Число хромосом, как и у других видов рода, варьировало как в клетка-; разных особей, так и в разных клетках одной и той же особи (табл. 24). Наиболее часто обнаруживались клетки с п-16 (8 пластинок) и п-17 (9 пластинок). Реже клетки содержали п-15 (6 пластинок) и п-18 (5 пластинок). Этот факт не позволяет нагл однозначно определить основное гаплоидное число хромосом. Если предположить, что в норме у P.adelosius п-18, то появление клеток с иным числом хромосом, вероятно, как и з предыдущих случаях, можно объяснить наличием или отсутствием различного числа (от одной до пяти) добавочных хромосом. Была определена относительная длина каждой хромосомы (табл. 25 ) и построена идиограм-ма хромосом для клеток с п-18 (рис. 36).

Распределение хромосом по группам (табл. 26) для клеток с п-18 практически полностью совпадает с таковым у P.purpura (три крупные хромосомы имеют относительную длину свыше 7,5% (из них одна свыше 9%), девять средних - от 7,4% до 4,5% и шесть мелких

_ л сги _ 1U1

Обнаруженное нами в результате исследования кариотипов разных видов непостоянство числа хромосом у P.grandis, P.purpura и P.adelosius не позволяет нам на данном этапе точно определить число хромосом у этих видов, а, следовательно, использовать в качестве диагностических признаков особенности кариотипов в систематике рода.

Нестабильность хромосомных наборов в разных клетках может быть связана с функциональными особенностями гонадиальной ткани. По этой причине изучение данной проблемы требует дополнительных исследований с использованием соматических тканей, что делает необходимой разработку иной методики получения кариологических препаратов.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ РЕПРОДУКТИВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РОДА PLAHORBARIUS

понятие репродуктивной изоляции означает существование барьеров, препятствующих скрещиванию представителей разных видов, а также воспроизводству нормального плодовитого потомства. В зависимости от природы изолирующие механизмы разделяются на две группы: прекопуляционные и посткопуляционные (Dobzhansky, 1937; Майр, 1974; Айала, 1934). Для изучения биологической обособленности близких видов планорбариусов и определения природы репродуктивных изолирующих механизмов мы исследовали биотопическую приуроченность разных видов рода, а также результаты экспериментальной гибридизации отдельных видов.

Как показывают наши наблюдения и наблюдения других авторов, большая часть видов рода характеризуется сходной биотопической приуроченностью и встречается вместе в одних и тех же водоемах (табл.27). Особенно часто регистрируется совместное обитание таких видов, как P.purpura и P.adelosius, P.purpura и P.banaticus, P.corneus и P.purpura, P.corneus и P.grandis. Вместе с тем следует отметить, что практически не обнаружено совместное нахождение в водоемах P.grandis с P.banaticus и P.adelosius. Крайне редко Б одних и тех же водоемах с P.grandis встречается P.purpura (Казанников, Телеганова, 1987; Кнельзен, Стенько, 1987; Березкина, Старобогатов, 1988; Максимова, Павлюченкова, 1992). Это связано с различными направлениями экологической

Таблица 27

Распространение моллюсков семейства Bulinidae в водоемах Смоленской области

I 1 ! 1 1 1

|Название водоема!P. grandis|P.corneus|P.purpura!P.adelosius|

I I I I 1 I

оз.Баклановское + +

оз. Бу'КИНО + +

оз.Глубокое +

оз.Дго +

оз.Долгое + +

оз.Ельшанское + +

оз.Залибжанское + +

оз.Киселевское + +

оз.Кривое +

оз.Круглое + +

оз.Лошамье + +

оз.Негебец + + +

оз.Пениснарь +

оз.Петровское + +

оз.Летрэкозское + +

оз.Поганое +

оз.Пындино + +

ОБ.Ржанец + + +

оз.Рытое + + +

оз.Чистик +

оз.Щучье

р.Еерезайка (стар.)

примечание: стар.- старица; п.вод.

- поименный водоем.

- 155 -

адаптации у представителей рода.

Отмеченное нами большое сходство в строении дистальных отделов половой системы исключает у планорбариусов различные формы механической изоляции, но позволяет предполагать наличие у них пооткопуляционных изолирующих механизмов физиологической и генетической природы, которая может проявляться на разных стадиях онтогенеза, начиная от гибели образующихся зигот в эмбриональный период развития до развития потомства с пониженной жизнеспособностью или плодовитостью из-за нарушения процессов морфогенеза, вызванных несоответствием структуры ДНК яйцеклетки и сперматозоида (Георгиевский, 1985).

Дополнительные сведения о репродуктивной изоляции близких видов можно получить с помощью экспериментального скрещивания.

Проведению экспериментального скрещивания предшествовало изучение физиологии размножения и особенностей развития, морфологии кладок, жизнеспособности и плодовитости нескольких поколений лабораторных популяций разных видов планорбариусов.

Лабораторные популяции планорбариусов характеризуются более медленным ростом по сравнению с развитием исходных форм в природных водоема;-:. Способность к размножению (овипозиции) обнаруживается у животных с диаметром раковины не менее 13-14 мм при 4,5-5,0 оборота;-: в ней. Данного размера особи достигали в возрасте 4-5 месяцев, а при изолированном содержании - в возрасте 6-7 месяцев.

В лабораторных условиях у планорбариусов отчетливо выражена сезонность размножения в отличие от представителей других семейств, например, лимнеид (Круглов, 1979а). При стандартных оптимальных условиях содержания появление синкапсул приурочено к

весеннему (конец апреля- начало июня) и осеннему (октябрь - ноябрь) периодам. В связи с этим наблюдаемая иногда в экспериментальных исследованиях задержка овипозиции может быть обусловлена естественной диапаузой, особенно при постановке эксперимента в конце периода половой активности.

При длительном (в течение двух-трех поколений) содержании пигментированных форм и форм-альбиносов в контрольных аквариумах наблюдалось стойкое наследование окраски раковины и тела.

Для изучения морфологии синкапсул и яйцевых капсул использовались кладки, полученные от выращенных в лабораторных условиях животных.

Сравнение количественных характеристик синкапсул, полученных нами в лабораторных культурах планорбариусов, со сведениями, полученными другими авторами (Bondesen, 1950; Фроленкова, Круглов, 1979; Круглов, Фроленкова, 1980; Березкина, Старобогатов, 1988) при изучении природных популяций одноименных видов, показывает, что лабораторные культуры характеризуются большей изменчивостью линейных параметров синкапсул, но меньшей изменчивостью числа яйцевых капсул в них по сравнению с природными формами (табл. 28-30). Различия в количественных характеристиках яйцевых капсул между сравниваемыми формами выражены слабо (табл. 29-30). В то же время в условиях лабораторного содержания стираются те морфологические различия синкапсул, которые данные авторы использовали в качестве видовых критериев при составлении определительных таблиц (например, характер расположения яйцевых капсул внутри кладки, форма, число и размеры яйцевых капсул, расположение спиральных линий на поверхности синкапсул и т.п.).

Морфология кладок разных видов, полученных в лабораторных условиях, показана на рис. У7. Следует отметить, что задняя, хвостовая часть синкапсул, где происходит смыкание синкапсульной

_ -1 crr' _

Некоторые характеристики синкапсул лабораторных популяций моллюсков рода Planorbarius

|Виды | Число ! Длина СК, мм | Ширина СК, мм |

| моллюсков I | 1 1 ¦ 1 1

I I СК I лимиты I среднее | лимиты | среднее |

I ! I i I I I

p. grandis 19 9,3-18,8 16,68+0,62 6,0- •11,2 9,66+0,38 p. corneus ¦31 3,5-18,1 14,50±0,76 3,6- ¦12,2 8,24+0,45 p. purpura 68 6,0-21,5 12,49+0,47 5,0- •14,5 7,57±0,30 P. banaticus 20 3,8-12,5 7,69+0,52 2,5- • 7,0 5,05±0,33 p. adelosius 42 3,3-20,9 11,77±0,68 2,8- ¦10,7 7,35+0,33 т 1 1 1

Примечание: UK- синкапсула; Ж- яйцевая капсула.

I Число Ж ! Длина Ж, мм | Ширина Ж, мм|

_ л urn 1 Do _

Основные характеристики яйцевых капсул моллюсков рода Planorbarius

Виды, популяции

|Число | Длина капсул, мм | Ширина капсул, мм|

! n-diiu v л Г

вреднее |лимиты

среднее

Индекс длина капсулы/ширина капсулы

лимиты

зредне?

irandis (2)

Р. Р.

P. corneus (1)

P. purpura (1)

Г. J_'C±1I3L i.UU.i ^1,1

P. adelosius (1)

л г\_ и с X,и-±,U

•1 г\ -1 cr 1fи~X? U

Примечание: Популяции P. grandis 1- оз.Рытое; 2- р.Ольшанка; P. corneus 1- пойма р.Хмость; P. purpura 1- старица р.Хмость; P. banaticus 1- канава в п.Вырица; P. adelosius 1- пойма р.Хмость.

Основные характеристики синкапсул моллюсков рода Planorbarius (по: Березкина, Старобогатов, 1988)

I 1 1

|Виды, | Лимиты основных характеристик синкапсул |

| (номера | 1 1 1 1

|популяций) | длина, мм (ширина, мм |выпуклость,ммjчисло капсул|

I I ! | I !

P. corneus 15,4-21, 5 i , 9- 1Я, 7 1,5- 1,8 49- 92 P. purpura cr

u lu, U~ J-Oj it 1,5- 1,8 48- 111 P.grandis 18,9-22, 9 7,3- 13,4 1,5- 2,9 84- 142 P. banaticus (1) 9,6-14, 5 5,9- 8,7 1,5- 1,7 14- 47 P. banaticus (2) 5,1-18, cr 3,3- 10,6 л л ,C,L> 1- CT"-f

U (

ней

- lbi -

оболочки, иногда свободна и не скручена в спираль. Сравнение морфологии синкапсул, полученных в аквариумах при парном и изолированном содержании животных показало, что общие размеры автогамных синкапсул и число яйцевых капсул в них несколько меньше по сравнению с аллогамными, а параметры яйцевых капсул в обоих случаях одинаковы. Это свидетельствует о высокой степени генетической детерминации этого признака (Березкина,Старобогатов, 198S).

Проведение экспериментального скрещивания у раздельнополых, исключительно перекрестнооплодотворяющихся организмов, требует лишь гарантированной девственности особей женского пола к началу эксперимента и не вызывает затруднений при анализе его результатов. В результате скрещивания инфузорий, бокоплавоЕ, нестадных саранчовых, мелких млекопитающих и других животных были получены важные сведения, использованные затем в практической систематике (Sonnebom, 1957, 1975; Мейер, 1968, 1968а; Мад'ег et al., 1973; Paraense, 1959, 1976; Paraense et al., 1955; Pinkster, 1972; Richards, 1973; Сычев, 1979; Jelnes, 1985; Fryer et al., 1987).

Экспериментальная гибридизация у гермафродитных животных значительно затруднена из-за их способности к автогамии. Следует также помнить, что межвидовая копуляция (даже, если не завершается перекрестным оплодотворением) может стимулировать овуляцию и откладку автогамных яиц, которая будет совпадать во времени с перекрестнооплодотворяющимися моллюсками. Использование данного метода у легочных моллюсков возможно при наличии морфологических критериев, позволяющих отличить среди потомков истинных гибридов, то есть животных, развившихся в результате перекрестного оплодотворения, от животных, развившихся из самооплодотворенных яиц. Это предполагает два возможных варианта скрещивания у данных животных: без генетического маркера и с использованием гене

- 162 -

гически маркированных особей. Первый вариант скрещивания был успешно применен для скрещивания близких видов лимнеид, благодаря четким конхологическим различиям этих видов (стройность раковины и высота завитка), обнаруживаемым уже на завершающей стадии эмбрионального развития (Круглов, 1976, 1981,1987; Kruglov et Starobogatov, 1985).

Нами также была предпринята попытка проведения аналогичного эксперимента у планорбариусов, в результате которого было получено жизнеспособное потомство. Однако гибридологический анализ полученного материала оказался невозможным в связи с отсутствием конхологических различий эмбриональных раковин у планорбариусов, которые позволили бы дифференцировать гибридные и автогамные особи.

Поэтому основное внимание мы уделяли скрещиванию с использованием генетического маркера.

В качестве генетических маркеров нами использовались животные, гомозиготные по рецессивному гену частичного альбинизма (P.banaticus и P.corneus), которые имели красную окраску тела вследствие потери пигмента и присутствия гемоглобина в гемолимфе. Остальные участвующие в скрещиваниях формы (P.grandis, P.purpura, P.adelosius, некоторые P.corneus) были нормально пит

ментироваными доминантными гомозиготами с коричневой окраской тела (гетерозиготы по данному гену также пигментированы). Следует отметить, что в возрасте до трех недель все эти генетически различные животные имеют одинаково прозрачную раковину и красноватую окраску тела. Полное проявление пигментации происходит на 21-?4-й день жизни моллюсков.

Как известно, при прямом скрещивании ("самка"-альбинос, "самец" пигментирован) из одной синкапсулы могут выходить гибриды, которые спустя три недели становятся пигментированными, и автогамные особи, сохраняющие в течение жизни красноватую окраску альбиносов. Однако позднее проявление пигментации ограничивает в какой-то мере возможности данного варианта скрещивания, так как не позволяет идентифицировать автогамные и гибридные животные в случае их ранней гибели до полного проявления пигментации.

При обратном, реципрокном скрещивании ("самка" пигментирована, "самец"-альбинос) генетический маркер не работает: и гибридные, и автогамные особи одинаково пигментированы. Дифференциация гибридных и автогамных особей по особенностям строения раковины в таком скрещивании возможена лишь после стабилизации конхологи-чеоких признаков в период половой зрелости. Но гибель моллюсков в ювенильный период значительно снижает точность результатов анализа.

Поэтому гибридность особей, мы оценивали по их пониженной жизнеспособности и плодовитости. Для этого определяли количество неразвившихся зигот и число погибших в течение первого месяца жизни животных, а также количество отложенных ими синкапсул и аномалии в их строении. Однако при совместном содержании животных не всегда удается непосредственно наблюдать процесс откладки какой-либо из двух скрещиваемых особей тех или иных синкапсул. Не удается сделать это и по морфологическим особенностям самих

синкапсул, так как четкие достоверные различия между кладками близких видов рода отсутствуют. Это затрудняло дифференциацию гибридных и автогамных особей, особенно в обратном скрещивании, где они были одинаково пигментированы, и не позволяло использовать синкапсулы сомнительного происхождения в количественном анализе.

Рассмотрим результаты проведенных нами скрещиваний.

Данная серия содержала три опытных аквариума. В одном из них по неизвестным причинам на протяжении пятнадцати месяцев не были получены кладки, в то время как в остальных опытных аквариумах и аквариумах контроля 1 (амфимиксия) в одно и то же время были отложены первые синкапсулы. Всего в двух опытных аквариумах было получено 36 синкапсул, морфологически не отличающихся от контроля 1, но имеющих меньшие размеры и соответственно число яйцевых капсул (табл. 31-32). Из полученных в опыте 21 синкапсула была поставлена на развитие.

Прямое скрещивание ("самка" - P.banaticus, "самец" P.adelosius). В результате прямого скрещивания было получено 6 синкапсул, содержащих 148 яйцевых капсул, которые были поставлены на развитие. Выход моллюсков из них составил 91,2 .%, т.е. практически не отличался от контроля 1 (91,2 % для P.banaticus и 84,9 % для P.adelosiusj. Однако в течение первого месяца в опытных аквариума": погибло 21,4 % вышедших моллюсков, т.е. в 1,5 раза больше, чем в контрольных аквариумах P.adelosius (з аквариума:-: контроля 1 для P.banaticus гибель моллюсков не наблюдалась).

Среди моллюсков, вышедших из каждой опытной синкапсулы, спустя месяц были обнаружены как нормально пигментированные особи (гибриды). так и альбиносы (.автогамные особи). Гибриды соста-

Особенности развития синкапсул F1, полученных в аквариумах контроля 1 (амфимиксия)

P.adelosius 45 870 - - 739 84,9 13,9 P.corneus 691 - - 593 85,8 10,9 P.purpura 36 1104 2(84) 5,6(7,6) 889 87,2 6,7 P.grandis 11 417 - - '-1С IT 87,5 19,9 P.banaticus ri

( 123 1(10) 14,3(8,1) 103 91,2 -

Примечание: СК - синкапсула; ЯК - яйцевая капсула.