CC BY
86
УДК 597. 533.2. 591.46
К. Е. Федоров, О. В. Зеленников
дифференцировка пола у горбуши омсошумснш воттснА wALBAuм. роль онтогенетических факторов и влияние экзогенного тестостерона
Накапливающиеся в литературе разрозненные данные свидетельствуют о лабильности половой структуры популяций горбуши. По наблюдениям ряда исследователей [4, 7], в регионах с большим объемом ее искусственного воспроизводства самцов было всегда больше, чем самок. Сообщается, в частности, что на соотношение полов у молоди горбуши могут оказывать влияние численность нерестовой части популяции [17], селективный отбор производителей для рыбоводных целей [1], фотопериод и другие условия заводского воспроизводства [8, 14]. Помимо естественного прикладного значения, вопрос о вариабельности соотношения полов у горбуши приобретает также особый научный интерес в связи с непрямым (двухэтапным) становлением пола у данного вида, у которого вначале у всех зародышей формируются яичники, и только после вылупления у части личинок происходит передифференцировка яичников в семенники. Явления ювенильного протоги-нического гермафродитизма и инверсии пола у горбуши описаны в работах Г. М . Персова [9, 13, 15], однако, закономерности и процессы их регуляции до сих пор не изучены .
Цель нашей работы — изучить гонадо- и гаметогенез у генотипических самок и самцов горбуши в раннем онтогенезе; проанализировать влияние экзогенного тестостерона на ход протогинической феминизации гонад и последующей инверсии пола у самцов и формирование фонда ооцитов у самок; а также установить с генотипом какого пола наследуется у горбуши уникальный для лососевых рыб механизм дифференцировки пола .
Материал и методика исследования
Икру горбуши через 12 сут. после оплодотворения доставили с Анивского рыбоводного завода Сахалинской области в лабораторию ихтиологии Биологического НИИ СПбГУ и разместили в проточной системе с оборотным водоснабжением . Инкубацию икры, подращивание личинок и молоди осуществляли при температуре 9,0-12,5 °С .
Для исследования влияния экзогенного тестостерона на гонадо- и гаметогенез горбуши, зародышам с гонадами индифферентного состояния в возрасте 26 сут от оплодотворения делали инъекцию масляного раствора 1 %-ного тестостерона-пропионата объемом 3 мкл Поскольку динамика поступления гормона из желточного мешка в кровь была неизвестна, использовали широкий диапазон доз . Всего было проведено 4 опыта (далее ОП 1-4) . В ОП 1 концентрация тестостерона в масляном растворе составила 0,001 %; в ОП 2 — 0,01 %; в ОП 3 — 0,1 % и в ОП 4 — 1 %. Нужную концентрацию гормона достигали, разбавляя исходный препарат оливковым маслом Контрольным рыбам сделали инъекцию оливкового масла объемом 3 мкм После инъекции гормона
© К. Е . Федоров, О . В . Зеленников, 2009
контрольных и подопытных зародышей выдерживали в чашках Петри на промокательной бумаге с раствором Рингера. Вылупление горбуши произошло в возрасте 45 сут. после оплодотворения . Поскольку оболочки икринок в ходе инъекций были проколоты и самостоятельное вылупление зародышей было невозможно, как контрольных, так и подопытных рыб высвобождали из оболочек искусственно О сроке высвобождения судили по вылупле-нию интактных зародышей этого же возраста, которых содержали в таких же условиях
Для ответа на вопрос, с генотипом какого пола наследуется протогиническая феминизация гонад у самцов горбуши, исследовали гонады у молоди симы, а также гибридов симы и горбуши При выполнении этой работы половые продукты брали от производителей непосредственно на нерестилище в р Быстрая (в районе Анивского рыбоводного завода) В лабораторию ихтиологии зародышей доставили в течение двух суток после оплодотворения, где содержали в проточной системе
До начала подкормки всех зародышей и личинок содержали в постоянной темноте, включая свет лишь во время чистки инкубационной системы . После начала кормления рыб в возрасте 90 сут. после оплодотворения освещение поддерживалось в режиме близком 16D:8L . Рыб кормили замороженным мотылем, который задавали с избытком .
Гонады рыб фиксировали в жидкости Буэна и в дальнейшем обрабатывали гистологически . Серийные поперечные срезы обеих половых желез (по 100-120 для каждой особи) окрашивали железным гематоксилином по Гейденгайну. Состояние гонад оценивали традиционно: 10 по площади их поперечных срезов, соотношению числа половых клеток разных этапов развития на десяти серийных срезах левой и правой гонад, диаметру и состоянию ооцитов старшей генерации [6] .
результаты исследования
Развитие половых желез у интактной молоди горбуши. У зародышей горбуши в возрасте 22 и 26 сут. после оплодотворения половые железы были сформированы анатомически и находились в индифферентном периоде гонадогенеза на этапе митотического размножения первично-половых и гениальных клеток (внешний вид половых клеток всех состояний у горбуши можно видеть в монографии Г. М . Персова [15]) . У большинства рыб на поперечных срезах гонад возможно было насчитать от 2 до 5 и только у отдельных особей до 10 гониев . К возрасту 32 сут. состояние гонад существенно не изменилось, но число гониев у зародышей увеличилось до 15-17 на один срез гонады . Принципиально иным состояние половых желез было у зародышей в возрасте 37 сут. У всех особей происходила феминизация гонад, о чем свидетельствовало появление среди гониальных клеток ооцитов периода ранней профазы мейоза в состоянии лептотены и зиготены В день вылупления (45 сут от оплодотворения) уровень развития гонад у зародышей зависел от объема сформировавшегося к этому времени фонда половых клеток У рыб с относительно небольшим фондом (до 10 клеток на срез) преобладали ооциты начальных стадий ранней профазы мейоза, а при большем фонде (до 20-25 клеток) — ооциты стадии пахитены и ранней диплотены . В возрасте 63 сут. в яичниках личинок находили оогонии и ооциты всех стадий ранней профазы мейоза, а у некоторых из них были обнаружены одиночные (1-3 на срез) ооциты начала периода превителлогенеза диаметром от 20 до 35 мкм . В это же время у рыб с менее развитыми гонадами наблюдали связанные с инверсией картины дегенерации ооцитов ранней профазы мейоза: неправильной формы хромофильные скопления хроматина, разрушение ядерной и клеточной оболочек, лизис карио- и цитоплазмы и запустение клеточных ячеек .
В возрасте 85 сут. половина изученной молоди горбуши оказалась самцами. Их гонады на поперечном срезе имели овальную или удлиненную форму, площадь их составляла не более 2-6 х 10-3 мм2 (в среднем 2,9 х 10-3 мм2), в плотной массе стромальных и эпителиальных клеток располагалось от 2 до 6 гониев (в среднем 4,0) . Таким образом, процесс инверсии гонад у генотипических самцов горбуши к этому времени завершился У одновозрастных самок горбуши гонады на срезе были значительно крупнее (11-39, в среднем 21,8 х 10-3 мм2) . По уровню развития яичников всех исследованных личинок можно было разделить на две группы: на рыб с относительно большим числом преви-теллогенных ооцитов (5-7 и более клеток на срез), у которых не было или встречались единичные ооциты ранней профазы мейоза (в среднем 0,3-0,4); и рыб с малым фондом ооцитов периода превителлогенеза (1-3 клетки на срез), у которых мейоцитов было значительно больше (в среднем 1,5—2,0 на срез) . Диаметр превителлогенных ооцитов у тех и других самок был сходным и варьировал от 70 до 80 мкм .
В возрасте 90 сут. личинки горбуши начали переходить на экзогенное питание . К возрасту 100 сут. семенники горбуши фактически не изменились . Среди самок встречались особи с тремя различными состояниями яичников . Преобладали особи, гонады которых содержали практически исключительно превителлогенные ооциты (диаметр 90-100 мкм), причем у одних самок фонд этих клеток и соответственно площадь гонад на срезе были относительно небольшими (в среднем 3,8 ооцита и 30 х 10-3 мм2), а у других — значительно выше (9,2 клетки и 54 х 10-3 мм2) . У самок третьей группы, помимо превителлогенных, в яичниках присутствовало заметное количество ооцитов периода ранней профазы мейоза (до 0,8-1,0 на срез) . Таким образом, у этих рыб, по-видимому, продолжалось пополнение небольшого по объему (2,6 на срез) фонда превителлогенных ооцитов .
Развитие половых желез у горбуши, обработанной тестостероном. Через 11 сут. после гормонального воздействия (возраст 37 сут. ) гонады зародышей, как и у интактных эмбрионов, находились в состоянии феминизации. Помимо гониев, в них обнаруживали также ооциты периода ранней профазы мейоза главным образом в состоянии лептоте-ны и зиготены, реже пахитены. Только у рыб, получивших относительно высокие дозы гормона (ОП 3, 4), наблюдали некоторое уменьшение площади гонад и числа мейоцитов (табл 1)
Через 2 мес . после начала опыта (возраст личинок 85 сут. ) эффект воздействия гормоном оценивали на рыбах, получивших его в максимальной из использованных доз — ОП 4 . В отличие от контроля, где инверсия пола у самцов завершилась, в опыте невозможно было отличить самок от самцов по состоянию гонад . У всех подопытных рыб присутствовали гонии и ооциты, число которых вместе с тем было крайне мало (см . табл . 1) . Сравнение показателей развития гонад у подопытных и контрольных рыб показывает, что обработка тестостероном привела к уменьшению в 2-5 раз площади гонад на срезе и фонда половых клеток. У самцов явно задерживалась элиминация остаточных ооцитов .
Через 2,5 мес . после начала опыта (возраст молоди 100 сут. ) эффект гормональной обработки зародышей сохранился. Характер и выраженность этих изменений зависели от пола и дозы полученного гормона. У самцов в разных вариантах опыта средняя площадь гонад на срезе была в основном сходной с таковой у молоди в контроле, но вариабельность этого показателя была выше у рыб, получавших тестостерон, особенно в ОП 4 . В отличие от этого показателя, среднее число гониев на срез гонады у подопытных рыб было в 2-3 раза меньше, чем у контрольных У некоторых получивших гормон самцов фонд половых клеток был настолько мал, что гонии обнаруживали не на каждом, а только
Состояние гонад у молоди горбуши, получившей инъекцию тестостерона-пропионата за 20 сут. до вылупления
Площадь срезов гонад, х10~3 мм2 Число на один срез
Возраст рыб, сут Вариант опыта Пол рыб Число рыб Длина рыб, мм Масса рыб, мг всех половых клеток ооцитов ранней профазы мейоза ооцитов преви- телло- генеза Диаметр ооцитов, мкм
Контроль - 10 15,1 +0,6 104,1 ± 5,2 9,2 ± 1,2 10,3 ±1,2 6,4 ±1,1 0 -
ОП1 - 12 15,3 ±0,3 91,3 ±3,4 10,1 ± 1,0 9,6 ± 0,9 6,4 ± 0,6 0 -
37 ОП 2 - 12 14,2 ± 0,4 87,4 ±5,2 9,7 ± 1,3 10,3 ± 1,3 7,0 ± 1,3 0 -
ОПЗ - 14 14,5 ± 0,2 93,1 ±5,1 9,0 ± 1,0 8,9 ± 0,9 5,1 ±0,8 0 -
ОП 4 - 10 14,1 ±0,3 91,2 ±5,6 5,9 ± 0,4 8,3 ± 0,7 5,8 ±0,5 0 -
Контроль самцы 5 26,4 ± 0,6 136,6 ± 11,7 2,9 ±0,6 4,0 ± 0,6 0 0 -
85 самки 5 26,1 ±0,7 138,2 ± 13,1 21,8 ±5,2 5,4 ± 1,2 1,0 ±0,4 4,0 ± 1,0 68,1 ±6,7
ОП 4 Все 9 28,1 ±0,3 143,1 ±5,8 3,2 ± 0,4 1,7 ±0,4 0,7 ± 0,3 0,4 ± 0,1 52,2 ± 5,0
Контроль самцы 3 29,0 ± 0,3 164,0 ±1,0 2,5 ±0,2 3,7 ± 1,0 0 0 —
самки 3 29,2 ± 0,3 158,4 ±4,3 38,3 ± 7,8 7,3 ± 1,4 0,6 ±0,1 5,2 ±2,0 97,7 ± 2,6
ОП1 самцы 4 30,7 ± 0,7 180,1 ±9,4 2,5 ± 0,2 1,6 ±0,4 0 0 —
самки 6 31,0 ±0,4 187,1 ± 14,3 43,0 ± 8,6 7,5 ± 0,7 1,0 ±0,4 5,7 ± 0,2 84,3 ± 1,9
100 ОП2 самцы 5 31,0 ±0,7 190,0 ± 17,5 2,2 ± 0,2 0,9 ± 0,4 0 0 —
самки 4 32,1 ±0,7 231,2 ± 15,4 57,4 ± 11,7 8,2 ± 1,3 1,8 ±0,2 4,9 ± 1,2 90,6 ± 3,9
ОПЗ самцы 4 30,0 ± 0,8 183,2 ± 18,3 3,0 ±0,1 1,8 ± 1,1 0 0 —
самки 2 29,2 ± 0,7 165,0 ± 18,1 14,8 ± 5,7 2,7 ± 1,9 0,1 2,6 ± 1,9 84,4 ± 1,5
ОП4 самцы 2 30,5 ± 0,5 182,0 ± 13,0 2,9 ± 1,2 1,7 ±0,7 0 0 —
самки 3 30,1 ± 1,1 179,4 ± 12,2 13,5 ±3,0 3,4 ± 0,7 1,1 ±0,3 1,3 ±0,2 79,1 ± 3,0
на одном из 5-10 поперечных срезов семенников . У самок, получивших тестостерон в минимальных дозах (ОП 1 и 2), площадь яичника на срезе была больше, чем у контрольных рыб того же возраста (соответственно на 12 и 50 %) . Это увеличение, вероятнее всего, было связано с изменениями в соматической части гонад (васкуляризацией, развитием стромальной, жировой и стероидогенной ткани), которые не поддаются количественной оценке . Об этом же свидетельствует тот факт, что фонд превителлогенных ооцитов был фактически таким же, а их средний диаметр — несколько меньше, чем у контрольных особей У самок горбуши в ОП 3 и 4 эффект подавления гонадо- и оогенеза оказался более выраженным . При сравнении с особями в контроле у подопытных рыб максимальная и средняя площадь яичника на срезе была в 2,5-3 раза, а количество превителлогенных ооцитов — в 2-4 раза меньше . Достоверно (р < 0,01) меньше был у подопытных рыб и средний диаметр ооцитов старшей генерации. В гонадах отдельных самок можно было видеть картины дегенерации одиночных ооцитов: смещение ядра под оболочку клетки, хромофилия кариоплазмы, слияние ядрышек, лизис цитоплазмы и запустение клеточных ячеек. Нередко в яичниках подопытных рыб находили более молодые превителлогенные ооциты (рис . 1, А), что свидетельствовало о задержке характерной для горбуши синхронизации протоплазматического роста ооцитов . Сокращение фонда половых клеток (в том числе гониев и мейоцитов) сопровождалось и заметным уменьшением массы соматической ткани гонад При крайней степени деградации яичников на их поперечных срезах можно было видеть по одному сравнительно крупному превителлогенному ооциту и минимальное количество стромальных клеток, окруженных плоским герминативным эпителием (рис . 1, Б) .
Состояние гонад у зародышей и личинок горбуши, симы и их гибридов. Сравнительный анализ состояния половых желез был проведен у зародышей в возрасте 35 сут от оплодотворения При заданном в опыте температурном режиме инкубации вылупление первых личинок симы произошло через 5, а горбуши — через 10 сут. , личинки их гибридов начали вылупляться в промежуточные сроки
незадолго до вылупления у всех зародышей горбуши и гибрида горбуша х сима гонады находились в состоянии цитологической дифференцировки по типу яичника, о чем свидетельствовало присутствие ооцитов ранних стадий профазы мейоза (лептотены и зиготены), а у половины исследованных рыб — и более поздних стадий мейотического превращения ядра половых клеток (стадии пахитены и ранней диплотены) . При сравнении количественных показателей развития гонад (табл 2) становится очевидным, что по их площади на поперечных срезах, числу мейоцитов и общему числу половых клеток на один срез яичники у гибридной формы были более развиты, чем у горбуши В отличие от них у близких к вылуплению зародышей симы и гибрида сима х горбуша гонады находились в индифферентном периоде развития: половые клетки у симы были представлены исключительно гониями, а у ее гибрида с горбушей в некоторых яичниках можно было видеть одиночные ооциты ранних стадий профазы мейоза . Фонд половых клеток на срезе их гонад был существенно меньше (р < 0,01), чем у горбуши и ее гибрида с симой .
Повторное сравнение уровня развития гонад было проведено у этих рыб в возрасте 25 сут. после вылупления, когда у гонотипических самцов горбуши обычно идет инверсия пола. Действительно, у 40 % исследованных личинок горбуши шла дегенерация ооцитов ранней профазы мейоза, а у остальных в яичниках закладывался уже фонд превителлогенных ооцитов . Аналогичное разделение на самок и будущих самцов (1:1) произошло и у личинок гибрида горбуша х сима. Различия в уровне развития гонад у самок
Рис. 1. Состояние гонад у молоди горбуши в возрасте 100 сут. от оплодотворения после инъекции тестостерона зародышам с когнадами индифферентного состояния Можно наблюдать задержку синхрониации (А) и сокращение (Б) фонда ооцитов у подопытных рыб .
Пояснение в тексте . Ок . 40 об . 10 .
и будущих самцов как у родительской, так и у гибридной формы подтверждаются при анализе биометрических данных (см . табл . 2) . Сравнение по этим же показателям яичников горбуши и гибрида показывает, что у горбуши яичники были крупнее, т. к. в них было больше ооцитов периода превителлогенеза (73 % против 35 %), причем средний
диаметр последних был больше, чем у гибридных личинок. Наоборот, у будущих самцов гибридной формы гонады оказались крупнее: у них было больше половых клеток и, в частности, в 6 раз больше ооцитов ранней профазы мейоза. Это может означать, что у гибрида горбуша х сима процесс элиминации этой первой генерации ооцитов идет медленнее, чем при инверсии гонад у генотипических самцов горбуши . С учетом фонда гониев общее число половых клеток в гонадах самцов той и другой формы оказалось сходным У гибридной молоди сима х горбуша половые железы были слабо развиты и находились в индифферентном состоянии.
обсуждение результатов исследования
Анализ хода развития половых желез у интактных зародышей горбуши выявил заметные индивидуальные различия в темпе формирования фонда половых клеток, сначала гониев, а затем и ооцитов ранней профазы мейоза. Незадолго до вылупления ооциты завершающих стадий мейотических преобразований ядра наблюдались в основном у рыб с относительно большим фондом половых клеток (от 10 до 17 на один срез) . Уже после вылупления в яичниках личинок с большим количеством гониев и мейоцитов появлялись первые ооциты периода превителлогенеза. Отстающие в своем развитии гонады по завершении цитологической дифференцировки по типу яичника вступали в дальнейшем на путь реверсии. Отсюда можно сделать вывод, что половые различия в раннем гамето- и гонадогенезе горбуши проявляются не в ходе инверсии, а уже в самом начале про-тогинической феминизации гонад . Представляется важным, что переопределение пола у будущих самцов начинается не сразу после вступления гониев в раннюю профазу мейоза (в эмбриогенезе), а значительно позднее, на 10-15 сут. после вылупления, когда в гонадах личинок появляются ооциты периода превителлогенеза. В связи с этим складывается впечатление, что у будущих самцов горбуши, в отличие от самок, смена онтогенетических программ оогенеза — переход ооцитов к превителлогенезу (вегетативной фазе, в трактовке Равена [16]) — оказывается невозможным .
возникающий в раннем постэмбриональном развитии горбуши импульс к элиминации половых клеток носит генерализованный характер, т к его получают гонады как будущих самцов, так и самок. Последствия дегенерации ооцитов оказываются полоспецифическими У генотипических самцов вследствие этого процесса меняется половая ориентация гонад, а у самок почти в три раза сокращается фонд ооцитов [10, 12], и происходит обособление генерации относительно синхронно развивающихся превителлоген-ных ооцитов . В это же время у самок горбуши блокируется вступление половых клеток в мито- и мейотические циклы, и по мере роста ооцитов периода превителлогенеза последовательно уменьшается число ооцитов ранней профазы мейоза.
Пытаясь оценить причины и возможный биологический смысл ювенильного про-тогинического гермафродитизма и непрямого пути дифференцировки пола у горбуши, Г М . Персов [11] выдвинул предположение, что «самочий» (вставочный) период в развитии семенников задерживает начало активного сперматогенеза и поэтому имеет важное значение для синхронизации созревания самок и самцов . Т акое объяснение представляется неубедительным, если учесть известную экологическую пластичность сперматогенеза рыб [2, 3, 5] и тот факт, что активный сперматогенез у горбуши отсрочен на начало анадромной миграции самцов [13]. Представляется, что можно дать более логичное объяснение феномену протогинии, связав его с другой видоспецифической особенностью дифференцировки пола у горбуши. Так, из шести видов тихоокеанских лососей только у горбуши дифференцировка
Таблица 2
Сравнительная характеристика половых желез у зародышей и личинок горбуши, симы и их реципроктных гибридов
її « ш Й о Зародыши в возрасте 35 суток от оплодотворения 1 1 1 1 5 н е уплл л т о к о 5 е 1 зро в в и к н и у 1 сч -н ^т 1 'п1, -н о со 1
СП О а О О 03 К О 4 о £ ооцитов превител- логенеза О о о о о сэ -н чо О сэ -н о
ооцитов ранней профазы мейоза <4 о" -Н сэ т, О* -Н о о" о" -Н о" гл о" -Н СО О* -Н гл ч^^ -н 0^ о
в ев он г о" -Н сч т" О* -н со т" <4 о" -Н сэ о" -н 00, тг о" -Н 00 гл О* -Н о" тг О* -Н чо сэ -Н ч^^ СЭ 00 сэ -Н
а и о 2 ^ и о & С м 00 о" -Н чо 00 О* -Н О о" <4 о" -Н сэ о" -Н ©л -н сэ сч ©л -Н 00 о" -Н сч -н гч ^ 00 сэ -Н
О И А 2оО (.Ъ м ^ С ^ X а о тг -Н о, со -Н тГ 1> о" -Н ЧО о" -Н чо сл гл о" -Н *4 сч чо со" -Н Г-; о" о" -Н ©л -Н 0^ ч^^ -н Г-; оп"
ей о Н2 ь Л й г 2 Л сч сч -Н -Н 00 00 -Н со ш сч чо -н со" -н со 40 ©л -Н о ш <4 сл -Н о -н о о 00 -Н 00
Длина рыб, мм о" -Н 00, сч с* о" -Н со со" о" -Н чо о" -Н 1П, т" о" -н Г-; гл о" -Н Г-; 40 о" -н 00 К сэ -Н 1> <4 -н
Число рыб О О Ш 00 ш ш т
б ы р и и т ! б р й а ам 8 0 X 1 б р Й а ам и и а ЕЗ р 2 X а ам и и Ей с ей ЕЗ б р Й к ей с ей ЕЗ б р Й ы ам с ей ам 8 о X а ЕЗ б р Й ам с ам 8 о X а ЕЗ б р Й а ЕЗ її? р X а ам и и
гонад в женском направлении происходит очень рано (в эмбриогенезе), тогда как у других — значительно позднее, в личиночном или мальковом периоде развития. Сопоставление этих фактов, уже известных ранее, позволяет предположить существование особого эндокринного статуса зародышей, который допускает возможность половой дифференцировки их гонад только в женском направлении. В этом случае становится понятным, что последующая, уже в постэмбриогенезе, инверсия пола у половины личинок горбуши выступает в роли механизма неизбежной и необходимой коррекции соотношения полов в поколении
Предпринятая в работе попытка изменить гормональный баланс у зародышей горбуши путем введения экзогенного тестостерона (в широком диапазоне доз) не предотвратила тотальную феминизацию их гонад причины этого могут заключаться в недостаточно высокой дозе гормона либо в низкой чувствительности гониальных клеток к андрогенам, либо в их физиологической половой дифференцировке по женскому типу еще до начала воздействия в опытах с рентгеновским облучением зародышей горбуши Г М . Персов [15] показал раннюю сексуализацию половых клеток (ППК и гониев первых порядков) — уже на 10-20-е сут. эмбрионального развития в данной работе воздействие тестостероном было осуществлено на 26-е сут. инкубации икры
в эмбриональный период развития ранняя реакция гонад на обработку гормоном была отмечена только у зародышей, получивших максимальное его количество:
уменьшились размеры гонад и число половых клеток (на срез железы) . На основании этого факта можно предположить, что андрогены и, в частности, тестостерон не играют ведущей роли в дефиминизации гонад у генотипических самцов горбуши . В связи с этим большее значение, по-видимому, имеет изменение активности эстрогенов . О слабой компетентности семенников горбуши к полоопределяющему действию тестостерона свидетельствует и тот факт, что уже после завершения инверсии (у личинок в возрасте 100 сут. ) продолжалось ингибирующее действие гормона на гаметогенез самцов, в том числе и при воздействии в относительно малых дозах. У некоторых рыб фонд оставшихся гониев был настолько мал, что семенники были близки к стерильности.
обработка самок горбуши тестостероном в малых дозах не оказала заметного влияния на формирующийся фонд ооцитов, поэтому наблюдающееся у них увеличение размеров яичников (на срезе), по-видимому, было связано с перестройкой в их соматической ткани Более эффективными оказались наибольшие дозы гормона. Через два месяца после однократной обработки у самок было выявлено существенное отставание в становлении фонда и росте превителлогенных ооцитов . В последующем это отставание несколько уменьшилось, вероятно, за счет перехода части постоянно присутствующих в яичниках ооцитов ранней профазы мейоза к превителлогенному росту. Столь же низкая чувствительность к андрогенам была обнаружена у протогониста белобрюхого ложного угря Monopterus albus (Zuiew), [20], тогда как у других видов — протогинических гермафродитов — та-лассомы Talassoma bifasciatum, тамарина Halichoeres bivittatus, и спарисомы Sparisoma viridae удавалось получить инверсию яичников при однократном введении тестостерона, метилтестостерона или 11-кетотестостерона [18, 19] . Следует отметить, однако, что во всех этих случаях гормон получали не зародыши, а молодь или взрослые рыбы .
Сравнение гаметогенеза горбуши, симы и их реципроктных гибридов позволило установить, с каким генотипом передаются видовые особенности дифференцировки пола у горбуши . На первом этапе наблюдений (до вылупления) тотальная феминизация гонад наблюдалась у горбуши и только у одной из двух гибридных форм, у которой самкой выступала горбуша, а не сима. Из этого факта однозначно следует, что такие уникальные особенности горбуши, как смещение сексуализации гонад на эмбриональный период и про-тогиния, связаны с генотипом самок. Более развитые гонады у гибрида горбуша х сима, чем у родительской формы, могут быть следствием эффекта гетерозиса. В связи с этим обращают на себя внимание более крупные размеры зародышей симы и ее гибридов с горбушей . На втором этапе наблюдений, в ранний постэмбриональный период, процесс инверсии гонад наблюдался только у горбуши и ее гибрида с симой. В этот период очевидные преимущества в развитии гонад имела горбуша. Так, у самцов гибрида горбуша х сима задерживалась инверсия гонад, в связи с этим оставалось больше ооцитов ранней профазы мейоза, а в гонадах самок было меньше ооцитов периода превителлогенеза, и они имели в среднем меньшие размеры, чем у самок горбуши. У 25-суточных личинок гибрида сима х горбуша цитологическая дифференцировка пола еще не начиналась . Это совпадает с данными Г. М . Персова [13], что первые ооциты ранней профазы мейоза обнаруживаются в гонадах симы не раньше, чем через месяц после вылупления .
заключение
Уникальная видовая адаптация горбуши, связанная с сокращением довителло-генного этапа оогенеза и его смещением на эмбриональный период развития, позволяет ей достигать половой зрелости намного раньше других тихоокеанских лососей.
Реализация данной гетерохронии вероятно" обусловлена изменением обычных механизмов регуляции раннего гаметогенеза . В условиях эмбрионального развития и своеобразного эндокринного статуса зародыша половая дифференцировка гонад оказывается возможной только в женском направлении" при этом образуется избыточный фонд гониев и ооцитов ранней профазы мейоза. После вылупления личинок запускается механизм коррекции гамето- и гонадогенеза" проявляющийся в форме массовой дегенерации половых клеток в ходе инверсии гонад у будущих самцов и сокращения потенциальной плодовитости у генотипических самок. Одновременно у самок блокируются новые мито- и мейотические циклы половых клеток
Экзогенный тестостерон не предотвратил феминизацию гонад у зародышей горбуши и не оказал существенного влияния на процесс инверсии гонад и гаметогенез у будущих самцов . Этот факт может свидетельствовать о низкой гормонокомпетентности гонад зародышей горбуши к полоопределяющему действию андрогенов выявлено подавляющее действие тестостерона на формирование фонда и рост превителлогенных ооцитов у самок
Онтогенетические программы ранней (эмбриональной) феминизации и последующей инверсии гонад у генотипических самцов горбуши связаны с полом и в частности, с генотипом самок .
литература
I. АлтуховЮ. П., Межкорин С. В., Салменкова А. Е., Омельченко В. Т. Воздействие селективного рыбоводства на адаптивную генетическую и биологическую структуру популяции горбуши ОпсоЛупЛт gorbuscha ^а1Ь . ) // Генетика. 1989 . Т. 25" № 10 . С . 1843-1853 .
2 . Бабушкин Ю. П. Сперматогенез и половые циклы самцов радужной форели // Сб . науч . трудов ГосНИИ озер. и реч. рыб . хоз-ва. 1976. Вып. 117 . С . 51-63 .
3 . Буцкая Н. А. Некоторые особенности функции семенников у рыб с различными типами нереста // Экологическая пластичность половых циклов и размножения рыб . Л. " 1975 . С . 108-122 .
4 . Воловик С. П., Ландышевская Л. Е., Смирнов А. И. Материалы по эффективности размножения горбуши на Южном Сахалине // Изв . Тихоокеанского НИИ морск . рыбн . хоз-ва и океанографии . 1975 . Т 81. С . 69-90 .
5 . Зеленников О. В. Гаметогенез радужной форели Оп^огупсЫз шуЫ55, выращенной в системе с оборотным водоснабжением от вылупления до полового созревания при оптимальной температуре // Вопр . ихтиол . 1999 . Т 39 . Вып . 1. С . 89-97.
6 . Зеленников О. В. Влияние закисления воды на гаметогенез радужной форели Ратзаїто mykiss // Вопр . ихтиол . 2003 . Т 43 . Вып . 3 . С . 388-401.
7 . Канидьев А. Н. О формировании пола и размерно-весовой характеристики молоди горбуши ОпсоЛупЛт gorbuscha ^аІЬаит) в связи с условиями развития // Вопр . ихтиол. 1967. Т 7 . Вып. 4 . С.633-639 .
8 . Пахомова Н. А., Хлевная А. С. Влияние некоторых факторов среды на дифференцировку пола у горбуши // Тез . докл . на 2-й Всесоюз . конф . «Вопросы раннего онтогенеза рыб» . 1978 . С . 86-87.
9 . Персов Г. М. Характеристика раннего периода развития половых желез горбуши в связи с использованием ее как объекта акклиматизации // Материалы совещ . по вопр . рыбоводства. М. " 1960 . С . 89-92.
10 . Персов Г. М., Сакун О. Ф. Состояние половых желез у горбуши на разных этапах ее жизненного цикла в связи с акклиматизацией в бассейнах Белого и Баренцева морей // Уч. зап . ЛГУ. 1962. Сер . биол. Вып. 48 . С . 92-108 .
II. Персов Г. М. Адаптивные черты дифференцировки пола у рыб // Тез . докл . IV Совещ . эмбриологов (19-27 июня 1963) . Л. " 1963 . С . 144-145 .
12 . Персов Г. М. «Потенциальная» и «конечная» плодовитость рыб на примере горбуши ОпсоткупЛт gorbuscha ^а1Ь . ^ акклиматизируемой в бассейнах Белого и Баренцева морей // Вопр . ихтиол . 1963 . Т 3 . Вып. 3 . С . 430-496 .
13 . Персов Г. М. Ранний период гаметогенеза у проходных лососей // Воспроизводство и акклиматизация лососевых в Баренцевом и Белом морях. М. ; Л. " 1966. С . 7-44 .
14 . Персов Г. М., Сакун О. Ф., Кудряшова Е. Н., Романенко А. С., Заборщиков А. П., Чистова М. Н. Развитие половых желез у горбуши при исключении морского периода жизни // Материалы сессии ученого совета Полярн . НИИ морск . рыбн . хоз-ва и океанографии (итоги 1964 г ) . Мурманск, 1966 . С . 196-202 .
15 . Персов Г. М. Дифференцировка пола у рыб . Л. , 1975 . 148 с .
16 . Равен X. Оогенез . М. , 1964 . 304 с .
17 . Чебанов Н. А. О возможности прогнозирования соотношения полов в популяциях горбуши // Тез . докл . междунар . симп . по тихоокеанским лососям . Владивосток, 1990 . С . 107-108.
18 . Baroiller J. F., Guiguen Y., Fostier A. Endocrine and environmental of sex differentiation in fish // Cell Mol . Life Sci. 1999 . Vol. 55 . P. 910-931.
19 . Reinboth R. Spontaneous and hormone — induced sex-inversion in wrasses (Labridae) // Pubbl . Staz . Zool. Napoli. 1975 . Vol. 39 . P. 550-573 .
20 . TangF., Chan S. T. H., Lofts B. Effect of mammalian luteinizing hormone on the natural sex reversal of the rice-field ill Monopterus albus (Zuiew) // Gen. and Compar. Endocrinol . 1974. Vol . 4 . P. 242-248.
