СОМАТИЧЕСКАЯ ПОЛИПЛОИДИЯ КЛЕТОК ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ПЕРЕДНЕЖАБЕРНЫХ БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ

Анисимов А.П., Токмакова Н.П., Галимулина¹ Н.А.

Кафедра клеточной биологии Дальневосточный государственный

университет (ДВГУ), Владивосток,E-mail: tokmak@bio.dvgu.ru

¹Институт биологии моря (ИБМ ДВО РАН), Владивосток

Пищеварительная железа (ПВЖ) моллюсков выполняет основную функцию, связанную с внутриклеточным пищеварением. В эпителии пищеварительных канальцев выявлено два типа дифференцированных клеток – пищеварительные и базофильные (секреторные). Установлено, что у разных видов гастропод эти типы клеток различаются по уровням плоидности (Анисимов, 1981; Обухова, 1986; Анисимов и др., 1995; Токмакова и др., 2002). В частности, высокие уровни плоидности 4с – 8с –16с –32с были зарегистрированы в базофильных клетках пищеварительной железы у представителей подклассов Pulmonata (легочные) и Opisthobranchia (заднежаберные). Менее подробно в этом плане исследованы брюхоногие моллюски подкласса Prosobranchia (переднежаберные).

В работе использовали 33 вида переднежаберных гастропод. Для цитофотометрических исследований клеток пищеварительной железы готовили постоянные давленые препараты и окрашивали их по Фельгену на ДНК. Фотометрию ядер производили на монохроматическом микроденсометре М-85 (Vickers) в свете с длинной волны 550 нм. Данные обрабатывали также с помощью компьютерного анализатора изображений при использовании программы Adobe PhotoShop 5.0. Для каждого вида от двух – трех животных измеряли до 100 - 200 ядер и по полученным данным строили гистограммы распределения ядер ПВЖ по массе ДНК - фуксина.

Установлено, что пищеварительные клетки у всех исследованных видов брюхоногих моллюсков являются диплоидными (2с). Возможно, что выбор диплоидного гистогенеза пищеварительными клетками определяется, прежде всего, их функциональными особенностями – участием в процессах внутриклеточного пищеварения, в результате которого клетки быстро разрушаются, погибают и требуют регулярной замены новыми. Для базофильных клеток характерна соматическая полиплоидия, но степень ее проявления оказывается различной переднежаберных гастропод, принадлежащих к 4 разным отрядам.

У блюдечек, представителей Docoglossa - одного их самых древних отрядов подкласса Prosobranchiа - в базофильных клетках эпителия пищеварительных канальцев зарегистрированы уровни плоидности от 2с до 8с. Соматическая полиплоидия наблюдается и в пределах отряда Mesogastropoda. Полиплоидные клетки уровней 4с – 16с выявляются у всех исследованных видов этого отряда, кроме Cryptonatica janthostoma. В то же время у брюхоногих моллюсков примитивного отряда Vetigastropoda и у гастропод - хищников – представителей наболее продвинутого в эволюционном плане отряда Neogastropoda в основном обнаружены базофильные клетки с уровнем плоидности 2с, редко 4с.

Таким образом, в отличие от ранее изученных нами легочных и заднежаберных гастропод, у которых соматическая полиплоидия носит системный, облигатной характер (Анисимов, 1999; Токмакова и др., 2002, 2003), у переднежаберных брюхоногих моллюсков она факультативно проявляется в разных отрядах.

При изучении распространения полиплоидии в тканях растений и животных всегда ставится вопрос о причинах, способствующих возникновению полиплоидии. Так, у растений делаются попытки установить корреляцию между полиплоидией и климатом, географической широтой, местом обитания, способом размножения (Грант, 1984; Малахова, 2000). При исследовании полиплоидии в кардиомиоцитах и гепатоцитах млекопитающих было установлено, что размер тела животных оказывает определенное влияние на уровни плоидности клеток (Кудрявцев и др., 1997; Анацкая, 1999).

По нашему мнению, факультативное проявление соматической полиплоидии у переднежаберных гастропод прежде всего определяется эколого-трофическими факторами и функциональными нагрузками. Исследованные нами виды моллюсков различаются по способу питания, среди них есть плотоядные, растительноядные и детритофаги. Интенсификация секреторной функции в базофильных клетках у некоторых видов моллюсков может привести к возникновению в них конкуренции между ауто- и гетероснтезами и переходу их на эндорепродукцию.

Факультативное проявление соматической полиплоидии выявлено и для клеток слюнных желез переднежаберных брюхоногих моллюсков (Зюмченко, Анисимов, 2002; см. также настоящий сборник).

Переход клеток на эндорепродукцию может происходить и при действии на них неблагоприятных факторов среды. Считается, что полиплоидный геном является более устойчивым, чем диплоидный к повреждениям (Бродский, Урываева, 1981).

В связи с обитанием на литорали, у исследованных видов подкласса Prosobranchia возникли адаптационные системы - толерантность и резистентность к умеренным и экстремальным изменениям солености, температуры, к опреснению, обсыханию, к существованию в солоноватых водах. Ряд авторов (Precht, 1958; Kinne, 1971) считает, что в основе толерантности и резистентности моллюсков лежат разные механизмы. Толерантность (”capacity”) как приспособление к умеренным дозам воздействия обусловлена адаптационной пластичностью клеток и тканей, в которых усиливаются процессы синтеза белка, РНК, изменяется активность различных ферментов. Резистентность (”resistance adaptation”) – это устойчивость к экстремальным дозам фактора, она определяется комплексом неспецифических реакций – герметизацией мантийной полости, наличием толстой раковины, хорошо развитой мускульной ноги.

В ходе эволюции моллюсков становление комплексов адаптаций и их механизмов к экстремальным и умеренным изменениям солености, температуры и другим абиогенным фактором происходило независимо (Kinne, 1971). У разных видов моллюсков приспособленности к экстремальным и умеренным изменениям абиотических факторов среды могут проявляться в разном сочетании в зависимости от того, в каких экологических условиях они обитают. В связи с этим мы можем высказать предположение, что при адаптациях моллюсков клетки разных тканей могли неидентично отвечать на действие неблагоприятных факторов и, вследствие нарушений митотических циклов, переходить на эндорепродукцию. Для подтверждения и развития этого предположения нужны дальнейшие более подробные исследования физиологических, биохимических молекулярно-генетических свойств полиплоидных клеток.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (проект РНП.2.1.1.2641) и Фонда US CRDF (проекты REC-003-VL-06 / BP1M03).