авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Динамика развития пигментной системы личинок шпорцевой лягушки

На правах рукописи

Джапова

Вита Валентиновна

Динамика развития пигментной системы

личинок шпорцевой лягушки

03.03.05 – биология развития, эмбриология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва - 2012

1

Работа выполнена на кафедре эмбриологии биологического факультета Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Владимир Александрович Голиченков Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Элеонора Норайровна Григорян Институт Биологии Развития им. Н.К. Кольцова РАН, Москва доктор биологических наук, профессор Борис Дмитриевич Васильев Кафедра зоологии позвоночных Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

Ведущая организация:

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова

Защита диссертации состоится 22 мая 2012 года в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного Совета Д.501.001. в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119234, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, Биологический факультет МГУ, ауд. М-1.

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

Автореферат разослан 19 апреля 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Калистратова Е.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Пигментная система амфибий в силу особенностей своего строения предоставляет уникальные возможности для исследования многих сторон онтогенеза путем прямого наблюдения, не прибегая к методам анатомирования и фиксации животных. Элементы пигментной системы позволяют реконструировать ее как целое по физиологии и морфологии отдельных клеток.

Основной элемент пигментной системы – дермальный меланофор – клетка, которая в дифференцированном состоянии способна перемещать свой пигмент, распределяя его по периферии – дисперсия, либо собирая его в перикариальное положение – контракция. Кроме самостоятельного интереса, как пример внутриклеточной мобильности, эта физиологическая реакция дает возможность посмотреть влияние физиологических реакций на морфологические реакции пигментной системы, суть которых состоит в увеличении числа клеток и количества пигмента в них.

Знание закономерностей развития пигментной системы в онтогенезе X.

laevis позволит проследить переход от клеточного уровня реакций пигментной системы к реакциям целых организмов.

Несмотря на постоянный интерес исследователей к пигментной системе земноводных, есть вопросы, которые требуют более углубленного изучения.

Для построения полной картины развития пигментной системы амфибий необходимы тщательные и длительные наблюдения в течение всего личиночного периода.

Актуальной задачей является изучение процессов терминальной дифференцировки и митотической активности дермальных меланофоров в течение всего личиночного периода развития шпорцевой лягушки - с момента вылупления личинок из оболочек до завершения метаморфозного климакса. При изучении процесса развития дермальных меланофоров личинок шпорцевой лягушки предыдущими исследователями (Pehlemann, 1967;

Стародубов и др., 1979;

Вассиф, 1979) интервал между фотосъемками составлял от 3 до 7 дней в течение 3-х недель. На наш взгляд существенное значение имеет сокращение интервала между наблюдениями за состоянием пигментной системы Xenopus laevis в период личиночного развития, так как учесть все происходящие события можно регистрируя их в интервале не более 24-48 часов.

Физиологическим состоянием дермальных меланофоров можно управлять, создавая разный фон и разную интенсивность падающего света. В имеющихся работах по изучению фоновых адаптаций личинок амфибий в расчет принимается обычно лишь фон дна, тогда как возможное влияние бокового фона не учитывается. Мы решили восполнить этот пробел и оценить влияние бокового фона на пигментную систему при длительной фоновой адаптации животных.

Цель исследования – изучение динамики индивидуального развития дермальных меланофоров у личинок X. laevis в различных условиях фона.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить динамику дермальных меланофоров на одном (сером) фоне в течение всего личиночного периода.

2. Выявить влияние фона дна и стенок контейнеров (9 вариантов сочетания фона стенок и дна) на физиологические и морфологические реакции дермальных меланофоров в период прометаморфоза.

3. Изучить динамику развития дермальных меланофоров на ранних стадиях развития личинок – в период преметаморфоза на трех фонах.

4. Оценить влияние фона (3 варианта фона стенок и дна контейнеров) на динамику развития дермальных меланофоров в период прометаморфоза.

5. Оценить состояние пигментной системы личинок X. laevis в период метаморфозного климакса.

Научная новизна и практическая значимость работы. Наши исследования позволили проследить развитие дермальных меланофоров в кожных покровах шпорцевой лягушки на протяжении всего личиночного периода – от появления первых пигментных клеток до их исчезновения в период метаморфозного климакса. Регистрация динамики численности дермальных меланофоров с интервалом 24-48 часов позволила выявить основные этапы в развитии пигментной системы личинок X. laevis.

Впервые выявлено существенное влияние бокового фона на развитие дермальных меланофоров личинок X. laevis, установлены различия в физиологических и морфологических реакциях.

Уточнена граница митотической активности дермальных меланофоров, выявлены «всплески» митозов, их интенсивность и продолжительность на разных фонах.

Проведена оценка вклада терминальных дифференцировок меланобластов и митотической активности дермальных меланофоров в изменение численности пигментных клеток в периоды пре- и прометаморфоза в индивидуальном развитии личинок на разных фонах.

Впервые прослежено изменение пигментной системы личинок шпорцевой лягушки в период метаморфозного климакса.

Проведенное исследование существенно дополняет имеющиеся данные по развитию пигментной системы амфибий и открывает возможности для использования ее как модельного объекта в других аспектах.

Установленные в работе закономерности могут быть использованы для иллюстрации процессов дифференцировки и пролиферации пигментных клеток в курсах эмбриологии, гистологии, цитологии.

Оценка влияния бокового фона на развитие пигментной системы амфибий имеет существенное значение при постановке экспериментов с животными, развивающимися в любых условиях освещения, и является важным дополнением в методику исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на научных семинарах кафедры эмбриологии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, Международной Пущинской школы-конференции молодых ученых (Пущино, 2010), III конференции «Биология стволовых клеток: фундаментальные аспекты», (Москва, 2011), ХIV международном совещании и VII школе по эволюционной физиологии 2011), и (Санкт-Петербург, XVIII XIX Международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2011, 2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ. Из них статей в журналах, соответствующих Перечню ВАК, – 2, тезисов докладов и материалов конференций – 5.

Личное участие автора. Работа выполнена непосредственно автором.

Выводы сделаны на основании собственных оригинальных результатов.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на страницах и состоит из глав «Введение», «Обзор литературы», «Материал и методы исследования», «Результаты исследования и их обсуждение», «Выводы», «Список литературы». Работа включает 88 иллюстраций. Список цитированной литературы содержит 219 наименований, из которых 38 на русском, 181 на иностранных языках.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В работе приведены данные экспериментальных исследований, выполненных на кафедре эмбриологии Биологического факультета в течение 2008-2011гг.

Объект исследований – личинки шпорцевой лягушки (Xenopus laevis Daudin). Для определения стадий развития шпорцевой лягушки использовали таблицы нормального развития Ньюкупа и Фабера (Nieuwkoop, Faber, 1956).

Условия содержания животных. Икринки на стадии нейрулы рассаживали на разные фоны. В первом эксперименте животных содержали при температуре 18-220С в контейнерах с прозрачными стенками и серым дном. При оценке влияния бокового фона – в контейнерах со всеми сочетаниями белого, серого и черного фона дна и стенок (всего 9 вариантов).

Контейнеры помещали в закрытый бокс с искусственным освещением белым светом продолжительностью 12 часов в сутки с освещенностью на дне бокса до 40 лк. Детальное исследование пигментной системы в периоды пре- и прометаморфоза провели при постоянной температуре воды +240С на трех фонах. В каждом контейнере содержали по 3-6 животных.

Прижизненные наблюдения. С помощью цифрового фотоаппарата Canon Powershot A540, смонтированного на окуляр стереомикроскопа МБС-10, осветителя HGY3 (Лабкомплекс) мощностью 150 Вт, фотографировали общий вид животных и боковой участок туловища - «щеку» (рис. 1), анестезию не использовали. В каждой серии опытов фотосъемку проводили около двух месяцев, всего сделали более 15000 снимков.

Сопоставляя последовательные снимки Рис.1. Исследуемый участок наблюдаемого участка, определяли накопленное за период между съемками количество как поделившихся меланофоров, так и возникших из непигментированных меланобластов.

Появление дочерних клеток на месте одной клетки указывало на прошедшее деление меланофора (рис.2а,б), возникновение маленького меланофора на ранее пустом месте – на факт дифференцировки (рис.3а,б).

Рис.2а. Фото 30 апреля 2009г. Рис.2б. Фото 02 мая 2009г.

Рис.3а. Фото 30 апреля 2009г. Рис.3б. Фото 02 мая 2009г.

Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) использовали для определения количества меланина, накопленного в дермальных меланофорах.

Для изучения тонкого строения дермальных меланофоров провели электронно-микроскопическое исследование кожных покровов личинок в период метаморфозного климакса.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Оценка изменения численности дермальных меланофоров в ходе личиночного развития X. laevis в условиях комнатной температуры и естественной смены освещенности Головастики X. laevis являются одним из немногих объектов, которые предоставляют возможность прижизненно in situ регистрировать как деление дермальных меланофоров, так и их дифференцировку из меланобластов, благодаря прозрачности кожи личинок, а также отсутствию других пигментных клеток в области локализации дермальных меланофоров.

F.Pehlemann (1967) провел сравнение еженедельных микрофотографий кожи туловища личинок на 52-59 стадиях развития. С.М. Стародубов и др.

(1989) наблюдали за динамикой дермальных меланофоров на 46-54 стадиях развития личинок, проводя микросъемку с промежутком в 3 дня.

Мы провели эксперимент, аналогичный работам вышеописанных авторов. Наши наблюдения длились с момента вылупления личинок до завершения ими личиночного периода.

Уже на второй день после вылупления личинок на исследуемом участке насчитывается не менее 20 меланофоров. Затем до стадии количество пигментных клеток меняется незначительно (рис.4). Далее в течение примерно 3 недель (стадии 54-56) кривая численности пигментных клеток неуклонно поднимается вверх, при этом особенно заметно увеличение числа клеток на стадии 55, когда их численность возрастает вдвое.

Рис. 4. Изменение численности меланофоров у личинки С Рост численности пигментных клеток в процессе развития личинок шпорцевой лягушки происходит как за счет митозов, так и за счет дифференцировок.

Анализ полученных нами данных для индивидуальных животных (рис.

5) показал, что в динамике дифференцировок четко выделяются периоды активности и покоя. Первый период активности длится около двух недель – Рис. 5. Динамика дифференцировок за 48 часов у личинки С с момента вылупления личинок до стадии 47. После первого всплеска дифференцировок отмечен период покоя на стадиях 47-51, когда происходит рост меланофоров, дифференцировки отсутствуют. В последующие 3 недели (стадии 52-55) отмечается второй период активности дифференцировок, обеспечивающий дополнительное увеличение числа личиночных меланофоров. Далее – единичные дифференцировки на стадиях 56-57.

Митотическая активность у индивидуальных животных начинается на стадиях 53- 54, демонстрируя нескольких резких «всплесков» на стадии (рис.6). За активный митотический период у личинок прибавилось 28-36% клеток от их общей численности к концу прометаморфоза.

Рис. 6. Динамика митозов за 48 часов у личинки С По данным Ф. Пелеманна (1973) у животных из контрольной группы на стадиях 53-59 средние значения митотической активности лежали в пределах 0,80-1,57 ‰/час, а средние значения активности дифференцировок – в пределах 0,40-0,75‰/час. Митотическая активность меланофоров согласно нашим данным сосредоточена на стадиях 53-55 и может достигать 3,5-4,0 ‰ /час, что заметно больше данных, полученных Ф.Пелеманном. По данным Вакахары (Wakahara, 1972) величина митотической активности эпителиальных клеток плавников личинок X. laevis на 56 стадии при использовании колхицинового метода (накопление митозов за 4 часа инкубации в растворе колхицина) лежала в интервале 4-7 ‰/час. Такие значения сопоставимы с нашими данными, однако митотическая активность меланофоров в наших опытах наблюдалась только на стадиях 53-55, тогда как высокая митотическая активность эпителиальных клеток отмечена на стадиях 44-56.

Наш эксперимент показал преимущества ежедневных фотосъемок животных: выявлены периоды покоя и активности, «всплески»

дифференцировок и митозов в процессе развития дермальных меланофоров у личинок X. laevis. Ниже наши данные представлены с интервалом в 7-8 дней (рис.7), как у Ф. Пелеманна (Пелеманн, 1967) и с интервалом в 3-4 дня (рис.8), как у С.М. Стародубова и др. (1989). В обоих случаях можно обнаружить лишь один митотический подъем.

Рис. 7. Динамика митозов личинки С2 Рис. 8. Динамика митозов личинки С с интервалом в 8 дней с интервалом в 4 дня Полученные данные оказались интересными и заслуживающими дальнейшего более тщательного изучения, особенно выявленные нами «всплески» митозов.

Количество пигментных клеток зависит главным образом от фона, но в предыдущих исследованиях обычно обращали внимание лишь на фон дна.

Поэтому мы решили выяснить, как влияет боковой фон на фоновые адаптации личинок X. laevis.

Влияние бокового фона контейнеров на развитие меланофоров у 2.

личинок X. laevis 18- Животных содержали при температуре в стеклянных контейнерах со всеми сочетаниями белого, серого и черного фона дна и стенок (всего 9 вариантов). Контейнеры помещали в закрытый бокс с искусственным освещением белым светом продолжительностью 12 ч в сутки.

Для оценки физиологической адаптации личинок X. laevis к различным сочетаниям фонов дна и стенок были использованы животные 50-й стадии.

Известно, что для проявления фоновых реакций требуется небольшая освещенность. Так, для личинок Rana temporaria величина освещенности для оптимального проявления физиологических фоновых реакций составляет 20 80 лк (Голиченкова и др., 1972). Для развития личинок X. laevis не нужно много света, и они вполне удовлетворительно развиваются в полной темноте (Детлаф, Руднева, 1975). Мы подобрали освещенность, при которой пигмент в меланофорах личинок, содержавшихся 1-2 ч в контейнере с белыми стенками и дном, был почти полностью агрегирован (МИ=1-2), в контейнере с черными стенками и дном сильно диспергирован (МИ=4-5), а в остальных контейнерах пигментные клетки имели промежуточную степень дисперсии.

Эти данные четко показали, что в наших условиях степень дисперсии пигмента в меланофорах сильно зависела от бокового фона.

При одинаковых условиях внешнего освещения (в пустом боксе освещенность около 100 лк) величины освещенностей внутри контейнеров, которые являются суммой падающего и отраженного от стенок света, лежат в интервале 40-70 лк (рис.9).

Существование фоновых реакций обеспечивается благодаря наличию в сетчатке сформированного глаза двух фоторецепторных зон – центральной, воспринимающей падающий свет, и краевой, улавливающей отраженный свет (Хогбен, 1936;

Hogben, Slome, 1936). Величина фоновых реакций зависит от соотношения двух гормонов: мелатонина, который стимулирует агрегацию пигмента в пигментных клетках, и меланоцитстимулирующего гормона (МСГ), способствующего дисперсии пигмента (Голиченков, 1979).

При адаптации личинок к белому фону отраженный рассеянный свет попадает на краевую зону сетчатки, что приводит к выделению глазом такого количества мелатонина, которое перекрывает действие МСГ и приводит к полной агрегации пигмента. На черном фоне отраженный свет отсутствует, поэтому в организме выделяется меньше мелатонина, но больше МСГ, что способствует полной дисперсии пигмента. При адаптации к серому фону пигмент занимает промежуточное положение между полной агрегацией и полной дисперсией.

Дисперсия пигмента способствует, а агрегация препятствует морфологической реакции (Babak, 1910). Чем выше диспергированность пигмента, тем выше относительная концентрация МСГ и тем больше количество меланофоров при длительной адаптации, так как этот гормон стимулирует деление и дифференцировку пигментных клеток (Smith-Gill, 1974).

Наименьшее количество меланофоров было найдено у личинок, содержавшихся в контейнерах с белыми стенками и белым дном, а наибольшее – у личинок, содержавшихся в контейнерах с черными стенками и черным дном (рис.10).

Рис.9. Освещенность внутри контейнеров, Рис.10. Численность меланофоров (М) создаваемая падающим и отраженным у личинок X. laevis 55-й стадии светом Б, С, Ч - белая, серая и черная окраска.

В числителе – фон стенок, в знаменателе – фон дна.

У животных, выросших в контейнерах с одинаковым фоном дна и различным фоном стенок, количество меланофоров тем выше, чем темнее фон стенок, причем при сравнении влияния белых и черных стенок это увеличение, по крайней мере, двукратное. А у животных, выросших в контейнерах с одинаковым фоном стенок и различным фоном дна, увеличение количества меланофоров при от белого фона дна к черному не превышало 50%. Различия в количестве меланофоров у животных мы отмечали уже на 48-й стадии развития личинок, но достоверными эти различия стали на 55-й стадии (Джапова, 2011).

Численность меланофоров обратно пропорциональна значениям освещенности внутри контейнеров, создаваемой светом, отраженным от дна и стенок контейнеров.

Количество пигмента в меланофорах личинок тем выше, чем темнее фон стенок и дна контейнеров. Особенно отчетливо проявляется разница в количестве пигмента на 1 мг сухой массы образцов кожных покровов личинок при сочетаниях одинакового фона стенок и дна контейнеров:

Рис. 11. Динамика количества количество пигмента в меланофорах на пигмента на 1мг сухой массы образцов при разных сочетаниях сером фоне на 50%, а на черном - на 92% фона стенок и дна выше по сравнению с белым фоном (рис. 11). Содержание головастиков на белом фоне сопровождается повышением уровня мелатонина в организме (Голиченков, Соколова, 1980). Это сказывается на агрегации меланина в дермальных меланофорах и низком уровне синтеза пигмента в них.

Напротив, на черном фоне меланофоры находятся под действием МСГ, происходит усиленный синтез пигмента (Katsutoshi, 1971;

Wilson, Morgan, 1979). При изменении фона дна от белого к черному при одинаковых стенках количество пигмента возрастает на 15-40%, а при изменении фона стенок контейнеров от белого к черному при одинаковом фоне дна – на 40-60%.

Таким образом, боковой фон, изменяя освещенность внутри контейнеров, оказывает значительное влияние, как на физиологическую, так и на морфологическую фоновую адаптацию личинок X. laevis. Данное обстоятельство следует учитывать при постановке опытов с животными, развиваюшимися при различных условиях освещения.

3. Изучение пигментной системы личинок X. laevis в период преметаморфоза при содержании животных на разных фонах В этом и следующем экспериментах в боксе был устроен термостатируемый «теплый пол», с помощью которого температуру воды в контейнерах поддерживали на уровне 24,0±0,2С.

В опубликованных данных по влиянию фона на развитие пигментной системы амфибий учитывался только фон дна, фон стенок не учитывался, к тому же литературные данные по развитию пигментной системы личинок X.laevis в период преметаморфоза отсутствуют.

Период преметаморфоза включает стадии развитие не 36-49, контролируется эндокринной системой (Etkin, 1968). Резкий подъем числа меланофоров отмечен в разных сериях эксперимента на третий или второй день, далее численность пигментных клеток нарастает плавно (рис.12).

В преметаморфозе личинок X.laevis мы выделили два этапа. Во время первого этапа продолжительностью 3- суток (с момента вылупления по стадию) возникает основное количество меланофоров в результате дифференцировки из меланобластов.

Такая динамика численности Рис.12. Динамика численности меланофоров в период преметаморфоза меланофоров совпадает с активностью преметаморфоза дифференцировок в первые 3-5 суток (рис.13). По отношению к общему числу дифференцировок в преметаморфозе дифференцировки, прошедшие за первые трое суток на всех фонах, составили соответственно 70 - 72%, а за пять суток – 79 - 83%. На втором этапе, с 47 по 49 стадию количество меланофоров меняется незначительно, как за счет дифференцировок, так и за счет митозов (рис.14).

Отдельные митозы можно наблюдать на сером и черном фонах уже на 45-47 стадиях, возможны кратковременные всплески митозов на 48 и Рис.13. Динамика дифференцировок Рис. 14. Динамика митозов в период преметаморфоза в период преметаморфоза преметаморфоза стадиях. В целом пролиферативная активность меланофоров оказалась относительно невелика: вклад митозов в общее число меланофоров в период преметаморфоза составил 1-6%. На белом фоне митозы отсутствуют.

Влияние фона на развитие меланофоров у личинок X. laevis в с 4.

момента вылупления до начала метаморфозного климакса Мы оценили влияние трех фонов на развитие пигментной системы личинок X. laevis с момента вылупления до начала метаморфозного климакса, который начинается с 58 стадии. Средняя продолжительность развития в этот период составила у животных на белом фоне 49 дней, на сером – 34, черном – 43 дня. Можно предположить, что менее комфортным для развития животных является белый фон, когда развитие запаздывает на 1-2 недели по сравнению с серым и черным фонами.

Наименьшее количество меланофоров (117) отмечено у личинок, содержавшихся в контейнерах с белыми стенками и белым дном, а наибольшее (170) – у личинок, содержавшихся в контейнерах с черными стенками и черным дном (рис.15). Достоверная разница в количестве пигментных клеток у личинок, содержавшихся на разных фонах, отмечена впервые с 50-51 стадий до конца прометаморфоза. Это значит, что фоновые реакции у личинок шпорцевой лягушки можно зарегистрировать с 50 стадии развития.

Рис.15. Динамика численности меланофоров на трех фонах К концу прометаморфоза превышение численности меланофоров у животных, выросших в контейнерах с черным фоном стенок и дна на 30% выше, чем у животных на белом фоне и на 15% выше по сравнению с животными, содержавшимися на сером фоне.

В динамике диференцировок на разных фонах после первого «всплеска» в первые 5 суток развития на белом и черном фонах отмечен период покоя до 48-51стадий, происходит рост меланофоров, далее активный период без всплесков до 56 стадии, затем период относительного покоя до стадии. На сером фоне период покоя не выражен, дифференцировки у животных происходят до 56 стадии. Сопоставление среднего числа дифференцировок на трех разных фонах (рис.16) показало, что на белом и сером фонах значения близки, 82 и 84 соответственно, на черном – 65, что составило 70, 60 и 40% соответственно от общей численности меланофоров к концу прометаморфоза.

А Б В Рис. 16. Динамика дифференцировок на белом (А), сером (Б) и черном (В) фоне Митозы начинаются на белом фоне на стадии 50 (19-20-й дни со дня вылупления), на сером и черном фоне на стадиях 48-49 (12-14-й дни). На белом фоне отмечены два «всплеска» на 50 и 54 стадиях, количество митозов во время «всплеска» варьирует от 5 до 15 в сутки (рис.17). На сером и черном фонах – по два «всплеска» на 51 и 54-55 стадиях. Количество митозов во время «всплеска» достигает 10-20 в сутки на сером и 20-25 на черном фоне.

В результате митозов у животных на белом фоне прибавилось 27–40, на сером – 39–63, на черном – 83–114 меланофоров, что составило соответственно 26–35%, 28–48%, 52–66% от общего числа клеток к концу прометаморфоза.

Вклад митозов в общую численность меланофоров: на белом фоне 30%, на сером – 40%, на черном – 60% от общего числа клеток к концу прометаморфоза.

А Б В Рис. 17. Динамика митозов на белом (А), сером (Б) и черном (В) фоне На белом и сером фонах пополнение популяции дермальных меланофоров происходит преимущественно за счет дифференцировок, на черном фоне – за счет митозов.

Состояние пигментной системы в период 5. X. laevis метаморфозного климакса В этот период мы выделили два этапа. На первом этапе (стадии 58-60) появляются дефинитивные дермальные меланофоры (рис.18), которые локализованы в дерме. «Взрослые» дермальные меланофоры возникают в большом количестве одновременно в нескольких участках туловища.

Признаков их деления не видно, поэтому возникает резонное предположение о том, что необходимое количество дифференцировок обеспечивается за счет предварительного размножения меланобластов. «Фронт» постметаморфных «взрослых» меланофоров, возникших в области ноздрей, начинает двигаться навстречу аналогичному «фронту», сформировавшемуся в области мозга.

Личиночные дермальные меланофоры располагаются несколько глубже появляющихся дефинитивных меланофоров, на внутренней поверхности личиночной дермы.

Второй этап характеризуется деградацией личиночных меланофоров (стадии 61-62). После прохода над ними «фронта» дефинитивных дермальных меланофоров, личиночные меланофоры разрушаются, а их пигмент исчезает (рис.19). Постепенно процесс метаморфоза кожи распространяется по всему кожному покрову животных.

Рис.18. 58-я стадия Рис.19. 62-я стадия Электронно-микроскопическое исследование кожи туловища личинок показало, что в процессе развития пигментной системы на разных фонах диаметр меланосом в дермальных меланофорах не изменяется.

ВЫВОДЫ Изучалось влияние условий освещения (создаваемое различным сочетанием черного, серого и белого цвета стенок и дна контейнеров при одинаковых условиях внешнего освещения) на дермальные меланофоры личинок X. laevis от возникновения до их постепенного исчезновения и начала замены дефинитивными в период метаморфоза.

1. В динамике развития пигментной системы личинок X. laevis выявлены и описаны 5 этапов: I – первоначальная дифференцировка личиночных меланофоров (до 46 стадии);

II – рост меланофоров, возникших ранее, при незначительном изменении численности за счет отдельных митозов и дифференцировок меланобластов (стадии 47–51);

III – резкое увеличение численности меланофоров как за счет митозов, так и за счет дифференцировок (стадии 52–56);

– появление дефинитивных IV дермальных меланофоров (c 58 стадии);

V – деградация личиночных меланофоров (стадии 61–62).

2. Установлено, что боковой фон может оказывать значительное влияние, как на физиологическую, так и на морфологическую фоновую адаптацию личинок X. laevis, изменяя освещенность внутри контейнеров, создаваемую падающим и отраженным от стенок светом. У животных, выросших в контейнерах с одинаковым дном и различным боковым фоном, число меланофоров тем выше, чем темнее боковой фон, причем при сравнении влияния белых и черных стенок это увеличение двукратное. Количество пигмента в дермальных меланофорах животных обратно пропорционально величинам освещенности внутри контейнеров.

3. Выявлена разница в длительности развития животных до завершения прометаморфоза (до 58 стадии), средняя продолжительность развития животных на белом фоне составила 49 дней, на сером – 34, черном – 43 дня.

Можно предположить, что менее комфортным для развития животных является белый фон, когда развитие запаздывает на 1-2 недели по сравнению с серым и черным фоном.

4. Показано, что первое пополнение популяции дермальных меланофоров происходит у личинок за счет «всплеска» дифференцировок независимо от условий освещения в первые трое суток после вылупления, когда образуется первоначальная группа дермальных меланофоров (20-30% от общей численности к концу прометаморфоза). В целом, вклад дифференцировок в общую численность меланофоров составил на белом фоне 70%, на сером – 60%, на черном – 40 %.

5. Уточнена граница митотической активности дермальных меланофоров.

Начало митотических делений, их количество зависят от условий освещения:

на белом фоне митозы начинаются на стадии 50 (19-20-й дни со дня вылупления), на сером и черном фонах – на стадиях 48-49 (12-14-й дни).

Интенсивность митозов на белом фоне 5-15, на сером – 10-20, на черном 20-25 делений в сутки.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. В.В. Джапова, С.М. Стародубов, В.А. Голиченков. Влияние фона стенок контейнеров на пигментацию личинок Xenopus laevis //Вестник МГУ, сер.

биология. 2012. № 2. С. 7-12.

2. В.В. Джапова, С.М. Стародубов, В.А. Голиченков. Динамика численности дермальных меланофоров у личинок Xenopus laevis на ранних стадиях развития //Ученые записки государственного гуманитарно-педагогического университета им. Н. Г. Чернышевского. Сер. естественные науки. 2012. № 1.

С. 92-97.

Публикации в других изданиях:

1. В.В. Джапова, С.М. Стародубов, В.А. Голиченков. Изучение развития дермальных меланофоров у личинок Xenopus laevis // Биология - наука ХХI века: 14 Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 19 - 23 апреля 2010 года). 2010. Сборник тезисов конференции. Т.1.

С. 124-125.

2. В.В. Джапова, С.М. Стародубов, В.А. Голиченков. Роль меланобластов в формировании пигментной системы личинок Xenopus laevis // III Конференция «Биология стволовых клеток: фундаментальные аспекты», посвященная памяти академика Н.Г. Хрущева (Москва, 6–8 июня 2011г.).

М., 2011. Сборник тезисов конференции. С.40-42.

3. В.В. Джапова, С.М. Стародубов, В.А. Голиченков. Оценка влияния фона стенок контейнеров на пигментацию личинок Xenopus laevis // ХIV международное совещание и VII школа по эволюционной физиологии.

Тезисы докладов и лекций. Санкт-Петербург, 24-29 октября 2011 г. - СПб.:

ВВМ, 2011. С. 64-65.

4. Джапова В.В. Влияние различной окраски стенок и дна сосуда на количество меланофоров у Xenopus laevis // XVIII Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2011».

Сборник тезисов конференции. М.: МАКС Пресс, 2011. С. 8-9.

5. Джапова В.В. Особенности динамики дермальных меланофоров на ранних стадиях развития личинок Xenopus laevis // XIX Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2012». Сборник тезисов конференции. М.: МАКС Пресс, 2012. С. 11.



 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.