы фосфатндилэтанола-мина.

3. Различия в содержании классов фосфолнпидов пресноводных и морских беспозвоночных определяются не только принадлежностью животного к пойкилоосмотическпм или гомеосмотическим организмам, но и формой приспособления к существованию в водоемах с различной соленостью.

4. Направленность адаптационных изменений состава фосфолппидов у моллюсков при переходе от морских к пресноводным видам совпадает с эволюционными изменениями фосфолппидов, происходящими у первичноводных трехслойных организмов по мере продвижения вверх по "эволюционной лестнице".

5. Пресноводные беспозвоночные могут быть использованы для препаративного выделения биологически активных веществ липидной природы.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ, Работа состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы и приложений. Ее объем составляет 165 страниц, в том числе 4 таблицы, 15 рисунков, 33 приложения. Список литературы включает 61 отечественный и 151 зарубежный источник.

1. СОЛЕНОСТЬ КАК ФАКТОР ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ И ОТЛИЧИЯ В СОСТАВЕ ЛИПИДОВ ГИДРОБИОНТОВ, ОБИТАЩИХ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ СОЛЕНОСТИ

На основе литературного материала даны классификация природных вод по солености, характеристика фаун водоемов с различной соленостью. Рассмотрены механизмы осморегуляции. Показано, что основываясь на работах опубликованных в научной печати, выделить какие-либо различия в составе липидов гидробионтов, определяемые соленостью среды обитания, не представляется возможным.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объекты исследования. В настоящей работе в качестве объектов исследования выбраны водные беспозвоночные, принадлежащие к трем типам, а именно: губки, моллюски и членистоногие. При выборе объектов исследования мы руководствовались следующими критериями: 1) разнообразие типов беспозвоночных и уровней их развития предполагают множественный характер механизмов приспособления к условиям окружающей среды и, как следствие этого, различия в составе и структуре липидов; 2) классы, к которым принадлежат нс-следованные животные, должны быть представлены как морскими, так и пресноводными видами.

Нами проанализированы лнпиды трех видов губок, обитающих в оз. Байкал (Baicalospongia intermedia, Baicalospongia bacillifera и Lubomirskia baicalensis), и одного вида (Euspongila lacustris), обитающего в р. Волге. Четырех видов пресноводных двустворчатых моллюсков (Unió pictorum, Anodonta piscinalis, Sphaerium rivicola и Dreissena polymorpha), собранных в р. Волге, и одиннадцати видов пресноводных моллюсков, принадлежащих к классу Gastropoda: Baicalia oviformus, -Benedictia baicalensis, Valvata baicalensis, Valvata piligera (эндемики оз. Байкал) и Viviparus vivíparus, Limnaea stagnalis, Limnaea fragilis, Radix auricularia, Planorbias sp, Coretus corneus, Physa acuta (собраны в водоемах Волжского бассейна). Кроме того, нами были исследованы липиды двух пресноводных представителей подкласса Branchiopoda. Это Branchipus

stagnalis и Daphnia magna, а также пяти бокоплавов (представители подкласса Malacostraca), эндемиков озера Байкал: Eulimnogammarus cyaneus, Eulimnogammarus verrucosus, Eulimnogammarus vitlatus, Acanthogammarus grewingki, Spinocantus parazitika и бокоплава Gammarus sp. собранного в Куйбышевском водохранилище.

Методы исследования. Для получения экстрактов липидов использовали метод, описанный М. Кентсом (1975). Суммарные липидные экстракты разделяли методом колоночной хроматографии на основные классы HJT, ГЛ и ФЛ (Кейтс, 1975). Количественное содержание липидов во фракциях определяли взвешиванием.

Разделение ФЛ осуществляли двумерной микро-ТСХ в системах растворителей, предложенных Г. Роузером (Rouser et al, 1967) и Б. Никольсом (Nichols, 1964). Количественное определение фосфолипидов проводили по методу В.Е. Васьковского (Vaskovsky et al., 1975). Содержание плазмалогенов в фосфолипи-дах определяли по методу, описанному В.Е. Васьковскнм и В.М. Демонциш (Vaskovsky and Dembitsky, 1975).

Для получения метиловых эфиров ЖК использовали методику, описанную Кейтсом (1975), и метод с использованием фторида бора (Morrison and Smith, 1964). Пиколиновые эфиры ЖК были получены согласно методу Д. Харвея (Harvey, 1984).

Производные ЖК анализировали с помощью газожидкостной хроматографии на хроматографах "Chrom-5", "Pye Unicam" модель 304 и "Shimadzu QP-1000". Идентификацию пиков проводили сравнением с хромато-граммами метиловых эфиров чистых ЖК и по относительному времени удерживания. Относительное содержание ЖК рассчитывали на интеграторе "Computing integrator CI-100" или интеграторе "FID - GC". Хроматомасс-спектрометршо проводил!! на приборе Finnigan-MAT 1020В (США).

Статистическую обработку результатов проводили с использованием ПК 286 "IBM PC/AT". Вьпшсляли стандартные отклонения и ошибки средних арифметических. Достоверность различий средних оценивали по t - критер!по при р=0,05 (Лакин, 1973).

3. ВЛИЯНИЕ СОЛЕНОСТИ СРЕДЫ НА ЛИПНДНЫН СОСТАВ ГУБОК

3.1. Общие лнпиды губок и их основные классы Губкн являются пойкнлоосмотическими животными, неспособными к активной осморегуляцин (Бирштейн, 1949). Морские губкн обитают в основном в воде с нормальной морской соленостью. Опреснение воды приводит к их вымиранию, сокращению численности видов и особей. Так, в Баренцевом море обитает около 150 видов губок, в Белом море их всего 50 видов, в Черном - около 30 видов. Пресноводные губки, в свою очередь, не выносят морской воды, но заходят в эстуарии рек, впадающих, например, в Финский залив, Каспийское и Черное моря (Колтун, 1987).

Исследуя содержание ОЛ в четырех видах пресноводных губок, мы обнаружили, что этот показатель варьирует очень широко. Наименьшее количество лнпндов содержала В. bacillifera (37,9 мг/г сухого веса), наибольшее В. intermedia (136,2 мг/г сухого веса).

Среди основных классов липидов доминировали НЛ, их содержание варьировало от 38,7% (здесь и далее % от OJI) у Е. lacustris до 64,9% у L. baicalensis.

Вторыми по содержанию были ФЛ - от 23,3% (здесь и далее % от ОЛ) у L. baicalensis до 54,7% Е.lacustris. Содержание общих ФЛ в морских губках изменяется значительно. Так, в шести видах губок, собранных в заливе Посьета Японского моря, этот показатель варьировал от 16,4% (Myxilla incrustans) до 34.6% (Suberites domuneula) (Дембпцкип, Небылнцин, 19S0) и принципиально не отличался от такового для пресноводных видов.

3.2. Фосфолипиды губок

Главными ФЛ в исследованных видах пресноводных губок были ФХ (25,136.1%, здесь и далее от суммы ФЛ) и ФЭ (23,5-32,9%). ФС - 5,9-10.6%, ФИ - 2.59,4%, ФК - 0.9-6,5%. В байкальских губках было обнаружено высокое содержание ЛФХ (до 19,8%) и ЛФЭ (до 13,3%). Плазмалогены в ФЛ исследованных нами представителях класса Demospongiae были найдены в ФХ (от 6,4 до 26,1%, здесь и далее % от суммы форм в классе) и ФЭ (8,2 - 17,3%).

Сравнение качественного состава ФЛ пресноводных и морских видов показало, что он в основном сходен. Однако есть и различия. Так в Е. lacustris были отмечены 3 неидентифинированных ФЛ, в морских представителях класса только одни Х-лнпнд. В исследованных нами губках только Е. lacustris содер-жхта ДФГ, обнаруженный у подавляющего большинства морских видов (Дем-бицкий. Небылицин, 1980).

Сравнение количественного состава ФЛ представителей класса Demospongiae. показало, что у морских губок к главным ФЛ, наряду с ФХ и ФЭ, можно отнести и ФС, уровень которого у Н. panicea достигает 24,8% (Дембиц-кий. Небылицин, 19S0). В среднем уровень этого ФЛ у морских видах составляет 18.7±5.4%, что в два раза выше, чем у пресноводных (среднее значение 9.0=2.1%).

Достоверных различий в содержании других классов ФЛ у сравниваемых групп животных обнаружено не было.

3.3. Жирные кислоты губок

Сравнение состава ЖК показало, что основные ЖК пресноводных губок, являются обычными для большинства морских видов, в частности, это ЖК п-З и п-6 семейств. Липиды пресноводных гу бок, как н морских, содержат достаточно высокие уровни демоспонгиевых кислот. Единственное отличие морских видов от пресноводных заключалось в том, что исследованные нами виды содержали очень небольшие количества монометнлразветвленных и циклопропановых ЖК. Так, например, их содержание в ФЛ байкальских видов не превышало 2.5%. Низкие уровни этих кислот были обнаружены и в друтпх исследованиях, посвященных лнппдам пресноводных губок (Ilanh et al., 1989; Latyshev et al.,

1991; Dembitsky and Rezanka, 1996). Известно, что эти кислоты характерены для бактерий (Gillan and Hogg, 1984) и в морских губках они могут составлять до половины и более всех кислот фосфолипидов (Carballeira et al., 1986; Carballeira and Maldonado, 1989; Carballeira et al., 1993). Так, например, в фосфолипндах морской губки Strongylophora durissima содержание 19-метил-27:1 кислоты составляло 19,3%; 19-метил-28:0 - 12,3%; 5-метил-26:1 - 5% ЖК фосфолипидов (Dasgupta et al., 1984).

Присутствие этих кислот указывает на участие бактерий в пищевых цепях симбиотических ассоциаций губок (Conway and Capuzzo, 1991). Соответственно мы полагаем, что бактерии вносят лишь незначительный вклад в пул ЖК симбиотической ассоциации пресноводных губок.

Заканчивая сравнительный анализ липидов губок, отметим, что большая вариабельность в содержании различных классов липидов, наблюдаемая как в пресноводных, так и в морских видах, объясняется тем, что колонии этих животных образуют в водоеме сложнейшую симбиотическую систему, в состав которой, наряду с собственно губкой, входят: микроводоросли, бактерии, грибы, многочисленные простейшие, черви, ракообразные и другие организмы (Харченко и др., 1989; Kanayama and Kamishima, 1990). Естественно, что соотношение отдельных симбиотических элементов, зависящее, в свою очередь, от многочисленных экологических факторов, значительно влияют на состав и содержание липидов каждой конкретной колонии.

4. ВЛИЯНИЕ СОЛЕНОСТИ СРЕДЫ НА ЛИПИДНЫЙ СОСТАВ МОЛЛЮСКОВ 4.1.0бщие лнпиды и их основные классы у двустворчатых моллюсков

Моллюски являются пойюшоосмопгческими животными (Бирштешг, 1949). Однако большое число видов этих животных, в отличие от губок, характеризуется значительной степенью эвригалинности (Бергер, 1986).

Содержание ОЛ в исследованных представителях класса Bivalvia варьировало от 59,5 (U.pictorum) до 104,8 мг/г сухого веса (A.piscinalis). Для двух видов моллюсков было определено содержание ОЛ в свежей ткани, оно составило у U.pictorum 7,9 мг/г и 9,6 мг/г у D. polymorpha. Уровень ОЛ в морском двустворчатом моллюске Chlamys tehuelcha достигал 9,0 мг/г свежей ткани (Pollero et al., 1979), в мидии Mytilus edulis 10 мг/г свежей ткани (Sigurgisladottir et al., 1993). НЛ в пресноводных видах составляли от 49,2% (D. polymorpha) до 56,2% (A. piscinalis). Липнды двух морских двустворчатых моллюсков, С. virginica и Ostrea edulis, содержали 53,6% и 40,9% НЛ (Watanabe and Ackman, 1974), то есть примерно на том же уровне, что и липиды исследованных нами пресноводных видов. Содержание ФЛ в исследованных видах было от 31,6 (A. piscinalis) до 40,5% (D. polymorpha). Уровень ФЛ в липидах девяти видах морских двустворчатых моллюсков, проанализированных Э.Я. Костецкнм (1985), варьировал от 26,7 до 44,8%.

Таким образом, по содержанию OJI и их основных классов исследованные пресноводные двустворчатые моллюски принципиально не отличались от морских представителен класса Bivalvia.

4.2. Фосфолипиды двустворчатых моллюсков Доминирующими ФЛ в исследованных пресноводных моллюсках были: ФХ от 37,3% (U. pictorum) до 46,9% (A. piscinalis) и ФЭ от 31,6% (S. rivicola) до 32,7% (A. piscinalis). Содержание ФС изменялось от 5,6% (A. piscinalis) до 10,8% (U. pictorum); ФИ от 4,1% (A. piscinalis) до 7,2% (U. pictorum); ЦАЭФ от 7,3% (A. piscinalis) до 9,0% (S. rivicola); ДФГ от 3,2% (A. piscinalis) до 7,2% (D. polymorpha). Содержание ФК от следовых количеств до 0,5% (U. pictorum). Плазмалогены в пресноводных видах были обнаружены в ФХ и в ФЭ. Их содержание колебалось от 2,8% (D. polymorpha) до 10,8% (A. piscinalis) в ФХ, и от 69,3% (A. piscinalis) до 72,6% (S. rivicola) в ФЭ.

Переходя к сравнительному анализу состава ФЛ пресноводных и морских моллюсков отметим, что несмотря на большое число работ, посвященных количественному составу индивидуальных классов ФЛ морских беспозвоночных, исследования, в большинстве из них, проводились методом одномерной ТСХ, который часто не позволяет разделить все классы ФЛ. Кроме того, часто эти работы посвящены составу ФЛ отдельных органов и тканей. В силу вышеназванных причин для сравнения нами были выбраны работы выполненные Э.Я. Костецким (1985) и В.М. Дембицким (1981). Поскольку данные, приведенные в этих работах, получены на целых организмах методом двухмерной ТСХ и охватывают достаточно большое количество морских видов, обитающих в эври-галинной зоне.

Сравнение полученных нами результатов с данными Э.Я. Костецкого (1985) показало, что качественный состав ФЛ анализируемых групп животных идентичен, но ФЛ пресноводных двустворчатых моллюсков содержат больше ФХ (среднее значение для пресноводных видов 41,6±4,1%, для морских 34,8+2,7%), но меньше ЦАЭФ (среднее значение для пресноводных видов 8,3±0,7%, для морских 17,2±3,6%). Достоверных различий в содержании других классов ФЛ обнаружено не было.

4.3. Жирные кислоты двустворчатых моллюсков В результате сравнения состава ЖК исследованных нами пресноводных видов с таковым морских двустворчатых моллюсков, проанализированных рядом авторов (Paradis and Ackman 1977; Joseph, 1982; Pollero et al., 1983; Zhukova, 1991; Жукова, 1992), различий, определяемых соленостью мест обитания, обнаружено не было. Большая вариабельность в содержании ЖК, наблюдаемая как у пресноводных, так и у морских видов, определяется трофическими факторами и температурой среды обитания.

4.4. Общие липиды и их основные классы у брюхоногих моллюсков Содержание ОЛ у исследованных нами представителей пресноводных гастропод составляло от 21,4 мг/г (В. oviformus) до 102,6 мг/r (L. fragilis) сухого веса. Для четырех видов моллюсков было определено содержание общих липи-

дов в свежей ткан». Оно колебалось от 8,7 мг/г (V.viviparus) до 10,7 мг/r (С. corneus). Среди основных классов липидов в исследованных видах брюхоногих моллюсков доминировали НЛ: от 57,4% (В. oviformus) до 70,3% (В. baicalensis). ФЛ в исследованных видах составляли от 21,8% (В. baicalensis) до 34,6% (В. oviformus). У моллюска L.fragilis содержание ФЛ достигало 64,9%.

4.5. Фосфолипиды брюхоногих моллюсков Главными ФЛ в исследованных видах пресноводных брюхоногих моллюсков были ФХ (от 34,5% до 52,0%) и ФЭ (от 23,8% до 31,6%). Содержание ЦА-ЭФ варьировало от 3,9% до 9,7%; ФС - от 3,4% до 11,1%; ФИ - от 5,2 до 12,4%; ДФГ - от 2,3 до 10,4%; ФК - от следовых количеств до 0,6%; ЛФХ - от следовых количеств до 7,1% и ЛФЭ - от следовых количеств до 3,6%. Плазмалогены в ФЛ пресноводных брюхоногих моллюсков были обнаружены в ФХ (от 1,9 до 18,4%) и в ФЭ (от 42,5 до 79,2%). Как показало сравнение исследованных нами видов с видами, проанализированными Э.Я. Костецким (1985), пресноводные и морские брюхоногие моллюски не различаются по качественному составу ФЛ. Исключением являлись четыре морсюгх вида, принадлежащих к отряду Arhaeogastropoda, у которых был найден СМ, фосфолнтпгд, который не был обнаружен нами в пресноводных моллюсках. Однако, сравнение количественного состава индивидуальных классов ФЛ показало, что пресноводные виды отличаются от морских большим уровнем ФХ (42,3±5,8% н 38,2±3,5%, соответственно), ФС (8,5±б,2% и 6,2±1,8%), ФИ (7,7±2,0% и 4,3±1,2%) и ДФГ (5,7±2,3% и 3,4±1,3%). Кроме того, пресноводные представители класса Gastropoda содержали более низкие (в среднем 7,4±1,9%), чем морские виды (в среднем 12,2±3,2%), концентрации ЦАЭФ. Количество ФЭП в исследованных нами пресноводных гастроподах составило в среднем 58,1±9,3%, а в девяти морских видах, проанализированных В.М. Дембицким (1981), оно было выше (71,6±4,5%).

4.6. Жирные кислоты брюхоногих моллюсков Сравнение полученных нами данных по составу ЖК пресноводных брюхоногих моллюсков с таковыми для морских (Ackman et al., 1971; Gardner and Riley, 1972; Paradis and Ackman, 1977; Johns et al., 1980; Joseph, 1982), не показало принципиальных различий.

5. ВЛИЯНИЕ СОЛЕНОСТИ СРЕДЫ НА ЛИПИДНЫЙ СОСТАВ РАКООБРАЗНЫХ 5.1. Общие лнпиды ракообразных и их основные классы Одной из важнейших групп водной фауны является класс Crustacea типа Artropoda. Ракообразные населяют моря и пресные водоемы, а некоторые представители класса освоили и сушу. Именно у Crustacea происходит появление и развитие системы активной осморегуляции. Так, если бокоплавы и равноногие раки гомойосмотичны только в солевых границах нормальной жизнедеятельности, то десятиногие раки - строго гомойосмотичны (Бирштейн, 1949).

Содержание ОЛ в исследованных нами видах составляло от 65,0 мг/г (Е. verrucosus) до 160,3 мг/г (A. grewingki). сухого веса. Согласно литературным

данным, содержание OJI в ракообразных из соленых вод также отличается большой вариабельностью. Так, общие липиды морской копеподы Gaussia princeps составляли от 280 до 320 мг/г сухого веса (Lee, 1975). Содержание ли-пидов у Artemia sp. (представитель гипергалинной фауны), варьировало от 150 до 201 мг/г сухого веса (Webster and Lovell, 1991).

Среди основных классов липидов в исследованных нами видах ракообразных доминировали HJI: от 47,3% (В. stagnalis) до 74,9% (Е. vittatus), что не отличается от их содержания у Artemia sp. (62,3-70,9%) (Webster and Lovell, 1991).

Содержание ФЛ в проанализированных пресноводных видах ракообразных составляло от 19,2% (Е. vittatus) до 44,7% (В. stagnalis). Для сравнения ФЛ морской копеподы G. princeps составляли 12-19% (Lee, 1975), а у 14 морских видов, исследованных Э.Я. Костецким (1985), от 18,2 до 52,7%.

Таким образом, приведенные выше данные показывают, что содержание ОЛ и соотношение их основных классов у ракообразных обитающих в естественных условиях, колеблются в очень широких пределах и принципиально не отличаются у видов, обитающшс как в пресной, так и в морской воде.

5.2. Фосфолипнды ракообразных Главными ФЛ были ФХ и ФЭ, их содержание варьировало от 47,9% до 55,8% и от 22% до 27,5% общих ФЛ соответственно. СМ содержался в количестве 3,7-6,1%; ФС - 4,3-7,3%; ФИ - 5,0-6,9%; ДФГ - 4,4-8,3%; ФК - сл.-3,0%; ЛФХ - сл.-5,1% и ЛФЭ - следовые количества. Плазмалогены в ФЛ исследованных видов ракообразных обнаружены в ФХ и ФЭ, более богат плазмалогенами ФЭ. Содержание ФХП составляло от 6,0% до 16,3%, ФЭП - 30,9-47,5%.

Сравнение исследованных нами представителен класса Crustacea с морскими видами (Костецкий, 1985.) не выявило "принципиальных различий в качественном составе ФЛ, что касается содержания индивидуальных классов ФЛ, то было обнаружено, что пресноводные виды в'среднем содержат более высокие уровни ФЭ (24,0±1,9% и 21,8±2,1%, соответственно), ФС (5,6±1,0% и 3,8±1,9%, соответственно) и ФИ (6,1±0,7% и 3,5±1,3%, соответственно). Кроме того, количество ФЭП у пресноводных ракообразных составило в среднем 37,8±6,8%, а у восьми морских видов, проанализированных В.М. Дембицким, 51,5±12,4%. По остальным показателям достоверных различий у сравниваемых групп животных обнаружено не было.

5.3. Жирные кислоты ракообразных

Сравнение полученных нами данных о составе ЖК пресноводных ракообразных с таковыми у морских (Bottino, 1974; Chapelle, 1977; Watanabe et al., 1983; Webster and Lovell, 1991) различий не показало.

6. АДАПТАЦИОННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЛИПИДОВ У ВОДНЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ

Переходя к обсуждению адаптационного значения различий, обнаруженных в соотношении содержания отдельных классов ФЛ у морских и пресновод-

пых беспозвоночных, отметим, что факт образования колониями губок сложных многокомпонентных спмбиотпческнх систем, состав ФЛ которых зависит от числа н количества отдельных элементов, делает практически невозможным, несмотря на обнаруженные нами достоверные различия в уровне ФС, выделение отличий между морскими и пресноводными формами этих животных, определяемых только соленостью вод мест обитания.

Важным отличием морских и пресноводных брюхоногих моллюсков и ракообразных является установленный у пресноводных видов более высокой уровень ДФГ. Известно, что ДФГ богаты митохондрии - органеллы, являющиеся "энергетическими станциями" клетки. А поскольку жизнь в пресной воде требует дополнительных энергозатрат на осморегуляцшо (Хочачка и Сомеро, 19SS), то уместно предположить, что это влечет за собой увеличение числа или активности митохондрий в клетках, необходимых для компенсации возросших энергетических потребностей на осморегуляцшо у пресноводных видов. Наша точка зрения по этому вопросу совпадает с мнением, высказанным Р. Гилесом (Gilles, 1975), и подтверждается данными электронной микроскопии, показывающими повышенное содерженне мнтохондриальных частиц в задних жабрах Китайского краба (Eriocheir sinensis), акклиматизированного в пресной воде (Pequeux et а!., 1983). Кроме того, было обнаружено увеличение синтеза ДФГ из ФК в задних жабрах Китайского краба при миграции последнего из морской воды в пресную (Chapelle, 1986).

Отсутствие достоверных различий в содержании ДФГ у морских и пресноводных двустворчатых моллюсков, объясняется низким осмотическим давлением внутренней среды организма у последних (Хлебович и Комендантов, 1986), за счет чего пресноводным представителям класса Bivalvia удалось избежать увеличения энергозатрат на осморегуляцшо.

В настоящей работе было также обнаружено, что морские и пресноводные брюхоногие моллюски н ракообразных отличаются по уровню ФС. Ранее было обнаружено значительное увеличение синтеза ФС из ацетата в жабрах краба С. capidus (Whitney, 1974) и из сернна в задних жабрах Е. sinensis (Chapelle and Zwingelstein, 1984), при переносе животных из морской воды в пресную. К настоящему времени хорошо известно, что этот ФЛ оказывает модулирующий эффект на активность Na'K- АТФазы беспозвоночных - ключевого фермента осморегуляшш (Wheeler and Whittnm. 1970; Kimelberg and Papahadjopoulos, 1972; Roelofsen and Van Deenen, 1973).

Отсутствие различий в содержании ФС у морских и пресноводных двустворчатых моллюсков также объясняется низкой "соленостью" внутренней среды организма у последних.

Аналогичные различия между морскими и пресноводными беспозвоночными были обнаружены нами и для ФИ. Повышенное содержание <¡'11 было также отмечено в креветке Metapenaeus inonoceros из солоноватых вод (Gopakumar and Rajendranathan, 1975). Однако функциональная роль отличий в

содержании этого ФЛ у сравниваемых групп животных на настоящий момент не ясна.

Еще одной интересной особенностью пресноводных беспозвоночных является более низкое содержание в их ФЛ ФЭП, обнаруженное у исследованных представителей Gastropoda и Crustacea. Ранее снижение уровня плазмалогенов в ФЛ жабр лососей О. gorbuscha при переходе последних из моря в реку было показано Болисом с соавторами (Bolis et al., 1990).

На настоящий момент существует мнение (Грибанов, 1975), что плазма-логены участвуют в модуляции активности кальций-активируемой АТФазы. И хотя детальных исследований биологической роли плазмологенов пока еще не имеется, приведенные выше данные указывают на важную роль плазмалогенной формы ФЛ в процессе осморегуляции.

Отсутствие достоверных различий в содержании ФЭП у морских и пресноводных двустворчатых моллюсков объясняется наличием у них хорошо развитых жабр, органа, выполняющего не только функцию дыхания, но и функцию питания. Именно невозможность редуцировать этот важный для класса орган толкнула Bivalvia при вселении в пресные воды на путь снижения осмотического давления в1[утренней среды организма.

Характерной особенностью ФЛ пресноводных моллюсков является гораздо более низкое содержание в них ЦАЭФ. Пониженное количество ЦАЭФ у этих животных сопровождается более высоким уровнем ФХ. Достоверных различий в уровне ФХ у морских и пресноводных ракообразных обнаружено не было. Объяснить полученный результат, основываясь на имеющихся на настоящий момент данных, трудно. '

В настоящей работе было установлено, что пресноводные двустворчатые моллюски и ракообразные имеют более высокий уровень ФЭ. Увеличение биосинтеза ФЭ при содержании в разбавленной морской воде было обнаружено для жабр краба С. sapidus (Whitney, 1974), а также для жабр краба Е. sinensis содержавшегося в пресной воде (Chapelle, 1986). Несколько повышенный уровень ФЭ был отмечен, также в ФЛ жабр лосося О. gorbuscha, пойманного в реке (Bolis et al., 1990). Однако достоверных различий в количестве ФЭ у морских и пресноводных брюхоногих моллюсков нами не наблюдалось. Объяснение различий, в уровне этого ФЛ у рассматриваемых групп беспозвоночных, на настоящий момент затруднительно.

Изменения имеющие место в ФЛ пресноводных моллюсков совпадают с эволюционными изменениями ФЛ, происходящими у первичноротых трехслойных организмов. Как было доказано Э.Я. Костецким (1983), по мере продвижения по "эволюционной лестнице" у последних наблюдается увеличение содержания в ФЛ ФХ и уменьшение уровней ЦАЭФ и плазмалогенной формы ФЭ. Таким образом, с точки зрения биохимии липидов пресноводные моллюски являются филогенетически более молодой группой по сравнению с морскими видами.

Различия в соотношении индивидуальных классов ФЛ у морских и пресноводных беспозвоночных выявленные в настоящей работе показывают, что эти липиды играют важную роль в ионной проницаемости и регуляции активности ферментов биомембран.

7. ПРЕСНОВОДНЫЕ БЕСПОЗВОНОЧНЫЕ КАК ИСТОЧНИК БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ

Наибольший интерес из биологически активных вешеств липидной природы вызывают липиды с простой эфирной связью (ЛПЭС) и полнненасьпцен-ные жирные кислоты (ПНЖК).

Внимание исследователей к ЛПЭС возросло после идентификации структуры фактора активации тромбоцитов (ФАТ) - вещества, которое кроме эффекта, давшего ему название, вызывает аллергические, гемодинамотеские и воспалительные реакции в организме человека и животных. Структура ФАТ как 1-0-алкнл-2-ацетил-5П-глицеро-3- фосфохолина была установлена почти одновременно тремя группами исследователей (Demopoulos et al., 1979; Chignard et al., 1979; Blanket al., 1979).

Использование ЛПЭС как биологически активных веществ привели к поиску природного сырья, на основе которого можно вести синтез биологически активных липидов. На настоящий момент разработано несколько различных способов синтеза 1-0-алкнл-2-ацетил-5п-глицеро-3-фосфохолина (Blank et al., 1979; Muramatsu et al., 1981; Kumar et al., 19S4; Гордеев и др., 1984; Snyder, 1985; Godfroid et al., 1986). B.E. Васьковским и Л.М. Еремеевой (1984) был предложен способ получения 1-0-алкнл-5п-глицеро-3-фосфохолина (лизо-ФАТ) из липидов внутренних органов морской звезды Distolasteris nipón, богатой плазмалогенным ФЭ. Метилирование ФЭ в ФХ позволило авторам увеличить относительный выход лизо-ФАТ по сравнению с методом, использующим в качестве исходного материала только плазмалогенный ФХ сердца крупного рогатого скота (Blank et al., 1979).

Содержание плазмалогенного ФЭ в исследованных нами видах пресноводных двустворчатых моллюсков составляет около 70% от суммы форм в классе. Кроме того, эти виды на настоящий момент не находят практического применения. Учитывая тот факт, что, например, численность D. polymorpha в пресноводных водоемах достигает несколько десятков тысяч экземпляров, а биомасса десятки килограммов на квадратный метр (Ляхов и Михеев, 1964; Антонов, 1980; Оксшок и др., 1990), можно с уверенностью сказать, что пресноводные беспозвоночные в будущем могут стать важным источником для получения биологически активных ЛПЭС.

ПНЖК играют важную роль в жизнедеятельности любого организма. Некоторые из них, такие как дигомо-у-линолевая (20:3п-3), арахидоновая (20:4п-6), эйкозапентаеновая (20:5п-3), являются предшественниками эйкозаноидов -регуляторов многих физиологических процессов (Варфоломеев, Мевх. 1985;

Bell et al., 1986; Carroll, 1986). Это обстоятельство привело к поиску природных объектов, пригодных для выделения вышеназванных кислот в препаративных количествах. В результате проведенных нами исследований было обнаружено, что проанализированные виды беспозвоночных содержат достаточно низкие уровни ГГНЖК (не более 20%). Однако, рядом авторов (Morris, 1984; Kozlova and Khotimchenko, 1993) установлено, что пресноводные виды могут иметь высокий уровень (30-40%), например, 5,8,11,14,17-эйкозапентаеновой кислоты. Эти факты показывают необходимость продолжения поиска среди пресноводных беспозвоночных, объектов, удобных для препаративного выделения кислот для нужд медико-бнологическ1гх исследований.

ВЫВОДЫ

1. Исследован качественный и количественный состав липидов 26 видов беспозвоночных, принадлежащих к 4 классам (Demospongia, Crustacea, Gastropoda и Bivalvia) из 3 типов (Spongia, Arthropoda и Mollusca). Выявлены общие и частные закономерности распределения различных классов липидов у исследованных животных.

2. Соленость среды обитания не влияет на содержание общих липидов, нейтральных липидов, фосфолипидов и качественный состав индивидуальных классов фосфолипидов, а также на состав и содержание жирных кислот рассмотренных групп беспозвоночных.

3. Зависимость от солености среды обитания обнаружена в содержании следующих классов фосфолипидов: фосфатидилхолина, церамидаминоэтил-фосфоната, фосфатидилинозита, ф'осфатидилсерина, дифосфатидилглицерина и фосфатидилэтаноламина, а также плазмалогенной формы фосфатидилэтанола-мина. .-...

4. Рассмотрена адаптационная роль обнаруженных различий в содержании индивидуальных классов фосфолипидов. Различия в содержании классов фосфолипидов пресноводных и морских беспозвоночных определяются не только принадлежностью животного к пойкилоосмотическим или гомеосмоти-ческим организмам, но и формой приспособления к существованию в водоемах с различной соленостью.

5. Направленность адаптационных изменений состава фосфолипидов у моллюсков при переходе от морских к пресноводным видам совпадает с эволюционными изменениями фосфолипидов, происходящими у первичноводных трехслойных организмов по мере продвижения вверх по "эволюционной лестнице".

6. Пресноводные беспозвоночные, наряду с морскими видами, могут быть использованы в качестве источника биологически активных веществ лн-пиднон природы.

Список работ опубликованных по теме диссертации

Dembitsky V.M., Kashin A.G.and Karaganova M.V. Phospholipid and fatty acid composition of freshwater sponge Euspongilla Lacustris from the Volga river estuary // Сотр. Biochem. Physiol. - 1991. - V. 100B. - P. 185-187.

Dembitsky V.M., Kashin A.G. and Stefanov K. Comparative investigation of phospholipids and fatty acids of freshwater molluscs from the Volga river basin // Сотр. Biochem. Physiol. - 1992. - V. 102B. - P. 193-198.

Dembitsky V.M., Rezanka T. and Kashin A.G. Comparative examination phospholipids and fatty acid from some Caspian invertebrates // Сотр. Biochem. Physiol. - 1993.-V. 104В,-P. 617-622.

Dembitsky V.M., Rezanka T. and Kashin A.G. Fatty acid and phospholipid compositions of freshwater molluscs Anodonta piscinalis and Limnaea fragilis from the river Volga // Сотр. Biochem. Physiol. - 1993. - V. 105B. - P. 597-601.

Dembitsky V.M., Rezanka T. and Kashin A.G. Comparative study of the endemic freshwater fauna of Lake Baikal. 1. Phospholipid and fatty acid compositions of two molluscs species Baicalia -oviformis and Benedictia baicalensis // Сотр. Biochem. Physiol. - 1993. - V. 106B. - P". 819-823 .

Dembitsky V.M., Rezanka T. and Kashin A-.G. CQmparative study of the endemic freshwater fauna of Lake Baikal. 2. Unusual lipid composition of two sponges Baicalospongia bacilifera and B. intermedia (Family Lubomirskiidae, Class Demo-spongiae)//Сотр. Biochem. Physiol.- 1993. - V. 106B.-P. 825-831.

Кашин А.Г. Эколого-биохимнческое исследование брюхоногих моллюсков реки Волга и озера Байкал // Экологические проблемы бассейнов крупных рек: междунар. Конф. - Тольятти, 1993."- С. 81-82.

Dembitsky V.M., Rezanka Т. and Kashin A.G. Comparative study of the endemic freshwater fauna of Lake Baikal. 3. Phospholipid and fatty acid composition of the amphipod crustacean of genus Eulimnogammarus // Сотр. Biochem. Physiol. -1994.-V. 107В,-P. 317-323.

Dembitsky V.M., Rezanka T. and Kashin A.G. Comparative study of the endemic freshwater fauna of Lake Baikal. 4. Phospholipid and fatty acid composition two gastropod molluscs of genus Valvata // Сотр. Biochem. Physiol. - 1994. - V. 107B.-P. 325-330.

Dembitsky V.M., Kashin A.G. and Rezanka T. Comparative study of the endemic freshwater fauna of Lake Baikal. 5. Phospholipid and fatty acid composition of the deepwater amphipod crustacean Acanthogammarus (Brachyuropus) grewingkii // Сотр. Biochem. Physiol. - 1994. - V. 108B. - P. 443-448.

Dembitsky V.M., Rezanka T. and Kashin A.G. Comparative study of the endemic freshwater fauna of Lake Baikal. 6. Unusual fatty acid and lipid composition of the endemic sponge Lubomirskia baicalensis and sponge's amphipod crustacean parasite Brandtia (Spinacantus) parasitica // Сотр. Biochem. Physiol. - 1994. - V. 109B. -P. 415-426.

Dembitsky V.M., Rezanka T. and Kashin A.G. Phospholipid and fatty acid compositions of the endemic amphipod crustacean Issycogammarus bergi from the brack-

ish mountain Lake Issyk-Kul (Tian Shan, Middle Asia) // Comp. Biochem. Physiol. -1994,-V. 107B. - P. 331-336.