Биохимический и цитологический анализ рода Abramis (cypriniformes, cyprinidae)

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

В ихтиологических исследованиях широко используются генетические методы при решении многих сложных проблем теоретического и прикладного направлений. Особая ценность этих методов состоит в том, что они используются для решения тех вопросов, которые трудно или вообще невозможно решить с помощью традиционных для ихтиологии приемов исследования. Они позволяют дифференцировать различные группировки (виды, подвиды, популяции и т.д.), между которыми порою трудно уловить морфологические различия.

Изучение биохимической изменчивости рыб позволяет выявить стабильные показатели, которые могут быть использованы для решения вопросов надвидовой и внутривидовой систематики рыб. Использование электрофоретического и кариологического методов способствуют решению разнообразных вопросов систематики и филогении, выявлению отчетливых межвидовых различий и определению путей эволюционного развития того или иного таксона.

Объектом исследования был широко распространенный в Европейской части России род карповых рыб Abramis, который представлен тремя видами - лещом A. brama (L.), синцом A. ballerus (L.), белоглазкой A. sapa (Pallas). Род Abramis объединяет морфологически близкие (хотя и неплохо различающиеся) симпатрические виды и представляет собой хороший объект для применения комплексного биохимико-цитологического анализа.

Всего для электрофоретического анализа было обработано по 50 экз. каждого вида. Электрофоретический анализ гемоглобина выполняли методом электрофореза в 5%-ном полиакриламидном геле по методу С. Раймонда [1, С. 455]. Для кариологических исследований было использовано 3 самца и 2 самки леща, 2 самца и 5 самок синца и 4 самца и 2 самки белоглазки. От каждой рыбы было проанализировано по 20 метафазных пластинок. Для получения хромосомных препаратов использовали традиционный метод прижизненных колхициновых инъекций [2, С. 767] с некоторыми модификациями [3, С. 267].

Хромосомные наборы изученных видов представлены диплоидным числом 2n=50. Были отмечены единичные гипо- и гиперплоидные клетки (всего около 8%), которые могут являться как результатом методических погрешностей, так и реальной анеуплоидией. Изучение вопросов спонтанной изменчивости кариотипов рыб не являлось целью данного исследования.

В кариотипе леща было выделено 16 мета-, 14 субмета-, 12 субтело- и 8 акроцентрических хромосом. У белоглазки - 10 мета-, 22 субмета-, 10 субтело - и 8 акроцентриков. У синца было выделено 16 мета-, 20 субмета-, 6 субтело- и 8 акроцентрических элементов. Ни у одного из видов межполовых различий по структуре кариотипа установлено не было.

В кариотипах исследованных видов была выделена маркерная для представителей подсемейства Abramidinae пара одноплечных хромосом. У белоглазки она отчетливо субтелоцентрическая, у леща и синца - акроцентрическая.

Морфологические классы хромосом у изученных видов, связаны плавными переходами. Число хромосомных плеч записывалось с учетом точности идентификации морфологии хромосом: лещ - NF=80±2; белоглазка NF=82±2; синец NF =86±2. Если принять во внимание показатель (NF), т.е. число хромосомных плеч с учетом субтелоцентриков, то он полностью совпадает у всех изученных видов и составляет - 82.

Как правило, гемоглобин у рыб имеет гетерогенную природу, у 80% видов внутривидовая изменчивость отсутствует [4, С. 1115]. В то же время фракционный состав гемоглобина в большинстве случаев видоспецифичен и может служить хорошим таксономическим признаком [5, С. 392], [6, С. 145].

Гемоглобин изученных видов оказался полиморфным. Полиморфизм фракционного состава гемоглобина заключался в наличии двух популяционно-стабильных типов. Первый тип гемоглобина Hb-I был представлен в целом мажорными компонентами с низкой электрофоретической подвижностью по сравнению со вторым типом Hb-II. Можно предположить, что экспрессия Hb-II у каждого из трех видов свойственна полупроходным особям, а Hb-I - жилым. Это предположение основано на точке зрения о том, что у рыб в морской воде функционируют компоненты с более высокой электрофоретической подвижностью, а в пресной - с более низкой [7, С. 719]. Межвидовые различия электрофореграмм оказались значительными: общим следует признать лишь наличие двух типов гемоглобина - Hb-I и Hb-II. По числу компонентов белоглазка (5 компонентов) отличается от леща и синца (по 4 компонента). Существенно различаются исследованные виды по подвижности основного, наиболее мощного компонента: у леща - 0,20 (Hb-I) или 0,38 (Hb-II); у синца - 0,34 (Hb-I) и 0,39 (Hb-II); белоглазки - 0,29 (Hb-I) и 0,33 (Hb-II). Различия между фенотипами Hb-I и Hb-II наиболее резко выражены были у леща, если в первом типе фракционного состава гемоглобина основное количество белка (65%) приходилось на компонент с подвижностью 0,20, то во втором типе самый мощный компонент (78,9%) имел подвижность 0,38. Также для исследованных видов характерен и ряд мелких отличий, которые заключались в различном относительном содержании белка в компонентах.

Представители рода Abramis, как и большинство карповых рыб - кариотипически тесная группа. Достоверных меж- и внутривидовых различий по структуре кариотипа у исследованных видов выявлено не было. Единственное, но весьма отчетливое различие, которое можно отметить - субтелоцентричекую маркерную пару хромосом у белоглазки. Происхождение короткого плеча может быть связано с дупликациями прицентромерного гетерохроматина. Выявленное отличие может свидетельствовать о большой «продвинутости» кариотипа белоглазки и, следовательно, более молодом ее возрасте как вида. На этом вопросе мы остановимся ниже. биохимический рыба гемоглобин полиморфизм

Сопоставление биохимических и кариологических данных по роду Abramis свидетельствует о том, что эволюция в этой группе, как, видимо, и во всем семействе Cyprinidae, не была связана со значительными хромосомными преобразованиями и протекала при значительных изменениях на субхромосомном и генном уровнях.

Хромосомные наборы многих карповых рыб имеют диплоидное число 2n=50 (за исключением небольших по числу видов тетраплоидных групп с 2n=100 и групп с 2n=42-48) при однотипной морфологической структуре кариотипов [8, С. 301]. Достоверные межвидовые и межродовые различия, как правило, у них отсутствуют. Попытки использовать для разграничения отдельных таксонов отличия в числе хромосомных плеч часто представляются сомнительными ввиду невозможности проведения отчетливых границ между различными морфологическими типами хромосом.

Все вышеизложенное об эффективности генетико-биохимического тестирования карповых рыб можно отнести и к роду Abramis. Несмотря на значительное количество исследований, структура рода Abramis вызывает ряд вопросов. В свое время еще А.Я. Щербуха [9, С. 225] считал, что лещ должен быть отнесен к подроду Abramis, а синец и белоглазка - к подроду Ballerus. Некоторые исследователи считают, что лещ, синец и белоглазка обладают равнозначной родовой самостоятельностью [10, С. 3].

При проведении исследований не ставилась задача проведения таксономической ревизии рода Abramis. На основании проведенного генетического анализа необходимо заметить следующее. Наиболее обособленное положение в роде занимает белоглазка. По ряду показателей она должна быть признана наиболее эволюционно молодым видом. В кариотипе белоглазки типичная для многих карповых рыб пара крупных акроцентрических хромосом «превратилась» в субтелоцентрическую. В фракционном составе гемоглобина появился пятый относительно быстрый компонент. Полученные материалы согласуются с остеологическими данными об особенностях строения грудного пояса белоглазки [11, С. 31], которые свидетельствуют об эволюционной «молодости» белоглазки.

Сопоставление результатов биохимического и цитогонетического анализов позволило оценить степень генетической дифференцировки рода Abramis, установить генетическую обособленность белоглазки, связанную с ее меньшим филетическим возрастом.

Список литературы

1. Raymond S. A conventient apparatus for vertical gel electrophoresis / S. Raymond // Clin. Chem. - 1962. - № 8. - Р. 455-461.

2. McPhail J.D. A simple technique for obtaining chromosomes from teleost fishes / J.D. McPhail, R.L. Jones // J. Fish. Res. Bd. Can. - 1966.- V. 23. - № 5. - Р. 767-769.

3. Rivlin K. A simple method for the preparation of fish chromosomes applicable to field work, teaching and banding / K. Rivlin, J. W. Rachlin, G. Dale // J. Fish Biol. - 1985. - V. 26. - № 3. - Р. 267-272.

4. Алтухов Ю.П. О соотношении моно- и полиморфизма гемоглобинов в микроэволюции рыб / Ю.П. Алтухов // Докл. АН СССР. - 1969.- Т. 189. - № 5. - С. 1115-1117.

5. Лукьяненко В.И. Гетерогенность и полиморфизм гемоглобина рыб / В.И. Лукьяненко, А.С. Васильев, В.В. Лукьяненко // СПб.: Наука. - 1991. - 392 с.

6. Карнаухов Г.И. Гетерогенность гемоглобина и ее связь с экологическими особенностями рыб / Г.И. Карнаухов // Краснодар, Потенциал. - 2002 . - 145 с.

7. Hashimoto K. Comparative studies on two hemoglobin of salmon / K. Hashimoto, F. Matsuura // Bull. Jap. Soc. Sci., Fish. - 1959. - V. 24. -№ 9. - P. 719-723.

8. Васильев В.П. Эволюционная кариология рыб / В.П. Васильев // М.: Наука. - 1985. - 301 с.

9. Щербуха А.Я. Применение таксономического анализа для выяснения родственных связей между представителями рода Abramis и Blicca (Pisces, Cyprinidae) / А.Я. Щербуха // Зоол. ж. - 1973.- Т. 52. - № 2. - С. 225-228.

10. Wierzbicka J. An attempt to explain affinities between Blicca bjoerkna (L.), Abramis brama (L.) and ballerus (L.) on the grounds of their parasitic fauna / J. Wierzbicka // Acta ichthyol. piscator. - 1977. - V. 7. - № 1. - P. 3-13.

11. Howes G. Anatomy and phylogeny of the Chinese major carps Ctenopharyngodon , 1866 and Hypophthalmichthys Blkr., 1860 / G. Howes // Bull. Brit. Mus. (Nat. Hist.), Zool. Ser. - 1981.- V. 41. - № 1. - P. 1-52.

Размещено на Allbest.ru