CC BY
43
Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра 200Г Том 128
В.Я.Федосеев, Н.А.Баранова
ГИСТОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ГОНАДАХ САМОК КАМЧАТСКОГО PARALITHODES CAMTSCHATICA И СИНЕГО PARALITHODES PLATYPUS (CRUSTACEA: DECAPODA, LITHODIDAE) КРАБОВ В НЕРЕСТОВЫЙ ПЕРИОД
Многие виды крабов на Дальнем Востоке имеют важное промышленное значение. Однако в результате длительной эксплуатации природных популяций, а также ухудшения экологических условий в местах обитания естественные запасы крабов оказались снижены. У некоторых самок обнаруживаются некачественные половые клетки, в результате чего они становятся яловыми, что, естественно, сказывается на выживаемости и численности природных популяций. Причины этого явления на сегодняшний день четко не определены. Поэтому с целью регуляции промысла и сохранения природных популяций камчатского и синего крабов необходимо осуществлять постоянный контроль качества их репродуктивной системы (Федосеев, Родин, 1986).
Проблему восстановления малочисленных популяций поможет решить и искусственное воспроизводство крабов. В нашей стране эта задача еще находится в стадии разработки, но уже сейчас ясно, что без отбора производителей с нормально развитой репродуктивной системой невозможно выполнить эту задачу (Федосеев, 1989, 1990, 1994, 2000; Федосеев, Баранова, 1996а, б)).
Цель данной работы - изучение строения гонад камчатского и синего крабов до и после нереста и гистоморфологическое описание половых клеток.
В работе используется материал, собранный у берегов западной Кам -чатки в мае-июне 1987 г., а также ежемесячно собиравшийся в зал. Петра Великого с апреля 1990 по март 1991 г. Использованы гонады 140 половозрелых животных 1-2-3 и 4-й межлиночных категорий, по 10 самок соответствующей категории в каждом месяце. Средняя масса самок составляла 1,745 кг; размер карапакса — 13,7х15,09 см. Для морфологических исследований кусочки гонад крабов фиксировали в смеси Буэна и в спиртуксусной жидкости (3: 1). Затем материал обезвоживали по спиртам возрастающей концентрации и заливали в парафин по общепринятой методике (Ромейс, 1955). Срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилином Караччи. Все измерения проводились с помощью винтового окуляра-микрометра МОВ-1-15 при увеличении объектива восемь, окуляра семь.
Строение половой системы камчатского и синего крабов
Все изменения, протекающие в гонадах, всегда связаны главным образом с изменением того или иного комплекса ооцитов на различных
533
стадиях развития. Поэтому для суждения о процессах, которые протекают в гонадах синего и камчатского крабов в различные периоды жизни, необходимо установить стадии развития ооцитов.
В оогенезе всех многоклеточных животных, как известно, выделяют три периода: 1) период оогониальных делений, 2) период роста и 3) период созревания.
Наибольший интерес представляет период роста, который в свою очередь разделяется на период малого и период большого роста. Период малого роста охватывает первые этапы профазы мейоза вплоть до диплотены. Период большого роста начинается с диплотенной стадии и продолжается до созревания яйца, в нем также принято выделять период большого цитоплазматического роста, характеризуемый интенсивным ростом цитоплазмы и ядра, максимальным развитием хромосом типа «ламповых щеток», и период трофоплазматического роста, в котором осуществляется накопление желтка.
Учитывая вышесказанное, в оогенезе камчатского и синего крабов были выделены следующие стадии развития клеток: оогонии, ооциты малого роста, ооциты большого цитоплазматического роста и ооциты большого трофоплазматического роста. В литературе по изучению оогенеза у других животных, в том числе и ракообразных, часто используется иная классификация. Весь оогенез делится на четыре главных периода: 1) период оогониальных делений, 2) превителлогенез, 3) вителлогенез и 4) период созревания. Первый и последний периоды, как мы видим, в обеих классификациях одинаковы. В превителлогенезе в ядре можно наблюдать различные этапы профазы мейоза, начиная с диплотены, происходит интенсивный рост половых клеток. Все ооциты имеют в различной степени базофильную цитоплазму и крупное ядро с хроматином в виде рыхлых нитей. В ядре присутствует одно крупное базофильное ядрышко, иногда сегментированное, или несколько ядрышек по периферии ядра (Yano, 1988; Standiford, Gregg, 1989). В периоде вителлогенеза основными событиями являются синтез и накопление резервных веществ в половых клетках. Цитоплазма вителлогенных ооцитов становится, как правило, нео -днородной, в ней появляются различные гранулы, вакуоли, что свидетельствует о протекающих в цитоплазме процессах синтеза резервных веществ. Таким образом, периоду превителлогенеза соответствуют периоды малого и большого цитоплазматического роста, периоду вителлоге-неза - период трофоплазматического роста, а в целом обе классификации вполне соответствуют друг другу.
Рост половых клеток происходит постепенно, одна фаза плавно переходит в другую. Поэтому определение стадий развития является до известной степени условным и субъективным. Для того чтобы более четко дифференцировать ооциты по стадиям развития, необходимо для установления границ между отдельными стадиями руководствоваться вполне определенными морфологическими признаками, касающимися всего ооцита в целом, т.е. оболочки, цитоплазмы и ядра.
Гонады камчатского и синего крабов имеют вид изогнутого жгута, концы которого соединены между собой мостиком (рис. 1). Перед нерестом гонады сильно увеличиваются в объеме и имеют вид толстых фиолетовых жгутов. Гнезда оогоний и ооцитов малого роста располагаются, как правило, вдоль центральной оси гонады, но иногда могут быть смещены к ее стенке в любом направлении. Клеточные тяжи, образованные ооцитами малого и большого цитоплазматического роста, узкие и в подавляющем большинстве деформированы ооцитами большого тро-фоплазматического роста. В этот период ооциты большого трофоплаз-
534
матического роста достигают таких размеров, что при вскрытии гонады видны невооруженным глазом, а при разрушении ее оболочки легко от-
Рис. 1. Схема анатомического строения половой системы самок камчатского и синего крабов: 1 — яйцевод, 2 — яичник
Fig. 1. Reproductive system of kamchatka and deep blue crab females: 1 — oviduct, 2 — ovary
Рис. 2. Схема гистологического строения гонад камчатского и синего крабов до нереста; март: 1 — зона оогоний и ооцитов малого роста, 2 — зона ооцитов большого цитоплазматического роста, 3 — зона ранних ооцитов большого трофоплазматического роста, 4 — зона поздних ооцитов большого трофоплазматического роста
Fig. 2. Histological structure of kamchatka and deep blue crab pre-spawned gonads, March: 1 — a zone of oogonium and oocytes of small growth, 2 — a zone of oocytes of large cytoplasmatic growth , 3 — a zone of early oocytes of large tro — phoplasmatic growth , 4 — a zone of late oocytes of large trophop — lasmatic growth
После нереста гонада камчатского и синего краба имеет вид тонкого белого изогнутого жгута. Полость гонады заполнена оогониями и ооцитами малого и большого роста. Кроме того, в гонаде в это время обнаруживаются фолликулярные оболочки выметанных ооцитов, иногда встречаются не выметанные ооциты, подвергающиеся резорбции. Оогонии и окружающие их ооциты малого роста располагаются гнездами вдоль центральной оси гонады. От каждого такого гнезда радиально отходят, как правило, четыре клеточных тяжа (рис. 3). Проксимальную часть тя — жей образуют ооциты малого и большого цитоплазматического роста. Средняя и дистальная части заполнены ранними ооцитами большого тро — фоплазматического роста.
Таким образом, синий и камчатский крабы имеют одну и ту же схему строения гонады и распределения половых клеток. Как и у большинства других ракообразных (Иванова-Казас, 1979), в яичнике синего и камчатского крабов можно выделить гермарий — область, занятую оого — ниями и самыми молодыми ооцитами — ооцитами малого роста, и ви — теллярий — область, где располагаются растущие ооциты большого ро — ста. Однако расположение ооцитов малого роста и ооцитов большого цитоплазматического роста в виде радиально расходящихся, симметрич —
535
деляются друг от друга (рис. 2).
ных после нереста тяжей среди всех изученных ракообразных обнаружено только у камчатского и синего крабов, следовательно, этот признак характеризует более узкую в систематическом отношении группу животных. В то же время можно ожидать, что подобное строение гонады будет свойственно и другим представителям рода ParaИthodes, так как обнаруженный признак не является видоспецифичным.
Рис. 3. Схема гистологического строения гонад камчатского и синего крабов после нереста; апрель: 1 — зона оогоний и ооцитов малого роста, 2 — зона ооцитов большого цитоплазматического роста, 3 - зона ранних ооцитов большого трофоплазма-тического роста.
Fig. 3. Histological structure of kamchatka and deep blue crab gonads after spawning, April: 1 - a zone of oogonium and oocytes of small growth, 2 - a zone of oocytes of large cytoplasmatic growth, 3 - a zone of early oocytes of large trophoplasmatic growth
Присутствие ооцитов большого цитоплазматического и трофоплаз-матического роста в гонадах до и после нереста позволяет сделать вывод о том, что ооциты синего и камчатского крабов развиваются два года. Подобные факты обнаружены и у другого представителя десятиногих крабов — Hyas araneus; длительность его оогенеза составляет два года (Пахомова, 1972).
Характеристика половых клеток в гонадах камчатского и синего крабов
Оогонии. По своим основным морфологическим признакам они не отличаются от оогоний большинства беспозвоночных и позвоночных жи -вотных (Равен, 1964; Соколов, 1966; Айзенштадт, 1984). Как недифференцированные клетки, основная функция которых размножение, они характеризуются очень крупным ядром и небольшим количеством цитоплазмы. Средний размер оогоний у камчатского краба составляет 11,9 мкм, у синего - 12,1 мкм.
Ооциты малого роста. Самые молодые из них, подобно оогониям, имеют небольшое количество цитоплазмы и очень крупное ядро, расположенное в центре клетки. В ядре можно наблюдать различные этапы профазы мейоза. По мере роста ооцитов увеличивается объем цитоплазмы относительно ядра. Хроматин приобретает вид рыхлых нитей. В ядре обнаруживается базофильное однородное по структуре ядрышко. Все ооциты малого роста имеют гомогенную цитоплазму, интенсивно окрашенную гематоксилином. У камчатского краба средний размер клеток 15,7 мкм, ядер - 11,3, ядрышек - 4,1 мкм. У синего краба средний размер клеток 19,0 мкм, ядер - 13,4, ядрышек -4,8 мкм.
Ооциты большого цитоплазматического роста. Для ооцитов этой стадии характерно значительное увеличение размеров. Все они имеют гомогенную по структуре цитоплазму. Ядро крупное, округлой или оваль-
536
ной формы, располагается в центре клетки. Хроматин имеет вид рыхлых нитей. Клетки этого типа имеют одно округлой формы ядрышко, гомогенное по структуре, которое располагается в центре клетки или по краю ядра. У камчатского краба средний размер клеток 52,0 мкм, ядер — 35,7, ядрышек — 12,1 мкм. У синего краба средний размер клеток 60,2 мкм, ядер — 41,2, ядрышек — 15,3 мкм.
Ооциты большого трофоплазматического роста. Эти ооциты составляют основную массу клеток в гонаде. Самые молодые из них располагаются в средней части тяжа. Цитоплазма в молодых ооцитах базо — фильная, неоднородная. У камчатского краба в ней обнаруживаются мелкие гранулы, интенсивно окрашенные гематоксилином. В ооцитах обоих видов крабов ядро располагается в центре клетки. Хроматин образует рыхлую массу с редко встречающимися уплотнениями — так называемые «ламповые щетки». В ядре присутствует одно базофильное ядрышко. Внутри ядрышка обнаруживаются светлые вакуоли. Ооциты трофоплазматического роста, лежащие вне клеточных тяжей, окружены двумя оболочками: собственной оболочкой ооцита, непосредственно примыкающей к цитоплазме, и фолликулярной оболочкой. Вторая характе — ризуется наличием вытянутых мелких клеток, располагающихся одним слоем вокруг ооцита.
Поздние ооциты трофоплазматического роста присутствуют только в гонадах перед нерестом. Вся цитоплазма поздних ооцитов заполнена гранулами желтка за исключением узкого слоя вокруг ядра. У камчатского краба гранулы желтка имеют округлую форму и заметно разли — чаются по величине. В ооцитах синего краба гранулы желтка овальные, слегка уплощенные, все они примерно одинаковы по величине. Базо — фильные ядра смещены в периферическую часть цитоплазмы. Они имеют неправильную форму и сильно волнистую оболочку. Во всех ооцитах этого типа присутствует одно кольцевое ядрышко. Края такого ядрышка окрашиваются гематоксилином, поэтому оно имеет вид кольца. По — видимому, здесь наблюдается сегрегация ядрышкового материала. Подобный процесс описан в оогенезе моллюсков и некоторых ракообразных (Романова, 1974; Заварзин, Харазова, 1982) и свидетельствует о завершении синтетической активности ядрышка. Ооциты трофоплазма — тического роста имеют двойную оболочку, которая состоит из сильно утолщенной собственной оболочки и фолликулярной оболочки. Первая при употребляемой методике является гомогенной. У камчатского краба средний размер клеток ооцитов позднего трофоплазматического роста составляет 788,1 мкм, ядер — 63,2, ядрышек — 22,6 мкм. У синего краба средний размер клеток — 835,7 мкм, ядер — 66,2, ядрышек — 24,9 мкм.
Из приведенной выше характеристики половых клеток видно, что ооциты синего и камчатского краба развиваются в общих чертах одинаково, однако это не исключает ряда видовых различий. Наименьшие видовые различия наблюдаются на ранних стадиях развития. Весьма по — хожее строение имеют ооциты малого и большого цитоплазматического роста у синего и камчатского крабов, ооциты ранних стадий развития у крабов Portunus sanguinobentus (Babu et al., 1991), Ranina ranina (Minagawa et al., 1993), Gecareinucus steniops (Santhamma, Adiyodi, 1991). Начиная же со стадии трофоплазматического роста, наблюдается расхождение в струк — туре ооцитов, которое достигает максимума в зрелой клетке. Период большого роста является последним этапом развития ооцита. В нем образуется зрелый ооцит, который попадает в известные экологические условия, определяемые биологическими особенностями размножения того или иного вида, поэтому видовые особенности в этот период сказыва —
537
ются довольно рано. Благодаря этому только на первых этапах периода большого роста имеется сходство в строении, на более поздних все больше выступают видовые различия. У синего и камчатского крабов на стадии трофоплазматического роста обнаруживаются видоспецифические признаки, а именно: ооциты двух видов краба можно ясно различить по величине и форме гранул желтка. У других представителей ракообразных видовые признаки выражены сильнее, ибо их систематическое положение более далекое, чем у синего и камчатского крабов, принадлежащих к одному роду Paralithodes.
Описанные выше стадии характеризуют собой три важных пери — ода в развитии ооцитов: малый рост, большой цитоплазматический рост, большой трофоплазматический рост. Отдельные признаки, характерные для каждой стадии, появляются постепенно. Поэтому, чтобы отнести ооцит к определенной стадии роста, необходимо учитывать изменения во всех структурах клетки: оболочке, цитоплазме, ядре и ядрышке.
Выводы
Ооциты малого, большого цитоплазматического и трофоплазмати — ческого роста присутствуют в гонадах камчатского и синего крабов до и после нереста.
Ооциты каждой стадии роста образуют в гонадах камчатского и си — него крабов соответствующую зону клеток, которые располагаются в виде четырех радиально расходящихся клеточных тяжей. Из всех изученных ракообразных такое строение гонады описано только у камчатского и синего крабов.
Ооциты камчатского и синего крабов развиваются одинаково до стадии большого трофоплазматического роста. Начиная со стадии трофоплаз — матического роста в ооцитах появляются видоспецифические признаки.
Длительность оогенеза у камчатского и синего крабов составляет два года. Образование половых продуктов ко времени нереста проис — ходит ежегодно.
Литература
Aйзeнтшaдт Т.Б. Цитология оогенеза. — М.: Наука, 1984. — 201 с.
Зaвapзин A.A., Xapasoba A^. Основы обшей цитологии. — Л.: ЛГУ, 1982.
Ивaнoвa—Kaзac O.M. Сравнительная эмбриология беспозвоночных животных. — М.: Наука, 1979. — 223 с.
naxoMoba H.A. Морфология яичников краба Hyas araneus в период размножения // Тр. ММБИ. — 1972. — Вып. 16. — С. 72 — 88.
Paвeн X. Оогенез. — М.: Мир, 1964. — 306 с.
PoMe^ Б. Микроскопическая техника. — М.: Иностр. лит-ра, 1955.
Poмaнoвa Л.Г. Ультраструктурная организация амфинуклеалуса в связи с особенностями его функционирования. — Л.: Наука, 1974. — 95 с.
Coкoлoв И.И. Цитологические основы полового размножения многоклеточных животных. — Л.: Наука, 1966. — 460 с.
Фeдoceeв В.Я. Методы искусственного повышения продуктивности природных популяций крабов // Научно-технические проблемы марикультуры в стране: Тез. докл. — Владивосток: ТИНРО, 1989. — С. 119—120.
Фeдoceeв В.Я. Вопросы рационального промысла и искусственного воспроизводства краба // Тез. докл. отчетной сессии ТИНРО и его отделений по результатам науч.-исслед. работ за 1989 г. — Владивосток: ТИНРО. 1990. — С. 57 — 58.
Фeдoceeв В.Я. Длительность и продуктивность оогенеза у самок камчатского краба Paralithodes camtschatica в условиях регулируемого промысла // Тез. докл. конф. “Экосистемы морей России в условиях антропогенного пресса (включая промысел)". — Астрахань, 1994. — С. 536 — 539.
Фeдoceeв В.Я. Способы искусственного повышения продуктивности природных популяций крабов // Экол. вестн. Приморья. — 2000. — № 5. — С. 3 — 9.
538
Федосеев В.Я., Баранова Н.А Сезонные изменения в гонадах самок камчатского краба (Paralithodes camtschatica) в условиях регулируемого промысла / ТИНРО. - Владивосток, 1996а. - 14 с. - Деп. во ВНИЭРХ.
Федосеев В.Я., Баранова Н.А. Гистоморфологическая характеристика гонад камчатского (Paralithodes camtschatica) и синего (Paralithodes platypus) крабов в нерестовый период / ТИНРО. - Владивосток, 1996б. - 13 с. - Деп. во ВНИ-ЭРХ.
Федосеев В.Я., Родин В.Е. Воспроизводство и формирование популяционной структуры камчатского краба // Динамика численности промысловых животных дальневосточных морей. - Владивосток: ТИНРО, 1986. - С. 35-45.
Babu В., Trinadha M., Shyamasundari К. Histochemical observations on the vitellogenesis in the marine crab, Portunus sanguinoletus (Crustacea) // Uttar Pradesh.
J. Zool. - 1991. - Vol. 11, № 2. - P. 136-142.
Minagawa M., Chiu J.-R., Kudo M. et al. Female reproductive biology and oocyte development of the red brog crab, Ranina ranina off Hachijojima, Izu Islands, Japan // Mar. Biol. - 1993. - Vol. 115, № 4. - P. 613-623.
Santhamma K.R., Adiyodi R.G. Oogenesis and folliculogenesis in the fresh-
water crab Gecarcinucus steniops // Compar. Physiol. and Ecol. - 1991. - Vol. 16, № 3. - P. 100-105.
Standiford D.M., Gregg Th.G. Development of the large nucleolus in the oocytes of the copepod Acanthocyclops vernalis // Biol. Cell. - 1989. - Vol. 65, № 2. - P. 127- 132.
Yano I. Oocyte development in Kuruma prawn Penaeus japonicus // Mar. Biol. - 1988. - Vol. 99, № 4. - P. 547-553.
Поступила в редакцию 20.04.2000 г.
