Морские биологи

Биостанция МГУ

Внутренний мир морских червей

Живорождение традиционно считают прерогативой исключительно позвоночных животных, однако оно свойственно и многим беспозвоночным. Более того, у беспозвоночных животных, как и у плацентарных, могут формироваться специальные органы, питающие эмбрионы, — это явление называется матротрофией и встречается у представителей 21 (из 34!) типа беспозвоночных животных (напомним, все позвоночные, от акулы до человека, относятся к одному типу). Однако морские черви форониды до недавних пор ни в живорождении, а уж тем более в матротрофии замечены не были.

Группа морских червей форонид насчитывает всего 14 видов — это один из самых маленьких типов животного царства. Взрослые форониды живут в толще морского грунта и поэтому редко попадают в руки исследователей. Другое дело их личинки, актинотрохи, — это крупные красивые животные, населяющие воды океана. Актинотрохи и взрослые форониды как существа с разных планет: при первом взгляде у них мало что общего.

Находка нового вида в пределах такой маленькой группы – событие редкое. Как правило, первыми ученые обнаруживают актинотрох, а вот найти соответствующую им взрослую пару — задача не из легких. Герой нашего рассказа, новый вид форонид Phoronis embryolabi из Японского моря, как раз из таких неуловимых. И оказалось, ему есть, что скрывать.

История его началась 15 лет назад: среди обитателей планктона залива Восток Японского моря обнаружили личинок форонид. Хотя этот залив и считается одной из наиболее изученных акваторий России, найти «родителей» этих личинок (то есть взрослых червей) не удавалось на протяжении многих лет. И вот в 2015 году из нор роющих креветок ученые извлекли крошечные песчаные трубочки с форонидами внутри. Оказалось, что они относятся к новому для науки виду, который решили назвать Phoronis embryolabi в честь лаборатории эмбриологии Института биологии моря. Вскоре ученые обнаружили, что помимо домиков-трубочек эти миниатюрные червяки обладают богатым внутренним миром: все пойманные особи были забиты эмбрионами и развивающимися личинками.

У Phoronis embryolabi оплодотворенные яйца развиваются внутри, в полости тела материнского организма. Эмбрионы на разных стадиях развития поглощают из нее питательные вещества путем пиноцитоза, клеточного захвата жидкостей. За несколько дней, эмбрионы трансформируются в личинок, у которых быстро формируется рот и кишечник. Прожорливые личинки сразу запускают в работу свой кишечник, которым начинают засасывать компоненты полости тела материнской особи: это и сперматозоиды, доставшиеся от полового партнера, и отдельные эритроциты, случайно попадающие в полость тела, и мелкие клетки особой половой ткани, содержащие запасающее вещество гликоген.

Постепенно личинка приобретает типичную для всех актинотрох морфологию: у нее появляется нависающая надо ртом крупная головная лопасть и небольшой постротовой отдел. На макушке головной лопасти формируется скопление нервных клеток — личиночный мозг. Покровные клетки личинки, снабжённые жгутиками, группируются и формируют плотные тяжи. Плавать и питаться личинка будет преимущественно за счет работы жгутиков, правда мышцы у них тоже присутствуют. Такая личинка вполне готова к самостоятельной жизни в страшном мире. Она перемещается к голове матери, проталкивается через ресничные воронки и выбрасывается в море.

В море личинка живет всего 3 недели, что по сравнению с другими видами форонид не очень много. Она растет, увеличивается в размерах, под ее ртом появляются щупальца. Нервная система актинотрохи тоже усложняется: помимо мозга у нее появляется еще пара дополнительных нервных центров, причем один из них контролирует жизнедеятельность особых клеток, содержащих бактерии (правда, роль этих бактерий до сих пор не ясна).

С возрастом у изящной и вполне самостоятельной личинки на брюшной стороне тела, под щупальцами, формируется особый карман. Это впячивание — метасомальный мешок —выглядит как небольшой червяк внутри тела личинки и постепенно растет. Спустя несколько дней мешок с червяком занимает почти всё тело личинки — актинотроха становится готовой к главному событию в своей жизни, к метаморфозу!

Прежде, чем превратиться во взрослого червя, актинотроха Phoronis embryolabi должна найти нору креветки, ведь взрослые особи живут как комменсалы с этими ракообразными (почти что соседи по коммуналке). Как только креветка и ее нора обнаружены, запускается процесс метаморфоза: мускулатура личинки резко сокращается, длина личинки уменьшается вдвое, давление внутри тела возрастает — и метасомальный мешок выворачивается как палец перчатки, а личинка приобретает странный вид. Теперь брюшная сторона тела личинки представляет собой длинный подвижный пальцеобразный вырост, это тело взрослого животного.

Покровы пальцеобразного выроста начинают выделять клейкий секрет, которым метаморфозное животное приклеивается к внутренней стенке креветочной норы. Другие вещества, выделяемые клетками эпителия выроста, застывают при попадании в воду, и формирует тонкий прозрачный чехлик вокруг животного – это зачаточная трубка, на которую налипают частицы грунта.

Затем брюшной вырост начинает сокращаться, из-за чего животное быстро закапывается в толщу грунта. При этом метаморфоз продолжается и происходят действительно катастрофические события: личиночный мозг вместе с нервными центрами распадаются на клеточные тяжи и поедаются, личиночные щупальца тоже отправляются во «взрослый» рот. Новые щупальца, новые нервы и новый мозг взрослый червяк отращивает себе заново.

Phoronis embryolabi отличается от своих собратьев форонид не только особым типом развития, но и способом формирования женских половых клеток, а также строением клеток особой половой ткани. Кроме того, в клетках половой ткани этого червя ученые обнаружили новый вид опасных одноклеточных паразитов – микроспоридиев. Возможно, в передаче спор паразита новым особям хозяина принимают участие личинки, развивающиеся в опасной близости с паразитическими одноклеточными. Phoronis embryolabi хранит еще много других тайн, которых ученым только предстоит открыть.

Елена Темерева, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных биофака МГУ

Литература

Temereva E.N. 2017a. Ground plan of the larval nervous system in phoronids: Evidence from larvae of viviparous phoronid // Evolution & Development. Vol. 19. P.171–189.

Temereva E.N. 2017b. Oogenesis in the viviparous phoronid, Phoronis embryolabi // Journal of Morphology. DOI: 10.1002/jmor.20765

Temereva E.N., Chichvarkhin A. 2017. A new phoronid species, Phoronis embryolabi, with a novel type of development, and consideration of phoronid taxonomy and DNA barcoding // Invertebrate Systematics. Vol. 31. P. 65–84

Temereva E., Sokolova Yu. 2017. First record of microsporidia infection in phoronids (Phylum Phoronida): Microsporidium phoronidi n. sp. from a Phoronis embryolabi // Journal of Eukaryotic Microbiology. In press.

Ранее в этом блоге

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.