Добро пожаловать


Вы находитесь на сайте Беломорской биологической станции МГУ им.М.В.Ломоносова.

Для того, чтобы создавать новые темы в форуме сайта, а также, чтобы комментировать материалы, вам необходимо зарегистрироваться.

Войти

Я забыл пароль

Зарегистрироваться

Главная страница Карта сайта Контактная информация
ББС МГУ

Беломорская Биологическая Станция Московского Государственного Университета им.М.В.Ломоносова
Русский язык Русский     English English

Главная » Научная работа » Новые книги » Путешествия по Киндо-мысу »


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Еремеевский порог


Полевой сезон на севере короток. Всего полгода море открыто для исследователей, в остальное время оно скрывает свои тайны подо льдом. Большинство биологических исследований ограничено временем, благоприятным для экспедиций, но северное представительство Московского университета – Беломорская биостанция – предназначена для того, чтобы преодолеть это ограничение. Биостанция работает круглый год, и это возможно не только благодаря теплому жилью и лабораториям, но и удачному выбору места. Всего в километре от поселка есть небольшой участок побережья, который никогда не замерзает: Еремеевский порог. Два небольших острова – Малый и Большой Еремеевские – соединяются с материковым берегом подводной отмелью – порогом, где приливно-отливные течения достигают особенной силы и не дают стать льду. В любое время года на этой отмели можно собирать биологический материал, а собирать есть что. Жизнь здесь особенно богата, ведь для многих донных животных, особенно прикрепленных, течение – это огромное благо, несущее им пищу и кислород, а также защита от песчаных и илистых наносов. Здесь живут те, кто любит свежую чистую воду, и многие животные вырастают особенно крупными.


Перед наукой у этой отмели особая заслуга: от Еремеевского порога стартовала одна из ведущих научных школ отечественной зоологии, посвященная изучению феномена колониальности – особой организации животных, тело которых состоит из множества особей, органически связанных между собой. В Белом море таких животных много: это губки, гидроидные полипы, мягкие кораллы, камптозои, асцидии, мшанки. На Еремеевском пороге особенно велико разнообразие гидроидов. Именно здесь основатель научной школы профессор кафедры зоологии беспозвоночных Биологического факультета Николай Николаевич Марфенин и его ученики добывали для своих опытов динамен (Dynamena pumilla) и обелий (Gonothyraea (Obelia) loveni, Obelia geniculata, Obelia longissima), которым суждено было стать модельными объектами для изучения взаимодействия разных частей колонии.



Колониальные гидроиды и кораллы, внешне напоминающие растения, за которых их в древности и принимали, как оказалось, действительно имеют с ними много общего. Внимательное изучение строения колоний разных видов навело исследователей на мысль об их модульной организации. Модули – это повторяющиеся конструктивные единицы, из которых составлены организмы. Введение этого понятия должно вывести зоологов из тупиковых поисков гомологии между частями колониальных животных и унитарных (не-колониальных). Особенное признание модульное строение получило у ботаников. Оно освободило их от понятия «особь», которую зачастую очень непросто выделить при сложной системе корневых отпрысков, укоренившихся побегов, отводок, и других вариантов вегетативного размножения, при которых новые «особи» не обособляются от материнского растения и поэтому не могут считаться «особями».


А что же служит модулем у колониальных кишечнополостных? Функциональной единицей оказался не полип, как полагали раньше, а фрагмент колонии, включающий полипа, соседний с ним участок столона (своего рода «корневище», соединяющее в колонии полипов между собой) и верхушку роста, за счет которой удлиняется колония. Эти три части различаются не только по положению в колонии, но и по задачам. Полипы – это органы добычи пищи, «рты», но этим их роль и ограничивается. Полноценно усваивать пойманную пищу они не способны: если основание полипа перевязать, чтобы добыча не могла переместиться дальше в колонию, то полип быстро погибает, так как не способен обеспечить себя сам.


Из отдельного полипа не может вырасти новая колония, и время его жизни ограничено, в отличие от колонии, которая обладает потенциальным бессмертием. Состарившийся полип не отмирает, а рассасывается, и сам становится пищей для колонии. Второй компонент колонии, столон, это не просто пищеварительная система колонии, а руководящий орган, ответственный за мудрое распределение пищи. Он определяет, где в данный момент она нужнее, задает оптимальное направление роста, а в неблагоприятных условиях сосредотачивает все ресурсы на участках, от которых зависит выживание – на верхушках роста. Сами верхушки роста полностью зависят от работы первых двух частей, они обеспечивают нарастание колонии в длину и определяют место закладки новых полипов. Именно к ним колония в первую очередь направляет пищевые потоки. Тройственный союз полипа (или веточки с несколькими полипами), столона и верхушки роста – это и есть элементарная единица колонии. Из таких «модулей» составлены цепочки-лучи: на одном конце сосредоточены самые старые гидранты, на другом – молодые, а венчает его растущая верхушка. Функциональной целостностью, сопоставимой с таковой у одиночных организмов, обладает только луч целиком, названый «сарконом». Внутри саркона происходит регулярная циркуляция пищи и саморегуляция количества побегов с полипами: при дефиците пищи эта часть колонии, не дожидаясь голодной смерти, ликвидирует «лишние рты» и приносит самые старые части в жертву молодым.


Закономерности, подробно изученные на примере беломорских гидроидов, оказались общими для всех колониальных кишечнополостных, в том числе кораллов и сифонофор, а принципы организации едины для всех модульных организмов вообще. Их организация, как оказалось, не сводится к совокупности особей, возникшей в результате не дошедшего до конца почкования. Колония – это целостный сверхорганизм, части которого функционируют согласованно.


Такой вариант организации дает огромное преимущество перед обычными организмами. «Пластичность строения колониального целого позволяет в процессе индивидуального развития наиболее полно «врасти» в занимаемое пространство, до мельчайших особенностей соответствуя окружающим условиям жизни и постоянно подстраиваясь под непрерывно меняющийся биотоп, зависящий от микротечений, интенсивности освещенности и седиментации» – пишет Н.Н. Марфенин в своей книге «Феномен колониальности». Необходимые для поддержания жизни вещества и энергию они [модульные организмы – Е.К.] получают из окружающей среды пропорционально эффективности расположения своих ловчих органов, будь то «зооиды» колониальных животных или листья растений. В этом причина впечатляющего паралеллизма жизненных форм у совершенно неродственных таксонов».

Изучение колониальных организмов не теряет актуальности, ведь на многие вопросы еще нет ответов. У столь простых по строению животных, как гидроиды, нет централизованной нервной системы, но потоки пищи распределяются целесообразно. Каков механизм этого распределения? В течение всей жизни в колонии соблюдается определенный баланс между числом побегов и количеством верхушек роста. Как это регулируется? Многие процессы в колонии происходят синхронно: ветвление, рассасывание отдельных частей, развитие органов размножения. Чем обеспечивается эта синхронность?

Один из вопросов – как модульная организация влияет на развитие организмов, обладающих ею. Ответ на него важен не только для зоологов, ведь к модульным организмам относят и растения, у которых рост и формообразование основаны на принципиально ином, чем у колониальных гидроидов, соотношении процессов клеточного деления, клеточной дифференцировки и морфогенеза. А получающийся результат – план организации модульного организма – зачастую оказывается поразительно схожим.


Важная особенность модульных организмов – высокая способность к бесполому размножению и регенерации. Она основана на наличии стволовых клеток, способных размножаться неограниченное время и дифференцироваться во все типы клеток организма. О стволовых клетках сегодня много говорят медики, считается, что их применение может открыть новую страницу в лечении самых разных недугов от рака до паралича, и даже позволит выращивать целые органы на замену больным. Поэтому изучение возможностей стволовых клеток и условий, при которых они превращаются в клетки разных тканей, злободневно, как никогда. И просто устроенные морские беспозвоночные, с которыми легко экспериментировать, могут сослужить добрую службу. У гидроидных полипов стволовые клетки известны под названием интерстициальных, они хорошо изучены, но у других представителей стрекающих (сцифоидных, кораллов) и иных модульных организмов (губок, мшанок, камптозой) исследование только начинается. Сравнительное изучение особенностей стволовых клеток позволит лучше понять их природу и научиться управлять ими.


 


Еще одна особенность низших модульных организмов, к которым относят губок и стрекающих – пластичность и подвижность их клеточного состава. Несмотря на относительное постоянство их внешней формы, клетки их тела постоянно перемещаются и заменяются. Продолжительность функционирования отдельных клеток невелика, например, у гидры или гидроидов клетки живут 1-2 недели, после чего их замещают новые клетки, которые приходят в места их окончательной локализации из отдаленных частей колонии. Порой это расстояние измеряется миллиметрами, а ведь размер самой клетки всего 10-50 мкм! Как клетки узнают, куда и когда им перемещаться, и как определяется направление их дифференцировки, до сих пор во многом остается загадкой.

Подвижность клеток помогает некоторым модульным организмам, ведущим прикрепленный образ жизни, перемещаться из неблагоприятных условий, в которых они оказываются спустя некоторое время после прикрепления и развития. Недавно было показано, что даже такое «неподвижные» организмы, как губки, способны переползать с места на место. Это может происходить не только с небольшими фрагментами (отделение и перемещение фрагментов сопровождает бесполое размножение), но и с целыми губками, и при этом они даже не теряют своей округлой формы. А бывает и иначе: клетки губки «выползают» из скелета, прикрепленного к субстрату, и в виде многоклеточного «плазмодия» переползают на новое место. При этом они перетаскивают с собой часть одиночных спикул скелета. На новом месте клетки «восстанавливают» форму и строение, положенное данному виду губок. Эти удивительные скоординированные и целенаправленные перемещения большого числа клеток происходят без централизованной регуляции – как известно, у губок нет нервной системы. Кроме того, такие перемещения губок связаны с быстрыми превращениями одного типа клеток, входящих в состав «нормальной» губки, в другой, а в случае необходимости – и обратно. Как и чем регулируются все эти процессы, что служит сигналом для изменения поведения клеток – эти вопросы остаются открытыми, но их решение представляет огромный фундаментальный и практический интерес. Искать ответ на них зачастую проще, используя в качестве модельных объектов представителей модульных организмов животной природы. В том числе – и с Еремеевского порога.

Краснова Е.Д., Косевич И.А.

Литература

  1. Марфенин Н.Н. Феномен колониальности. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 237 с.
  2. Косевич И.А. 1999. Миграции клеток в процессе роста колонии гид­роидов // Ж-л общей биологии. Т. 60. № 1. С. 91–98.
  3. Пятаева С.В., И.А. Косевич. Особенности морфологии и анатомии колониального гидроидного Sertularia mirabilis (Sertulariidae). / Зоологический ж-л. 2008. Т. 1. С. 3–19.
  4. Pyataeva, S.V. & I.A. Kosevich. Soft tissue organization in some sertulariid colonial hydroids (Hydrozoa: Sertulariidae) // JMBA, 2008 [in press]
    Nickel, M. Like a ‘rolling stone’: quantitative analysis of the body movement and skeletal dynamics of the sponge Tethya wilhelma // J. Exp. Biol. 2006. 209(15). Pp. 2839–2846.



Cбор заявок
на проведение учебных практик и научных исследований

Сувенирная лавка
Сувениры и книги с символикой ББС

Пожертвования
Благотворительный фонд ББС

 

+7 (815) 33-64-516

Электронная почта: info@wsbs-msu.ru

Вход в почту @wsbs-msu.ru



2008 создание сайта: Создание сайтов - DeCollage
© 2000-2015 ББС МГУ