Онтогенез планарій Dugesia lugubris O. Schmidt, 1861 і Dendrocoelum lacteum; ller, 1774 (Turbellaria, Tricladida)

Актуальність теми. Планарії, або прісноводні триклади, належать до ряду Tricladida, одного з найбільш еволюційно просунутих рядів класу Turbellaria (Plathelminthes). Турбелярії здавна привертають увагу еволюціоністів-зоологів. Інтерес до цієї групи визначається, перш за все, ключовим положенням цієї групи на схемах філогенезу Metazoa (Беклемишев, 1964; Иванов, Мамкаев, 1973, Мамкаев, 1991). Використання у філогенетиці сучасних, особливо молекулярно-генетичних методів привело до ряду розбіжностей як в питанні про місце турбелярій на філогенетичних схемах, так і в питанні про відношення в межах окремих груп цього таксону (Ehlers, 1985; Ax, 1996; Carranza et al., 1997; Reuter et al., 2001; Philippe et al., 2007 та ін.). біологія розмноження ембріональний

Для плоских червів відсутні палеонтологічні дані, тому найважливішим засобом вивчення становлення цієї групи (і Metazoa в цілому) залишаються порівняльно-онтогенетичні дослідження. Опис явищ, що супроводжують формотворчі процеси, є необхідною передумовою для виявлення плезіоморфних і апоморфних станів ознак.

В Україні у напрямку ембріології безхребетних тварин працювали О.О. Ковалевський, І.І. Мечніков, С.М. Переяславцева, С.Є. Кушакевич. Після еміграції Кушакевича у 1920 році такі дослідження перемістилися до Росії, головним чином, до Санкт-Петербургу. З цього моменту в Україні дослідження по ембріології безхребетних не проводилися. Вивчення онтогенезу Tricladida (Turbellaria), і, зокрема, планарій, на сьогоднішній день залишається не розробленим напрямом в дослідженні цієї групи плоских червів. Відомості про онтогенез планарій обмежені фрагментарними даними про ембріональний розвиток (Metschnikoff, 1883; Stevens, 1904; Fulinski, 1916; Seilern-Aspang, 1958; Koscielski, 1966; Sakurai, 1991; Cardona et al., 2005) і анатомічну будову дорослих червів (Иванов, Мамкаев, 1973; Ruppert et al., 2004), а також про відновлення тканинних систем в ході експериментальної регенерації (Chandebois, 1980; Sanchez Alvarado, Newmark, 1998; Cebria et al., 2002; Sato et al., 2006; Крещенко, 2009; Shibata et al., 2010 та ін.).

Дані літератури розрізнені відносно процесів в ембріональному і постембріональному періоді та часто мають суперечливий характер. Так, немає єдиної думки щодо місця запліднення у триклад (Stevens, 1904; Беклемишев, 1937; Tekaya et al., 1999), кількості типів жовточних клітин (Seilern-Aspang, 1958; Le Moigne, 1963; Cardona et al., 2006), послідовності формування ембріональних епітелію і глотки (Fulinski, 1916; Seilern-Aspang, 1958; Cardona et al., 2006), наявності чи відсутності ембріонального (провізорного) кишечнику (Metschnikoff, 1883; Le Moigne, 1963; Tekaya et al., 1999), трактування ембріонального розвитку триклад у філогенетичному контексті (Иванова-Казас, 1975; Cardona et al., 2006). Відомості щодо особливостей статевого розмноження планарій, репродуктивності, функціонального стану елементів статевої системи в період розмноження також нечисельні та суперечливі (Le Moigne, 1969; Stephan-Dubois, Guesse, 1974). У публікаціях відсутній комплексний підхід до вивчення розвитку та росту турбелярій і, зокрема, планарій. Дослідження, як правило, виконувалися на одному виді і в окремі вікові періоди.

Отже, актуальність і перспективність даної роботи, як теоретична так і практична, визначається підвищенням інтересу в теперішній час до онтогенетичних досліджень, і зумовлена важливістю даних про індивідуальний розвиток планарій для біології загалом та відсутністю цілісних уявлень про динаміку тканинних систем і росту планарій, зокрема.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в межах науково-дослідницьких тем відділу фауни та систематики безхребетних Інституту зоології НАН України "Фауна, екологія та філогенія деяких груп безхребетних України (найпростіші, ракоподібні, молюски та ін.)", номер держреєстрації 0104U000205, а також "Різноманіття, систематика та екологія основних груп безхребетних тварин фауни України", номер держреєстрації 0109U001207.

Мета і завдання дослідження. Мета роботи полягала у встановленні особливостей біології розмноження, росту, ембріонального та постембріонального розвитку планарій Dugesia lugubris O. Schmidt, 1861 і Dendrocoelum lacteum Mьller, 1774.

Для досягнення вказаної мети були поставлені наступні завдання:

1. Дослідити репродуктивні показники досліджуваних видів планарій в умовах лабораторії.

2. Встановити особливості хронології їх росту в лабораторних умовах.

3. Виявити особливості формування основних структур в ембріональному періоді розвитку планарій на прикладі Dugesia lugubris.

4. В порівняльному плані прослідкувати формування основних тканин і органів в постембріогенезі Dugesia lugubris та Dendrocoelum lacteum.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше досліджено репродуктивні показники обох видів планарій, а також хронологія їх росту в лабораторних умовах. Встановлено, що при лабораторному утриманні у Dugesia lugubris з одного кокону виходять найчастіше 2 або 3 особини, рідше - від 4 до 6, а у Dendrocoelum lacteum - частіше всього 4 молодих особини. Визначено, що для обох вивчених видів фаза лінійного росту припадає на перші 10 діб постембріонального розвитку; згодом ріст сповільнюється, а після 30-ої доби лінійні розміри практично не збільшуються.

Вперше виділені стадії ембріонального розвитку Dugesia lugubris. Показано, що в жовточниках Dugesia lugubris формується один тип жовточних клітин. Вперше встановлено, що в ембріогенезі Dugesia lugubris ембріональні епітелій і глотка формуються одночасно, ембріональний кишечник не формується. На власному матеріалі, було встановлено, що формування ембріональної глотки у планарій є ембріональною адаптацією.

Вперше на датованому матеріалі досліджений постембріогенез планарій Dugesia lugubris і Dendrocoelum lacteum. Вперше в постембріогенезі досліджених планарій відслідковано формування шкірно-м'язового мішка, травної, нервової і статевої систем. Показано, що олігомеризована дорсо-вентральна мускулатура Dendrocoelum lacteum може вважатися апоморфним станом даної ознаки. Встановлена відсутність у досліджених планарій єдиного статевого зачатка.

Теоретичне і практичне значення роботи. Отримані відомості поглиблюють знання щодо онтогенезу планарій. Зокрема, виконане дослідження доповнює існуючі уявлення про морфогенез в ембріональному і постембріональному періоді триклад. Отримані результати можуть стати теоретичною основою для наступних експериментальних та порівняльно-онтогенетичних досліджень формування основних структур тіла триклад, вирішення питань філогенезу групи та плоских червів в цілому.

Матеріали дисертаційної роботи можуть бути використані при написанні посібників та в курсах лекцій із зоології безхребетних, порівняльної анатомії, при лабораторному утриманні планарій в учбових закладах різного рівня акредитації.

Особистий внесок здобувача. Культивування червів та відкладених ними коконів проведене особисто здобувачем. Виготовлення гістопрепаратів та фотозйомка здійснені особисто здобувачем. Здобувачем самостійно була здійснена постановка експерименту по вивченню росту досліджених планарій. Особисто здобувачем виготовлено 1200 постійних препаратів, а також вивчено 100 препаратів з колекції Відділу фауни та систематики безхребетних Інституту зоології ім. І.І. Шмальгаузена НАН України. Результати обговорювались з науковим керівником та науковим співробітником відділу фауни та систематики безхребетних к.б.н. Чернишевою А.О.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і матеріали дисертації були представлені на наукових конференціях: Міжнародній науковій конференції "Современные проблемы биологической эволюции" (Москва, 2007); науковій конференції молодих вчених Інституту зоології ім. І.І. Шмальгаузена НАН України (Київ, 2007); науковій конференції молодих дослідників-зоологів Інституту зоології ім. І.І. Шмальгаузена НАН України (Київ, 2008); V Міжнародній науковій конференції студентів і аспірантів "Молодь та поступ біології" (Львів, 2009); Міжнародній науковій конференції "Сучасні погляди на еволюцію органічного світу" (Київ, 2009); розширеному засіданні відділу фауни та систематики безхребетних Інституту зоології ім. І.І. Шмальгаузена НАН України (Київ, 2009).

Публікації. По темі дисертаційної роботи опубліковано 8 друкованих праць, в тому числі 4 - в фахових виданнях, що внесені до списку ВАК України, 3 - в матеріалах міжнародних конференцій.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел (172 найменувань). Робота викладена на 144 сторінках машинописного тексту. Дисертація містить 60 ілюстрацій, 3 таблиці.

Основний зміст роботи

Огляд літератури. В огляді літератури представлені данні по становленню поглядів на систему плоских червів, її сучасний стан та положення в ній планарій. Висвітлено стан досліджень їх ембріонального та постембріонального розвитку.

Матеріал та методи досліджень. Дослідження проводили в 2007-2009 рр. Всього досліджено 139 коконів Dugesia lugubris та 88 особин на різних стадіях постембріонального розвитку. Для Dendrocoelum lacteum число досліджених особин було 59. Планарій збирали в природних водоймах - озері Райдужне на лівому березі Дніпра (Київ), водосховищі річки Унава (Фастівський район, Київська область) і стариці лівого берегу Дніпра (Київ, Гідропарк).

Для вивчення ембріонального та постембріонального розвитку планарій досліджували динаміку процесів органо- та гістогенезу. З цією метою використовували датований матеріал, отриманий при культивуванні досліджених планарій та відкладених ними коконів. Кокони для подальших досліджень виймали та фіксували від початку їх відкладання до 1 доби з інтервалом в 1 годину і від 1 до 12 доби з інтервалом 24 години. Молодих планарій фіксували в терміни 15-60 хвилин після народження, 24 години, 48 годин, 4 і 27 діб постембріонального розвитку. Фіксація коконів і молодих червів проводилася сумішшю Буена. В зв'язку з тим, що кокони мають щільну оболонку і при попаданні у фіксатор зморщуються, ми проколювали стінку коконів ентомологічною голкою, що позбавляло їх деформації. Для іммобілізації червів під час їх фіксації замість стандартних наркотизуючих речовин застосовано охолодження на льоду.

Виготовляли серійні зрізи коконів і серійні сагітальні, фронтальні та поперечні зрізи молодих червів товщиною 5-6 мкм. Виготовлено 1200 робочих препаратів. Крім власного матеріалу, в роботі були використані більше 100 постійних гістологічних препаратів з колекції Відділу фауни та систематики безхребетних Інституту зоології ім. І. І. Шмальгаузена НАНУ (люб'язно надані к.б.н. А.О. Чернишевою). Препарати фарбували залізним гематоксиліном Гейденгайна, те ж з дофарбуванням азофлоксіном, алізарином, кислим фуксином (Ромейс, 1953; Роскин, 1957), по методу Маллорі (Ромейс, 1953), Кацнельсона (Кацнельсон, 1953), Холла (Hall, 1970). Зйомки проводили на мікроскопі AxioImager М 1 Zeiss з програмним забезпеченням Zeiss Axio Vision v.4.63 в центрі колективного користування унікальним обладнанням при Інституті зоології.

Динаміку росту планарій вивчали на 12 особинах Dugesia lugubris і 6 особинах Dendrocoelum lacteum. Вимірювання довжини і ширини тіла червів проводилися протягом 30 днів перед годуванням. Дані апроксимовані рівнянням від'ємної експоненціальної залежності.

Особливості морфології та біології розмноження Dugesia lugubris і Dendrocoelum lacteum.

Систематичне положення та особливості морфології Dugesia lugubris і Dendrocoelum lacteum, які використовуються при аналізі філогенетичних відношень представників ряду Tricladida. По сукупності діагностичних і морфофункційних ознак (адгезивний орган, шари м'язів глотки, впадіння яйцепроводів, м'язи шкірно-м'язевого мішку, регенеративна здатність, нейроморфози ортогону, рівень спеціалізації мозку, нервової і видільної систем) родина Dugesiidae, до якої належіть Dugesia lugubris, вважається найпримітивнішою, а Dendrocoelidae (Dendrocoelum lacteum) - найбільш еволюційно просунутою серед Tricladida (Ball, 1981; Trawicki, 1986; Иоффе, 1987; Sluys, 1989; Иоффе, 1990; Богута, 1991; Котикова, 1991). Відмінності стосуються і способу розмноження: асексуальне розмноження (фрагментація, архітомія) відомо практично для всіх Dugesiіdae і невідомо для Dendrocoelidae (Beveridge, 1982). Домінуючим способом відтворення в Dugesiіdae є багатократне статеве розмноження, а для Dendrocoelidae - однократне (Reynoldson, 1983). Розміщення м'язів стінки глотки є стійкою ознакою таксонів рангу родин. У Dugesiіdae м'язи глотки паралельні, слаборозвинені, а у Dendrocoelidae ці ж м'язи більш розвинені і перехрещені (Иоффе, 1987). Однією з апоморфій Tricladida визнана наявність адгезивного органу (Беклемишев, 1964; Sluys, 1989). У нижчих таксонів він може бути вторинно відсутнім або модифікованим. За цією ознакою Dugesiіdae і Dendrocoelidae також займають відповідно найнижче і найвище положення в ряді Tricladida.

У Dugesiіdae яйцепроводи роздільно впадають в канал сімяпріємнику (рідко зустрічається сумісна протока), тоді як у Dendrocoelidae яйцепроводи об'єднані в сумісну протоку, що вважається просунутим станом ознаки відносно Dugesiіdae.

Нервова система планарій включає ендон (мозок), ортогон і два плексуси - внутрішній і зовнішній. Ендон Dendrocoelum lacteum більш високо спеціалізований, число стовбурів ортогону постійне, а у Dugesia lugubris може змінюватися при асексуальному розмноженні і регенерації (Богута, 1991; Иоффе, 1990; Trawicki, 1986).

Особливості біології розмноження Dugesia lugubris та Dendrocoelum lacteum. Життєвий цикл прісноводих триклад вивчений не достатньо, за винятком видів фауни Японії (Zaitzeva et al., 2006). Тривалість життя Dugesia lugubris в природі складає 2 роки, а в лабораторних умовах, за нашими даними, вони живуть 2-3 роки. Ми спостерігали, що в природі дугезії відкладають кокони все літо, в лабораторії - з кінця жовтня по травень, і далі в червні-липні. Кокони Dugesia lugubris мають ніжку, свіжовідкладені світло-жовтого кольору, протягом години темніють і стають світло-коричневими, а через 6 годин темно-коричневими. Ця їх властивість дозволила нам досить точно визначати час відкладання коконів. Ми відзначали, що одна особина Dugesia lugubris відкладає в середньому 2 нормальних кокона після кожної копуляції. Особини, що вийшли з перших відкладених коконів, як правило, всі життєздатні, а серед останніх коконів велика вірогідність стерильності. В лабораторії з одного кокону Dugesia lugubris виходять найчастіше 2 або 3 особини, рідше - від 4 до 6.

Тривалість життя Dendrocoelum lacteum в природі складає 1 рік. За нашими даними, близько 20 % Dendrocoelum lacteum живуть в лабораторії 1,5 року, а окремі особини (близько 5 %) доживають до 2,5 років. Кокони без ніжки, свіжовідкладені світло-молочного кольору. За нашими даними, одна особина Dendrocoelum lacteum відкладає в лабораторних умовах частіше 2-3 нормальних кокона після однієї копуляції, з яких найчастіше виходить по 4 молодих черва.

Ріст Dugesia lugubris і Dendrocoelum lacteum в лабораторних умовах. Вивчення динаміки росту планарій раніше майже не проводилося. Нам відома лише одна робота Зайцевої із співавторами (Zaitseva et al., 2006), яка присвячена динаміці росту байкальської планарії Baikalobia guttata (Gerstfeldt, 1858).

Ми встановили, що довжина червів, що вийшли з коконів, варіювала в межах 2,5-3,5 мм при ширині 0,5 мм. Збільшення довжини тіла у Dugesia lugubris і Dendrocoelum lacteum найактивніше відбувається в період з 1 по 10 добу постембріогенезу. Перші 10 діб розвитку для обох видів відповідають фазі лінійного росту. Далі ріст поступово сповільнюється, і до 30-ої доби планарії набувають рис будови дорослих особин. Подібна хронологія росту, на наш погляд, пов'язана з активними процесами диференціювання тканин і органів планарій: шкірно-м'язового мішку, травної, нервової і статевої систем.

Зіставлення в часі ростових процесів у планарій з процесом диференціювання їх тканин і органогенезом дозволило отримати повнішу, комплексну картину постембріогенезу досліджених видів.

Особливості ембріонального та постембріонального розвитку Dugesia lugubris та Dendrocoelum lacteum.

Ембріогенез Dugesia lugubris. Ембріональний розвиток Dugesia lugubris, за нашими даними, займає приблизно 12 днів при температурі 18-21оС. У відомій нам літературі немає однозначної думки про місце запліднення яйцеклітин планарій. Одні автори (Tekaya et al., 1999), вважають, що запліднення відбувається в яєчнику, інші - що в передньому відділі яйцепроводу (Беклемишев, 1937; Hyman, 1951). У обох випадках думки авторів не підкріплені документально. Ми виявили яйцеклітину, оточену сперматозоїдами, у відрізку яйцепровода в області глотки Dugesia lugubris, що відповідає другій половині довжини яйцепроводу.

Серед фахівців (Cardona et al., 2006; Le Moigne, 1963; Sakurai, 1991; Seilern-Aspang, 1958 та ін.) немає єдиної думки щодо кількості типів жовточних клітин. Наші дані дозволяють стверджувати наявність тільки одного їх типу, але, в результаті дії групуючого фактору (був виявлений Ф. Зайлерн-Аспанг (Seilern-Aspang, 1958) яйцевої клітини, полігональні жовточні клітини трансформуються у витягнуті. Ми вважаємо, що перший шар цих клітин, злившись, утворює первинний жовточний синцитій. Спираючись на наші спостереження і дані про спосіб відповіді на дію групуючого фактору (циклічного аденозинмонофосфата) у ґрунтового слизовика Dictyostelium discoideum Raper, 1935 (Goldbeter, Segel, 1977 цит. по Пригожин, Стенгерс, 2003, с.145), ми висунули гіпотезу, що клітини першого жовточного шару трансформуються під дією групуючого фактору і самі стають джерелом групуючого сигналу. Під дією цього сигналу відбувається подальше злиття жовточних клітин.

Приймаючи за основу існуючу практику (Le Moigne, 1963; Cardona et al. 2005) і ґрунтуючись на власних даних, ми виділили 8 стадій ембріогенезу Dugesia lugubris. Основними рисами цих стадій є:

Стадія 1. Раннє дроблення. Тривалість - від моменту відкладання кокона до 2-ої доби включно. Жовточні клітини, що лежать навколо 2-5 яйцевих клітин, зливаються і формують синцитій. Дроблення яйцевих клітин приводить до формування спочатку лінійно розташованих бластомерів, а потім 2-5 щільних їх груп.

Стадія 2. Формування ембріональних глотки та епітелію. Тривалість - з кінця 2-ї до 3-ї доби включно. На одному з полюсів жовточного синцитію формується ембріональна глотка. В цей же час за рахунок іншої частини бластомерів, які сплощуются і вбудовуються на поверхні жовточного синцитію, формується ембріональний епітелій.

Стадія 3. Формування зародкової смужки. Тривалість - з кінця 3-ої до 4-ї доби включно. Ембріон за допомогою ембріональної глотки заковтує зовнішні жовткові клітки. В результаті цього ембріон збільшується в розмірі. Жовтковий синцитій, що містить ембріональні клітини, відсовується на периферію і утворює зародкову смужку. Ембріональний епітелій повністю покриває поверхню ембріона.

Стадія 4. Формування зачатку дефінітивної глотки. Тривалість - з кінця 4-ої до 7-ї доби включно. Біля ембріональної глотки з'являються великі округлі конгломерати - оформлені продукти обміну, кількість яких поступово збільшується. Число ембріональних клітин росте. Навколо ембріональної глотки з'являється щільний шар з ембріональних клітин, який представляє зачаток дефінітивної глотки. Руйнується жовтковий синцитій.

Стадія 5. Дегенерація ембріональної глотки. Триває з кінця 7-ї до 8-ої доби включно. Дегенерує ембріональна глотка. Епітелій набуває деяких ознак дефінітивного. Виразно помітна вентральна генеративна зона. Зачаток дефінітивної глотки переміщається на середину вентральної сторони ембріона.

Стадія 6. Формування зачатку вентральних нервових стовбурів. Триває з кінця 8-ї до 9-ї доби включно. Витягнуто-серповидна форма ембріонів трансформується в сплощено-витягнуту. У епітелії з'являються рабдити, а субепітеліально - рабдитні клітини і фіброзні тяжі. З'являються тонкі дорсо-вентральні амебоцитарні тяжі. Формується глоткова кишеня (яка ще не епітелізована), з'являється просвіт глотки, диференціюються її тканини. З'являється зачаток вентральних нервових стовбурів (ВНС).

Стадія 7. Формування ендону, закладка очей. Триває з кінця 9-ї до 10-ї доби включно. Субепітеліально з'являються косі фіброзні тяжі, слизові залози. У ембріональній паренхімі зростає число уні-, біполярних десмобластів, великих амебоцитів. На поверхні глоткового епітелію з'являються війки. Формуються зовнішні кільцеві і поздовжні, а також радіальні фіброзні тяжі глотки. Формується ендон, з'являються закладки очей.

Стадія 8. Завершення ембріонального розвитку, формування базальної платівки, м'язових клітин, очей. Тривалість з кінця 10-ї до 12-ї доби включно. Подовжуються ВНС. Збільшується число форм амебоцитів, що диференціюються і диференційованих, в паренхімі, а також щільність клітин і аморфної речовини ВНС. Формується базальна платівка. До кінця стадії субепітеліально з'являються окремі м'язові клітини, епітелій зовнішньої поверхні і просвіту глотки набуває вид зануреного. Очі набувають дефінітивного вигляду.

Постембріональний розвиток Dugesia lugubris та Dendrocoelum lacteum.

Шкірно-м'язовий мішок. Харкетеристики дорсального і вентрального епітелію Dugesia lugubris і Dendrocoelum lacteum в період від 15 хвилин до 27 доби розвитку послідовно змінюються.

Це пов'язано, на наш погляд, з активними процесами добудовування епітелію шляхом міграції клітин всіх типів (епітеліальні, залозисті, рабдитні) з субепідермальної зони. Розвиток клітин в епітелії до функціонального стану супроводжується перетворенням їх з сплощених в кубічні і їх ущільненням.

Аналогічний процес відбувається і під час регенерації планарій, коли ранова поверхня закривається повторно сплощеним епітелієм сусідніх ділянок, а потім він змінюється на нормальний кубічний (Чернышева, 2001; Agata, 2003; Chandebois, 1980; Hori, 1979).

Отже, епітелій планарій є дуже лабільним як в онтогенезі, так і під час регенерації. Між першими і другими добами розвитку Dugesia lugubris і другою і четвертою добою розвитку Dendrocoelum lacteum довжина червів збільшується удвічі, епітелій розтягується по всьому периметру поверхні червів, істотно сплощуючись. Відновлення його висоти відбувається дуже швидко, що ми пов'язуємо з підвищеною активністю процесів диференціювання клітин і добудовою епітеліального пласту. Менша диференційованість епітелію Dugesia

lugubris відносно Dendrocoelum lacteum, відмічена нами, пов'язана з щільністю розташування залозистих і рабдитних клітин і зберігається впродовж всього

Вік

Dugesia lugubris

Вік

Dendrocoelum lacteum

Диференційованість і впорядкованість субепідермальної мускулатури Dendrocoelum lacteum також є свідоцтвом еволюційної просунутості дендроцелід, - товщина субепідермального шару мускулатури складає 1,4 мкм. В цей же час (15-60 хвилин після відкладання кокона) товщину субепідермальної мускулатури Dugesia lugubris визначити неможливо в зв'язку з її не диференційованістю. Окремі м'язові клітини орієнтовані під різними кутами щодо базальної платівки і дезінтегровані. Дорсо-вентральна мускулатура у обох видів червів з 15 хвилин до 1 години після виходу з коконів присутня у вигляді окремих м'язових клітин, орієнтованих дорсо-вентрально.

З другої по четверту добу розвиток шкірно-м'язового мішка відбувається так швидко, що всі його елементи встигають сформуватися до стану, практично відповідного такому дорослих червів. Відмічена лише відсутність контактів субепідермальної і дорсо-вентральної мускулатури, які встановлюються в пізніші терміни. Цікаво відмітити, що деякі з авторів, що вивчали експериментальну регенерацію планарій, відзначали четверту добу як переломну в ході відновних процесів, наприклад за показниками мітотичної активності, і організацією м'язових волокон (Крещенко, Шейман, 1999; Cebria et al., 1997; McWhinnie, 1955).

Завершенням формування шкірно-м'язового мішка Dugesia lugubris і Dendrocoelum lacteum, що відбувається до 27 діб розвитку, є утворення типового для триклад комплексу тришарової субепідермальної мускулатури, що має морфологічний зв'язок з розвиненими дорсо-вентральними м'язами. Слід зазначити, що у досліджених планарій сформований шкірно-м'язовий мішок має ряд відмінностей, найбільш істотна з яких - олігомеризація дорсо-вентральної мускулатури Dendrocoelum lacteum, що певною мірою відображає еволюційну просунутість родини дендроцелід відносно дугезіїд.

Травна система. Через 15 хвилин після виходу з коконів у молодих планарій Dugesia lugubris і Dendrocoelum lacteum виявляється повністю сформована глотка. У терміни від народження планарій до 2 доби постембріогенезу гастродерміс ще несформований. Всі процеси, що забезпечують нормальний хід травлення досліджених планарій, йдуть просто в паренхімі за участю тканинних фагоцитів за рахунок поживних речовин жовткових гранул. Розвиток епітеліальної стінки кишечнику починається безпосередньо як продовження епітелію просвіту глотки в напрямі від центру до периферії, але поява всіх елементів повноцінного гастродермісу дещо затримана в порівнянні з епітелізацією.

Ми спостерігали процес утворення кишкової стінки з 2-ї до 8-ї доби включно. Ми припускаємо можливість функціонування кишечнику при його неповній сформованості. Цілком можливо, що на цьому етапі розвитку планарій процеси травлення в паренхімі і кишечнику йдуть паралельно. Логічно припустити, що травлення в паренхімі буде поступово, по мірі використання запасу ембріональних жовткових гранул і формування гастродермісу, заміщатися на кишкове травлення. Дані про відновлення тканинних структур планарій при експериментальній регенерації і в ході постембріогенезу свідчать про повне завершення формування кишечнику на 27-30 добу (Чернышева, 2002).

Статева система. Вже в 1-у добу після виходу планарій Dugesia lugubris і Dendrocoelum lacteum з коконів ми визначали щільні групи клітин - необластів, що топографічно відповідали майбутнім сім'яникам, жовточникам і яєчнику, які ще не оточені спеціальними оболонками, характерними для їх сформованого стану.

Закладка сім'яника позначена рамкою. Масштаб 10 мкм

Подальший розвиток цих елементів статевої системи визначається активним диференціюванням клітин, і з 2-ої доби, паралельно, початком процесу утворення оболонок. Утворення оболонки навколо сім'яників, яка має ектодермальне походження, завершується на 4-у добу.

Оболонки жовточників, а також яєчника, що мають мезодермальне походження, формуються на 6-у добу. Ми вважаємо, що поява оболонок при незавершеному диференціюванні статевих клітин, безумовно, можна віднести до прогресивних проявів в онтогенезі планарій. Процес утворення протоків значно довший - з 2-ої доби по 10-14-у добу. Проте повна морфологічна сформованість елементів статевої системи Dugesia lugubris і Dendrocoelum lacteum нами зареєстрована тільки на 45-у добу. Таким чином, встановлена відсутність у досліджених планарій єдиного статевого зачатку. Послідовне формування всіх елементів статевої системи, починаючи з виділення зачатків сім'яників і жовточників, а також всіх інших елементів, відбувається in loco в місцях, що топографічно відповіають розташуванню їх у дорослих планарій.

Закладка сім'яника позначена рамкою, оболонка - стрілкою. Масштаб 20 мкм

Мабуть, це можливо завдяки наявності великого числа недиференційованих клітин в паренхімі планарій, що розвиваються.

Нервова система. Відразу ж після виходу планарій з коконів у них виявлені достатньо розвинений ендон і субепідермальний плексус. Вентральні і дорсальні нервові стовбури сформовані не повністю, але їх морфологічний зв'язок з ендоном чіткий. У цей момент вентральні стовбури мають ознаки щільнішої, ніж навколишня паренхіма, субстанції, центральна частина якої заповнена відростками нейритів і мало диференційованими відросчатими клітинами - попередниками нейритів. Навколо вентральних стовбурів виявляється скупчення необластів. Дорсальна складова ортогону не має чітких морфологічних меж і виглядає як частина поверхневого нервового плексусу. Ми можемо стверджувати, що тільки з 10-ої доби постембріогенезу дорсальна складова ортогону набуває чітких морфологічних меж. По мірі зростання досліджених червів у них подовжуються нервові стовбури і утворюються нові поперечні комісури.

Особливості онтогенезу Dugesia lugubris та Dendrocoelum lacteum.

Поділ війчастих червів на Archoophora і Neoophora (до останніх відносяться планарії) проведений по наявності у перших однокомпонентної жіночої гонади та ендолецитальних яєць і набутті другими двокомпонентної жіночої гонади та екзолецитальних яєць. Наявність двокомпонентної системи клітин значно прискорює дозрівання яєць, оскільки формування жовткових гранул в жовткових клітинах і мейотичні процеси в ооцитах протікають одночасно, а не послідовно, як у Archoophora (Мамкаев, 1991). У зв'язку з тим, що ембріональний розвиток планарій проходить усередині кокона, тобто інкапсульований (Шмидт, 1951), воно набуло ряд особливостей, що мають адаптивне значення. Процеси утворення ембріонального епітелію і глотки у Dugesia lugubris, за нашими даними, йдуть паралельно, що ми пояснюємо їх кінобластичним походженням. Як нами показано на відміну від даних інших авторів (для Schmidtea polychroa, Cardona et al., 2006), ембріональний епітелій Dugesia lugubris не несе війок, оскільки ембріони знаходяться в коконі, що обмежує їх рух на відміну від вільно плаваючих личинок інших тварин.

Формування дефінітивного епітелію Dugesia lugubris, за нашими даними, відбувається практично тим же способом, як і оновлення клітин в епітеліальному пласті у дорослих планарій, тобто вбудовуванням клітин, що експортуються з паренхіми. Тому ми вважаємо недоцільними трактувати заміщення епітелію в ембріональному періоді як некробіотичний метаморфоз, що робилося раніше (Иванова-Казас, 1975).

Питання трактування ембріонального розвитку Tricladida обговорювалося і раніше (Иванова-Казас, 1975; Cardona et al., 2005), але на нашу думку, необхідне обговорення формування саме ембріональної глотки. Можливі два варіанти: 1) ембріональна глотка рекапітулює якийсь етап філогенії планарій, тобто вона є первинною, а її характерна будова є плезіоморфним станом ознаки "морфологія глотки"; 2) це випадок ембріональної адаптації, коли порушуються рекапітуляції, і формування ембріональної глотки - вторинне явище. У зв'язку з тим, що формуванню ембріональної глотки Dugesia lugubris передувало скупчення недиференційованих ембріональних клітин, а не інвагінація епітелію (проста глотка Acoela і ін.), наші дані можуть бути інтерпретовані на користь версії ембріональної адаптації (Канана, 2009).

У літературі незмінно згадується про наявність у планарій ембріонального кишечнику (Cardona et al., 2005; Le Moigne, 1963; Mattiesen, 1904 і ін.). Під кишечником розуміється наявність епітелізованої трубки, а таку структуру ми не виявляли аж до початку епітелізації порожнини - починаючи з 2 доби постембріонального розвитку Dugesia lugubris. Конгломерати, що приймалися багатьма авторами за кишкові клітини, є оформленими продуктами обміну. Відсутність сформованого кишечнику не є перешкодою для виходу з кокону ембріонів, оскільки у них є запас поживних гранул, що можна вважати адаптивною особливістю онтогенезу планарій. А наявність у планарій двокомпонентної гонади, запліднення яйцеклітин в яйцепроводах і можливості відкладання декількох коконів після однієї копуляції можна розглядати як адаптивні риси, пов'язані з особливостями біології триклад.

Загальновідомим є факт подвійного походження соматичної мускулатури триклад, а саме: субепідермальні м'язи ектодермального (кінобластичного), а дорсо-вентральні м'язи мезодермального (фагоцитобластичного) походження (Беклемишев, 1964; Заварзин, 1976; Шубникова, 1981). Прослідкований нами розвиток спочатку субепідермальної, а потім дорсо-вентральної мускулатури, на нашу думку, можна пояснити послідовним розвитком спочатку елементів кінобластичного, а потім фагоцитобластичного походження. Спираючись на власні дані і відомості, отримані з літератури, ми припускаємо, що в період перших 4 діб постембріогенезу розвиток шкірно-м'язевого мішку Tricladida до певної міри повторює історичний розвиток цих структур у Turbellaria. Невеликі розміри триклад після виходу з коконів дозволяють їм, подібно Acoela, пересуватися в основному за допомогою війчастого епітелію, оскільки не повністю сформовані субепідермальні м'язи в цей період розвитку не такі ефективні, як у дорослих червів. Збільшення розмірів планарій і розвиток мускулатури пов'язані з переходом основної функції локомоції до субепідермальних і дорсо-вентральних м'язів у складі єдиного морфо-функціонального утворення - шкірно-м'язевого мішку.

Активність травних процесів за відсутності сформованого кишечника протягом перших двох діб, на нашу думку, грає важливу роль в розвитку решти органів планарій. Ми вважаємо цілком можливим те, що подібна організація процесів обміну в тканинах планарій в перші години постембріогенезу зменшує енергетичні витрати на транспорт і тим самим збільшує частку енергії, яка може бути використана на розвиток тканинних систем і органогенез.

Травлення в паренхімі за допомогою тканинних фагоцитів характерне для представників ряду Acoela, що не мають кишечнику (Иванов, Мамкаев, 1973). На основі аналізу результатів дослідження і літературних даних нами зроблений висновок про подібність досліджених морфологічних структур планарій (центральна частина паренхіми) в період раннього постембріогенезу із дефінітивними структурами примітивних бескишкових турбелярій ряду Acoela.

Відомо, що у представників Archoophora статевий зачаток виділяється ще в ембріональному періоді, на останніх стадіях (Morris et al., 2004; Younossi-Hartenstein, Hartenstein, 2000). Дослідниками також встановлена наявність двох ліній ембріональних клітин: соматичної і статевої (Newmark, Sanchez Alvarado, 2002).

Оригінальні дані про динаміку тканинних диференціювань і органогенезів в зазначені терміни розвитку узгоджуються з отриманими нами відомостями про хронологію росту планарій.

Вказані вище особливості, а також модифікації ембріонального і постембріонального розвитку планарій пов'язані з наявністю у них екзолецитального типу яєць і великого запасу необластів.

Висновки

У дисертаційній роботі дано теоретичне узагальнення і нове вирішення актуальної задачі, що полягає у визначенні особливостей біології розмноження, росту, ембріонального та постембріонального розвитку планарій. Одержані нові дані можуть бути основою для подальших молекулярно-генетичних досліджень онтогенезу планарій.

1. В умовах лабораторного утримання одна особина Dugesia lugubris відкладає від 1 до 3 коконів після однієї копуляції, Dendrocoelum lacteum - 2-3 кокони. Вихід молодих особин із коконів складає 2-3 черва для Dugesia lugubris та 2-4 - для Dendrocoelum lacteum. При цьому тривалість розвитку Dugesia lugubris складає приблизно 57 днів. З них ембріогенез складає 12 днів, постембріогенез 45 днів. Постембріональний розвиток Dendrocoelum lacteum триває близько 45 днів.

2. Вивчення ембріонального розвитку планарій на прикладі Dugesia lugubris дозволило виділити 8 його стадій. Вперше спостерігалося і задокументовано запліднення яйцеклітини Dugesia lugubris. Встановлено, що цей процес у планарій відбувається в яйцепроводі.

3. Вперше досліджено ріст планарій в лабораторних умовах. Для обох вивчених видів фаза лінійного росту припадає на перші 10 діб постембріонального розвитку. Згодом ріст сповільнюється, а після 30-ої доби лінійні розміри практично не збільшуються. Фазі лінійного росту відповідають наступні процеси: добудовування епітелію, впорядковування субепітеліальної і формування дорсо-вентральної мускулатури, формування стінки кишечнику, закладка елементів статевої системи. У період з 10 по 30-у добу розвитку у вивчених видів завершуються процеси диференціювання основних тканин і органів.

4. Встановлено, що в жовточниках формується один тип жовточних клітин. У відкладеному коконі частина з них асоціюється навколо яйцевих клітин, змінюючи форму на видовжену. Зливаючись, ці жовточні клітини утворюють первинний жовточний синцитій.

5. Встановлено відсутність відмінностей між формуванням дефінітивного епітелію в ембріогенезі і добудовуванням епітелію планарій в період постембріонального росту та подальшим його оновленням. Таким чином, недоцільно трактувати заміщення епітелію в ембріональному періоді як некробіотичний метаморфоз, що робилося раніше.

6. Формуванню ембріональної глотки планарій (як показано на прикладі Dugesia lugubris) передує скупчення недиференційованих ембріональних клітин. Цей процес розглядається нами як ембріональна адаптація.

7. Встановлено, що послідовне формування всіх елементів статевої системи відбувається в місцях, що топографічно відповідають локалізації їх у дорослих планарій. На прикладі досліджених планарій підтверджена відсутність єдиного статевого зачатку у прісноводних триклад (Paludicola).

8. Олігомеризація дорсо-вентральной мускулатури дендроцелід може вважатися апоморфним станом ознаки і, на наш погляд, відображає еволюційну просунутість цієї родини відносно дугезіїд.