ПАРАЗИТОЛОГИЯ, 39, 3, 2005 УДК 576.895.133 ОСОБЕННОСТИ ТОНКОГО СТРОЕНИЯ ЭМБРИОНАЛЬНЫХ ОБОЛОЧЕК СКРЕБНЕЙ КЛАССА EOACANTHOCEPHALA НА ПРИМЕРЕ СКРЕБНЯ NEOECHINORHYNCHUS CRASSUS © В. П. Никишин У скребней Neoechinorhynchus crassus обнаружено 5 эмбриональных оболочек: 4 ана- логичные имеющимся у всех остальных изученных скребней и 1 дополнительная, располагающаяся между наружной и второй оболочками и характерная только для некоторых представителей класса Eoacanthocephala. Обсуждается терминология обо- лочек в связи с их происхождением и возможным функциональным значением. Соответствие структуры скорлупы яиц у скребней систематическому по- ложению этих гельминтов впервые было показано еще Петроченко (1956) и впоследствии подтверждено результатами электронно-микроскопических исследований (Taraschewski, 2000; Никишин, 2001). Из имеющихся у боль- шинства видов 4 эмбриональных оболочек лишь 3-я характеризуется мор- фологическими особенностями, присущими представителям конкретных классов. Наиболее просто она устроена у скребней, относящихся к клас- су Eoacanthocephala, а наиболее сложно — у Archiacanthocephala (Taraschew- ski, 2000; Никишин, 2001). В то же время у некоторых видов класса Eoacan- thocephala во внешней части скорлупы описана дополнителььная 5-я обо- лочка, отсутствующая у представителей двух других классов (Taraschewski et al., 1992; Taraschewski, 2000; Wongkham, Whitfield, 2004). По мнению этих авторов, дополнительная оболочка является наиболее наружной и поэтому обозначается ими как ЕО. Однако вследствие ее морфологического сходства с наружной оболочкой у яиц скребней других видов такая трактовка пред- ставляется сомнительной. В настоящей статье приводится описание тонкой морфологии эмбрио- нальных оболочек скребня Neoechinorhynchus crassus, а также обсуждаются некоторые вопросы их терминологии у представителей класса Eoacantho- cephala. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА Исследованы 2 самки скребня Neoechinorhynchus crassus из сига Coregonus lavaretus pidschian, отловленного в р. Пучевеем (Северо-Западная Чукотка). Скребней фиксировали в 0.5 М растворе глутарового альдегида на фосфат- 237 ном буфере в течение 2 сут, промывали в 2 сменах такого же буфера, пост- фиксировали в 1 %-ном растворе тетраоксида осмия в течение 5 ч, обезво- живали и заливали в смесь эпон—аралдит. Контрастирование осуществляли раствором уранилацетата при обезвоживании в 70%-ном спирте в течение суток и на срезах цитратом свинца в течение 10—60 с. Ультратонкие сре- зы изучали и фотографировали в электронном микроскопе ЭМБ-100 БР. При обозначении оболочек и пространств между ними использована но- менклатура Марчанда (Marchand, 1984а, Ь). РЕЗУЛЬТАТЫ Скорлупа зрелых яиц скребня N. crassus в латеральных участках яйца имеет толщину 1.3—2.4 мкм и состоит из 5 оболочек (рис. 1, 2, см. вкл.). Наиболее наружная из них (Е1), толщиной 0.03—0.05 мкм, имеет волнистый контур. Она образована двумя электронно-плотными слоями, разделенными более светлым пространством и тем самым внешне напоминает цитоплаз- матическую мембрану. 2-я оболочка (Е2) состоит из 2 компонентов: основ- ной пластинки и ее дистальных отростков. Основная пластинка (Е2Ь) обра- зована параллельными слоями электронно-плотного материала, перемежаю- щимися тонкими, менее плотными прослойками. Ее толщина 0.16—0.18 мкм. Дистальные выросты основной пластинки (Е2а) имеют форму фибрилл и несколько меньший диаметр и образованы таким же слоистым материа- лом. Обычно радиальную ориентацию имеют только их короткие базальные части, а остальные участки ориентированы более или менее параллельно основной пластинке. Пространство между наружной и 2-й оболочками в разных направлениях пересекается дополнительной очень извилистой оболочкой (Es\ рис. 1, 2, 3, см. вкл.). Она имеет вид пластинки, толщиной 0.04—0.06 мкм, и образована гомогенным материалом умеренной электронной плотности. Пространства между ней и элементами Е1 и Е2Ь соответственно G1 и Gs, содержат не- равномерно распределенные скопления мелкозернистой субстанции, более обильные в пространстве G1. Ширина пространства G2 колеблется от 0.09 до 0.13 мкм. Оно заполнено равномерно распределенным мелкозернистым материалом умеренной элек- тронной плотности. 3-я оболочка имеет вид волнистой мембраны и образована 2 электрон- но-плотными слоями, разделенными более светлым промежутком (рис. 2). Ее толщина 0.02—0.03 мкм. По форме и строению она аналогична оболочке ЕЗа, описанной разными авторами у представителей двух других классов. Пространство G3 заполнено исключительно плотным гомогенным материа- лом, в котором иногда наблюдаются овальные полости с гранулярным со- держимым; их размеры 0.22—0.33 х 0.10—0.19 мкм. Наиболее внутренняя оболочка (Е4) имеет толщину 0.14—0.22 мкм и об- разована материалом, по плотности близким к образующему Е2Ь (рис. 1, 2). Его структуру определить не удалось. Эта оболочка участками вплотную прилегает к поверхности акантора, поэтому пространство G4 выявляется фрагментарно. Его содержимое представлено такой же плотной субстан- цией, как и в пространстве G3. 238 К ст. В. П. Никишина, с. 238 Рис. 1. Организация эмбриональных оболочек скребня Neoechinorhynchus crassus. Наружная эмбриональная оболочка (£7) имеет извилистую внешность. Под ней располагается складчатая дополнительная оболочка (Es). Вторая оболочка состоит из пластинки Е2Ь и дистальных отростков Е2а. Пространство G3 заполнено электронно-плотным материалом, в котором видна полость с зернистым содер- жимым (показана стрелкой). Fig. 1. Organization of the embryonic membranes in the spiny-headed worm Neoechinorhynchus crassus. К с. 238 Рис. 2. Строение эмбриональных оболочек скребня Neoechinorhynchus crassus. Наружная эмбриональная оболочка (£/) имеет трехслойную организацию. Структура дополнительной оболочки (Es) не определяется. Элементы 2-й оболочки (Е2Ь и Е1а) образованы слоистым материалом. 3-я оболочка (ЕЗ) имеет внешность трехслойной мембраны. Пространство (G3) заполнено плотной субстан- цией; 4-я оболочка (Е4) образована также электронно-плотным материалом, структура которого не про- сматривается. Fig. 2. Structure of the embryonic membranes in the spiny-headed worm Neoechinorhynchus crassus. К с. 23S Рис. 3. Тангенциальный срез эмбриональных оболочек скребня Neoechinorhynchus crassus на полюсе яйца. Дополнительная оболочка (Es) характеризуется многочисленными складками. Элементы Е2а имеют значи- тельно меньший диаметр, чем в более латеральных участках яйца. Fig. 3. Tangential section of the embryonic membranes in the spiny-headed worm Neoechinorhynchus crassus at the pole of the egg. ОБСУЖДЕНИЕ Структура эмбриональных оболочек N. crassus в целом соответствует таковой у других представителей класса Eoacanthocephala (Marchand, 1984а, b; Taraschewski et al., 1992; Wongkham, Whitfield, 2004), хотя и имеют- ся некоторые особенности. В то же время внимательный анализ морфоло- гии, гистогенеза и предполагаемых функций каждой конкретной оболоч- ки позволяет уточнить идентификацию и номенклатуру внешних элементов скорлупы. Внешнее сходство наружной оболочки (Е1) с волнистой «трехслойной» мембраной характерно для подавляющего большинства исследованных скребней, относящихся ко всем трем классам (Никишин, 2001). В большин- стве случаев сходны и ее размерные характеристики, варьирующие от 10 до 50 нм. Подчеркнем, что точно такую же морфологию имеет наружная оболочка у тех представителей класса Eoacanthocephala, в составе скорлу- пы которых описано 5 оболочек, наружная из которых рассматривается, на наш взгляд, ошибочно, как ЕО (Taraschewski et al., 1992; Wongkham, Whit- field, 2004). Однако сходство внешней эмбриональной оболочки у разных скреб- ней не ограничивается общей морфологией. Для Pallisentis rexus показано (Wongkham, Whitfield, 2004), что при контакте с водой эта оболочка быстро разрушается и освобождает следующую оболочку (по мнению авторов, — Е1\ в настоящей статье она названа дополнительной оболочкой Es), кото- рая распрямляясь многократно увеличивается в объеме, сохраняя плаву- честь яйца и тем самым увеличивая вероятность инвазии промежуточного хозяина. Похожий процесс наблюдается и у некоторых представителей Ра- laeacanthocephala, развивающихся с участием водного промежуточного хо- зяина, с той лишь разницей, что у них отсутствует дополнительная оболоч- ка, и освобождаются элементы Е2а (Oetinger, Nickol, 1974; Uznanski, Nickol, 1976). Наконец, еще одним признаком, вероятно, характерным для внешней оболочки яиц всех скребней, является то, что, согласно имеющимся дан- ным, она, в сущности, представляет собой остаток или производное (воз- можно, в определенной степени модифицированное) оболочки оплодотво- рения (Stranack, 1972; Whitfield, 1973; Marchand, 1984а, b; Peters et al, 1991; Никишин, 1995; Wongkham, Whitfield, 2004, и др.). Таким образом, приве- денные аргументы убеждают в том, что внешняя оболочка яиц скребней во всех случаях должна идентифицироваться как Е1. Дополнительная оболочка описана только у некоторых скребней клас- са Eoacanthocephala. Впервые она была выявлена у Tenuisentis niloticus, хотя автор (Marchand, 1984b) рассматривал ее как элемент Elb. У остальных ис- следованных им 4 видов класса Eoacanthocephala обнаружены компоненты Elb, которые в действительности также могут быть этой оболочкой или ее фрагментами; по крайней мере другие исследователи компоненты Elb в яйцах скребней этого класса пока не обнаружили. Позднее Тарашевски и др. (Taraschewski et al., 1992) описали ее у Neoechinorhynchus rutili и подчерк- нули ее значение в инвазии промежуточного хозяина (остракоды). У яиц скребней Pallisentis rexus, попавших в воду, после разрушения наружной оболочки дополнительная оболочка распрямляется, вследствие чего мно- гократно увеличивается ограниченный ею объем, обеспечивая плавучесть яйца и способствуя, таким образом, инвазии промежуточных хозяев — ко- пепод (Wongkham, Whitfield, 2004). Во всех этих случаях, а также у иссле- 239 дованных нами Neoechinorhynchus crassus, дополнительная оболочка имеет сходные размерные характеристики и характерный профиль в виде очень извилистой, даже складчатой (рис. 3) пластинки, образованной аморфным материалом умеренной электронной плотности, что отличает ее от внешней оболочки, напоминающей клеточную мембрану. Поскольку она не является обязательным компонентом скорлупы яиц всех скребней, мы оставляем за ней название «дополнительная оболочка» и на рисунках отображаем как Es (от английского «supplement»). Интерпретация же ее как El (Taraschewski et al., 1992; Taraschewski, 2000; Wongkham, Whitfield, 2004), как было показа- но выше, по всей видимости, не корректна. Особенностью 2-й оболочки (Е2) у скребней N crassus является наличие отростков (Е2а), начинающихся от дистальной поверхности пластинки Е2Ь. Среди других представителей Eoacanthocephala элементы Е2а обнаруже- ны только у Pallisentis golvani (Marchand, 1984b), Paratenuisentis ambiguus и Neoechinorhynchus rutili (Taraschewski et al., 1992). Однако такое же строение имеет 2-я оболочка у всех исследованных скребней, относящихся к двум другим классам (Marchand, 1984b; Taraschewski et al., 1992; Никишин, 2001). Во всех случаях элементы этой оболочки образованы слоистым материалом, напоминающим кератин шерсти (Marchand, 1984а, b; Taraschewski et al., 1992; Wongkham, Whitfield, 2004). Предполагается, что роль пластинки E2b заключается в защите от механических повреждений и непроницаемости для воды (Whitfield, 1973; Wongkham, Whitfield, 2004). Можно также предпо- ложить, что элементы Е2а выполняют функцию, аналогичную функциям сходных элементов у некоторых Palaeacanthocephala, у которых они, осво- бождаясь после разрушения внешней оболочки, в конечном счете способст- вуют инвазии промежуточного хозяина (Oetinger, Nickol, 1974; Uznanski, Nickol, 1976). Однако, как отмечалось выше, эту функцию у представителей Eoacanthocephala принимает на себя дополнительная оболочка, если, ко- нечно, она имеется. 3-я оболочка (ЕЗ) по своему внешнему виду напоминает волнистую «трехслойную» мембрану и не отличается от описанной у других Eoacantho- cephala. Так же как и элементы Е1 и Е2Ь, она имеется у всех скребней, но у представителей двух других классов, у которых 3-я оболочка характеризу- ется более сложным строением, она представляет собой ее наружную часть и описывается как элемент ЕЗа (Taraschewski et al., 1992; Никишин, 2001). Особенностью скорлупы исследованных скребней является содержи- мое пространства G3, представленное материалом исключительно высокой электронной плотности. Его внутренняя структура, равно как происхожде- ние и функциональное значение, остаются неизвестными. 4-я оболочка (Е4), по мнению Марчанда (Marchand, 1984b), отличается наименьшей вариабельностью. К сожалению, на полученных нами препа- ратах ее структуру определить не удалось. У других скребней она в боль- шинстве случаев представлена несколькими элементами и имеет слоистую структуру (Marchand, 1984а, b; Wongkham, Whitfield, 2004), однако ни хи- тин, ни кератин в ее составе не обнаружены (Peters et al., 1992; Taraschewski et al., 1992). Анализ полученных результатов и сравнение их с данными литературы позволяют выявить следующие морфологические особенности скорлупы яиц скребней, относящихся к классу Eoacanthocephala (рис. 4): 1. Наружная оболочка (Е1). Имеет вид толстой (толщиной от 10 до 35 нм) «трехслойной» мембраны, представляющей собой производное обо- лочки оплодотворения. 240 El G1 Es Gs Е2а E2b G2 ЕЗ G3- Е4 G4 Рис. 4. Схема строения скорлупы яйца у скребней класса Eoacanthocephala, имеющих в своем составе 5 эмбриональных оболочек. Fig. 4. A scheme of the egg shell structure in the spiny-headed worms of the class Eoacanthocephala having five embryonic membranes. 2. Дополнительная оболочка (Es). Достоверно выявлена лишь у некото- рых скребней. Представляет собой очень изогнутую пластинку, несколько более толстую, чем Е1. 3. 2-я оболочка (Е2). Состоит из двух компонентов: пластинки Е2Ъ и на- чинающихся от нее дистальных отростков Е2а (последние выявлены не у всех представителей класса). Все элементы 2-й оболочки состоят из сло- истого материала, сходного с кератином. 4. 3-я оболочка (ЕЗ). Имеет вид волнистой «трехслойной» мембраны, толщиной не более 10 нм. Аналогична элементу ЕЗа в скорлупе яиц скреб- ней, относящихся к двум другим классам. 5. 4-я оболочка (Е4). Слой плотного материала (Е4с), обычно ограничен- ный снаружи узким гранулярным более плотным слоем (Е4а) и светлой прослойкой (Е4Ь). Список литературы Никишин В. П. Структура и формирование эмбриональных оболочек у скребней Arhyth- morhynchus petrochenkoi // Паразитология. 1995. Т. 29, вып. 5. С. 398—403. Никишин В. П. Структура и формирование эмбриональных оболочек скребней // Изв. РАН. Сер. биол. 2001. № 1. С. 46-62. Петроченко В. И. Акантоцефалы (скребни) домашних и диких животных. М.: Изд-во АН СССР, 1956. Т. 1. 436 с. Marc hand В. The elaboration of the acanthor shell of Acanthosentis acanthuri (Acanthoce- phala) // Journ. Parasitol. 1984a. Vol. 70, N 5. P. 712-718. Marchand B. A comparative ultrastructural study of the shell surrounding the mature acanthor larvae of 13 acanthocephalan species // Journ. Parasitol. 1984b. Vol. 70, N 6. P. 886—901. Oetinger D. F., Nickol В. B. A possible function of the fibrillar coat in Acanthocephalus jacksoni eggs // Journ. Parasitol. 1974. Vol. 60, N 6. P. 1055—1056. 3 Паразитология, № 3, 2005 г. 241 Peters W., Taraschewski H., Latka I. Comparative investigations of the morphology and chemical composition of the eggshells of Acanthocephala. I. Macracanthorhynchus hirudi- naceus (Archiacanthocephala) // Parasitol. Res. 1991. Vol. 77, N 6. P. 542—549. Stranack F. R. The fine structure of the acanthor shell of Pomphorhynchus laevis (Acantho- cephala) // Parasitology. 1972. Vol. 64. P. 187-190. Taraschewski H. Host-parasite interactions in Acanthocephala: a morphological approach // Advanc. Parasitol. 2000. Vol. 46. P. 1-179. Taraschewski H., Peters W., Latka I. Comparative investigations of the morphology and chemical composition of the eggshells of Acanthocephala. III. Eoacanthocephala // Para- sitol. Res. 1992. Vol. 78. P. 382-387. Uznanski R. L., Nickol В. B. Structure and function of the fibrillar coat of Leptorhynchoi- des thecatus eggs // Journ. Parasitol. 1976. Vol. 62, N 4. P. 569—573. Whitfield P. J. The egg envelopes of Polymorphus minutus (Acanthocephala) // Parasitology. 1973. Vol. 66. P. 387-403. Wongkham W., Whitfield P. J. Pallisentis rexus from the Chiang Mai Basin, Thailand: ult- rastructural studies on egg envelope development and the mechanism of egg expansion // Journ. Helminthol. 2004. Vol. 78, N 1. P. 77-85. Институт биологических проблем Поступила 24 XII 2004 Севера ДВО РАН, Магадан CHARACTERISTICS OF THE FINE STRUCTURE OF EMBRYONIC MEMBRANES IN THE SPINY-HEADED WORMS OF THE CLASS EOACANTHOCEPHALA, BY AN EXAMPLE OF THE SPINY-HEADED WORM SPECIES NEOECHINORHYNCHUS CRASSUS V. P. Nikishin Key words', spiny-headed worms, Neoechinorhynchus crassus, embryonic membranes. SUMMARY Five embryonic membranes are found in the spiny-headed worm species Neoechinor- hynchus crassus. Four embryonic membranes are analogous to the membranes in all other spiny-headed worms studied, and one membrane is additional. The last is situated between the external and second membranes and is characteristic only for some species of the class Eoacanthocephala. Terminology of the embryonic membranes in connection with their ori- gin and possible functional significance is discussed. 242