| 1 |
1 января 2018 г.-15 декабря 2018 г. |
Тонкое строение кишечного тракта и питание водных свободноживущих нематод - морфологический подход |
| Результаты этапа: В рамках темы проекта в 2018 г. методами трансмиссионной и сканирующей, а также лазерной конфокальной микроскопии получены данные по тонкому строению кишечного тракта у морских свободноживущих нематод Sphaerolaimus balticus (Monhysterida, Spherolaimidae), Odontophora deconincki (Araeolaimida, Axonolaimidae), Halichoanolaimus robustus (Chromadorida, Selachinematidae), Bathylaimus sp. (Enoplida, Tripyloididae), а также у морского паразитического вида Marimermis maritima (Marimermithida, Marimermithidae).
Наиболее интересные и важные результаты получены по S. balticus, хищного вида, питающегося другими нематодами. В обширной ротовой капсуле S. balticus, в отличие от хищных нематод других семейств, нет никакой управляемой мышцами арматуры вроде зубов, мандибул или стилетов. Ротовая капсула образована на три четверти соматической кутикулой (а не глоточной, как у большинства нематод), соответственно, открывается при сокращении неспециализированной туловищной продольной мускулатуры. При одновременном сокращении всех продольных миоцитов ротовой отверстие широко раскрывается, и нематода-жертва втягивается в ротовую полость; при релаксации этих миоцитов ротовое отверстие сужается и жертва удерживается сближенными продольными рёбрами в передней части стомы (ранее описывались как тонкая продольная исчерченность в таксономических работах). Клетки средней кишки более или менее однотипные по всей длине кишки, их цитоплазма содержит электронно-плотные включения концентрической структуры в вакуолях; отмечен выход этих включений (экзоцитоз) в полость кишки (экскреция ?). Микровилли щёточной каймы не ориентированы все строго перпендикулярно апикальной поверхности кишечного эпителия, как это известно у других нематод (в основном изучались бактериофаги, а также паразиты), а изогнуты в разных направлениях. Необычная особенность кишки состоит в том, что базальная ламина крайне тонкая, тогда как гликокаликс толстый, с очень плотным периферическим слоем, с которым кишечный эпителий соединён отдельными мощными связками с гемидесмосомами. По плотности и предполагаемой прочности поверхностный слой гликокаликса похож на перитрофическую мембрану в кишке членистоногих и, очевидно, соответствует ей по функции как основная опорная структура кишки и защита от повреждения микровиллярного слой крупными пищевыми объектами.
Изучен алиментарный тракт M. maritima (крупный вид до 15 см длиной, паразитирует в полости тела морских ежей). Для паразитирующих стадий маримермитид предполагалось осмотрофное транскутикулярное питание. Нами показано по серии полутонких срезов фаринкса и участков средней кишки показано, что у M. maritima нормальный сквозной кишечный тракт с равномерно-мышечным фаринксом и полицитозной кишкой с хорошо развитой бациллярной каймой и гликокаликсом (данные СЭМ и ТЭМ). Таким образом, у этого паразитического вида имеет место нормальное питание с поглощением пищи через рот и дальнейшим перевариванием в кишке.
|
| 2 |
1 января 2019 г.-15 декабря 2019 г. |
Тонкое строение кишечного тракта и питание водных свободноживущих нематод - морфологический подход |
| Результаты этапа: В 2019 г. в рамках темы проекта исследован кишечный тракт у 12 видов из разных отрядов и разных трофических групп (Enoplida - Bathylaimus arcticus, Oxystomina sp., Enoplolaimus sp., Chromadorida - Paracanthonchus caecus, Halichoanolaimus robustus, Desmodorida - Desmodora communis, Draconema ophicephalum, Desmoscolecida - Tricoma marisalbi, Monhysterida - Paramonhystera filamentosa, Sphaerolaimus balticus, Araeolaimida - Odontophora deconinki, Sabatieria ornata), а также проанализированы опубликованные литературные данные ещё по 42 видам. По размеру и твёрдости пищевых объектов, и технике добывания пищи нематод разделяют на трофические типы бактериофагов, соскрёбывателей, хищников и т.д.; эта типизация в основном базируется на морфологии ротового аппарата. Мы предполагаем, что строение и в особенности ультраструктура средней кишки также должны варьировать у видов с разными рационами и разными способами питания. Цель нашего исследования – понять, насколько морфология кишки может быть связана с диетой и/или с таксономическим положением видов морских нематод. Наиболее разнообразными кишечными структурами оказались апикальные структуры клеток кишечного эпителия – микровиллярная щётка и внеклеточный гликокаликс. Связь ультраструктур кишечного эпителия с таксономическим положением видов не очень сильная, но всё же прослеживается. Связь ультраструктуры кишечных клеток с размером и твёрдостью пищевых частиц более очевидна, она выражается в толщине, плотности и структурной сложности гликокаликса, длине и плотности (густоте) микровиллей. Более частные результаты получены по двум видам нематод, соскрёбывателю O. deconincki и хищнику H. robustus. У первого вида выявлена довольно сложная мускулатура, открывающая рот – две группы косо-продольных мышц, одни из которых присоединяются к спереди к околоротовой кутикуле, а сзади либо к соматической кутикуле, либо к базальной ламине фаринкса. Второй вид по простоте околоротовой мускулатуры похож на изученного ранее S. balticus. Кишка O. deconincki однородна по клеточному составу по всей длине, тогда как у H. robustus ясно различаются секреционные и всасывающие клетки. Спереди назад доля секреционных клеток уменьшается, и в задней части кишки остаются только абсорбирующие клетки с большим числом включений (у этого вида средняя кишка слепая, непереваренные остатки жертв откладываются в задней части кишки). |
| 3 |
1 января 2020 г.-26 декабря 2020 г. |
Тонкое строение кишечного тракта и питание водных свободноживущих нематод - морфологический подход |
| Результаты этапа: В 2018-20 гг. в рамках темы проекта в разной степени детальности исследован кишечный тракт у 13 видов из разных отрядов и разных трофических групп (Enoplida - Bathylaimus arcticus, Oxystomina sp., Enoplolaimus sp., Chromadorida - Paracanthonchus macrodon, Halichoanolaimus robustus, Desmodorida - Desmodora communis, Metachromadora vivipara, Draconema ophicephalum, Desmoscolecida - Tricoma marisalbi, Monhysterida - Paramonhystera filamentosa, Sphaerolaimus balticus, Araeolaimida - Odontophora deconinki, Sabatieria ornata), а также проанализированы опубликованные литературные данные ещё по 42 видам. По размеру пищевых объектов, и технике добывания пищи нематод традиционно разделяют на трофические типы бактериофагов, соскрёбывателей, хищников и т.д.; эта типизация в основном базируется на морфологии ротового аппарата. В основу проекта положена гипотеза, что строение и в особенности ультраструктура средней кишки также должны варьировать у видов с разными рационами и разными способами питания. Цель нашего исследования – понять, насколько морфология кишки может быть связана с диетой и/или с таксономическим положением видов морских нематод.
Стенки буккальной капсулы (стомы) нематод состоят из двух компонентов, передняя часть (хейлостома) образована модифицированной соматической кутикулой, задняя (фарингостомой) – кутикулой внутреннего просвета фаринкса. В разных таксонах нематод стома может быть сильно увеличена, в основном за счёт одного из компартментов, хейлостомы (реже) или фарингостомы (чаще). Оба компонента могут иметь вооружение в виде одонтий хейлостомы, подвижных зубов и неподвижных онхов фарингостомы. Стома открывается при сокращении туловищной продольной мускулатуры или/и специализированных продольных и косых мышц, идущих от стенок стомы к кутикуле тела. Фаринкс является мышечно-железистой помпой, втягивающей крупные или мелкие частицы, или суспензию из взвешенных частиц в кишечный тракт. У некоторых мелких видов (в нашем проекте исследована Tricoma marisalbi) задняя часть фаринкса лишена миофиламентов, но содержит гипертрофированные тела фарингеальных желёз. Механизм работы и техника питания таких видов пока неясны. Средняя кишка у всех исследованных видов представляет собой простой прямой цилиндр из кишечного эпителия, почти однородный от переднего к заднему концу, без наружной мышечной обкладки. От таксона к таксону строение средней кишки варьирует прежде всего в густоте, длине и тонкой структуре микровиллей, составляющих бациллярный слой или щёточную каёмку кишечного эпителия, а также в степени развития, толщине, плотности, и стратификации гликокаликса. Как и форма, и вооружение стомы, параметры гликокаликса связаны с диетой вида нематод. Наиболее разнообразными кишечными структурами оказались апикальные структуры клеток кишечного эпителия – микровиллярная щётка и внеклеточный гликокаликс. Связь ультраструктур кишечного эпителия с таксономическим положением видов не очень сильная, но всё же прослеживается. Связь ультраструктуры кишечных клеток с размером и твёрдостью пищевых частиц более очевидна, она выражается в толщине, плотности и структурной сложности гликокаликса, длине и плотности (густоте) микровиллей. Наиболее мощный и структурно сложный гликокаликс выявляется у видов, воспринимающих грубые большие куски, которые могут повредить кишечный эпителий – у хищных Sphaerolaimus balticus, Halichoanolaimus robustus, Enoplolaimus sp. или у т.н. безвыборочных детритофагов (Paramonhystera filamentosa, Daptonema setosum и др.), глотающих целиком фрустулы диатомей и тяжёлые угловатые песчинки с поверхностной микробиотой. Совершенно отсутствует гликокаликс у форм с неразвитой невооружённой стомой (Oxystomina sp., Tricoma marisalbi), которые, считается, избирательно питаются бактериями (что не подтверждается нашими исследованиями). У тех форм, что питаются выборочно одноклеточными протистами, прикреплёнными водорослями и грибами, которые отрываются от субстрата, прокалываются и сминаются зубами в ротовой полости (Odontophora deconincki, Paracanthonchus macrodon, Bathylaimus arcticus, Desmodora communis) гликокаликс имеется, обычно средний по мощности и структурно гомогенный. Отдельный случай представляет собой Tricoma marisalbi, у которой только передняя часть средней кишки сохраняет клеточное строение и внутренний просвет с микровиллями, тогда как основная часть кишки представляет собой сплошной синцитий без просвета, заполненный вакуолями и включениями.
Наиболее разнообразными кишечными структурами оказались апикальные структуры клеток кишечного эпителия – микровиллярная щётка и внеклеточный гликокаликс. Связь ультраструктур кишечного эпителия с таксономическим положением видов не очень сильная, но всё же прослеживается. Связь ультраструктуры кишечных клеток с размером и твёрдостью пищевых частиц более очевидна, она выражается в толщине, плотности и структурной сложности гликокаликса, длине и плотности (густоте) микровиллей. Более частные результаты получены по двум видам нематод, соскрёбывателю O. deconincki и хищнику H. robustus. У первого вида выявлена довольно сложная мускулатура, открывающая рот – две группы косо-продольных мышц, одни из которых присоединяются к спереди к околоротовой кутикуле, а сзади либо к соматической кутикуле, либо к базальной ламине фаринкса. Второй вид по простоте околоротовой мускулатуры похож на изученного ранее S. balticus. Кишка O. deconincki однородна по клеточному составу по всей длине, тогда как у H. robustus ясно различаются секреционные и всасывающие клетки. Спереди назад доля секреционных клеток уменьшается, и в задней части кишки остаются только абсорбирующие клетки с большим числом включений (у этого вида средняя кишка слепая, непереваренные остатки жертв откладываются в задней части кишки).
|
