Содержание к диссертации
Введение
Основные этапы развития 32 - 46
Эмбриональная капсула 32-33
Дробление - формирование бластулы 33 - 37
Дифференцировка клеток 37-40
Свободноплавающая личинка 40-42
Метаморфоз 43 -46
Ультраструктурные особенности развития 47-92
Дробление 47-48
Дифференцировка клеток зародышей 48 -67
Свободноплавающая личинка 67 - 75
Метаморфоз 75 - 92
Основные типы клеток дефинитивной губки 92-96
Обсуждение 97-126
Выводы 127
Список литературы 129- 138
Условные обозначения 139-140
Приложение 141- 206
- Дробление - формирование бластулы
- Свободноплавающая личинка
- Дифференцировка клеток зародышей
- Основные типы клеток дефинитивной губки
Введение к работе
Эмбриональное развитие и метаморфоз губок привлекают к себе внимание ученых по нескольким причинам. Прежде всего, филогенетическое положение группы Porifera определяет значимость всех аспектов биологии этих животных в сравнительно-эволюционном плане. С развитием науки, ее методологического аппарата, возникает необходимость в проведении новых исследований этой группы организмов.
Губки занимают значительное положение в формировании морских и пресноводных биоценозов. Изучение репродукции этих животных лежит в русле такой проблемы, как защита поверхностей от макрообрастания. Губки также являются хорошим индикатором экологического состояния водных бассейнов.
В южных широтах изучение репродукции роговых губок связано с развитием искусственных плантаций по выращиванию этих животных. В последнее время все более увеличивается использование губок в фармацевтической промышленности. Из них вьщелены разнообразные биологически активные препараты, число работ в этом направлении неуклонно увеличивается.
Изучению эмбрионального развития и метаморфоза губок посвящено значительное количество научных работ. Однако и к настоящему времени морфологические исследования раннего онтогенеза продолжают оставаться актуальными в силу необычайного разнообразия типов морфогенетических процессов, характеризующих эти этапы у представителей различных таксонов. Кроме того, в научной литературе едва ли удастся найти более двух-трех видов губок, эмбриональное развитие, личинки и метаморфоз которых полностью описаны с использованием современных морфологических методов. Как правило, в литературе встречаются работы, посвященные отдельным этапам раннего онтогенеза вида - описание оогенеза, эмбрионального развития, ультраструктура личинки или ее метаморфоз. Развитие молекулярно-биологических исследований в области эмбриогенеза также ставит новые задачи перед морфологическими, описательными работами.
В настоящей работе выполнено комплексное морфологическое описание эмбрионального развития, плавающей личинки и ее метаморфоза одного из представителей бесскелетных губок - Halisarca dujardini (Demospongiae, Halisarcida).
Изучение этапов раннего онтогенеза этого вида представляет интерес по нескольким причинам. Во-первых, губок отряда Halisarcida долгое время относили к наиболее просто организованным представителям класса Demospongiae, их тип развития считался наиболее примитивным, а морфогенетические процессы в ходе эмбрионального развития этого вида рассматривали как исходные в эволюционном плане для п/кл Ceractinomorpha (Levi, 1956; Borojevic, 1970; Bergquist et al., 1979; Bergquist, 1980; Короткова, 1981).
Как известно, основным таксономическим признаком губок является строение минерального скелета. В систематике же бесскелетных губок важное значение принимают тонкие морфологические признаки, особенности метаболизма и морфология различных стадий эмбрионального развития (Bergquist, 1996).
Н. dujardini представляет собой оптимальный объект исследования эмбрионального развития Porifera, обитающий в морях Русского Севера. Это связано с изученностью жизненного цикла этого вида и его особенностями, о чем будет сказано ниже, удобством получения материала и его препарирования, что является исключительно важным фактором при исследовании губок вообще, и в наших широтах, в частности.
Комплексное морфологическое описание раннего онтогенеза этого вида позволит нам в дальнейшем предпринять более детальные экспериментальные исследования различных морфогенезов в русле задач современной биологии развития.
Все сказанное выше определило цели и задачи настоящего исследования:
1. Изучить общий ход эмбрионального развития и метаморфоза описываемого вида, выделить основные стадии раннего онтогенеза.
2. Провести пространственный анализ этапов раннего онтогенеза. Проследить характер преемственности морфогенетических осей в этот период.
3. Описать ультраструктурные особенности клеточной дифференцировки в ходе эмбриогенеза.
4. Изучить характер клеточных взаимодействий в системе развивающегося зародыша.
5. Провести исследование биологии личинки и ее ультратонкого строения.
6. Описать ультраструктурные особенности клеточной дифференцировки и трансдифференцировки в ходе метаморфоза.
7. Провести сравнительный анализ раннего онтогенеза изучаемого вида и других представителей типа Porifera.
Решение поставленных задач позволило получить следующие результаты.
Изучен общий ход эмбрионального развития и метаморфоза Halisarca dujardini (Demospongiae, Halisarcida), выделены основные стадии раннего онтогенеза. Выявлен феномен морфологической вариабельности этапов эмбрионального развития, описаны морфологические типы зародышей на различных стадиях развития. Предпринято морфологическое описание формообразовательных процессов, приводящих к вариабельности развития.
Описаны различные морфотипы плавающих личинок, в том числе новый тип личинок - дисферула.
Произведено исследование ультраструктурных особенностей клеточной дифференцировки и межклеточных взаимодействий в ходе эмбриогенеза, выявлено наличие межклеточных контактов, соединяющих клетки в составе поляризованных эпителиоподобных пластов.
Выполнено описание ультраструктурных особенностей трансдифференцировки клеток личинки в некоторые дефинитивные клеточные типы в ходе метаморфоза.
Показана морфологическая и структурная преемственность переднезадней оси личинки и базоапикальной оси ювенила в ходе метаморфоза. На основании литературных данных проведен сравнительный анализ преемственности основных осей в ходе раннего онтогенеза у различных представителей типа Porifera.
На основании анализа литературных данных и результатов собственных исследований выявлена необходимость в проведении ревизии видового состава отряда Halisarcida.
Дробление - формирование бластулы
Ниже мы проанализируем основные особенности развития, которые характеризуют каждый из указанных видов.
По данным К. Леви (Levi, 1956) в ходе развития у изучаемых им Halisarca происходит формирование типичной морулы. (Он изучал Halisarca в районе Роскоффа (Roscoff - Finistere)) Она формируется, по данным этого автора, в результате лизиса базальной части бластомеров стерробластулы и последующим их неупорядоченным делением. По данным К. Леви, формирование слоя наружных жгутиковых клеток и внутренних клеток зародышей Н. metschnikovi происходит вследствие процесса сегрегации клеток морулы. Периферические клетки претерпевают более активные митотические деления и дают линию жгутиковых клеток, а разница в скорости делений клеток на периферии обуславливает формирование переднезадней полярности личинки (Levi, 1956). Этот процесс, по мнению К. Леви, аналогичен процессу сегрегации наружных клеток в моруле Ephydatia fluviatilis (Brien, Meewis, 1938).
Эмбриогенез H. dujardini из Роскоффа описан на светооптическом уровне К. Леви. По его данным, в результате дробления происходит формирование морулы, которая затем трансформируется в стерробластулу. Сравнивая эмбриогенез Н. dujardini и Н. metschnikovi К. Леви подчеркивает, что гистогенез у Н. dujardini происходит по более упрощенной схеме. В составе стерробластульного зародыша присутствует только слой наружных клеток, который постепенно дифференцируется в жгутиковый эпителий личинки. Центральная часть зародыша заполнена клеточными фрагментами, находящимися в состоянии переваривания (reserves deutoplasmatiques en cours de digestion).
В области будущего заднего полюса Леви описывает процесс униполярной иммиграции, в результате которого в полости зародыша появляются внутренние амебоидные клетки. Судя по рисункам, приведенным в статье, этот процесс происходит на стадии 1000 - 2000 клеток. Во внутренней полости эти клетки могут организовываться в эпителий, формирую замкнутую внутреннюю камеру. Леви подчеркивает, что клетки, составляющие камеру, не являются хоаноцитами и камера не является функциональным образованием (Levi, 1956, р. 67-68).
В результате дробления у Н. nahantensis формируется изобластомерная стерробластула, клиновидные, радиально расположенные бластомеры которой окружают небольшой бластоцель (Chen, 1976). Этот исследователь был первым, кто обратил внимание, что инвагинации наружного слоя жгутиковых клеток зародышей могут отшнуровываться, формируя в полости замкнутые жгутиковые камеры. В. Чен (Chen, 1976) также первым описал проникновение материнских гранулярных амебоцитов в развивающийся зародыш и считал, что они выполняют трофическую функцию. (К. Леви также отмечал присутствие гранулярных клеток в зародышах на поздних этапах эмбриогенеза и в составе личинок Н. metschnikovi, но считал, что они происходят в результате дифференцировки клеток зародыша.)
Плавающая личинка Н. metschnikovi имеет выраженную переднезаднюю полярность. Леви описывает у этого вида типичную паренхимулу (Levi, 1956). Однако он замечает, что в некоторых случаях удаются наблюдать присутствие внутренней личиночной полости, ограниченной группой небольших ядрышковых клеток. Он выделяет три типа клеток в плавающей личинке: фуксинофильные (ацидофильные) амебоциты, которые по его описанию дифференцируются во внутренней полости во время эмбриогенеза; небольшие ядрышковые амебоциты с более светлой цитоплазмой и крупные ядрышковые амебоциты, цитоплазма которых заполнена желточными включениями.
Плавающая личинка Н. dujardini, по данным К. Леви, также является паренхимулой. В отличие от личинки Н. metschnikovi в ней отсутствуют фуксинофильные (ацидофильные) клетки, а клетки заднего полюса являются жгутиковыми. Г. П. Короткова и Н. О. Ермолина (Короткова, Ермолина, 1982; Н. dujardini из Белого моря) описали присутствие фуксинофильных (эозинофильных) клеток в личинке и показали, что они проникают в развивающийся зародыш в ходе эмбриогенеза из материнских тканей, а не являются собственно клетками зародыша, как это утверждал Леви. Г. П. Короткова и Н. О. Ермолина полагали, что плавающая личинка Н. dujardini имеет бластульную организацию. Единственными клетками в составе внутренней полости они считали материнские гранулярные амебоциты (Короткова, Ермолина, 1982). Внутренние жгутиковые камеры, которые исследователи обнаруживали на срезах зародышей на поздних этапов эмбриогенеза, принимались ими за глубокие инвагинации наружного эпителия. Необходимо заметить, что в работе Г. П. Коротковой и Н. О. Ермолиной фотографии плавающей личинки отсутствуют: исследование проводилось над зародышами на поздних этапах эмбриогенеза, находящихся в составе материнских тканей.
Личинки Н. nahantensis кратко описаны в статье Чена (Chen, 1976). Главным отличием их является присутствие внутренней жгутиковой камеры, которая произошла в результате инвагинации наружного слоя клеток зародыша в ходе эмбриогенеза.
Метаморфоз описан на светооптическом уровне К. Леви (Levi, 1956) у двух видов - Н. metschnikovi и Н. dujardini из Роскоффа. Прикрепление личинок к субстрату осуществляется передним полюсом. Основные этапы метаморфоза у этих двух видов сходны. К. Леви выполнено детальное и точное описание процессов формирования внутреннего конгломерата куколки, дифференцировки клеток и органогенеза, которое во многих деталях подтверждается электрономикроскопическими исследованиями. Автор подчеркивает, что жгутиковые клетки принимают участие в формировании структур ювенила. Главным отличием процессов метаморфоза двух видов является форма хоаноцитной камеры. У Н. metschnikovi формируется единственная древовидно ветвящаяся камера, в то время как у Н dujardini происходит формирование единственной округлой камеры. Кроме того, метаморфоз Н. dujardini завершается значительно быстрее, чем у Н. metschnikovi. За 24 часа после прикрепления личинки Н. dujardini достигается та же стадии развития, что формируется у Н. metschnikovi через 2-3 дня после прикрепления (Levi, 1956).
В завершение обзора кратко остановимся на изучении губок Halisarca в Белом море. Впервые губки этого рода были описаны К. С. Мережковским, который внес значительный вклад в изучение спонгиофауны Белого моря (Мережковский, 1979). Свои исследования К. С. Мережковский производил на островах Соловецкого архипелага. К моменту выхода его работы самым авторитетным исследованием губок рода Halisarca была работа Ф. Шульце (Schulze, 1877), который признавал существование только двух видов - Н. dujardini и Н. lobularis (заметим, что последняя сейчас относится к п/кл Homoscleromorpha = Oscarella lobularis). На основании изучения гистологии нерепродуцирующих губок К. С. Мережковский выделяет новый вид - Halisarca fschulzii, обитающий в Белом море. В 1911 г. Л. Л. Брейтфус публикует дополнения к спонгиофауне Кольского залива (по сборам К. М. Дерюгина) и в перечне видов указывает вид Н. fschulzii для этого региона Белого моря (Брейтфус, 1911).
Более поздние работы, посвященные описанию спонгиофауны северных морей, в том числе Белого и Баренцова морей, (П. Д. Резвой, 1931, В. М. Колтун, 1964, Ересковский А. В., 1993) указывают на присутствие одного вида Halisarca — Н. dujardini, а Н. schulzii (начиная с исследования П. Д. Резвого) принимается синонимом Н. dujardini.
Свободноплавающая личинка
По нашим наблюдениям, в искусственных условиях личинки способны плавать от 1 до 4 суток, после чего претерпевают метаморфоз или погибают.
В процессе плавания личинки осуществляют «исследования» твердых субстратов для оседания и метаморфоза. В точке контакта с твердой поверхностью или поверхностной пленкой воды личинки вращаются вокруг своей переднезадней оси от нескольких секунд до 20-30 минут. В дальнейшем они могут претерпевать метаморфоз или вновь возвращаться к свободному плаванию. Из испробованных искусственных и натуральных субстратов (предметные стекла, стерильные чашки Петри, целлоидиновая пленка, агар-агар, кусочки фукусов из разных участков таллома) личинки оседали и претерпевали метаморфоз только на стерильной поверхности пластиковой чашки Петри, стерильных покровных стеклах и кусочках фукуса, взятых с таллома, ранее заселенного этим видом губок.
Личинки изучаемого вида характеризуются морфологической вариабельностью (Рис. 8; сх. 5). Размеры их варьируют от 120 до 130 мкм. Они состоят из слоя наружных жгутиковых клеток, окружающих внутреннюю полость. Переднезадняя ось личинки морфологически выражена в структуре пласта наружных жгутиковых клеток. На передней полусфере клетки имеют вытянутую цилиндрическую форму, длина апикобазальной оси варьирует в пределах 25 - 35 мкм, ширина в районе ядра-2,6 - 3 мкм. Задний полюс образован пластом клиновидных или кубических клеток, длина апикобазальной оси составляет 14-20 мкм, ширина в районе ядра-4 - 7 мкм. Кольцо переходных по форме клеток отделяет пласт клеток заднего полюса от клеток передней полусферы. Пласт клеток на заднем полюсе личинок характеризуется неустойчивой формой (Рис. 8, 9). У разных личинок, вне зависимости от морфотипа, число клеток в составе пласта и их форма варьируют. Вероятно, форма пласта заднего полюса может изменяться в процессе плавания личинки и при контактах личинок с субстратом. Большая часть материнских клеток, находящихся в составе плавающей личинки, концентрируется во внутренней полости в районе, непосредственно прилегающем к наружным клеткам заднего полюса. При помещении личинок в бескальциевую морскую воду, искусственно стимулирующую разрушение пласта наружных клеток, в первую очередь нарушаются связи клеток на заднем полюсе личинки, после чего пласт наружных жгутиковых клеток может отделяться от внутренней клеточной массы и некоторое время в нем сохраняется биение жгутиков.
В полости присутствуют амебоидные клетки, количество их варьирует у различных личинок. Они могут образовывать конгломераты различной плотности, у части личинок незначительное количество амебоидных клеток располагается по периферии внутренней полости. В составе внутренней полости некоторых личинок находится сферическая камера, образованная жгутиковыми клетками. Редко встречаются личинки с двумя жгутиковыми камерами (Рис. 8Г). Размеры камер и число клеток в их составе варьируют. Соответственно отличается и форма клеток в составе пласта внутренней камеры. На основании клеточного состава внутренней полости мы выделяем три морфологических типа личинок - паренхимуло-подобные личинки, целобластуло-подобные личинки и дисферульные личинки (сх. 5). Метаморфоз начинается в момент контакта плавающей личинки с подходящим субстратом. Контакт осуществляется передним полюсом. После этого вращение личинки вокруг переднезадней оси продолжается около 40 минут. В течение этого периода происходит постепенное сокращение переднезадней оси личинки; пласт наружных жгутиковых клеток передней полусферы распластывается по поверхности субстрата. Личинки всех трех морфотипов способны к оседанию и проходят начальные этапы метаморфоза. После образования конгломерата - стадии куколки - различия между морфотипами морфологически не выявляются. Наибольший аффинитет личинки проявляют к субстратам, уже заселенным губками данного вида. В присутствии такого субстрата личинки оседают на него уже через 7-10 часов после выхода из материнской губки. При этом наблюдается большая плотность осевших личинок на единице площади субстрата и несколько осевших рядом личинок могут сливаться (Рис. 11В). Прижизненные наблюдения показывают, что у таких слившихся личинок на завершающих этапах метаморфоза образуется единая хоаноцитная камера, что преэкзопинакоциты о полной взаимной интеграции слившихся организмов. Жгутиковые клетки задней полусферы плавающей личинки, в т. ч. клетки заднего полюса, формируют наружный покров куколки - экзопинакодерму. (Рис. 10А - В; сх. 6, 7). Формирование экзопинакодермы начинается при контакте личинки с субстратом и завершается после полного прикрепления к субстрату (40 мин.-l час). Экзопинакоциты образуются за счет трансдифференцировки жгутиковых клеток задней полусферы личинки. Трансдифференцировка осуществляется без разрушения клеточного пласта. В результате этого процесса слой жгутиковых клеток личинки преобразуется в слой Т-образных экзопинакоцитов. Формирование экзопинакодермы начинается на заднем полюсе приступившей к метаморфозу личинки и распространяется по направлению к субстрату. О деталях этого процесса будет сказано ниже.
Жгутиковые клетки передней полусферы, контактирующие с субстратом, дедифференцируются. Под покровом экзопинакодермы они формируют плотный конгломерат амебоидных клеток (Рис. 10В; сх. 7). Формирование конгломерата осуществляется в первые 4-6 часов и обуславливает полное прикрепление личинки к субстрату.
Дифференцировка клеток зародышей
Центриоли (диаметром 0,2 мкм) располагаются в околоядерной цитоплазме и локализованы между ядром и апикальной наружной клеточной мембраной. Иногда можно наблюдать структурную взаимосвязь центриоли с ядерной и наружной мембранами (рис. 16А, Б). Апикальная наружная клеточная мембрана образует неглубокое впячивание, направленное внутрь клетки, центром которого является область ее взаимодействия с центриолью (Рис. 15А, 16В; сх. 11 Б).
Аппарат Гольджи также расположен в околоядерной цитоплазме и может локализоваться в различных ее областях. Комплексы Гольджи состоят из 5-6 цистерн, часть из которых имеет электроноплотное содержимое. Они могут иметь различную ориентацию относительно поверхности ядра, иногда образуя подковообразные структуры (Рис. 16 В, Г).
Митохондрии в значительном количестве присутствуют во всех частях цитоплазмы бластомеров. Основной объем цитоплазмы оккупирован желточными гранулами. Их размер на этой стадии может достигать 3,5 мкм, содержимое их гетерогенно по составу и характеризуется высокой электронной плотностью (Рис. 15).
Развивающийся зародыш вступает в тесные контактные взаимодействия с клетками эмбриональной капсулы (Рис. 15, 17А, Б). Обширные зоны прилегания можно наблюдать между апикальной клеточной мембраной наружных бластомеров и наружной мембраной клеток эмбриональной капсулы. Апикальная мембрана наружных клеток зародыша покрыта гликокаликсом, высота слоя которого составляет-0,14 мкм (Рис. 17В).
Взаимодействие между клетками зародыша опосредовано, во-первых, филоподиями, которые образуются на базальных и латеральных областях клеточных мембран наружных бластомеров и, во-вторых, опоясывающими зонами адгезии, которые связывают наружные клетки в апикальных частях латеральных мембран (рис. 17). Наружные мембраны соседних бластомеров в этой области ориентированы строго параллельно, межмембранное пространство составляет —12 нм. Со стороны цитоплазмы к мембранам подходит тонкофибриллярный материал, в межклеточном пространстве также можно обнаружить присутствие электроноплотного материала. Какой-либо закономерности в его расположении не наблюдается. На стадии -128 клеток (7 д. д.) ядро наружных клеток располагается в апикальной части цитоплазмы. Оно имеет округлую или овальную форму (Рис. 18Б, В). Его диаметр составляет 6 мкм. В интерфазе хроматин содержит фибриллярную и гранулярную составляющие, его плотность выше, чем в предшествующий период развития. Ядра содержат ядрышки, диаметр которых составляет 1,5 мкм. На этой стадии в ядрышках появляются поры (hole), число, размер и форма их сильно варьирует (Рис. 18Б, Г; сх. 11В). Границы ядрышка на этой стадии неправильны, в нуклеоплазму от его поверхности отходит тонкофибриллярный материал.
Центриоли располагаются между ядром и апикальной наружной клеточной мембраной (Рис. 18В, 19). На этой стадии начинается дифференцировка базального аппарата жгутика. Одна из центриолей ориентируется перпендикулярно ядерной и наружной мембранам (Рис. 19). Она структурно связана с наружной клеточной мембраной и с наружной ядерной мембраной. Морфологически эта взаимосвязь выглядит как непосредственное прилегание центриолярного материала к мембранам. Целостность ядерной и плазматической мембран, по нашим наблюдениям, не нарушается (Рис. 19В). В области контакта с наружной мембраной формируется слой переходных фибрилл, диаметр которого составляет 0,6 мкм. На латеральной поверхности центриоли образуется перпендикулярно отходящая базальная ножка, длина которой составляет -0,2 мкм (Рис. 19А - В). Наружная мембрана некоторых бластомеров образует впячивание, направленное во внутрь зародыша, и центром этого впячивания является область контакта с формирующимся базальным телом (Рис. 18Б). Глубина этого впячивания может быть выражена в разной степени. Над основной центриолью иногда можно обнаружить образование выпячивания наружной мембраны в пространство между зародышем и эмбриональной капсулой. Эта структура может маркировать область формирования аксонемы жгутика (Рис. 19А, В; сх. 11В). В пространстве между зародышем и эмбриональной капсулой аксонемы жгутов отсутствуют.
Аппарат Гольджи на этой стадии локализован в околоядерной цитоплазме, и чаще всего, обнаруживается выше «ядерного экватора», недалеко от апикальной наружной мембраны (Рис. 18Б, В; Рис. 19Б, Г). Встречается он также и в более глубоких частях околоядерной цитоплазмы. Он состоит из 5-6 цистерн, часть из которых имеет электроноплотное содержимое. Часто можно наблюдать подковообразные цистерны аппарата Гольджи (Рис. 19Б). Комплексов Гольджи может быть несколько - на срезе можно увидеть до 3-4х. В околоядерной мембране присутствует незначительное число мембранных пузырьков, имеющих содержимое разной электронной плотности. Также единичные пузырьки присутствуют в непосредственной близости от аппаратов Гольджи. Преимущественно они локализованы в околоядерной цитоплазме, прилегающей к наружной апикальной мембране клеток.
Округлые митохондрии (-0,5 мкм) присутствуют во всех областях цитоплазмы наружных клеток бластул. Матрикс митохондрий имеет тонкофибриллярную структуру. Часто митохондрии непосредственно прилегают к желточным гранулам (Рис. 18А, В; Рис. 19Б). В околоядерной цитоплазме выявляется гранулярный эндоплазматический ретикулум.
Вся цитоплазма клетки заполнена желточными включениями. Их диаметр составляет 2,5 - 3 мкм. Они имеют гетерогенное содержимое и, в отличие от стадии дробления, на поверхности многих гранул не удается выявить мембраны (Рис. 18)
Поверхностная мембрана наружных клеток на описываемой стадии имеет три компартмента - апикальный, латеральный и базальный. Апикальный компартмент обращен к клеткам эмбриональной капсулы. Здесь образуются обширные области прилегания между апикальными мембранами клеток эмбриональной капсулы и апикальными компартментами наружных клеток зародыша (Рис. 18). В области контакта расстояние между мембранами составляет 12 — 15 нм. На апикальной наружной мембране клеток зародыша имеется гликокаликс, высота слоя которого составляет -0,1 мкм. В области, находящейся над формирующимся базальным телом гликокаликс характеризуется более высокой плотностью (Рис. 19А, В).
Латеральные мембраны соседних клеток примыкают друг к другу. В верхней зоне латерального компартмента присутствует область протяженностью -0,5 мкм, для которой характерна строгая параллельная ориентация мембран соседних клеток, межмембранное пространство имеет постоянную ширину, составляющую -12 нм. В цитоплазме, прилегающей к наружной мембране в этой области, наблюдается присутствие электроноплотного материала. Эти области плотного прилегания опоясывают верхнелатеральные районы всех наружных клеток бластулы (Рис. 20А). Ниже расположенные латеральные мембраны клеток не имеют строго параллельной ориентации по всей своей протяженности, ширина межмембранного пространства варьирует (Рис. 20В).
Основные типы клеток дефинитивной губки
В районе апикальной части цитоплазмы располагается ядро каплевидной формы. Его размеры составляют —2,7x6,7 мкм. Хроматин имеет тонкогранулярную и фибриллярную составляющие, в его составе присутствуют участки конденсированного гетерохроматина. В ядре имеется ядрышко, размеры которого составляют -1,3 мкм. Оно имеет неровную поверхность, в нем выделяется гранулярная и фибриллярная компоненты (Рис. 43А).
Над заостренным ядерным выступом находится базальное тело жгутика, от которого отходит пара фибриллярных корешков (Рис. 43Б). Его диаметр составляет 0,2 мкм, высота -0,4 мкм. В проксимальной его части, под поверхностной мембраной, имеется слой переходных фибрилл. От базального тела отходит аксонема жгутика. В полости камеры видны многочисленные срезы жгутиков. Основание жгутика погружено в карманообразное впячивание цитоплазмы — жгутиковый карман, глубина и форма которого существенно варьируют.
Аппарат Гольджи представлен двумя комплексами, расположенными в околоядерной цитоплазме ниже заостренного ядерного выступа. Комплексы состоят из 5-6 цистерн, ориентированных параллельно ядерной мембране. Часть цистерн имеет электроноплотное содержимое. В цитоплазме, окружающей аппарат Гольджи содержится большое количество мембранных пузырьков (0,05 — 0,1 мкм в диаметре), имеющих содержимое различной электронной плотности. В отличие от наружных жгутиковых клеток, достаточно большое количество пузырьков располагается в цитоплазме жгутикового кармана (нет четкой границы между цитоплазмой жгутикового кармана, электроно прозрачной с незначительным количеством крупных пузырьков и нижележащей цитоплазмой, с высокой плотностью мембранных пузырьков, окружающих аппарат Гольджи, как это наблюдается у наружных жгутиковых клеток).
Митохондрии округлой или вытянутой формы с тонкофибриллярным матриксом располагаются во всех участках цитоплазмы клеток, в том числе и в цитоплазме жгутикового кармана.
В цитоплазме, расположенной под ядром, присутствуют желточные гранулы, максимальный размер которых составляет 2 мкм. Они слабо структурированы, часто имеют практически гомогенное электроноплотное содержимое. У большинства гранул нам не удаётся выявить наружной мембраны. Большое число гранул имеют неровную поверхность.
Цитоплазма между гранулами заполнена большим количеством рибосом и гЭПР. Наружная мембрана жгутиковых клеток внутренней камеры имеет три компартмента. Апикальная мембрана входит в состав жгутикового кармана и покрывает аксонему жгутика. Наружная мембрана жгутика в области жгутикового кармана покрыта слоем гликокаликса (Рис. 43Б). В апикальной зоне латерального мембранного компартмента опоясывающую зону адгезии удаётся выявить не у всех клеток. Часто в этой области наблюдается неглубокие интердигитации мембран соседних клеток. Ниже лежащие области латеральных мембран имеют неровные, извилистые очертания. Базальные концы клеток имеют неровные очертания и образуют лобоподии. Они контактируют с амебоидными клетками внутренней полости личинки, большие число которых имеет морфологические признаки частично дедифференцированных жгутиковых клеток (Рис. 43 А). В полости присутствует неструктурированный рыхлый материал средней электронной плотности (Рис. 43Б). Кроме того, в полости внутренней жгутиковой камеры могут находиться единичные симбиотические бактерии. У некоторых личинок в полости камеры можно увидеть одну, редко - две, амебоидные клетки. Ультраструктурные картины показывают, что это могут быть в одних случаях материнские гранулярные амебоциты, в других случаях ультраструктура этих клеток аналогична ядрышковым амебоцитам (дедифференцированным жгутиковым клеткам). Амебоидные клетки в полости плавающей личинки. Среди амебоидных клеток, находящихся в полости плавающей личинки мы выделяем две категории собственно личиночных клеток - частично дедифференцированные жгутиковые клетки и ядрышковые амебоциты. Кроме них в полости присутствует значительное количество материнских гранулярных амебоцитов (Рис. 44). Форма и ультраструктура частично дедифференцированных жгутиковых клеток несколько различаются, что зависит от степени их дедифференцировки. У некоторых внутренних клеток личинки ядро (Зх5мкм) имеет каплевидную форму (Рис. 44В, Г). Заостренный выступ ядра может изгибаться под различным углом к поверхности ядра. Хроматин имеет гранулярную и фибриллярную составляющие, в нём присутствуют участки конденсированного герерохроматина. В ядре присутствует ядрышко (1,3 мкм.). Оно имеет неровную поверхность, в нем выявляется гранулярная и фибриллярная компоненты. Непосредственно над заостренным ядерным выступом (связанные с ним) локализуются центриоли, одна из которых может сохранять некоторые структуры, характерные для базального тела. Иногда она сохраняет связь с наружной мембраной, и тогда на электронограммах мы видим слой переходных фибрилл, и отходящую от базального тела аксонему жгутика. На наружной мембране клетки и жгутика может присутствовать гликокаликс, высота слоя которого составляет 0,1 мкм. В межклеточных пространствах обнаруживаются срезы жгутиковых аксонем. Аксонемы жгутиков могут быть втянутыми в клетку, образуя глубокие впячивания цитоплазмы, ограниченные наружной клеточной мембраной. В околоядерной цитоплазме локализован аппарат Гольджи, представленный двумя комплексами цистерн. Они локализованы под заострённым выступом ядра, ориентированы параллельно ядерной мембране. Комплексы состоят из 5-6 цистерн, часть из которых содержит электроноплотный материал. В цитоплазме этих клеток присутствуют немногочисленные желточные гранулы, содержимое которых низко структурировано или гомогенно. У желточных гранул не выявляется наружная мембрана, часто они могут иметь неровную поверхность. Многочисленные рибосомы и гЭПР присутствуют во всех районах цитоплазмы. Митохондрии округлой или овальной формы многочисленны и распределены по всему объему цитоплазмы. Вторая категория внутренних клеток - ядрышковые амебоциты (Рис. 44А). Это клетки амебоидной формы, имеют округлое ядро диаметром около 3 мкм, содержащее ядрышко ( 1,4 мкм). Хроматин имеет гранулярную и фибриллярную составляющие. В его составе выявляются участки конденсированного гетерохроматина, в т. ч. у внутренней ядерной мембраны. Поверхность ядрышка имеет неровные очертания. На электронограммах в нём выявляется гранулярная и фибриллярная компоненты. В околоядерной цитоплазме присутствует аппарат Гольджи. Он состоит из 5-6 цистерн, ориентированных параллельно ядерной мембране. Часть цистерн имеет электроноплотное содержимое. Вокруг аппарата Гольджи находятся мембранные пузырьки с содержимым различной электронной плотности. В цитоплазме клеток присутствуют цистерны гЭПР и свободные рибосомы. Митохондрии округлой или овальной формы присутствуют во всех участках цитоплазмы. В различных частях ядрышковых амебоцитов локализованы желточные гранулы ( 1,5 - 2 мкм), содержимое которых мало структурировано. Часто гранулы имеют практически гомогенную электроноплотную структуру, у них не выявляется поверхностная мембрана, многие гранулы характеризуются неправильной формой. Материнские гранулярные амебоциты (Рис. 44П. Гранулярные амебоциты можно наблюдать в различных частях плавающей личинки, как между наружными жгутиковыми клетками, так и среди внутренних клеток личинки. Часто скопление этих клеток обнаруживается у заднего полюса личинки. Ультраструктурные особенности материнских гранулярных амебоцитов аналогичны описанным нами выше на стадии предличинки. Так же, как и в предличинке, в составе плавающей личинки присутствует две категории этих клеток.
