![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Всестороннее изучение функциональной анатомии и биологии развития беспозвоночных создает основу фундаментальных научных исследований эволюционных процессов, играет решающую роль в понимании функционирования биоценозов и живых систем в целом. Полученные результаты могут быть использованы для биотехнологических целей, а также для генетического и морфологического мониторинга биоразнообразия. Проводимые исследования необходимы для разработки диагностики и прогноза изменения природной среды в ХХI веке в России под влиянием природных и антропогенных факторов, оценки экологических последствий глобальных изменений климата, и сохранения жизнеобеспечивающих функций природных биосистем всех уровней организации.
Detailed study of functional anatomy and developmental biology of invertebrates creates the basis of the fundamental scientific investigation of evolutionary processes, and plays the crucial role in understanding of biocoenosises and living system functioning in general. Findings can be used for biotechnological purposes, and for genetic and morphological biodiversity monitoring. The research is necessary for diagnostics and forecast of environmental changes in XXI century in Russia under the effect of natural and anthropogenic factors, estimation of ecological consequence of global climate alterations, and preservation of life sustenance function of natural biosystems at all levels of organisation.
Будут получены новые данные об эмбриональном и раннем постэмбриональном развитии ряда видов Metazoa, относящихся к типам Porifera, Cnidaria и Arthropoda. Процессы регенерации и бесполого размножения будут сопоставлены с морфогенезами при половом размножении. Анализ клеточного поведения и ряда механизмов регуляции формообразования послужит основой для последующего изучения эволюционных механизмов. На основании анализа морфологических, ультраструктурных и молекулярных признаков будет проведена реконструкция системы Tantulocarida, загадочной группы миниатюрных паразитических ракообразных.
1. Продолжено изучение закономерности морфогенетических процессов у представителей низших многоклеточных – представителей Губок и Стрекающих. На гистологическом и ультраструктурном уровнях описаны процессы раннего эмбрионального развития и метаморофза личинок гидроидных Gonothyraea loveni, Sarsia lovenii, Clava multicornis и Aglantha digitale. Проанализировано поведение клеток (пролиферация, миграция, дифференцировка) начиная со стадий дробления, формирования личинки и ее метаморфоза в первичный полип. Выявлены определенные различия в порядке формирования нервной системы у личинок Гидроидных, относящихся к разным экологическим группам. Начато сравнительное изучение закономерностей морфогенезов на начальных стадиях формирования медузоидной стадии Гидроидных и Сцифоидных, что позволит в дальнейшем приблизиться к пониманию базового жизненного цикла Стрекающих (Cnidaria) для решения спорных вопросов филогении этой группы низших Metazoa. 2. Проведены и продолжаются сборы материала для изучения паразитических стадий мешкогрудых ракообразных (Ascothoracida). С применением различных методов световой, электронной и лазерной конфокальной микроскопии изучены и описаны новые для науки виды из центрально и северной Пацифики. По генам 28S и трем белок-кодирующим генам проведен молекулярно-генетический анализ филогении группы Thecostraca, включая представителей миниатюрных паразитов, представителей группы Tantulocarida. Полученные филогенетические деревья подтверждают выдвинутую ранее гипотезу о сестринском положении Tantulocarida по отношению к Cirripedia внутри таксона Thecostraca. Продолжаются исследования ультраструктуры личиночных стадий Tantulocarida.
В соответствие с заявленными в технических заданиях целями проекта исследования проводились по двум основным направлениям: 1) Изучение развития и вегетативного размножения низших многоклеточных (Porifera, Cnidaria); 2) Исследование филогенетических связей между ракообразными класса Thecostraca. Целью исследований по первому направлению было проведение сравнительного анализа эмбрионального и раннего пост-эмбрионального развития представителей Гидроидных (Hydrozoa) и Сцифозоа (Scyphozoa), отличающихся закономерностями жизненного цикла. В ряде исследований акцент был сделан на формировании нервной системы и ее трансформации в случае метаморфоза личинки. 1. Впервые детально, с применением классических и современных методов, изучено эмбриональное и ранее постэмбриональное развитие гидроидного Aglantha digitale. Данный вид представляет значительный сравнительный интерес, так как характеризуется прямым развитием медузы из личиночной стадии без полипоидной стадии. Изменение жизненного цикла наложило определенные изменения на эмбриональное развитие, и на развитие нервной системы. Нервная система у данного вида в значительной степени напоминает формирование нервной системы у одиночных гидроидных полипов. Получен обширный материал по созреванию ооцитов у гидроидного Ectopleura larynx, которое происходит путем слияния предшественников с образованием синцития. Многочисленные ядра такого синцитиального ооцита продолжают, судя по всему, активно участвовать в процессах раннего развития зародыша вплоть до стадии гаструлы. Анализ эмбрионального развития E. larynx позволяет утверждать, что развитие происходит без метаморфоза. Жизненный цикл Sarsia lovenii мало отличается от типичного для Hydrozoa жизненного цикла со сменой полипоидного и медузоидного поколения. Вместе с тем, проведенные исследования позволили выявить характерные особенности эмбрионального развития и формирования личиночной нервной системы, связанные с малоклеточностью личинки. Подробное изучение закономерностей полового размножения широко распространенного вида Clava multicornis позволило обнаружить и описать феномен гермофрадитизма и интерсексуальности. Данный вид гидроидного обычно представлен раздельнополыми колониями. Однако в условиях плотных агрегированных поселений были обнаружены гермафродитные колонии, несущие, кроме того, интерсексуальные гонофоры («гонады»). Экспериментально показано, что это возможно за счет срастания гистосовместимых колоний разного пола и миграции предшественников половых клеток. На примере двух видов колониальных гидроидных, относящихся к разным основным группам Гидроидных - Obelia longissima (Thecata) и Sarsia loveni (Athecata) – проведен анализ процесса вегетативного размножения. Основное внимание было обращено на закономерности клеточного поведения формирование нервной системы в отделяющихся фрагментах. Показано, что основную роль в отделении фрагментов от колонии играет апоптоз клеток. Неровная система во вновь формирующихся из фрагментов колониях развивается заново из предшественников – и-клеток. 2. Проведены исследования эмбрионального и раннего пост-эмбрионального развития ряда представителей Сцифоидных (Scyphozoa, Cnidaria). Анализ эмбрионального развития сцифоидных Aurelia aurita, Cyanea capillata и и C. tzetlinii позволил провести сравнение процессов гаструляции у сцифоидных и кораллов. На основании этого сделан вывод о том, что гаструляцию у сцифоидных можно рассматривать как видоизменение «базового варианта гаструляции» у кораллов на основе гетерохронии. Процессов формирования глотки первичного полипа «перенесен» с личиночной стадии на стадию метаморфоза личинки после ее прикрепления к субстрату. Выявлена закономерность формирования септ у сцифополипов, детально изучена их анатомия и ультраструктура. Результаты позволяют утверждать, что принцип организации полипоидных стадий кораллов и сцифоидных сходен. Получены уникальные данные об эмбриоанльном развитии сидячей медузы эмбрионального развития Lucernaria qudricornis (Staurozoa). Начато изучение процесса гаструляции у сцифомедузы Pelagia noctiluca с прямым развитием. Полученные по этому направлению результаты позволят провести более детальный сравнительно-эволюционный анализ закономерностей развития представителей Стрекающих (Cnidaria). Кроме того, понимание разнообразия раннего развития представителей этой группы поможет в прогнозе вероятных изменений в функционировании биосистем при возможных изменениях природной среды. 3. Проведен детальный сравнительный анализ процесса реагрегации клеток и восстановления исходной организации животного у двух видов губок. Для работ по этому направлению были выбраны представители трех наиболее многочисленных групп губок, относящихся к кл. Demospongiae и кл. Calcarea (п/кл Calcaronea и п/кл Calcinea). Одной из форм пластичности организации губок является способность их клеток к реагрегации после диссоциации тканей животного. В ходе этого процесса происходит формирование многоклеточных агрегатов разнообразного строения, и при определенных условиях может происходить полное восстановление исходной организации животного. В работе были проанализированы факторы, влияющие на процесс реагрегации и его финальную стадию, закономерности клеточного поведения. Полученные результаты и отработанные методы и подходы делают процесс реагрегации клеток удобной модельной системой, которая позволяет в контролируемых условиях изучать функционирование тканей губок, что поспособствует более глубокому пониманию особенностей организации и биологии этих древних животных. Данное направление исследования имеет прикладной потенциал, так как может послужить основой разработки промышленного культивирования губок с целью получения биологически активных соединений. Целью исследований по второму направлению было проведение всесторонних исследований ракообразных, представителей групп Thecostraca и Tantulocarida. Достижение этой цели возможно на основе всесторонних исследований с использованием двух основных подходов: молекулярно-генетического и морфологического. Паразитические ракообразные Tantulocarida — являются крайне мало изученным таксоном. Необходима полная реконструкция их жизненного цикла и детальное изучение анатомии и ультраструктуры различных стадий в жизненном цикле, а также исследование их распространение и биоразнообразия. Группа Thecostraca представлена либо сидячими (Cirripedia: Acrothoracica, Thoracica), либо паразитическими ракообразными (Ascothoraciada, Facetotecta, Cirripedia: Rhizocephala). На основе изучения развития, морфологии и ультраструктуры представителей Thecostraca возможно понять эволюцию паразитизма внутри группы, выявить весь спектр приспособлений к паразитическому образу жизни. В ходе работ по данному направлению получены следующие результаты: 1. По свободно-живущим личинкам описаны два новых вида Tantullocarida (Tantulacus coroniporus sp. nov и Polyniapodella thieli sp.nov) из Атлантического океана с глубин около 5726 м. Для исследований тантулокарид впервые использована конфокальная лазерная микроскопия (CLSM), что позволяет изучать единичные образцы (голотипы) небольших (75-150 мкм) личинок тантулюсов без риска их потери, который высок при подготовке для исследований на сканирующем электронном микроскопе. Использование конфокальной микроскопии позволило описать структуру и скульптуру наружных покровов, а также некоторые внутренние структуры тантулюса, такие как стилет, хоботок, кишка, мышцы, в том числе ретракторы стилета. Это представляет отдельный интерес, так как целый ряд органов личинки тантулюса, дегенерирует после её оседания на хозяина. 2. Мониторинг популяции Tantulocarida в окресностях ББС МГУ (Белое море). Сбор проб в двух локациях в типичном местообитании изучаемых видов в летний и зимний период проведен с целью обнаружения ранее не изученных половозрелых самок беломорских тантулокарид. Был сделан предварительный вывод, что тантулокариды переживают зимний период на стадии прикрепившегося тантулюса. 3. Участие в 2016 году в Немецко-Российском глубоководном рейсе (So250) на немецком судне Sonne в Тихом океане в районе Курило-Камчатского желоба (KURAMBIO II) позволило собрать пробы из мест потенциального обитания Тантурокарид, имеющих в основном глубоководное распространение. В ходе экспедиции KURAMBIO II удалось собрать уникальный материал по данной группе ракообразных с ультраабиссальных глубин, что впервые подтверждает их распространение в хадальной зоне Мирового океана. В ходе разбора проб тантулокариды были обнаружены в пробах на всех исследованных глубинах: от 5500м до 9300м. В ультраабиссальной зоне Мирового океана (глубже 5000м) тантулокариды отмечены впервые. В качестве хозяев зарегистрированы гарпактициды 9 родов, а также один вид равноногих раково (Isopoda: Macrostyllidae). Сделана уникальная находка: два экземпляра партеногенетических стадий тантулокарид были обнаруженны на глубине 3000-6000 м, прикрепленными к планктонным гарпактицидам рода Nodivorax, являющихся типично планктонными видами. Сделанная находка — это первый случай заражения планктонных ракообразных тантулокаридами. Впервые в районе Курило-Камчатского желоба были собраны представители двух отрядов (Dendrogastrida и Laurida) мешкогрудых ракообразных (Ascothoracida). Зарегистрирован новый вид хозяина для паразитического мешкогрудого рода Dendrogaster. Два предположительно новых вида Ascothoraх (отр. Laurida) были обнаружены в генитальных бурсах двух различных видов офиур. Описаны два новых вида и новый род мешкогрудых ракообразных (Thecostraca: Ascothoracida) с глубин 5200-5700 м Курило-Камчатской впадины. Ascothorax rybakovi Kolbasov et Petrunina, 2018, паразитирующий в генитальных бурсах офиуры Amphiophiura cf. pacifica (Litvinova 1971) и Cardiosaccus pedri Kolbasov et Petrunina 2018 – паразит офиуры Ophiacantha pacifica (Lütken & Mortensen 1899). На основании морфологических признаков проведена ревизия семейства Ascothoracidae, показана невалидность рода Parascothorax. В ходе разбора проб был обнаружен один экземпляр изоподы семейства Macrostyllidae, с прикрепленным к нему паразитом (Tantulocarida, Doryphallophoridae). Образец был изучен при помощи конфокальной лазерной и световой микроскопии, что позволило по одному экземпляру паразита получить информацию о морфологических признаках личинки и взрослой стадии — самца. В ходе разбора пробы глубоководного планктона из района Курило-Камчатского желоба собрано более 40 экземпляров паразитов планктонных гарпактицид сем. Aegisthidae (род Pontostratiotes). В том числе - уникальная находка самки тантулокариды. Ранее самки тантулокариды были найдены всего дважды за всю историю изучения этого таксона. 4. Подготовлено описание нового вида, относящегося к роду Microdajus (Tantulocarida: Microdajidae) — паразита клешненосного ослика (Tanaidacea) с абиссальной равнины Индийского океана. Всего на одном экземпляре хозяина было обнаружено пять паразитов на разных стадиях развития: личинка-тантулюс, развивающиейся самцы, партеногенетическая самка. Опубликовано описание двух новых видов тантулокарид из Атлантического океана (Martinez Arbizu, Petrunina, 2017): Tantulacus coroniporus sp. nov и Polyniapodella thieli sp.nov. 5. Сделано описанием внутреннего строения уникальной личиночной стадии Tantulocarida — тантулюса. Впервые проведено исследование анатомии тантулокарид при помощи трансмиссионной электронной микроскопии. Впервые достоверно показано наличие в голове личинки таких уникальных структур как непарный стилет, цементные железы и их протоки, хоботок, корневая система. Нервная система, представленная мозгом и брюшной нервной цепочкой, впервые описана на ультраструктурном уровне. Выявлены признаки, связанные с чрезвычайной миниатюризацией личинки. Впервые проведено описание изменений в строении личинки, которые возникают в результате перехода от свободно плавающего к прикрепленному, паразитическому образу жизни. 6. Проведен анализ современной классификации, известных стадий, размеров тела личинки тантулюса и распространение всех описанных видов тантулокарид. Подготовлен обзор всех литературных данных о находках тантулокарид, включая информацию о видах (таксонах) хозяев и глубинах нахождения, даже для находок свободно плавающих личинок тантулюсов из мейобентоса. Результаты анализа данных позволяют опровергнуть подлинность недавно зарегистрированных находок личинок тантулюсов на амфиподах Lepidepecreella debroyeri Schiaparelli, Alvaro, Kilgallen, Scinto & Lörz, 2015 год из бухты Терра-Нова (море Росса, Антарктида). Опухолевые аномалии на экзоскелете планктонных копепод в центральной части Красного моря и вокруг гидротермальной сипов Тайваня были ошибочно отнесены к тантулокаридам. 7. На примере вида H.itoi из Белого моря, впервые для Facetotecta показано наличие семи науплиальных стадий личиночной фазы жизненного цикла. Найденные в планктоне и выведенные в культуре личиночные стадии изучены при помощи сканирующей электронной микроскопии. Обсуждается нарушение концепции Hexanauplia (Copepoda + Thecostraca), для которых ранее было описано максимально 6 науплиальных стадий. Полная реконструкция жизненного цикла и детальное изучение анатомии и ультраструктуры различных стадий в жизненном цикле позволят лучше понять эволюцию паразитизма внутри изучаемых групп паразитических ракообразных. Такие данные необходимы для предварительной оценки их распространения и биоразнообразия.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Эволюционная биологии развития и функциональная анатомия беспозвоночных животных |
Результаты этапа: В соответствие с заявленными в техническом задании на 2016 год этапами проекта исследования проводились по двум основным направлениям: 1) Изучение развития и вегетативного размножения низших многоклеточных (Porifera, Cnidaria); 2) Исследование филогенетических связей между ракообразными класса Thecostraca. 1. Впервые детально, с применением классических и современных методов, изучено эмбриональное и ранее постэмбриональное развитие гидроидного Aglantha digitale с акцентом на формировании нервной системы. Данный вид представляет значительный сравнительный интерес, так как характеризуется прямым развитием медузы из личиночной стадии без полипоидной стадии. Изменение жизненного цикла наложило определенные изменения на эмбриональное развитие, и на развитие нервной системы. Нервная система у данного вида в значительной степени напоминает формирование нервной системы у одиночных гидроидных полипов. Собран материал и начато детально изучение эмбрионального развития у гидроидных Ectopleura larynx, характеризующегося прямым развитием полипоидной стадии без метаморфоза, и Sarsia lovenii, отличающегося малоклеточной личинкой и типичным для Hydrozoa жизненным циклом. Проведен детальный сравнительный анализ процесса реагрегации клеток и восстановления исходной организации животного у двух видов губок. Данное направление исследования имеет прикладной потенциал, так как может послужить основой разработки промышленного культивирования губок с целью получения биологически активных соединений. 2. По глубоководным личиночным стадиям описаны два новых вида Tantullocarida (Tantulacus coroniporus sp. nov и Polyniapodella thieli sp.nov) из Атлантического океана. На основании сбора в зимний период и обработки проб проведена оценка состояние популяции Arcticotantulus pertzovi в марте месяце в Белом море в районе. Сделан предварительный вывод, что тантулокариды переживают зимний период на стадии прикрепившегося тантулюса. Участие в Немецко-Российском глубоководном рейсе (So250) на немецком судне Sonne в Тихом океане в районе Курило-Камчатского желоба (KURAMBIO II) позволило собрать пробы из мест потенциального обитания тантурокарид, имеющих в основном глубоководное распространение. В настоящий момент проводится обработка и анализ материала из собранных проб. | ||
2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Эволюционная биологии развития и функциональная анатомия беспозвоночных животных |
Результаты этапа: В соответствие с заявленными в техническом задании на 2017 год этапами проекта исследования проводились по двум основным направлениям: 1) Изучение развития и вегетативного размножения низших многоклеточных (Porifera, Cnidaria); 2) Исследование филогенетических связей между ракообразными класса Thecostraca. 1. Впервые детально, с применением современных методов микроскопии, начаты исследования клеточных процессов при формировании медузоидной почки на колониях двух видов атекатных Гидроидных (Hydrozoa): Ectopleura larynx и Clava multicornis. Подтверждено, что у всех исследованных к настоящему времени видов Гидроидных «медузоидный узелок» - характерная для группы структура, связанная с развитием медузоидной стадии – имеет эктодермальное происхождение. Ранее высказывались предположения о возможном эндодермальном происхождении медузоиднгого узелка у E. larynx. Проанализирована корреляция между созреванием и миграцией предшественников половых клеток и закладкой медузоидной почки у разных видов Гидроидных. Продолжено исследование клеточных процессов и трансформации нервной системы при вегетативном размножении у Гидроидных путем формирования отделяющихся от колоний пропагул, и у сцифоидных (Scyphozoa) в форме стробиляции. Показано, что у Гидроидных имеется определенная преемственность в развитии нервной системы между материнской колонией и у расселительными стадиями. Основные морфогенетические процессы, связанные с вегетативным размножением у сцифоидных, определяются клеточными перемещениями, а не пролиферацией. Нервная система у личинок медуз формируется заново. На двух представителях разных классов губок - – Halisarca dujardinii (кл. Demosppongiae) и Leucosolenia complicata (кл. Calcarea) - проведено исследование динамики клеточной пролиферации у интактных организмов и в процессе реагрегации клеток. Сравнительный анализ выявил сходство в распределении клеточных делений в интактных организмах, но выявил принципиальные различия в клеточной пролиферации в процессе реагрегации клеточных агрегатов. 2. Продолжено всестороннее изучение анатомии, ультраструктуры и жизненного цикла загадочных паразитических ракообразных из класса Thecostraca. С использованием различных методов световой, флуоресцентной и электронной микроскопии описаны новые виды миниатюрных глубоководных паразитических ракообразных из группы Tantulocarida: один вид из Индийского оекана, и два вида из Атлантического океана. Подготовлено описание двух видов мешкогрудых ракообразных (сем. Ascothoracidae), собранных на больших глубинах вблизи Курило-Камчатского желоба. Для обоих видов получены сиквенсы генов 18S, 28S, COI, которые по мере накопления генетических данных могут быть использованы для реконструкции филогении таксона Ascothoracida. Впервые на уровне электнонной микроскопии проведено исследование анатомии уникальной личиночной стадии Tantulocarida —тантулюса. Выявлены признаки, связанные с чрезвычайной миниатюризацией личинки. | ||
3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Эволюционная биологии развития и функциональная анатомия беспозвоночных животных |
Результаты этапа: В соответствие с заявленными в техническом задании на 2018 год этапами проекта исследования проводились по двум основным направлениям: I) Изучение развития, полового и вегетативного размножения низших многоклеточных (Porifera, Cnidaria); II) Исследование анатомии, ультраструктуры и филогенетических связей между ракообразными класса Thecostraca. I. 1. Начато комплексное исследование роста и созревания ооцитов у гидроидного Ectopleura larynx (Cnidaria? Hydrozoa). Рост и созревание ооцитов у данного вида характеризуется необычным для группы в целом участием абортивных оогониев в вителлогенезе. Растущий ооцит фагоцитирует абортивные оогонии, однако их ядра продолжают функционировать в развивающемся ооците и зародыше вплоть до завершения стадии дробления. Это позволяет ускорить развитие крупного зародыша с прямым вариантом развития. 2. Продолжено изучение особенностей развития и дифференцировки половых клеток у гидроидного Clava multicornis. Обнаружено редкое для Стрекающих явление «интерсексуальности», когда в отдельных гонофорах колоний происходит одновременное развитие и женских, и мужских половых клеток. Начат поиск генов, позволяющих маркировать и дифференцировать начальные стадии дифференцировки женских и мужских половых клеток. 3. Проведено исследование эмбрионального развития и метаморфоза Aglantha digitale (Trachymedusae) и начато исследование метаморфоза Aeginopsis laurentii (Narcomedusae). Эти виды не имеют полипоидной стадии и их личинки развиваются напрямую в медуз в толще воды. Несмотря на такое сходство жизненных циклов, развитие изученных представителей данных групп имеет существенные различия. 4. Проведен анализ влияния повышенных концентраций тяжелых металлов в комплексе с изменениями параметров внешней среды (температура, соленсть и продолжительность воздействия) на раннее эмбриональное развитие двустворчатого моллюска Mytilus edulis в краткосрочных экспериментах (до 72 часов). Выявлены критические концентрации тяжелых металлов и обнаружен синергизм в воздействии повышенных концентраций и некоторых параметров внешней среды. 5. Проведен анализ классических морфологических методов для описания целомоцитов многощетинковых червей двух видов как компонента иммунной системы. Показано, что использование морфологических критериев недостаточно для анализа популяции амебоцитов. Начат поиск молекулярных маркеров и биохимических методов для обеспечения возможности сравнительного анализа амебоцитов у разных групп беспозвоночных. 6. Впервые проведено сравнительное исследование реагрегации клеток у известковых губок Белого моря. II. 1. Продолжено всестороннее изучение анатомии, ультраструктуры и жизненного цикла загадочных паразитических ракообразных из класса Thecostraca. Описаны два новых вида глубоководных представителей мешкогрудых ракообразных (Thecostraca: Ascothoracida) и проведена ревизия семейства Ascothoracidae. 2. Собран дополнительный материал по Ascothoracida, который будут использован для филогенетического анализа всего подкласса Ascothoracida. 3. Впервые описано внутреннее строение, включая ультраструктуру, тантулюса - личиночной стадии Tantulocarida. | ||
4 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Эволюционная биологии развития и функциональная анатомия беспозвоночных животных |
Результаты этапа: В соответствие с заявленным в техническом задании на 2019 год этапом проекта, исследования проводились по двум основным направлениям: I) Изучение раннего эмбрионального развития, метаморфоза и различных форм размножения низших многоклеточных (Cnidaria); II) Исследование филогенетических связей между ракообразными класса Thecostraca. I. 1. Продолжено комплексное исследование созревания ооцитов и эмбрионального развития у гидроидного Ectopleura larynx (Cnidaria, Hydrozoa). Показано, что рост и вителлогенез ооцитов у данного вида характеризуется необычным для группы в целом слиянием ооцита с абортивными оогониями с образованием «синцития». Ядра абортивных ооцитов продолжают функционировать в развивающемся ооците и зародыше вплоть до завершения стадии гаструляции. Эмбриональное и постэмбриональное развитие E. larynx протекает без значительных преобразований, характерных для метаморфоза, что позволяет сделать заключение о прямом развитии у данного вида гидроидного. 2. На основании исследований методами световой, электронной и лазерной конфокальной микроскопии с использованием иммуноцитохимических подходов проведен анализ эмбрионального развития сцифоидных Aurelia aurita и Cyanea capillata. Выявленные отличия объяснимы различиями в размерах зрелых ооцитов. Детально проанализирован метаморфоз личинок в первичные полипы. Полученные данные подтверждают ранее высказанную гипотезу (Berking, Herrmann, 2007) о том, что места закладки гастральных септ у сцифополипов соответствуют границам между участками гастродермы с разными свойствами. Кроме того, наши данные и подтверждаемая гипотеза позволяют объяснить преобладание 4-х лучевой симметрии у Сцифоидных. 3. Начаты работы по сравнительному анализу экспрессии гена Wnt3, связанного с детерминацией орального полюса в развивающихся зародышах и почках, у двух видов сцифополипов с разными вариантами почкования. Детально проанализированы возможные варианты бесполого размножения у сцифополипов. Проведен молекулярно-филогенетический анализ культур полипов Aurelia (по генам CO1и 28S) и Cassiopea (по генам CO1,16S и 28S), имеющихся в коллекции кафедры, получены клональные культуры. Отработан метод выделения РНК из тканей представителей Стрекающих, что позволяет продолжить дальнейшую работу по точному определению последовательности гена Wnt3 и созданию зонда для определения мест его экспрессии. 4. Изучена принципиальная возможность личинок Mytilus edulis восстанавливаться после кратковременного воздействия токсикантов. Полученные данные свидетельствуют о принципиальной возможности восстановления личинок Mytilus edulis после кратковременного воздействия токсикантов (или других стрессов), при условии, что не происходит блокирование формирования личиночной раковины. II. 1. Впервые методами конфокальной сканирующей микроскопии было изучено строение свободной личинки тантулюса. Впервые были визуализированы структуры, которые подвергаются быстрой деградации после оседания тантулюса. Конфокальная микроскопия оказалась доступным и достойным методом для изучения внутреннего строения таких микроскопических ракообразных. 2. Описан новый вида мешкогрудых ракообразных Synagoga arabesque sp. nov. (Thecostraca: Ascothoracida) - эктосимбионт антипатарий Myriopathes cf. japonica Brook, 1889 из северной части западной Пацифики (Тайвань). 3. Продолжаются работы по расшифровке жизненного цикла, изучению анатомии, ультраструктуры представителей класса Thecostraca, анализ филогении этой группы. | ||
5 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Эволюционная биологии развития и функциональная анатомия беспозвоночных животных |
Результаты этапа: В соответствие с заявленным в техническом задании на 2020 год этапом проекта, исследования проводились по двум основным направлениям: I. Изучение раннего эмбрионального развития и метаморфоза низших многоклеточных (представителей Cnidaria); II. Исследование анатомии, ультраструктуры и филогенетических связей между ракообразными класса Thecostraca. I. 1. Завершен сравнительный анализ эмбрионального развития представителя сцифоидных Aurelia aurita. Наиболее важным результатом представляется сравнение процессов гаструляции у Nematostella vectensis, представителя Anthozoa (Кораллы - группы, рассматриваемой в настоящее время как сохранившей наибольшее число признаков предковой формы всех Стрекающих (Cnidaria), и имеющей в жизненном цикле только полипоидную форму), и Aurelia aurita, представителя сцифоидных, относящихся к группе Medusozoa, в жизненном цикле наблюдается чередование полипоидной и медузоидной стадий. Эмбриональное развитие Aurelia и Nematostella различается относительной ролью первичной инвагинации и инволюции в гаструляции. Инволюция играет более заметную роль в гаструляции Aurelia. Первичная инвагинация у Nematostella обеспечивает более глубокое погружение архентерона, чем у Aurelia. Различия связаны с тем, что презумптивная эндодермальная пластинка Nematostella состоит примерно из 200 клеток, сокращение апексов которых генерируют существенно большую силу, приводящую к изгибанию пласта, чем способны сгенерировать 20 клеток Aurelia. Кроме того, целостность эпителиального пласта сильнее нарушается при гаструляции Aurelia. Поэтому губу бластопора Aurelia можно с большим основанием считать свободным краем эпителиального пласта. Инволюционное движение губы бластопора, сворачивающейся базальной стороной внутрь, приводит к пассивному погружению слабо эпителизованного архентерона вглубь бластоцеля. После оседания личинки в процессе ее метаморфоза в первичный полип, клетки эктодермы заднего (орального) полюса (соответствующие бывшей губе бластопора) личинки участвуют в инвагинации, формирующей рот первичного полипа. В результате, как было показано нами в предыдущих исследованиях, эктодерма заднего конца личинки формирует эктодермальную выстилку ротового конуса (гипостома) первичного полипа. Следовательно, сравнительный анализ развития Nematostella и Aurelia позволяет говорить о том, что гаструляцию у Aurelia можно рассматривать как видоизменение «базового варианта гаструляции» у кораллов на основе гетерохронии – переноса процессов формирования глотки первичного полипа с личиночной стадии на стадию метаморфоза личинки после ее прикрепления к субстрату. 2. Было продолжено сравнительное изучение эмбрионального развития двух близких видов сцифоидны Cyanea capillata и C. tzetlinii. Развитие у обоих изученных видов р. Cyanea происходит сходным образом, и обнаруженные отличия связаны, в первую очередь, особенностям организации компетентных личинок-планул. Основное отличие - группа железистых клеток на заднем (оральном) конце планулы Cyanea tzetlinii, проявляющие серотонин-подобную иммунореактивность. Это единственные железистые клетки личинки и они заметно крупнее всех остальных клеток эктодермы. Ядра этих клеток лежат в их проксимальной (базальной) части, намного глубже ядер в соседних клетках эктодермы. Ультраструктуры этих клеток характеризуется некоторыми особенностями. (1) Это жгутиковые клетки, и, как у большинства изученных представителей Стрекающих, жгутик имеет характерный хорошо развитый исчерченный корешок. Кроме того основание жгутика и исчерченный корешок ассоциированы с дополнительными загадочные опорными структурами: фибриллы, расходящиеся веером от основания корешка и второй центриоли, и располагающиеся между ними митохондрии. Наличие таких структур не известно для представителей Стрекающих. (2) Цитоплазма рассматриваемых железистых клеток пронизана многочисленными микротрубочками. (3) Апикальные половины клеток заполнены обширными вакуолями с «волокнистым» содержимым. В зернистой цитоплазме множество вакуолей, включений, митохондий, развитый ЭПР, что говорит о высокой синтетической активности этих клеток. Серотонин-иммуноположительные клетки являются характерной компонентой апикального органа личинок Bilateria. Серотонин (или его производные), по-видимому, играют важную роль в регуляции процесса оседания личинок Medusozoa (McCauley, 1997; Zega et al, 2007; Mayorova et al, 2013). Вместе с тем, подобные данные отсутствуют относительно представителей Anthozoa (Moeller et al, 2019). Поэтому представляется интересным факт отсутствия железистых клеток с серотонин-подобной иммунореактивностью у планул C. capillata на каком-либо из полюсов. По всей видимости, это не исключительный случай, поскольку планулы р. Cassiopea не имеют никаких железистых клеток и устроены весьма просто (Martin and Chia, 1982). У личинок других представителей Medusozoa – Staurozoa и Cubozoa, железистые клетки также не обнаружены, хотя у первых некоторые клетки содержат в себе вещества, подобные нейроактивным, а представители Cubozoa имеют фоторецепторные клетки. 3. Начато сравнительное изучение эмбрионального развития двух «нетипичных» представителей Стрекающих - сидячей медузы Lucernaria quadricornis и сцифомедузы Pelagia noctiluca, характеризующейся прямым развитием (без полипоидной бентосной формы). Эмбриональное развитие сидячей медузы L. quadricornis характеризуется рядом уникальных черт, связанных с малоклеточностью зародыша: полностью сформированная личинка состоит менее чем из 100 клеток. Гаструляция происходит путем с участием двух основных процессов: «врастания» клеток презумптивной эндодермы и эпиболии эктодермальными клетками. Развитие P. noctiluca протекает в толще воды, и зародыш с ранних эмбиональных стадий характеризуется обширной полостью, заполненной обводненным внеклеточным матриксом. Как результат – гаструляция протекает по типу классической инвагинации на основе эпителиального морфогенеза. II. 1. Описан новый эндопаразитический вида аскоторацид, который был обнаружен в ходе водолазных сборов в Юго-Восточной части Тайваня. На основании изучения и анализа многочисленных экземпляров особей обоих полов новый вид описан как Sessilogoga captiva sp. nov. До настоящего времени был известен единственный вид рода Sessilogoga elongata Grygier, 1990 из Гуама, но его описание основано только на изучении морфологии самца. Описание нового вида основано на морфологии как самок, так и самцов. Впервые при описаннн использована сканирующая электронная микроскопия. Детально исследована ультраструктура самок и самцов. Роды Sessilogoga, Synagoga и Waginella представляют наиболее генерализованных аскоторацид. В то время как свободноживущие Synagoga характеризуются в основном плезиоморфиями, Sessilogoga обладает некоторыми синапоморфиями, связанными, вероятно, с энопаразитическим образом жизни, и отличающими этот род от родов Synagoga и Waginella. Это: (1) редуцированный комплекс фронтальных филаментов; (2) отсутствие эполетов шестого торакомера; (3) редукция щетинок на проксимальных сегментах антеннул; (4) увеличение числа семяприемников. 2. Тантулокариды в основном известны как паразиты копепод, танаид и изопод, в то время как только отдельные виды были зарегистрированы на амфиподах, остракодах и кумовых раках. В ходе работы с коллекцией глубоководных перакарид из северо-восточной части Атлантического побережья Бразилии была обнаружена личинка тантулюс, прикрепленная к ювенили Styloptocuma angustatum (Jones, 1984) (Cumacea, Nannastacidae), представляющая собой новый вид и только пятую находку тантулокарид для этой группы хозяев. Новый вид условно отнесен к роду Aphotocentor Huys, 1991 (Cumoniscidae) на основании проксимально расширенного основания терминальных щетинок каудальных ветвей, заметной полигональной орнаментации поверхности грудных тергитов, наличия шиповидных выростов на заднем крае абдомена, особого рисунка поверхности спинной стороны абдомена, состоящего из четырех непрерывных поперечных ламелл, и наличия рядов шипиков на протоподитах плавательных ног 2-6. Новый вид А. kolbasovi sp. nov. характеризуется относительно большими для тантулокарид размерами (175 мкм), непропорционально длинным головным щитом, наличием парных папилл на вентральной поверхности цефалона, а также уникальной формулой вооружения плавательных конечностей, при которой вооружение первой плавательной ноги представлено максимальным числом элементов. За исключением асимметрично расположенных срединных пор, новый вид демонстрируют полный комплект пор цефалона, включая переднюю пору AV. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".