Диссертация (Ранние молекулярные и клеточные события формирования мезодермы у нереидных полихет), страница 14

Вовзрослом состоянии полихеты обладают хорошо выраженными способностями крегенерации.Полихеты, как и все аннелиды, а также турбеллярии, немертины и моллюскиотносятся к группе животных со спиральным типом дробления. На ранних стадияхразвития зародышам этих животных присуща так называемая региональная гомология,61так как имеет место значительное сходство генеалогии и проспективного значениябластомеров (Иванова-Казас, 1977). Из-за стереотипного характера дробления иранней сегрегации клеточных линий развитие спиральных принято считать в большоймере детерминативным (или мозаичным), т.е.

развитием с преобладаниеммеханизмов автономной детерминации. В случае гетероквадрантного спиральногодробления, как у нереид, уже после первого деления зиготы можно различитьбольшой бластомер CD и малый – AB. В результате второго деления дробленияобразуется квартет бластомеров A, B, C и D. Начиная с третьего раунда деления, этибластомеры отделяют от себя в сторону анимальногополюса под угломприблизительно в 45° к анимально-вегетативной оси квартеты микромеров, а сами ониполучают наименование макромеров.

Отделение микромеров от макромеровпроисходит то по, то против часовой стрелки, в результате чего создается впечатление,что микромеры расположены по спирали (Иванова-Казас, 1977; Anderson, 1973).Все потомки одного из бластомеров на четырехклеточной стадии слагают одиниз четырех квадрантов. Ключевую роль в развитии спиральных играет квадрант D. Вбластуле Spiralia существуют две особые клетки – 2d и 4d (первый и второй соматобластсоответственно). 2d в результате развития даст почти всю эктодерму тела животного, а4d является клеткой-родоначальницей мезодермы сегментов червя, которую называютэнтомезодермой. 4d появляется в ходе 6-го деления дробления (в случае синхронностиделений – на стадии 64 клеток) и занимает в бластуле дорсокаудальное положение.

Врезультате его симметричного деления образуется две М-клетки (мезотелобласта),деление которых приводит к формированию в теле трохофорной личинки двухмезодермальныхполосок(Рис.13). ПролиферацииМ-клетокполихет частоприписывают телобластический характер (Anderson, 1973; Shimizu, Nakamoto, 2001),однако не существует ни одной работы, где это было бы однозначно показано (см.раздел 1.2.1). Предполагается, что мезотелобласты полихет делятся асимметрично идают ряд мелких клеток, слагающих мезодермальные полоски, а сами занимают приэтом терминальное положение и сохраняются как недифференцированные стволовыеклетки (резидуальные телобласты) и у личинки трохофоры, и у ювенильного червя.62Рис. 13. Клеточные линии и их производные у P. dumerilii (по Ackermann et al., 2005;Fischer, Arendt, 2013).

А – зародыш на стадии перехода к билатеральному дроблению(49 бластомеров), вегетативная проекция. Зачаток энтомезодермы – мезотелобласты(М-клетки) – лежат на дорсальной границе презумптивного бластопора. Б – ранняятрохофора (24 чпо), вентральная проекция. Сверху показано расположение ядер в МП,снизу – фронтальная конфокальная проекция окрашенных с помощью DAPI ядер, МПобведены пунктиром. В – клеточные домены (справа приведено соответствие цвета иклеточной линии) в теле нектохеты (96 чпо), передний конец направлен в нижнийправый угол. Сверху – дорсальная поверхность, снизу – фронтальный срез.Энтомезодерма (темно-оранжевый) формирует мышечный слой стенки тела междуэнтодермальной кишкой (серый) и покровной эктодермой (светло-оранжевый).Звездочка – область стомодеума/глотки.Кроме энтомезодермы у полихет выделяют эктомезодерму (личиночнуюмезенхиму), в состав которой у разных видов полихет входят второй и/или третийквартет микромеров.

Производными эктомезодермы являются обкладка глотки имышцы головы. У нереидных полихет эктомезодерму слагают микромеры третьегоквартета 3a–3d (Wilson, 1892; Ackermann et al., 2005).После завершения шестого деления дробления у нереид образуется бластулабезполости–стерробластула.Презумптивныйбластопоррасполагаетсянавегетативном полюсе бластулы и несколько сдвинут на брюшную сторону.

Его крайслагают М-клетки, эктомезодермальные бластомеры 3a–3d и микромеры второгоквартета 2a2–2d2 (Рис. 13). На дорсальной стороне зародыша лежат потомкиэктодермального соматобласта 2d. Центральное положение в бластуле занимаютчетыре макромера (4А–4D) – материал средней кишки.Гаструляция у нереид осуществляется путем эпиболии, при которой клеткиэктодермы обрастают макромеры и мезодермальные бластомеры.

Основнымдвижением гаструляции является перемещение клеток-потомков микромера 2d соспинной на брюшную сторону. Это движение эктодермальных клеток огибает63латеральные стороны зародыша в виде двух встречных потоков, а на месте их встречина вентральной стороне формируется вегетативная пластинка (Wilson, 1892; Steinmetz,2006). При этом происходит образование щелевидного бластопора (сначалапринимающего форму цифры 8) и оттеснение его переднего края в переднебрюшномнаправлении, где позже сформируется стомодеум (зачаток передней кишки).

Заднийкрай бластопора закрывается эктодермой, из которой образуется проктодеум (зачатокзадней кишки). Такую картину замыкания бластопора, на месте которого образуется ирот и анус, принято называть амфистомией. На вегетативном полюсе продуктыделения М-клеток дают начало мезодермальным полоскам. Приблизительно поэкватору зародыша дифференцируется ряд ресничных клеток – прототрох.Типичной личиночной формой полихет является шаровидная пелагическаяличинка трохофора. Ее основной локомоторный орган – прототрох – делит телоличинки на два полушария: верхнее, называемое эписферой, и нижнее, называемоегипосферой. В процессе дальнейшего развития эпителий эписферы даст начало зачаткуголовного мозга, а сама эписфера превратится в головную лопасть (простомиум)(Иванова-Казас, 1977; Anderson, 1973).Нижнее полушарие трохофоры содержит как зачатки головы, так и элементытуловища взрослого животного. Непосредственно под прототрохом на вентральнойстороне гипосферы расположен личиночный рот – стомодеум.

По бокам от стомодеумаво внутренних тканях залегают клетки эктомезодермы. Эпителий гипосферы восновном представляет собой результат пролиферации первого соматобласта 2d.Вегетативная пластинка на вентральной поверхности дает в основном нейроэктодерму– зачаток ЦНС. По бокам трохофоры под эпителием расположены две симметричныемезодермальные полоски. Самым внутренним является зачаток средней кишки –макромеры четвертого квартета и, возможно, небольшая часть потомков 4d (Wilson,1892; Wilson, 1898; Ackermann et al., 2005).Каудально в теле личинки располагается область задней кишки и анальнойлопасти (пигидия), окруженной венчиком ресничек, называемого телотрохом.Некоторые авторы (Anderson, 1973; Shimizu, Nakamoto, 2001; de Rosa et al., 2005)считают, что кпереди от телотроха личинки существует ряд стволовых клеток –резидуальныхэктодермы.эктотелобластов,Резидуальныеявляющихсязачаткомэктотелобластывсейпостларвальнойпредставляютсобойнедифференцированную ранее в эмбриогенезе линию клеток – потомков первого64соматобласта 2d.

Под кольцом эктотелобластов по описанию Андерсона (Anderson,1959) у своеобразной трохофоры Scoloplos armiger залегают два резидуальныхмезодермальных телобласта – потомки второго соматобласта 4d. Эти парные клеткизанимают терминальное положение в мезодермальных полосках и считаютсяпредшественниками в том числе и постларвальной мезодермы. Вместе с кольцомэктотелобластов пара мезотелобластов составляют по этому сценарию зону роста, изкоторой еще до завершения метаморфоза продолжают отделяться новые сегментытела. Как полагают, такая же организация зоны роста сохраняется и после метаморфозапри формировании постларвальных сегментов.Следуетотметить,чтоописаннаякартинанеявляетсядостоверноподтвержденной для всех полихет. Лишь у видов из отдельных семейств,откладывающих яйца с малым содержанием желтка, в каудальной области трохофорыможно наблюдать относительно большие и, в отличие от остального эпидермиса,недифференцированные(резидуальные)эктотелобласты(Anderson,1973).Впротивном случае, когда зародыши (эмбрионизированные трохофорные личинки)богаты желтком и зачастую развиваются не в планктоне, а в кладках (Amphitrite,Arenicola, Clymenella, Capitella, Scoloplos, Tomopteris, Eunice), телотрох можетприсутствовать, но почти все клетки эпителия гипосферы, также как и эктотелобласты,остаются недифференцированными, а, следовательно, неотличимыми от последних.Классические работы по эмбриологии нереидных полихет (Wilson, 1892) также не даютпрямого доказательства существования особой линии эктотелобластов, хотя ихналичие дается как предположение.В соответствии с альтернативной точкой зрения (Iwanoff, 1928; Иванов, 1944;Беклемишев, 1964; Иванова-Казас, 1977), описанная выше зона роста у трохофор, покрайней мере, в нескольких семействах полихет, отсутствует.

В результате деленийпервого и второго соматобластов не происходит сохранения особой линиинедифференцированных стволовых клеток эктодермы и мезодермы постларвальныхсегментов. Согласно П. П. Иванову зона роста полихет формируется в результатеметаморфоза – превращения трохофоры в ювенильного червя.Процесс метаморфоза у разных полихет может варьировать, и поэтому крометрохофорной личинки принято выделять еще несколько переходных форм, которыемогут встречаться в жизненном цикле некоторых полихет. Сама трохофорахарактеризуется отсутствием каких-либо признаков сегментации и ведет планктонный65образ жизни.

Планктонную личинку, имеющую признаки сегментации (метамернорасположенные ресничные кольца паратрохи и хетоносные мешки) называютметатрохофорой. С момента появления функционально активных локомоторныхпридатков параподий до образования первого постларвального сегмента личинканосит название нектохеты. Кроме того, на стадии нектохеты начинают развиватьсяголовные придатки, характерные для взрослого червя (антенны, перистомиальныеусики), а сама личинка переходит к донному образу жизни.Таким образом, процесс метаморфоза полихет включает в себя несколькосоставляющих:•метамеризация гипосферы;•редукция личиночных и развитие дефинитивных органов;•переход от плавающего образа жизни к донному.Рассмотрим первый пункт более подробно. Общепринято, что в первую очередьметамеризацииподвергаютсяэктодермальныепроизводные(Иванов,1944;Беклемишев, 1964; Иванова-Казас, 1977).

Появление посегментно расположенныхпаратрохов и хетоносных мешков довершается образованием параподиев, нервныхганглиев и внешних границ между сегментами в виде бороздок. Неметамерными втеле метатрохофоры являются эписфера (будущий простомиум) и анальная лопасть(пигидий).