ДЕЙСТВИЕ ВОДЫ НА ЯЙЦЕКЛЕТКИ РЫБ РАЗНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ГРУПП
Журнал: ВЕСТНИК АСТРАХАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Том 2013 № 3
, 2013
Рубрики: ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ГИДРОБИОНТОВ
Авторы:
1.
Астраханский государственный технический университет
(канд. биол. наук; ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории биотехнологии сохранения и воспроизводства ценных видов рыб)
2.
Астраханский государственный технический университет; Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук
(лаборант кафедры аквакультуры и рыболовства; научный сотрудник отдела водных биологических ресурсов бассейнов южных морей)
Тип:
Статья
Страницы:
с 129
по 132
Статус:
Опубликован
Получено:
05.09.2013
Одобрено:
25.09.2013
Опубликовано:
25.09.2013
Классификаторы:
УДК [597-146.5:57.086.13]:[639.3.034:556.114]
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
ББК [28.693.32-6:28.071.24]:[28.082.1:47.285]
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
ББК [28.693.32-6:28.071.24]:[28.082.1:47.285]
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
икра, вода, внутренние перестройки, карп, толстолобик, белуга, желточные вакуоли, жировые вакуоли, криоконсервация, экологические группы рыб
Аннотация (русский):
Обобщены исследования авторов о строении женских половых продуктов рыб, принадлежащих к разным экологическим группам (литофильная, фитофильная, пелагофильная). Дается анализ влияния воды на яйцеклетки рыб, а также её роли в их жизнедеятельности. Установлено, что по внешнему строению яйцеклетки рыб разных экологических групп существенно различаются между собой. Однако внутреннее строение их во многом сходно. Так, по периферии у икринок всех трех типов располагаются жировые вакуоли, а в центре находятся желточные вакуоли. Показано, что при контакте с водой неоплодотворенные яйцеклетки начинают изменять свое строение. Внешне эти изменения проявляются по-разному у разных видов рыб: у некоторых рыб икринки становятся клейкими (белуга, карп), у других они набухают и увеличиваются в размерах в несколько раз (толстолобик). Происходящие внутренние перестройки органелл и дальнейшее дробление во всех случаях сходны. Вследствие этого возможно считать доказанным, что вода при контакте с яйцеклетками исследованных видов рыб является источником активации внутренних перестроек, в результате которых жировые вакуоли смещаются к микропиле, а желточные вакуоли, сливаясь, укрупняются.
Обобщены исследования авторов о строении женских половых продуктов рыб, принадлежащих к разным экологическим группам (литофильная, фитофильная, пелагофильная). Дается анализ влияния воды на яйцеклетки рыб, а также её роли в их жизнедеятельности. Установлено, что по внешнему строению яйцеклетки рыб разных экологических групп существенно различаются между собой. Однако внутреннее строение их во многом сходно. Так, по периферии у икринок всех трех типов располагаются жировые вакуоли, а в центре находятся желточные вакуоли. Показано, что при контакте с водой неоплодотворенные яйцеклетки начинают изменять свое строение. Внешне эти изменения проявляются по-разному у разных видов рыб: у некоторых рыб икринки становятся клейкими (белуга, карп), у других они набухают и увеличиваются в размерах в несколько раз (толстолобик). Происходящие внутренние перестройки органелл и дальнейшее дробление во всех случаях сходны. Вследствие этого возможно считать доказанным, что вода при контакте с яйцеклетками исследованных видов рыб является источником активации внутренних перестроек, в результате которых жировые вакуоли смещаются к микропиле, а желточные вакуоли, сливаясь, укрупняются.
Ключевые слова:
икра, вода, внутренние перестройки, карп, толстолобик, белуга, желточные вакуоли, жировые вакуоли, криоконсервация, экологические группы рыб
икра, вода, внутренние перестройки, карп, толстолобик, белуга, желточные вакуоли, жировые вакуоли, криоконсервация, экологические группы рыб
Введение Вода – неотъемлемый источник жизни. Это вещество обладает уникальными свойствами, благодаря которым обеспечивает деятельность всего живого на Земле. Вместе с тем не всегда вода является благом. Так, при кристаллизации вода, как метастабильная система, разрушает животные и растительные клетки [1]. Из основ биологии клетки известно, что клетки на 70–90 % состоят из воды, однако это неверно. Необходимо понимать, что вода, как «универсальный» растворитель, не может существовать в клетках отдельно, она создает так называемые биологические суспензии, которые в твердом состоянии ведут себя иначе, чем чистая вода. И тем не менее, согласно А. Н. Невзорову [1], в некоторых животных и растительных клетках существует небольшое количество (до 15 %) «свободной незамерзающей» воды, необходимой для обеспечения окислительно-восстановительных реакций при их жизнедеятельности. Вот эта вода и является источником разрушения мужских половых клеток рыб при криоконсервации. Для защиты последних разработаны составы криозащитных сред, которые успешно применяют при создании коллекций генофонда рыб. Однако задача глубокой заморозки яйцеклеток рыб до сих пор не решена, т. к. криобиологи считают, что в икринках рыб также находится «свободная незамерзающая» вода. Однако они не оценивают роль воды в их жизнедеятельности, которую необходимо учитывать при разработке методов криоконсервации икринок. С. Г. Крыжановский [2], на основании изучения особенностей эмбрионального и постэмбрионального развития рыб, а также характера нереста, установил следующие экологические группы рыб: литофилы (откладывают икру на каменистых и гравийных грунтах), фитофилы (на растительном субстрате), пелагофилы (выметывают икру в толщу воды, и весь период эмбрионального развития икра находится в плавающем состоянии), псаммофилы (нерестятся на участках с песчаным дном, откладывая икру на подмытые корни растений по краям зарослей), остракофилы (откладывают икру в мантийную полость двустворчатых моллюсков). С. Г. Крыжановский выделяет также несколько промежуточных форм. Несмотря на существующее разнообразие способов оплодотворения у рыб, связанное с их биологией и адаптациями к условиям окружающей среды, мы выделяем и рассматриваем действие воды на икру трех типов рыб, культивируемых в России: литофилы, фитофилы и пелагофилы. Целью исследований являлось изучение и сравнение строения женских половых продуктов рыб, принадлежащих к разным экологическим группам, а также изучение роли воды в их жизнедеятельности, что является основой для разработки методики криоконсервации. Материал и методы исследований Работы проводили в лаборатории «Криотехнологии в аквакультуре» Астраханского государственного технического университета в 2012–2013 гг. в периоды нерестовых кампаний. Заготовку икры белуги (литофильный тип) осуществляли на ООО «Астраханская рыбоводная компания «Белуга», яйцеклетки карпа (фитофильный тип) и белого толстолобика (пелагофильный тип) – на Волжском рыбоводном заводе ООО «Биоресурсы». Половые продукты от производителей белуги получали прижизненно, путем подрезки яйцеводов, икру от карпа и толстолобика – методом сцеживания. Строение нативных яйцеклеток регистрировали под бинокуляром с верхней подсветкой и фотографировали с использованием видеоприставки «Микро-Viev» TCA-5K на всех стадиях работ. Пробы с икрой (по 100–150 шт.) помещали в чашки Петри и заливали их технологической водой из рыбоводных бассейнов. Контрольные партии оплодотворяли спермой соответствующих видов рыб. Через 15 минут вновь регистрировали состояние яйцеклеток. За выходной показатель принимали количество приклеенных икринок после активации, согласно методике Е. М. Коханской [3]. Исследования всех видов рыб проведены в трех повторностях. Различия между результатами опытных и контрольных партий оценивали с применением t-критерия Стьюдента. Результаты исследований и их обсуждение Икра белуги имеет округлую форму диаметром до 4 мм. Цвет яиц коричневато-серый. Яйцеклетка одета тремя оболочками – двумя желточными и поверхностной студенистой [3, 4]. Икра карпа имеет зеленоватый цвет, очень клейкая, т. к. в природе она прикрепляется на корни растений или другие предметы, расположенные под водой. По сравнению с икрой осетровых икра карпа мелкая. Зрелые икринки имеют диаметр 1,0–1,5 мм [4]. Толстолобик нерестится на течении в местах с водоворотами. Икра пелагическая, в воде набухает и увеличивается в размерах. Икринки белого толстолобика не имеют определенного цвета, они, скорее, прозрачные. Диаметр неоплодотворенной яйцеклетки 1,0–1,2 мм, после набухания увеличивается до 5 мм [2]. Таким образом, изучив внешнее строение яйцеклеток рыб разных экологических групп, можно сделать вывод о том, что их яйцеклетки существенно различаются между собой по цвету и размеру. Однако их внутреннее строение во многом сходно. Так, по периферии у яйцеклеток рыб всех трех групп располагаются жировые вакуоли – энергетические депо, роль которых – обеспечение эмбриогенеза. В центре находятся желточные вакуоли, обеспечивающие энергетические затраты при развитии свободных эмбрионов. Можно заметить, что вакуоли заполняют всю клетку равномерно (рис. 1). а б в Рис. 1. Нативная икра: а – белуга; б – карп; в – толстолобик По истечении 10–15 минут после помещения опытной и контрольной партий икры в воду наблюдали, что икринки белуги и карпа становятся клейкими. Среднее количество приклеенных икринок составило 95 ± 0,5 % в опытной группе, 97 ± 0,5 % – в контрольной. Икра толстолобика находилась в чашке Петри в плавающем состоянии. Достоверные различия в опытных и контрольных партиях отсутствуют. В то же время во всех партиях яйцеклеток происходят перестройки органелл. Жировые вакуоли смещаются к одной из сторон клетки – к месту нахождения микропиле, а желточные вакуоли сливаются и укрупняются (рис. 2). а б в Рис. 2. Яйцеклетки после контакта с водой: а – белуга; б – карп; в – толстолобик Возможно, это происходит в результате того, что вода является активатором и дает начало для подготовки икринки к оплодотворению. Жировые вакуоли, высвобождая воду, обеспечивают таким образом прохождение биохимических процессов, необходимых для оплодотворения клетки, вследствие чего им необходимо переместиться в район микропиле до оплодотворения [4]. Спустя еще 24 часа было зарегистрировано, что неоплодотворенные икринки начинают дробиться, а затем погибают. Это означает, что хотя яйцеклетки изучаемых нами видов рыб относятся к разным экологическим группам, действие воды на них оказалось одинаковым. Таким образом, вода провоцирует перестройку органелл внутри яйцеклеток. Заключение Таким образом, в ходе исследований показано, что неоплодотворенные яйцеклетки всех экологических групп при контакте с водой начинают изменять свое строение. Внешне эти изменения проявляются по-разному у разных видов рыб: у некоторых икринки становятся клейкими (белуга, карп), у других набухают и увеличиваются в размерах в несколько раз (толстолобик). Происходящие внутренние перестройки органелл и дальнейшее дробление во всех случаях сходны. Таким образом, можно считать доказанным, что вода при контакте с яйцеклетками исследованных видов рыб является источником активации внутренних перестроек, в результате которых жировые вакуоли смещаются к микропиле, обеспечивая энергетические затраты эмбриогенеза, а желточные вакуоли, сливаясь, укрупняются и становятся энергетическим депо на стадии свободного эмбриона. Результаты исследований позволяют выдвинуть следующую гипотезу: для защиты яйцеклеток рыб от разрушений при криоконсервации нельзя использовать традиционные составы криопротекторов, т. к. это водные растворы, а при заморозке необходимо предотвратить контакт икры с водой.
1. Невзоров А. Н. О внутреннем механизме кристаллизации метастабильной жидкой воды и об его эффектах, влияющих на внутриоблачные процессы / А. Н. Невзоров // Изв. АН РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. Т. 42, № 6. С. 830-838.
2. Крыжановский С. Г. Экологические группы рыб и закономерности их развития / С. Г. Крыжановский // Изв. Тихоокеан. науч-исслед. ин-та рыбн. хоз-ва и океанографии. 1948. Т. 27. С. 3-114.
3. Мильштейн В. В. Осетроводство / В. В. Мильштейн. М.: Легкая пром-сть, 1982. 152 с.
4. Детлаф Т. А. Развитие осетровых рыб (созревание яиц, оплодотворение, развитие зародышей и предличинок) / Т. А. Детлаф, А. С. Гинзбург, О. И. Шмальгаузен. М.: Наука, 1981. 224 с.
