Сперматогенез двустворчатого моллюска AnAdara broughtoni (Schrenck) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра 2000 Том 127

Л.А.Масленникова (Владивостокский медицинский университет)

СПЕРМАТОГЕНЕЗ ДВУСТВОРЧАТОГО МОЛЛЮСКА ANADARA BROUGHTONI (SCHRENCK)

Анадара Anadara broughtoni (Schrenck) - тихоокеанский приазиат-ский субтропический вид. Она относится к наиболее примитивным двустворчатым моллюскам, которых О.А.Скарлато (1981) выделил в отдельное семейство Anadaridae.

По данным О.А.Скарлато (1981), анадара встречается у берегов Японии, у Филиппинских островов и в Желтом море. Зал. Петра Великого является северной границей распространения этого вида у континентального побережья Азии. Здесь анадара обитает в хорошо прогреваемых бухтах на глубине 3-6 м, закапываясь в грунт (Голиков, Скарлато, 1967).

Представители рода Anadara обычно раздельнополые, но иногда среди них встречаются гермафродиты. К таковым, например, относится A. senilis (Yoloye, 1974). Многие виды анадар служат объектом промысла и искусственного разведения. Так, A. subcretana выращивается на п-ове Корея (Yoo, 1977), A. granosa - в Малайе (Pathansali, Soong, 1958). Близкий к A. broughtoni вид A. unflata специально для марикультурных хозяйств вывозится с Филиппин в Японию (Takami, 1979). A. broughtoni также употребляется в пищу. Биология этого вида почти не изучена. Целью данной работы являлось исследование развития семенников ана-дары на протяжении года.

Моллюсков собирали в бухте Витязь с глубины 7-10 м два-три раза в месяц в течение пяти лет. Кусочки семенников длиной 0,5 см фиксировали жидкостью Буэна, спирт-уксусной кислотой (3: 1). Парафиновые срезы толщиной 3 мкм для морфологических исследований окрашивали гематоксилином Эрлиха и гематоксилином по Гейденгайну (Ромейс, 1953), ДНК выявляли реакцией Фельгена и окрашиванием по методу Браше.

Степень зрелости семенников на протяжении года определяли визуально и уточняли цитологическими наблюдениями. Ежемесячно учитывали количество половых трубочек в поле зрения микроскопа при увеличении 7х10, их среднюю площадь, площади зон роста и формирования. На микрофотометре МФ-2 определяли среднюю оптическую плотность зоны формирования (окраска по Фельгену). К зоне роста отнесли часть фолликула, занятую сперматогониями и сперматоцитами, к зоне формирования - площадь, на которой располагаются сперматиды и сперматозоиды. Все измерения выполняли с помощью рисовального аппарата РА-5, полярного планиметра ПП-2К и выражали в условных планиметрических единицах.

Морфометрические показатели позволили рассчитать степень зрелости семенников (К) в каждом месяце как произведение площади зоны формирования (S) на ее оптическую плотность (Р): К = S х P. Морфометрические данные дополняли цитологической характеристикой клеточных генераций сперматогенеза в семеннике. Учитывали количество сперматогониев и сперматоцитов на 1000 половых клеток в фолликуле.

У анадары Броутона репродуктивная система погружена в кожномускульный мешок, образованный разрастанием ткани ноги (рис. 1). Два семенника не имеют собственной стенки. Их многочисленные трубочки с одной стороны примыкают к внутренней мышечной стенке мешка, а с другой - контактируют с пищеварительной железой (рис. 2). Половые трубочки окружены сильно обводненной рыхлой соединительной тканью, густо пронизанной сетью кровеносных сосудов и пучками мышечных волокон. Около трубочек нередко встречаются гемальные синусы, клеточный состав которых достаточно подробно изучен (Sullivan, 1960). Готовые половые продукты из половых трубочек попадают в выводные канальцы (рис. 3), имеющие сильно развитую мышечную стенку. Внутри канальцы выстланы однослойным двурядным реснитчатым эпителием. Среди реснитчатого эпителия встроены клетки со светлыми ядрами, лишенными мерцательного аппарата; их цитоплазма содержит рыхлые желтые включения, не окрашиваемые гематоксилином Эрлиха (рис. 4). Эти секреторные клетки выводят секрет в просвет гонодукта. Выводные канальцы семенников сливаются в выводные протоки и в области околосердечной сумки открываются наружу парой самостоятельных гонодуктов.

Рис. 1. Топография внутренних органов анадары Броутона: 1 - гонада, 2 - кожно-мускульный мешок, 3 -нога, 4 - жабры, 5 - кишечник, 6 -рыхлая соединительная ткань, 7 - го-нодукт, 8 - половое отверстие, 9 - ро-5 товое отверстие

Fig. 1. Topography of Anadara inner organs: 1 - sex gland, 2 - skin-muscle sac, 3 - foot, 4 - gills, 5 - intestine, 6 - loose connective tissue, 7 - gonoduct, 8 - sex orifice, 9 - stomatic orifice

Функциональной и структурной единицей семенника у анадары Броутона является трубочка, которая удлиняется с началом сперматогенеза. Стенка трубочки состоит из двух слоев. Наружный соединительнотканный слой включает гладкие мышечные клетки. Внутренний слой состоит из вспомогательных клеток и выстроенных между ними крупных спер-матогониев, расположенных на базальной мембране (рис. 5).

Развитие половых клеток происходит в трубочках. В основном в семенниках наблюдаются сперматогенные клетки. Как исключение у

454

молодых и старых самцов анадары редко встречаются одиночные трубочки с растущими ооцитами. Иногда ооциты и сперматозоиды можно видеть в одной и той же трубочке. Явление гермафродитизма характерно для старых особей анадары.

Рис. 2. Схема строения половой системы самцов анадары Броутона: 1 - стенка кожно-мускульного мешка, 2 - половые трубочки, 3 -гонодукт, 4 - пищеварительная железа, 5 - рыхлая соединительная ткань, 6 -половая пора, 7 - семенник Fig. 2. Scheme of Ana-dara males sex system: 1 -skin-muscle sac’s wall, 2 - sex tubules, 3 - gonoduct, 4 - digestive gland, 5 - loose connective tissue, 6 - sex pore, 7 -testis

Рис. 3. Половые трубочки семенника анадары, открывающиеся в мелкие выводные канальцы. Гематоксилин-эозин (ув. 7 х 40)

Fig. 3. Anadara testis tubules connected with small excretory canaliculu-ses. Hematoxylin-eosin (magnitude 7 х 40)

Рис. 4. Секреторные клетки в стенке гонодукта анадары. Гематоксилин-эозин (ув. 10 х 100)

Fig. 4. Secretory cells in Anadara gonoduct’s wall. Hematoxylin-eosin (magnitude 10 х 100)

Морфометрические данные. На протяжении зимы трубочки семенника короткие с небольшим диаметром. С конца апреля половые трубочки начинают увеличиваться (рис. 6). Максимальная величина их средней площади в поперечном сечении приходится на июль, август. Зона роста появляется в конце апреля, начале мая (рис. 6, табл. 1). Она быстро увеличивается и достигает максимального значения в июне. В июле средняя площадь зоны роста уменьшается и сохраняется до августа; в конце сентября она исчезает. Зона формирования впервые отмеча-

455

ется в начале июня, а в конце месяца она занимает третью часть половой трубочки (рис. 6). Средняя площадь зоны формирования нарастает быстро; в июле и августе имеет наибольшие значения, а в сентябре, начале октября уменьшается (рис. 7). В конце октября она отсутствует. Оптическая плотность половых элементов в зоне формирования быстро возрастает в течение июня и достигает максимума в июле (табл. 1). В августе она незначительно уменьшается, а в конце сентября, октябре становится минимальной. Оптимальная зрелость семенника отмечается в июле (рис. 8).

Рис. 5. Схема строения внутреннего слоя стенки половой трубочки семенника анадары: 1 - базальная мембрана, 2 - вспомогательная клетка, 3 -крупный сперматого-ний

Fig. 5. Texture scheme of sex tubule Я- wall inner layer of Ana-dara testis: / - basal membrane, 2 - an auxiliary cell, 3 - large spermatogony

0,16 * o, m

о

a- o.iг

Гй

S3

5Г

c Q10 ft»

fc:

0,08

0,06

0tOLf

Oßz

I II II! IV V VI VII VIII IX X XI XII

Месяцы

Цитологические данные. Крупные сперматогонии имеются в течение всего года. В сентябре-декабре появляется небольшое количество мелких сперматогониев, а в январе и начале марта они не встречаются. Активный сперматогенез отмечается в мае. Наибольшее количество мелких сперматогониев наблюдается в июне. К июлю, августу их доля в составе зоны роста заметно уменьшается (рис. 9). Первые спер-матоциты I появляются в мае. В июне 50 % половых клеток зоны роста представлены сперматоцитами I в профазе; в июле и августе эти клет-

456

Рис. 6. Морфометрическая характеристика семенников анадары Броутона: 1 - средняя площадь фолликула, 2 - средняя площадь зоны роста, 3 - средняя площадь зоны формирования

Fig. 6. Morphometrie characteristic of Anadara testis: 1 - follicle’s average area, 2 - growth zone’s average area, 3 - forming zone’s average area

Таблица 1

ш

л

а

£у

es

О

<v

и

X

<v

¡T

<v

É-

а

X

с

É-

£у

o

&

ЦЭ

3

&

а

а

x

а

cc

с

*

и

X

X

<v

%

<v

o

3

&

é-

<v

%

а

&

а

с

O)

и

*

а

<u

!T

и

&

É-

(U

5 с

6 & o

(U

л

*

-Q

É-

o

с

x

É-

c

л

с

к

а

*

а

<v

y

и

É-

c

O

к

и

x

а

cc

с

&

и

5

6 o

3

x

с

с

ls

с

_o

"с

(U

>

с

с

а

_Q CC M £ O De со es

CÜ

с

&

и

2 сл & 0+1

CS

&

es

-o

es

С

<

es

С

-o

c

o

СЛ

es

Ф

cO

а

É-

o

с

&

3

X

с

-Q

а

£

С

л

С

и

*

¡T

с О \с к £у

!Т

(U

&

ф

с

с

с

-Q

а

£

С

л

С

ц

к

а

ю ю ©~ о

Л Л

О О о ©~ о +1 +1

<>0

о

о о о о ©~ о

V V

о — о о о о ©~ о +1 +1 ю — о о ©~ о

I I I I I I I

I I I I I I I

I I I I I I I

ООО

оо о ©~ ©~ о

VV V

11

оо о

©~ ©~ о +1 +1 +1

^ °, ю_

^ со

О ю, ю_

сзОО

V

I I I I I I I

I I I I I I I

Л Л

сч

ООО

о© © ©~ ©~ о +1 +1 +1 —

о^

©~ ©~ о

I I I I I I I I I

ю о © о ©~ о

V V

о о © © ©~ © +1 +1 © о ©~ ©

о о © о ©~ о +1 +1 to о © о ©~ о

оооо. ©©©© ’ ©~ ©~ ©~ ©

vvvv

о о

Л Л

ооооо о -©©©©©© <э ©~ ©~ ©~ ©~ о

VVVVV V

oooooooooooo oooooooooooo <э ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ o +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 oO^O-'tCOCO^^OONN 00000000-^-^-^^ <d ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ ©~ o

uox^tsO^^Sssc

-Q

-Q 5

CQ ®

ки преобладают, а в сентябре встречаются редко (рис. 9). Сперматоциты II появляются в конце июня. В августе на их долю приходится около 25 % клеток, в сентябре они исчезают. Зона формирования в июне состоит только из сперматид на разных стадиях спермиогенеза. В июле, августе она представлена как сперматидами, так и сперматозоидами, а в сентябре и октябре имеет только сперматозоиды.

Морфологический и цитологический анализ клеточного состава семенников анадары в разные сезоны показал, что половой цикл самцов начинается во второй половине апреля, т.е. в течение шести месяцев моллюски находятся в состоянии репродуктивной инертности (табл. 2). В зал. Петра Великого нет ни одного двустворчатого моллюска, у которого стадия относительной половой инертности была бы столь длительной.

При сравнении состояния семенников моллюсков в течение года оказалось, что у тихоокеанских приазиатских низкоборе-альных видов (Patinopec-ten yessoensis, Crenomytilus grayanus, Mya japónica, Swiftopecten swifti, Mercenaria stimpson, Spisula sa-chalinensis) время послене-рестовых перестроек занимает не более трех месяцев (Косенко, 1975; Касьянов и др., 1980; Масленникова, 1985). Вероятно, длительность периода половой инертности являет-

ся одним из показателей температурных адаптаций моллюсков. У анада-ры, как теплолюбивого вида, значительная по времени стадия относительной половой инертности также может рассматриваться как приспособление к сравнительно низким температурам умеренных широт (табл. 2).

Рис. 7. Семенник анадары в сентябре. В половых трубочках остатки невыметанной спермы. Гематоксилин-эозин (ув. 7 х 40)

Fig. 7. Anadara testis in September. Unspawned sperm

remains may be seen in sex tubules. Hematoxylin-eosin (magnitude 7 x 40)

Рис. 8. Зрелость семенника анадары Броутона в течение года: 1 - температурная кривая, 2 - коэффициент зрелости

Fig. 8. Maturity temporal dynamics of Anadara testis: 1 - temperature curve, 2 - maturity coefficients

Рис. 9. Изменение количества сперматого-ниев (1), сперматоци-тов I (2) и сперматоци-тов II (3) в половых трубочках анадары Броутона в течение года Fig. 9. Spermatogonies (1), spermatocytes I

(2) and spermatocytes II

(3) number dynamics in Anadara sex tubules

459

Стадии зрелости семенников анадары Броутона в течение года Season dynamics of Anadara testis ripeness stages

Таблица 2 Table 2

Стадия

Визуальная

Характеристика стадий Морфометрическая

Цитологическая

Период

Относительная половая инертность

Начало гаметогенеза

Активный гаметогенез

Преднерестовая

Нерестовая

Визуально пол не определяется; коричневый семенник спавшийся, уменьшен в размерах

Визуально пол не определяется; коричневый семенник имеет вид тонкой пластинки, распластанной на внутренней поверхности кожно-мускульного мешка Пол визуально не определяется; половые трубочки увеличены; толщина гонады достигает 0,5 см

Пол определяется визуально, семенники молочного цвета

Пол определяется визуально; семенники молочного цвета, набухшие

В половых трубочках четкой зоны роста нет

Увеличивается диаметр половых трубочек; расширяется зона роста

Зона роста достигает максимального значения

Половые трубочки максимально растягиваются; зона роста уменьшается, а зона формирования расширяется; увеличивается оптическая плотность клеток в зоне формирования

Половые трубочки сильно растянуты; зона роста уменьшается и исчезает в конце сентября; зона формирования максимально расширена; оптическая плотность зоны формирования и коэффициент зрелости семенника имеют наибольшие значе-

Стенка половых трубочек утолщена; встречаются сперматогонии; много амебоцитов

В половых трубочках присутствуют сперматогонии, амебоцитов мало

Половые трубочки заполняются сперматогониями и сперматоцитами; амебоциты встречаются редко В половых трубочках имеются все типы спермато-генных клеток; в зоне роста преобладают спермато-циты; центр половой трубочки занят сперматидами и сперматозоидами; амебоцитов мало Половые трубочки заполнены сперматидами и сперматозоидами; единично встречаются сперматогонии и сперматоциты

Вторая половина октября - начало апреля

Середина апреля -третья декада мая

Конец мая - июнь

Конец июня - июль

Середина июля -сентябрь

ния

Половой цикл анадары занимает один год, в течение этого времени морфология гонады меняется. Репродуктивный цикл самцов анадары Броутона можно разделить на пять стадий: относительная половая инертность, начало гаметогенеза, активный гаметогенез, преднерестовая, нерестовая (табл. 2). При этом наблюдается частичное совпадение по времени стадии активного гаметогенеза, преднерестовой и нерестовой. Такие особенности гонадогенеза отмечаются и у других двустворчатых моллюсков зал. Петра Великого, для которых этот район является северной границей распространения вида (Дзюба, Масленникова, 1987). Нерест самцов анадары Броутона начинается с середины июля и продолжается до сентября включительно. Надо отметить, что вымет половых продуктов в популяции моллюсков начинается синхронно и имеет порционный характер.

Литература

Голиков А.Н., Скарлато А.Н. Моллюски залива Посьет (Японское море) и их экология // Тр. ЗИН АН СССР. - 1967. - Т. 42. - С. 5-152.

Дзюба С.М., Масленникова Л.А. Гаметогенез двустворчатого моллюска Mya japonica. // Биол. моря. -1987. - № 1. - С. 37-43.

Касьянов В.Л., Медведева Л.А., Яковлев С.Н., Яковлев Ю.М. Размножение иглокожих и двухстворчатых моллюсков в заливе Петра Великого.

- М.: Наука, 1980. - 205 с.

Косенко Л.А. Сперматогенез у дальневосточной гигантской мидии и приморского гребешка // Моллюски, их система, эволюция и роль в природе. - Л.: Наука, 1975. - С. 151-152.

Масленникова Л.А. Сперматогенез двустворчатых моллюсков: Авто-реф. дис.... канд. биол. наук. - Владивосток, 1985. - 20 с.

Ромейс Б. Микроскопическая техника. - М.: Иностр. лит., 1953. - 734 с.

Скарлато О.А. Двустворчатые моллюски умеренных широт западной части Тихого океана. - Л.: Наука, 1981. - 430 с.

Pathansali, Soong. Some aspects of cockle (Anadara granosa L.) culture in Malaya // Proc. Indo-Pacific Fish. Council. - 1958. - № 8 - P. 26-31.

Sullivan Q.E. Functional morphology, micro-anatomy, and histology of the Sydney cockle Anadara traperia // Austral. J. Zool. - 1960. - № 9. - P. 219-257.

Takami T. Современное состояние и перспективы размножения и разведения двустворок Anadara unflata Reeve // Ocean Age. - 1979. - Vol. 11, № 12.

- P. 43-50 (яп. яз.).

Yoloye V. The sexual phase of the West African bloody cockle Anadara senilis (Z.) (Mollusca: Bivalvia) // Veliger. - 1974. - Vol. 17, № 1. - P. 70-72.

Yoo L.K. Biological studies on the propagation of important bivalves. 5. Morphological characteristics of the ark shell Anadara Subcrenata // Bull. Natl. Fist. Univ. Biusan (Natl. Sci). - 1977. - Vol. 17, № 1-2. - P. 71-72.

Поступила в редакцию 26.04.99 г.