Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования РФ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК

03.00.16 - экология

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

ФОРМИРОВАНИЕ ГЕНЕРАТИВНОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ МОДИФИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ В РАННЕМ ОНТОГЕНЕЗЕ СИГОВЫХ И ОСЕТРОВЫХ РЫБ

БОНДАРЕНКО О.М.

Тюмень - 2003

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Особенности раннего онтогенеза у сиговых и осетровых рыб при различном температурном режиме

1.2 Происхождение половых клеток

1.3 Морфологические особенности и ультраструктура ППК у рыб

1.4 Обособление, миграция и концентрация первичных гоноцитов у рыб

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ ЛИНИИ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК И МОДИФИКАЦИЯ ИХ ПАРАМЕТРОВ У ПЕЛЯДИ В ПЕРИОД ЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

3.1 Формирование линии половых клеток в эмбриогенезе пеляди

3.2 Трансформационная модификация ППК у эмбрионов пеляди под влиянием СИМП с момента оплодотворения

3.3 Трансформационная модификация ППКу эмбрионов пеляди СИМП с момента бластуляции

ГЛАВА 4. ПЛАСТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ СИГОВЫХ В РАННЕМ ПОСТЭМБРИОГЕНЕЗЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМАХ ИНКУБАЦИИ

4.1 Морфометрические параметры пеляди на ранних этапах постэмбрионального развития

4.2 Морфометрические параметры муксуна на ранних этапах постэмбрионального развития

ГЛАВА 5. ФОРМИРОВАНИЕ ГОНАД У СИГОВЫХ РЫБ В РАННЕМ ПОСТЭМБРИОГЕНЕЗЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМАХ ИНКУБАЦИИ

5.2 Соотношение уровня развития генеративных показателей и пластических признаков у пеляди в ранний постэмбриональный период

5.3 ППК у муксуна в постэмбриональный период

5.4 Соотношение уровня развития генеративных показателей и пластических признаков у муксуна в ранний постэмбриональный период

ГЛАВА 6. МОДИФИКАЦИЯ ПРЕДЛИЧИНОК СИГОВЫХ ПОД ВЛИЯНИЕМ СЛАБЫХ ИМПУЛЬСНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

6.1 Модификация морфометрических параметров предличинок пеляди

6.2 Модификация морфометрических параметровпредличинок муксуна

6.3 Модификация параметров ППК у пеляди в раннем постэмбриогенезе

6.4 Влияние СИМП на соотношение генеративного и соматического развития пеляди в ранний постэмбриональный период

6.5 Модификация параметров ППК, соотношения генеративного и соматического развития у предличинок муксуна под влиянием СИМП

7.2 Становление репродуктивной системы у стерляди в постэмбриональный период

7.3 Модификация морфометрических характеристик предличинок стерляди под влиянием СИМП

7.4 Модификация генеративных показателей у предличинок стерляди под влиянием СИМП

ГЛАВА 8. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Воздействие слабыми магнитными полями на ранние этапы онтогенеза вызывает конструктивные модификации в формировании линии половых клеток.

Практическая значимость. При выборе диагностических признаков для разработки индикаторов состояния репродукционного потенциала у молоди, морфометрические признаки предличинок сиговых рыб на этапе вылупления не могут являться адекватным критерием. Установленные в ходе производственных экспериментов стадии развития, сроки и режимы проведения обработки эмбрионов пеляди (Аракульский рыбоводный завод) и стерляди (Абалакский осетровый завод) слабыми импульсными магнитными полями могут послужить основой для разработки и внедрения данных методик в рыбоводство. Выявленное конструктивное влияние СИМП на формирование генеративной системы и сбалансированность пластических признаков в постэмбриональном периоде у пеляди, муксуна и стерляди целесообразно использовать в рыбоводных мероприятиях

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на VII Международном симпозиуме «Биология и разведение сиговых рыб» (Мичиган, 1999); IV Всероссийском научно-производственном совещании «Биология, биотехника разведения и промышленного выращивания сиговых рыб» (Тюмень, 2001); VIII Международном симпозиуме «Биология и разведение сиговых рыб» (Рованиеми, 2002); V научно-практической конференции «Особо охраняемые природные территории Алтайского края и сопредельных регионов, тактика сохранения видового разнообразия и генофонда» (Барнаул, 2002); на заседаниях кафедры зоологии и ихтиологии Тюменского государственного университета (1999-2002).

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Особенности раннего онтогенеза у сиговых и осетровых рыб при различном температурном режиме

Морфологические исследования эмбрионального периода или отдельных его этапов у сиговых проводили на сиге-пыжьяне (Юхнева, 1967), ряпушке (Лебедева, 1981), сиге-лудоге (Вернидуб, 1956; Лебедева, Завьялова, 1985), чире (Кугаевская, 1967; Юхнева, 1967; Лебедева, 1976; Богданов, 1987), байкальском омуле (Черняев, 1968, 1983), тугуне (Малышев, 1974). Имеются достаточно подробные сведения об эмбриогенезе пеляди (Кузьмин, 1963; Волкова, 1965; Лебедева, 1974, 1976, 1985, 1989; Галактионова, 1975) и в меньшей степени - муксуна (Юхнева, 1963).

Нерест большинства сиговых рыб проходит в пресных водах, за исключением некоторых популяций сибирской ряпушки, нерестящихся в солоноватых водах морских лиманов и эстуариев (Решетников, 1980). Он приурочен к осенне-зимнему периоду, когда температура воды падает ниже +70С. Однако имеются весенне-нерестящиеся виды: баунтовские сиги, баунтовская ряпушка и некоторые популяции из озер Швеции (Скрябин, 1977; Решетников, 1980; Карасев, 1987). Сроки и условия нереста пеляди носят черты широкой адаптивной изменчивости: для речных популяций этого вида отмечают начало нереста при охлаждении воды ниже +5оС, а «пик» приходится на период с температурами +10С и ниже (Крохалевский, 1978). По данным В.Д.Богданова (1983а), нерест пеляди в верховьях р.Северная Сосьва начинается при падении температуры воды до +0,2...+0,80С. Начало нереста озерной пеляди в естественном ареале (оз.Ендырь, оз.Пяку-то) связано с охлаждением воды до +2,7...+0,30С, тогда как отдельные популяции озерной пеляди в Якутии приступают к нересту в сентябре при температуре воды +5...+90С (Венглинский, 1977). Для муксуна характерен более узкий диапазон нерестовых температур: +1...+20С (Вотинов, 1963), однако в условиях Севера-Запада России отмечается повышение температурного порога перехода самок муксуна в нерестовое состояние на 2-30С по сравнению с маточным водоемом (р.Обь) (Крупкин, 1975).

Темп эмбрионального развития сиговых рыб также зависит, главным образом, от температуры (Юхнева,1963; Мешков, Лебедева, 1980; Лебедева, 1989; Черняев, 1981, 1982, 1983; Головкова, 1986). Одной из адаптаций сиговых рыб к существованию в субарктических и арктических водоемах стала, например, возможность развития икры во льду (чир) с температурой около 00С (Богданов, 1997). В естественных условиях для пеляди и муксуна в начале эмбриогенеза характерна температура воды около +10С, в дальнейшем она снижается и колеблется от +0,2 до +0,40С. При повышенной температуре инкубации процесс развития протекает быстрее, чем при низкой, однако существуют пороговые температуры развития и потому достижение оптимальной температуры инкубации на рыбоводных заводах решает успех искусственного разведения. Для муксуна такой температурой считается +0,2...+0,30С, пороговой - +40С, а при температуре +60С отмечается гибель зародышей (Юхнева, 1963; Мешков, Лебедева, 1980). Пелядь более термолабильна и способна нормально развиваться при среднесуточной температуре инкубации +0,2...+30С (Кузьмин, 1963). По данным О.А. Лебедевой (1981, 1989), для пеляди, инкубируемой в условиях Псковской области, характерны более высокие оптимальные температуры воды: от +1,5 до +50С. Низкие температуры оптимальной зоны способствуют увеличению роста зародышей, а повышенные температуры в пределах этой зоны развитие зародыша ускоряют, но несколько замедляют ростовые процессы. Вместе с тем, температура не на всех этапах эмбриогенеза является ведущим фактором. Как было показано Ж.А.Черняевым (1982, 1983), эмбриогенез байкальского омуля и байкальского озерного сига разделен на два периода. Первый включает этапы оплодотворения, дробления, бластулы и органогенеза - до начала пигментации глаз и образования эмбриональной системы кровообращения. В это время воздействие температуры свыше +0,50С вызывают замедление темпа развития. Экологически такое замедление обусловлено необходимостью предотвращения преждевременного вылупления личинок в зимний период в случае затяжной теплой осени. Второй период включает этапы эмбриональной системы кровообращения, жаберно-челюстного аппарата и вылупления, воздействие температур выше +0,50С на которые ускоряет эмбриогенез. Но главным фактором, регулирующим темп развития эмбрионов во второй период, является солнечная радиация. Это подтверждается резко возрастающей светопоглощающей способностью (более 80%) развивающейся икры, значительным развитием меланиновой пигментации на поверхности тела эмбриона; в этот период за 7-10 дней до поверхности нерестилищ доходит столько же световой энергии, сколько за весь предыдущий период инкубации (Черняев, 1983).

В эмбриональном развитии пеляди от оплодотворения до вылупления различаются семь этапов и 14 стадий. Периодами высокой чувствительности (критическими) считаются оплодотворение, дробление, замыкание бластопора и вылупление. В эти периоды наблюдается наибольшая вариабельность зародышей по ряду признаков и свойств, темпам развития, снижается устойчивость, повышается элиминация, отражающаяся на численности потомства. Эмбриональная дивергенция наиболее ярко проявляется при вылуплении, когда выявляются как положительные свойства, так и дефекты эмбриогенеза (Мешков, Лебедева, 1980; Лебедева, 1989).

В природных условиях длительность эмбриогенеза сиговых достигает 200 суток. Однако, в зависимости от конкретных условий, складывающихся на нерестилищах, вылупление эмбрионов приходится на разные календарные сроки, но всегда совпадает с распалением льда на водоеме. В искусственных условиях вылупление пеляди может происходить на 80 сутки развития при среднесуточной температуре +50С, и на 170 сутки - при среднесуточной температуре +0,20С. При оптимальных температурах эмбриогенез пеляди продолжается в среднем 150-170 суток (Лебедева, 1989). Длительность эмбрионального развития муксуна также обусловлено температурой и составляет в среднем 160-190 суток.

В постэмбриональном онтогенезе рыб выделяют предличиночный период, который продолжается с момента вылупления до перехода предличинок на активное питание. Рядом авторов показано, что у только что вылупившихся личинок сиговых рыб морфологические признаки имеют разную степень развития и определенный характер варьирования (Мешков, Лебедева, 1977; Богданов, 1997). Отмечалось, что диапазон варьирования морфологических и физиологических показателей у личинок волховского, чудского, севанского сигов, сига-лудоги и пеляди очень широк, а на видовом уровне проявляется в еще большей степени (Лебедева, Завьялова, 1985). Так, при сравнении длины тела личинок сигов коэффициент вариации составлял 6-25,5%. При сравнении этого признака на подвидовом уровне оказалось, что наибольший диапазон изменчивости оказался у севанского сига (8,5-15,2мм), наименьший - у волховского сига (11,1-12,4мм). При этом следует иметь ввиду, что севанский сиг - результат гибридизации акклиматизированных в оз.Севане чудского сига и сига-лудоги (Решетников, 1980). Длина тела в меньшей степени подвержена изменчивости, чем размеры отдельных его частей. Изменчивыми также оказываются физиологические параметры личинок: двигательные реакции, частота сердечных сокращений, дыхательные движения и другие. Вместе с тем, на этапе вылупления проявляются те отклонения от нормального развития, которые накопились в течение всего эмбриогенеза и обусловлены как воздействием неблагоприятных экологических факторов - запредельные значения температур, рН, СО2 и другие, - так и хромосомными нарушениями (Кайданова, 1986; Горшкова и др., 1986; Головкова, 1986). Личинки сиговых рыб вылупляются на разных стадиях раннего онтогенеза (Мешков, Лебедева, 1977; Богданов, 1997; Сергиенко, 1995) и сразу же начинают вести активный образ жизни.

На этапе вылупления у предличинок сиговых рыб хорошо развиты грудной пояс, органы зрения, челюстно-жаберный аппарат. Форма плавниковой каймы специфична для сиговых - в спинной части в ней имеется вилка определенной формы. Личинки прозрачны, кровеносные сосуды на желточном мешке развиты слабо. На теле личинок присутствуют меланиновые пигментные клетки. Характерная особенность сиговых рыб - отсутствие меланофоров на средней части тела и их концентрация на дорсальной и вентральной сторонах (Кузьмин, 1963; Юхнева, 1963; Богданов, 1983б). При характеристике личинок отдельных видов (Богданов, 1983а; Лебедева,1989) было показано, что длина тела личинок речной пеляди составляет 6,8-10,0 мм, масса - от 2,8 до 3,5 мг. Меланофоровая пигментация у этого вида выражена слабо - количество меланофоров наименьшее среди остальных сиговых. Рот у личинки открыт, он занимает нижнее положение, стенка кишечника с хорошо выраженной складчатостью. У личинок пыжьяна длина тела в этот период варьирует от 8,3 до 11,3 мм, масса - 4,9-6,5 мг. Меланофоровая пигментация у них хорошо развита. Наиболее интенсивная пигментация отмечается в области желточного мешка, кишечной трубки и в хвостовом отделе. Наиболее крупными среди сиговых рыб на этапе вылупления являются предличинки чира - 10,5-14,0 мм и массой 8,3-9,7 мг. Число меланофоров у этого вида наибольшее. Верх головы и туловища слегка зеленоватые. Плавниковая кайма начинается от 4-5 туловищного миомера.

Продолжительность пребывания на этапе эндогенного питания у предличинок сиговых обусловлена видовыми особенностями и температурным режимом. Переход предличинок на активное питание происходит только в конце резорбции желтка. Эмбрионы сиговых рыб на этапе вылупления характеризуются различными запасами трофических веществ. У чира желток составляет 13,9% от массы тела в начале и 8,7% в конце периода вылупления; у муксуна уменьшается от 7,8 до 4,6%; у речной пеляди - от 2,6 до 1,9%. Муксун при +0,7...+0,80С расходует желток за 24-30 суток, речная пелядь - за 10-18 суток. При +4,00С эти показатели составляют у муксуна - 13-17, у речной пеляди - 7-10 суток (Сергиенко, 1995). Температура влияет не только на интенсивность утилизации желтка, но и на активность потребления корма при переходе на активное питание. В заводских условиях личинки муксуна начинают активно потреблять корм при температуре воды выше +4...+50С, пеляди - +80 (Сергиенко, Кугаевская, 1990).

Таким образом, личинки разных видов сиговых рыб, наряду с общими морфологическими признаками, имеют характерные только для данного вида особенности в строении, которые, вероятно, обусловлены разным темпом зародышевого развития и, очевидно, как и среди остальных лососевидных, различным уровнем эмбрионизации при вылуплении.

Особенности эмбрионального развития осетровых описаны достаточно полно (Гинзбург, 1959; Шмальгаузен, 1968; Гинзбург, Детлаф, 1969, 1975; Детлаф, 1977; Детлаф и др., 1981).

Осетровые размножаются в реках и почти все относятся к рыбам, нерестящимся весной и в летние месяцы. Границы температур, при которых возможно получение икры стерляди, широко варьируют. Нерест стерляди в Волге и Каме наблюдается при температурах от 10,3-10,40С до 15-160С, в низовье Волги - при 8,9-17,00C. В Иртыше стерлядь нерестится при температуре воды 9,6-12,90C(Третьякова, 1998). Максимальные температуры, при которых еще наблюдается нерест, составляют 20,6-20,70C. Нерест прекращается при повышении температуры до 210C и при понижении до 9,00C (Детлафи др. 1981). Благоприятные для инкубации икры севрюги температуры лежат в пределах от 14-150C до 25-260C. Для зародышей русского осетра на Дону благоприятные температуры воды находятся в диапазоне от 100C до 20-210C, а 250C является повреждающей (Детлаф, 1977). Ленский осетр идет на нерест при температурах не ниже 8-90C. По данным Н.Г.Никольской и Л.А.Сытиной (1978), развитие икры ленского осетра может проходить при температурах от 80C до 200C, но оптимальные - 11-170C. Таким образом, температуры от 9-100C до 20-210C, по-видимому, являются благоприятными для нереста и последующего развития зародышей большинства видов осетровых. Только для ленского осетра верхние повреждающие температуры несколько ниже.

Эмбриогенез осетровых продолжается от 2-3 до 10 суток, в зависимости от температуры воды. При низких температурах быстрее развиваются холодолюбивые виды. При температуре воды ниже 150C осетр развивается быстрее севрюги, а при 180C и выше севрюга развивается быстрее осетра. Зародыши белуги при 130C развиваются с той же скоростью, что и эмбрионы осетра, а при 100C и 110C - быстрее (Детлаф и др., 1981). Как и у сиговых, у осетровых выделяют критические этапы развития. Так, высокая температура (около 300) в период оплодотворения и в начале дробления убивает яйцо, в конце гаструляции вызывает резкие нарушения развития, после начала пульсации сердца не вызывает заметных нарушений строения, а в период перед вылуплением вызывает параличи.

В предличиночном периоде осетровых выделяют две стадии: от вылупления до начала активных дыхательных движений (1) и вторая - до перехода на активное питание (Шмальгаузен, 1975). Различия между предличинками разных видов на этапе вылупления незначительны. Предличинки имеют длину 9-10,5 мм. Их голова относительно туловища мала, ротовое отверстие отсутствует, зачатки усиков не выражены. Хвост предличинки на этой стадии еще протоцеркальный. Жаберных щелей еще нет, дыхание осуществляется поверхностью тела и посредством сети сосудов. Глаза практически не развиты (Чусовитина, 1963; Гинзбург, Детлаф, 1969; Детлаф, Гинзбург, 1981). В момент перехода предличинок на активное питание, в возрасте 10-14 суток, они имеют длину 17-18 мм. Спинной и анальный плавники еще не полностью отделены от хвостового. Появляются зачатки вторичных жаберных лепестков в первом ряду третьей жабры. Предличинки способны к хватательным движениям рта, начинают потреблять корм.

1.2 Происхождение половых клеток

Ооплазматическая сегрегация и цитоскелет

Происхождение половых клеток в онтогенезе и особенности их строения - одна из центральных проблем биологии развития.

В основе первичной дифференциации клеток зародыша лежит ооплазматическая сегрегация зрелого яйца. В классической эмбриологии термином «ооплазматическая сегрегация» принято обозначать процесс расслоения ооплазмы в результате перемещения ее составных частей. В ходе этого процесса намечаются основные элементы пространственной организации зародыша - осуществляется так называемый проморфогенез (Белоусов, 1980).

Региональность, т.е. пространственная неоднородность цитоплазмы и мембраны яйца, возникает на ранних стадиях оогенеза задолго до оплодотворения. В неоплодотворенном яйце амфибий выявлен аномально-вегетативный градиент в локализации внутримембранных частиц (Bluemink, Tertoolen, 1978), градиентные различия в латеральной подвижности мембранных липидов (Dictus et al., 1984) и полярность в локализации желточных и пигментных гранул (Elinson, 1980; Дорфман, 1986). Обнаружены пространственные различия в строении поверхности неоплодотворенного яйца мыши (Longo, Chen, 1985). Установлено также, что кортикальная цитоплазма поблизости от метафазного веретена свободна от кортикальных гранул, комплекса Гольджи и митохондрий (Nicosia et al., 1977). Эти различия также могут определять пространственную организацию зародыша.

Предполагается, что в результате сегрегации ооплазмы при делениях дробления идентичные ядра оказываются в разнородном цитоплазматическом окружении, что определяет различный характер экспрессии генома и, в конечном счете, клеточную дифференцировку (Davidson, 1976; Костомарова, 1986; Прудовский, 1986).

Впервые гипотезу о неравноценности цитоплазмы зрелого яйца и возможности влияния цитоплазмы на активность генов сформулировал Т.Морган (1937). Открытие детерминирующей роли цитоплазмы в развитии половых клеток в значительной мере способствовало возникновению этой гипотезы. В конце XIX века у личинок двукрылых (Chironomus sp.) на заднем полюсе яйца были описаны гранулы и высказано предположение об их отношении к развитию будущих половых клеток (Ritter, 1890; цит. по: Eddy, 1975).

Факторы, детерминирующие судьбу отдельных зачатков эмбриона, известны в эмбриологии под названием «морфогенетические детерминанты» (Детлаф, 1990). Под детерминирующими факторами следует понимать такие, от которых зависит качественный результат развития. Это вытекает из сформулированного П.Г.Светловым (1978) понятия детерминации: это качественное определение судьбы системы, т. е. процессов, ведущих зачаток к состоянию, которое мы рассматриваем как конечное.

Хотя существование морфогенетических детерминант можно считать доказанным, их молекулярная природа, способ функционирования и локализация неизвестны. По мнению некоторых исследователей, морфогенетические детерминанты представлены специфическими рибонуклепротеидами (РНП), к которым относятся, вероятно, половые детерминанты насекомых и амфибий (Райцина, 1982; Айзенштадт, 1984). В роли морфогенетических детерминант могут выступать также и белки (Whittaker, 1980). Выяснено, что иРНК и белки неравномерно распределены в цитоплазме яиц и зародышей различных животных: асцидии (Jeffery, 1983), кольчатых червей (Capso, Jeffery, 1982), амфибий (Capso, 1982; Gurdon et аl., 1985; Smith, 1986; Рябова, Васецкий, 1990).

Известно, что цитоплазма содержит непрерывную структурную сеть, состоящую из микротрубочек, актиновых и промежуточных филаментов (цитоскелет). Пространственная неоднородность распределения РНП, скорее всего, и связана с системой цитоскелета. В частности, показана связь ядерного РНП и цитоплазматических полирибосом с филаментами (Lenk, Penman, 1977; Fulton et al., 1981; Иваненков, Минин, 1986). Кроме РНП с цитоскелетом связаны многие органоиды яйца: кортикальные и пигментные гранулы (Merriam et al., 1983), желточные гранулы (Colombo, 1983), мембранные органеллы (Shimizu, 1982).

Цитоскелет определяет также перемещение субклеточных структур в ходе ооплазматической сегрегации. Сделан вывод, что перемещения ооплазмы осуществляются посредством кооперативного функционирования кортикальной/субкортикальной системы микрофиламентов, а ключевым элементом механизма ооплазматической сегрегации могут быть динамические перестройки микрофиламентов в яйце (Костюченко, Дондуа, 2000).

По какой причине возникает неоднородность в системе цитоскелета яйца, неизвестно. Предполагают, что на пространственное расположение компонентов яйца влияют такие факторы, как сила тяжести, адгезия, силы электростатического притяжения или отталкивания и множество других факторов. Возможно, что полярность яйца устанавливается до появления различий в системе цитоскелета - неоднородность впервые может возникнуть в строении мембраны, распределении ионных каналов и уже затем трансформироваться в систему цитоскелета. По мнению Уайли (Wylie et al., 1986), поляризация первичных половых клеток зависит от элементов цитоскелета в зародышевой плазме (производных тела Бальбиани), локализующейся у поверхности вегетативного полушария и дающей в ходе делений дробления линию половых клеток.

ППК от остальных клеток зародыша отличаются своими крупными размерами. Например, у Micropterus salmoides они превосходят гемоцитобласты в 3,6 раза. Величина ППК у разных животных меняется от 10 до 22 мкм. У рыб размеры ППК также сильно варьируют: 9-12.8 мкм у Fundulus heteroclitus; 13-19 мкм - у Lebistes reticulatus; 10.4-20.5 мкм - у Salmo salar. У личинок рипуса и сига-лудоги ППК имеют в диаметре 17.1-19.3 мкм, у кеты в конце эмбриогенеза - 15.4 мкм (Персов, 1969, 1975), у радужной форели при вылуплении - 14.3 мкм, а через две недели после вылупления - 16 мкм, у байкальского омуля размеры ППК меньше - от 11.4 до 12.9 мкм (Захарова, 1984,1997). У только что выклюнувшихся личинок пеляди диаметр ППК составляет 13.5 мкм, через 2 недели - 14.5 мкм, а в месячном возрасте размеры ППК достигают 15.7 мкм (Селюков, 1987). Размеры ППК возрастают перед их вступлением в митозы. У атлантического и тихоокеанских лососей диаметр половых клеток достигает 30 мкм.

Первичный гоноцит отличается четкими границами ядра и клетки, хорошей окрашиваемостью ядра и, наоборот, слабой - цитоплазмы, большими ее размерами, благодаря чему ядерно-цитоплазматическое соотношение, по сравненнию с соматическими клетками, резко выражено в пользу цитоплазмы.

По периферии ядра отмечаются характерные скопления хроматина. Ядра ППК в определенные моменты гаметогенеза имеют различную конфигурацию - от многолопастной до округлой. По-видимому, существует известная последовательность в появлении ППК с ядром той или иной формы. Так, у семги и балтийского лосося в общем устанавливается одна и та же закономерность: первоначально наблюдается явное преобладание половых клеток с полиморфными ядрами, которые постепенно исчезают и в период митотических делений ППК часто обнаруживаются только с округлыми ядрами (Персов, 1975).

У осетровых, как и у костистых рыб, ядра ППК в период миграции и, в особенности, в период концентрации тоже имеют округлую форму. Постепенно они приобретают полиморфный вид, затем количество полиморфноядерных клеток уменьшается. Многолопастность увеличивает поверхность ядра, что ведет к увеличению интенсивности ядерно-плазматического транспорта. Отличается тесная связь полиморфии ядер с физиологическим состоянием половых клеток (Персов, 1975).

Помимо округлой формы клетка и ядро могут быть слегка вытянутыми. Это может быть связано с механическим давлением, оказываемым на формирующуюся гонаду желточным мешком (Захарова, 1983).

Количество ядрышек в ядре варьирует: как отмечает Г.М.Персов (1975), у лососевых рыб одно, реже - два ядрышка, хотя у байкальского омуля можно насчитать 3-4 ядрышка; возможно, это свидетельствует о его полиплоидности, поскольку полиплоидизация имела место в эволюции многих видов лососевидных рыб (Захарова, 1997). У пеляди ядра ППК содержат 1-2 пиронинофильных ядрышка, окруженных глыбками хроматина (Селюков, 1985). У пыжьяна, чира и муксуна - 2-4 ядрышка (Селюков и др., 1988).

У предличинок пеляди в первые сутки после вылупления цитоплазма ППК характеризуется низкой оптической плотностью, лишь в перинуклеарной области заметна незначительная базофилия. По мере концентрации ППК в области зачатка гонад происходит увеличение оптической плотности цитоплазмы, а перед вступлением ППК в митотический цикл базофилия цитоплазмы еще больше возрастает (Селюков, 1987).

Ультраструктура ППК у рыб и других животных отличается от ультраструктуры соматических клеток. Наиболее характерным признаком служит наличие в цитоплазме электронно-плотного материала ядерного происхождения, расположенного между митохондриями. Как отмечалось, этот материал называют интермитохондриальный цемент, или перинуклеарные тельца. Обычно эти тельца настолько малы, что в световой микроскоп не видны.

В ППК рыб обнаружены удлиненные цистерны эндоплазматической сети, малое число пор в ядерной мембране, у некоторых видов - присутствие пористых пластинок, образующихся почкованием от ядерной мембраны (Макеева, 1992).

В период закладки гонад в цитоплазме ППК осетровых можно увидеть одно или несколько “околоядерных телец” разной формы. При окраске железным гематоксилином по Гейденгайну палочковидные тельца становятся интенсивно черными. Размеры “околоядерных телец” сильно варьируют, достигая иногда двух и более микрон, их расположение в цитоплазме не имеет строго определенного порядка. “Околоядерные тельца” у стерляди можно найти только в ППК, а у осетра и севрюги они сохраняются на более длительном отрезке гаметогенеза и встречаются еще в спермато- и оогониях. “Околоядерные тельца” хорошо видны также и при митотических делениях половых клеток. Их можно найти либо на одном из полюсов веретена, либо несколько в стороне, но всегда только в единственном числе (Персов, 1975).

У осетровых в цитоплазме ППК видны многочисленные мелкие митохондрии с пластинчатыми кристами, рассеянные по всей цитоплазме рибосомы, уплощенные цистерны гранулярного эндоплазматического ретикулума и агранулярный ретикулум везикулярной формы, а также включения липидов и гликогена (Семенов и др., 1997).

1.4 Обособление, миграция и концентрация первичных гоноцитов у рыб

Ряд исследователей считает, что половые клетки рыб могут иметь двойное происхождение: от рано обособившихся половых клеток и от соматических клеток герминативного эпителия (Персов, 1975).

Первичные половые клетки появляются очень рано. Например, у Micrometrus aggregatus они отмечаются уже на стадии 5-го деления дробления (Персов, 1975). Однако у большинства видов - на стадии образования зародышевых листков в конце гаструляции, во внезародышевой энтомезодерме. У рисовой рыбки - медаки Oryzias latipes - и большеротого окуня Micropterus salmoides ППК отмечались незадолго до замыкания желточной пробки (завершения эпиболии) в задней части зародыша среди клеток энтомезодермы (гипобласта).

В.С.Кауфман (1990) отмечал, что у круглоротых (Cyclostomata) местом первичного сосредоточения ППК является зона латеральной мезодермы во время ее обособления от энтодермы. У пластиножаберных (Elasmobranchii) эти клетки концентрируются во внезародышевой мезодерме и энтодерме, в месте соприкосновения энтодермы с желтком, у костных ганоидов (Holostei) - в периферической энтодерме или в вентро-латеральной части кишечной энтодермы. Для карпозубых Oryzias и Fundulus предположено энтодермальное происхождение ППК (Hamaguchi, 1982), а у карпа и розового барбуса ППК были выявлены в области мезодермы (Timmermans, Taverne, 1989).