Морфология, систематика и филогения байкальских планарий двух эндемичных родов baikalobia kenk, 1930 и archicotylus korotneff, 1912 (plathelminthes, tricladida)
На правах рукописи
ПОРФИРЬЕВ Андрей Георгиевич
МОРФОЛОГИЯ, СИСТЕМАТИКА И ФИЛОГЕНИЯ БАЙКАЛЬСКИХ
ПЛАНАРИЙ ДВУХ ЭНДЕМИЧНЫХ РОДОВ
BAIKALOBIA KENK, 1930 И ARCHICOTYLUS KOROTNEFF, 1912
(PLATHELMINTHES, TRICLADIDA)
03.00.08 - Зоология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Казань – 2009 г.
Работа выполнена на кафедре зоологии беспозвоночных Биолого-почвенного факультета Казанского государственного университета им. В.И. Ульянова Ленина.
Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор, Голубев Анатолий Иванович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук Дыганова Роза Яхиевна доктор биологических наук Бисерова Наталья Михайловна
Ведущая организация: Зоологический институт РАН
Защита состоится «19» марта 2009 г. в 14:00 часов на заседании диссертаци онного совета ДМ 212.081.19 при Казанском государственном университете им. В.И. Ульянова-Ленина по адресу: 420008, г. Казань, Кремлевская, 18, факс (843) 292-44-
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского Государст венного университета им. Ульянова-Ленина.
Автореферат разослан « » февраля 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук Зелеев Р.М.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Настоящая работа посвящена изучению отряда байкальских турбеллярий – триклад или планарий (Tricladida, Paludicola).
Данная группа широко распространена в озере Байкал и является неотъемле мой частью его животного мира. Байкальская фауна турбеллярий отличается очень высокой степенью эндемизма и остается до конца неизученной. Ранее систематика байкальских триклад основывалась практически полностью на строении копулятивного аппарата червей. Сравнительно недавно было выяс нено, что видоспецифические признаки могут быть обнаружены также в строении кожно-мышечного мешка, присосок и глоток планарий (Kawakatsu et al., 2001;
Наумова, 2003;
Тимошкин и др., 2004). В данной работе объектом исследования были выбраны планарии двух эндемичных родов из озера Бай кал: Baikalobia Kenk, 1930 и Archicotylus Korotneff, 1912, изучение которых может приблизить нас к решению вопроса о филогенетических отношениях и происхождении байкальской фауны планарий.
Выбор рода Baikalobia в качестве объекта исследования определяется тем, что планарии рода Baikalobia являются самостоятельно эволюциони рующей ветвью байкальской фауны, что подтверждается, прежде всего, на личием в их половом аппарате мускульно-железистых органов – аденодакти лей, тогда как другие планарии Байкала их лишены. Своеобразное строение и форма, а также расположение и ориентация аденодактилей в корне отличают аденодактильные формы планарий Байкала от фауны планарий Сибири, Кас пия и других древних озер (Охрид, Бива). К роду относятся следующие виды:
Baikalobia guttata (Gerstfeldt, 1858), B. variegatа (Korotneff, 1912), B. copulatrix (Korotneff, 1912), B. raddei (H. Sabussow, 1911).
Род Archicotylus – сборный род планарий Байкала. Предыдущими ис следователями фауны планарий Байкала (Ливанов, Порфирьева, 1964;
Пор фирьева, 1973, 1977) ранее отмечались недостатки в диагнозе рода. Также не исключалась возможность выделения части видов рода Archicotylus в новые роды (Порфирьева, 1973, 1977). К роду Archicotylus на момент начала иссле дования относили семь видов – Archicotylus decoloratus Korotneff, 1912, A.
elongatus Korotneff, 1912, A. stringulatus (Korotneff, 1912), A. junca (Korotneff, 1912), A. rubzowi Porfirieva, 1977, A. parvipunctatus (Korotneff, 1912), A. planus (H. Sabussow, 1903).
Цель работы: таксономическая ревизия двух эндемичных родов бай кальских планарий Baikalobia и Archicotylus. Для достижения этой цели ре шались следующие задачи:
1. Провести таксономическую ревизию планарий родов Baikalobia и Archicotylus.
2. Дать сравнительно-морфологический анализ основных систем орга нов планарий: глотки, кожно-мышечного мешка, полового аппарата.
3. Составить и дополнить видовые диагнозы червей.
4. С использованием традиционных и современных методов исследо вания выявить филогенетические отношения планарий данных ро дов.
Научная новизна работы. В данной работе впервые осуществлено всестороннее сравнительно-морфологическое изучение планарий родов Bai kalobia и Archicotylus. Впервые проведено глубокое изучение таких таксоно мически важных органов, как аденодактили. С применением методов моле кулярной биологии, на основе полученных сравнительно-морфологических данных составлена схема филогенетических отношений внутри данных ро дов. Описан один новый для науки род и три вида-эндемика озера Байкал.
Положения, выносимые на защиту.
1. Ревизия двух родов байкальских планарий Baikalobia и Archicotylus.
2. Род Microarchicotylus gen. nov. Porfiriev et Timoshkin является само стоятельным таксоном в семействе Dendrocoelidae.
3. Подтверждена гипотеза о происхождении планарий рода Baikalobia от безаденодактильных дендроцелид.
4. Baikalobia pseudoguttata Porfiriev, Zaytseva, Timoshkin, 2005, Mi croarchicotylus elegans (Porfiriev, Timoshkin, Zaytseva, 2009), Mi croarchicotylus sp. Porfiriev, Timoshkin, Zaytseva являются новыми видами байкальских планарий.
5. В составе сборного рода Archicotylus существует группа планарий, представляющая собой самостоятельную группу с родовым рангом;
данное утверждение подтверждается сравнительно морфологическими данными и данными, полученными методами молекулярной биологии.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные в ходе ис следования данные являются вкладом в познание фауны планарий озера Бай кал. Дополнены видовые диагнозы известных литоральных видов Байкала, являющихся модельным объектом в различных гидробиологических и эколо гических исследованиях и мониторинге. При изучении планарий Байкала на основе данных, полученных методами молекулярной биологии, подтвержде ны видовые статусы ряда изученных видов. Разработана схема вероятных филогенетических отношений между планариями внутри двух эндемичных родов. Создана научная коллекция планарий по трем родам, представленная сериями гистологических срезов. Полученные данные могут быть применены при составлении определителей по фауне Байкала.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на Отчетной научной сессии ЗИН РАН (Санкт-Петербург, 2005 г.), на Десятом международном симпозиуме по биологии плоских червей «10th International Symposium on Flatworm Biology» (Инсбрук, Австрия, 2006 г.), на XXII науч ной конференции «Любищевские чтения» (Ульяновск, 2008 г.), на Всерос сийской научной конференции «Симбиоз» (Казань, 2008 г.), на 12-ой между народной Пущинской школе-конференции молодых ученых (Пущино, 2008 г.), на II международной научно-практической конференции «Постге номная эра в биологии и проблемы биотехнологии» (Казань, 2008г.), на От четных научных сессиях кафедры зоологии беспозвоночных КГУ ( 2007, 2008г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ (в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, 2 статьи на англий ском языке), 1 статья находится в печати.
Структура и объем диссертации. Диссертация представляет собой рукопись, состоящую из введения, 10 глав, выводов, списка цитированной литературы (154 источников, из них 65 на иностранных языках) и приложе ния. Работа изложена на 243 страницах, включая 72 рисунка и 6 таблиц.
Благодарности. Автор выражает безграничную признательность д.б.н.
О.А. Тимошкину (Лимнологический институт СО РАН, Иркутск) за неоце нимую помощь при написании данной работы и сотрудничество. Особую благодарность автор приносит своему научному руководителю – д.б.н., про фессору А.И. Голубеву за помощь при написании работы. Также автор бла годарит аквалангистов И.В. Ханаева и к.б.н. А.Н. Новицкого (ЛИН СО РАН, Иркутск) за помощь в сборе материала и профессора д.б.н. Д.И. Стома и А.Д.
Стом (Иркутский НИИ биологии) за обеспечение материалом для исследова ния. Автор выражает искреннюю признательность профессору, д.б.н. Ю.В.
Мамкаеву и к.б.н. А.Н. Шумееву (Зоологический институт РАН, Санкт Петербург) за внимание к работе, консультации, обеспечение доступа к фон дам Зоологического института и материал с Северо-Западного Кавказа для исследования нуклеотидной последовательности 18S рРНК планарий. Также автор признателен к.б.н. А.А. Ризванову и Н.И. Ланник за помощь при иссле довании молекулярной генетики планарий, к.т.н. Л.Л. Фроловой за помощь при составлении филогенетических деревьев, к.б.н. Н.А. Шакуровой и к.б.н.
Р.П. Токиновой за внимание к работе при ее обсуждении и высказанные за мечания. Также автор выражает благодарность к.б.н. Е.П. Зайцевой (ЛИН СО РАН), Е.П. Тереза (ЛИН СО РАН) и У.О. Колесовой (Иркутский ГУ), за по мощь при сборе материала.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. Состояние изученности рода Baikalobia и рода Archicotylus В главе содержится обзор литературы, посвященной исследованию морфологии и систематики планарий данных родов. Приведены сведения по молекулярной биологии и кариологии планарий изученных родов.
Глава 2. Материалы и методы В работе использован материал, собранный во время экспедиций на озере Байкал, организованных лабораторией водных беспозвоночных Лим нологического института СО РАН на озере Байкал, состоявшихся в период с 2003 по 2008 год. Значительная часть данной работы была выполнена в со трудничестве с коллективом лаборатории водных беспозвоночных Лимноло гического института СО РАН. Также был изучен и задействован в работе ма териал по родам Baikalobia и Archicotylus, находящийся в коллекции музея Казанского государственного университета и в других коллекционных цен трах страны. Всего было проанализировано около 500 экземпляров червей;
из них приблизительно 150 экземпляров планарий были использованы для изго товления постоянных гистологических препаратов (что составляет около предметных стекол и 58752 срезов).
В работе применялся ручной сбор материала. С небольших глубин ма териал был поднят аквалангистами. Фиксация планарий проводилась в 70% или 90% этиловом спирте. Постоянные гистологические препараты были из готовлены в лабораторных условиях по общепринятой методике (Ромейс, 1953;
(Иванов и др., 1981)). Гистологические препараты были окрашены по методу Маллори и методом азановой окраски по Гейденгайну.
Методы выделения, амплификации фрагментов и секвенирования нук леиновых кислот подробно описаны в основном тексте диссертации.
Глава 3. Морфологическая характеристика рода Baikalobia В данной главе отражены основные характеристики внешнего вида и внутреннего строения (строение кожно-мышечного мешка, глотки и полово го аппарата) планарий данного рода.
Систематика рода Baikalobia:
Тип Plathelminthes Класс Turbellaria Отряд Tricladida Lang, Подотряд Paludicola Hallez, Семейство Dendrocoelidae Hallez, Подсемейство Dendrocoelinae Ball, Род Baikalobia Kenk, Типовой вид: Baikalobia guttata (Gerstfeldt, 1858).
Диагноз. Дендроцелиды, имеющие аденодактили в виде довольно тон ких и длинных трубок, покрытых мышечным чехлом и идущих в стороны от общего атрия. Количество аденодактилей от одного до девяти. Иногда адено дактиля может не быть. На переднем конце присасывательная ямка. Глаза расположены двумя дугами, обращенными выпуклой стороной к медиальной линии.
Глава 4. Описание видов рода Baikalobia Baikalobia guttata (Gerstfeldt, 1858) Длина 15 – 20 мм, ширина 3 – 4 мм. Форма тела удлиненно-овальная.
Аурикулы небольшие. Присоска овальной формы. Глаза (6 – 9) располагают ся с внутренней стороны белых овалов, находящихся на переднем конце.
Общий оттенок окраски спинной стороны может меняться от грязно-зеленого цвета до светло-серого и буро-коричневого. Два ряда небольших светлых пя тен несимметрично располагаются справа и слева от медиальной линии. Чис ло пятен 7 – 9 в каждой полосе. Брюшная сторона непигментированная.
Кожно-мышечный мешок состоит из четырех слоев. Его высота с брюшной стороны 170 – 244 мкм, со спинной 170 – 190 мкм. Глотка коротко цилиндрической формы. В наружном мышечном слое глотки отсутствует слой внутренних продольных волокон. Внутренняя дендроцелидная мышеч ная стенка состоит из 15 – 22 рядов кольцевой мускулатуры и 9 – 11 рядов продольной и имеет толщину 180 – 210 мкм. Мышечная обкладка бульбуса пениса образована большой массой переплетающихся кольцевых и продоль ных волокон, образующих ярко выраженные концентрические слои. Семево ды впадают в заднюю часть семенного пузырька, сливаясь в общий проток.
Папилла конической формы. На конце папиллы имеется флагеллум. Семя приемник имеет большие размеры и располагается, занимая все пространст во, между бульбусом и глоточным карманом. Канал семяприемника прохо дит сбоку от бульбуса. Общий атрий имеет небольшие размеры. С боков, справа и слева от медиальной линии, в общий атрий впадают два крупных аденодактиля. Аденодактили – эпителиальные трубки, с открывающимися в них протоками желез, имеющие мышечную обкладку.
Распространение. Встречается по всему Байкалу. Представители вида были собраны около поселка Листвянка, в большом количестве. Обитает на лито рали, на глубине от 1 до 2 метров.
Baikalobia pseudoguttata Porfiriev, Zaytseva, Timoshkin, Длина 7 – 11 мм, ширина 2 – 3 мм. Форма тела удлиненно-овальная.
Присоска овальной формы. Глаза (6 – 8) располагаются с внутренней сторо ны белых овалов на переднем конце головы. Окраска пестрая. Общий отте нок окраски спинной стороны светло-серый или охряно-желтый. Характерно наличие многочисленных темных точек и черточек размытых контуров, ко торые определяют общий фон спинной стороны планарии. В рисунке спин ной стороны тела имеется два ряда светло-желтых пятен, несимметрично расположенных справа и слева от медиальной линии. Число пятен 5 – 8.
Кожно-мышечный мешок с брюшной стороны имеет высоту 110 – 130 мкм, со спинной стороны 80 – 100 мкм, состоит из четырех мышечных слоев.
Глотка бочонковидной формы. Внутренняя дендроцелидная стенка глотки состоит из 7 – 8 рядов кольцевых и 3 – 4 рядов продольных мышц и имеет толщину 40 – 45 мкм. Бульбус пениса образован переплетающимися кольце выми и продольными волокнами. В заднюю часть семенного пузырька вхо дят семеводы, сливаясь в общий проток. Папилла конической формы, на конце имеет флагеллум. Канал семяприемника проходит медиально над бульбусом. Общий атрий незначительных размеров. С боков, справа и слева от медиальной линии, в общий атрий впадают два аденодактиля.
Распространение. Эндемик Байкала. В большом количестве планарии были собраны около поселка Большие Коты. Вид обитает на литорали, на камнях у уреза воды. Вид распространен в акватории реки Ангара, представители от мечены в Ангаре около города Иркутска.
Baikalobia pseudovariegata (Rubtzoff, 1928) Длина тела 12 – 20 мм, 3 – 5 мм в ширину. Форма тела удлиненно овальная. Присоска овальной формы. Глаза (5 – 8) располагаются с внутрен ней стороны белых овалов. Общий оттенок окраски спинной стороны светло бурый, иногда желтоватый с многочисленными мелкими белыми пятнышка ми и темными черточками. Два ряда небольших светлых пятен несимметрич но располагаются справа и слева от медиальной линии. Пятен 9 – 10 в каж дой полосе. Позади или спереди от каждого светлого пятна находятся круп ные по диаметру темные или практически черные пигментные пятна, кото рые часто сливаются в изредка прерывистую полоску темного пигмента.
Брюшная сторона непигментированная. Кожно-мышечный мешок с брюш ной стороны имеет высоту 300 мкм, со спинной 240 мкм. Глотка цилиндри ческой формы. Имеется эзофагус длиной 336 мкм. В наружном мышечном слое глотки имеется слой внутренних продольных волокон (2 – 3 ряда). Мы шечная обкладка бульбуса пениса состоит из большой массы переплетаю щихся кольцевых и продольных волокон (Рис. 1). В заднюю часть семенного пузырька, независимыми друг от друга протоками, впадают семеводы. Па пилла конической формы. Флагеллум отсутствует. Семяприемник мешко видный, растянут в боковых направлениях, имеет небольшие размеры и рас полагается на небольшом пространстве между бульбусом и глоточным кар маном. Канал семяприемника проходит посередине тела, сбоку от бульбуса, выстлан кубическим эпителием небольшой высоты. Аденодактиль в половом аппарате отсутствует.
Распространение. Планарии собраны около поселка Большие Коты и поселка Листвянка с глубины 2.5 – 4 м.
Baikalobia variegata (Korotneff, 1912) Длина 20 – 28 мм, ширина 10 – 13 мм. Тело широкоовальной формы, имеются слабо выраженные аурикулы. На переднем конце есть присасыва тельная ямка. Глаза (10 – 15) имеют характерное расположение дугами в два ряда, по внутреннему краю белых головных овалов. Окраска – пестрая. Об щий фон спины черный или коричнево-бурый. Характерные особенности ри сунка – наличие двух рядов округлых светло-желтых или охряных пятен, расположенных справа и слева от медиальной линии. Число пятен в ряду 6 – 10. От пятен вбок отходят светло-желтые мазки или полосы, располагающие ся поперек тела и достигающие бокового края. Брюшная сторона непигмен тированная. Кожно-мышечный мешок с брюшной стороны имеет высоту – 446 мкм, со спинной 290 – 325 мкм. Глотка длинноцилиндрической формы.
В наружном мышечном слое глотки имеется внутренний слой переплетаю щихся продольных (4 –5 рядов) и кольцевых волокон (7 – 8 рядов). Бульбус больших размеров, цилиндрической формы. Семенной пузырек находится в нижней части папиллы. Семеводы, независимо друг от друга впадают в его заднюю часть. Папилла цилиндрическая. На ее конце есть флагеллум, имею щий толстые стенки. Канал семяприемника проходит медиально. Общий ат рий относительно больших размеров, высокий, но сжат латерально. Два крупных аденодактиля впадают справа и слева от медиальной линии в общий атрий.
Распространение. Эндемик Байкала. Распространен по всему озеру, собран во многих его точках. Преимущественно рядом с поселком Большие Коты, Ли ствянка. Обитает на глубине от 2 до 20 – 25 метров.
Baikalobia copulatrix (Korotneff, 1912) Длина 16 – 25 мм, ширина 5 – 8 мм. Тело удлиненно-овальное. Имеется овальная присасывательная ямка. Глаза (5 – 9) располагаются по внутренне му краю двух светлых овалов. Окраска спинной стороны темно-серая, почти черная с иногда проглядывающими через темный фон ветвями кишечника.
Брюшная сторона непигментированная. Кожно-мышечный мешок с брюш ной стороны имеет высоту 252 – 435 мкм, со спинной 290 – 325 мкм. Глотка длинноцилиндрической формы. В наружном мышечном слое глотки внут ренний слой представлен 3 – 4 рядами продольных волокон. Мышечная об кладка бульбуса пениса образована большим количеством кольцевых и про дольных волокон. Семеводы впадают в заднюю часть семенного пузыря, па пилла тупо-конической формы, на конце имеется флагеллум. Аденодактили оттесняют своей мышечной массой полость мужского атрия. Канал семяпри емника проходит практически медиально. В обширный общий атрий впадают аденодактили в количестве 8 – 10, открываясь в него спереди, сзади, с боков и окружая половое отверстие практически со всех сторон.
Распространение. Эндемик Байкала. Представители данного вида были соб раны в районе пос. Большие Коты, Листвянки, а также в районе Ижимея, с глубин 1.5 – 1.4 метров.
Baikalobia raddei (H. Sabussow, 1911) Длина 10 – 15 мм, ширина 3 – 4 мм (по Порфирьевой, 1977). Спинная сторона равномерно окрашена в серовато-бурый цвет. На переднем конце два белых овала, по внутреннему краю каждого по 7 – 9 глаз в дуге. Внешний вид напоминает B. copulatrix, особенно в фиксированном состоянии, B. raddei отличается лишь меньшими размерами. Брюшная сторона светлая. В основа нии глотки имеется небольшой эзофагус. В наружном мышечном слое глотки отсутствует слой внутренних продольных волокон. Бульбус пениса шаровид ной формы, образует тонкую мышечную обкладку вокруг семенного пузырь ка, отличающегося сравнительно с другими видами Baikalobia обширной по лостью. На конце имеется флагеллум. Семеводы поднимаются от брюшной стороны к спинной и входят сзади и сбоку в бульбус, открываясь справа и слева со спинной стороны в семенной пузырек. Канал семяприемника прохо дит сбоку от бульбуса. Общий атрий небольших размеров, очень узок по ши рине. Сзади и несколько сбоку от общего атрия располагается единственный аденодактиль, отклоняющейся вбок от медиального положения.
Распространение. Предыдущими исследователями (Порфирьева, 1977) был найден в Ангаре, у истока на камнях у берега и на небольших глубинах.
Аденодактили планарий рода Baikalobia Аденодактили – железисто-мышечные органы, находящиеся в копуля тивном аппарате планарий и впадающие в мужской или общий атрий. В по ловом аппарате планарий рода Baikalobia имеются сложно устроенные аде нодактили, которые, по классификации Кенка (1930), можно отнести к денд роцелидному типу. Предыдущие исследователи отмечали, что аденодактили есть не у всех видов Baikalobia (Рубцов, 1928). Материал, собранный авто ром, позволяет подтвердить эту точку зрения, связано это с обнаружением безаденодактильной планарии – B. pseudovariegata. Количество аденодакти лей у планарий Baikalobia различно: Baikalobia raddei – 1, Baikalobia guttata – 2, Baikalobia pseudoguttata – 2, Baikalobia variegata – 2, Baikalobia copulatrix – 8 – 9. Аденодактиль представляет собой эпителиальную трубку с толстой мышечной обкладкой. Самые крупные аденодактили (до 1400 мкм) имеются у B. variegata, относительно крупные (до 1100 мкм) у B. copulatrix, мелкие (до 420 мкм) у B. pseudoguttata. Толща мышечной обкладки пронизана про токами желез, открывающимися в полость аденодактиля. Железы аденодак тилей разделяются на два типа по характеру секрета и месту впадения прото ков в эпителиальную трубку. Тела желез располагаются за пределами мы шечной обкладки аденодактиля. Для первого типа желез свойственен круп ный зернистый секрет (окрашенный в красный цвет по Маллори), протоки данного типа желез открываются в проксимальную часть эпителиальной трубки. Второй тип желез имеет мелкий зернистый секрет (окрашивается в голубой цвет), протоки этих желез открываются в дистальную часть эпители альной трубки. Функция аденодактилей (Мамкаев, Порфирьев, Шумеев, 2005) вероятно связана с потребностями раздражения или возбуждения парт нера и распознавания видовой специфичности.
B. guttata. Два аденодактиля имеют удлиненно-коническую форму. Мышеч ная обкладка аденодактиля доходит до места впадения эпителиальной трубки органа в общий атрий. Максимальная длина аденодактиля – 750 – 800 мкм, толщина – 290 – 300 мкм. Длина эпителиальной трубки – 650 – 690 мкм, диа метр – 90 – 100 мкм. Протоки желез открываются в проксимальную (крупный зернистый секрет) и дистальную (мелкий зернистый секрет) часть эпители альной трубки. Такое расположение протоков желез свойственно всем адено дактилям Baikalobia. В мышечной обкладке кольцевые волокна (12 – 15 ря дов) преобладают над продольными волокнами (10 – 12 рядов).
B. pseudoguttata. Форма аденодактилей этого вида бывает двух типов: гру шевидной и удлиненно-конической. У аденодактиля грушевидной формы к дистальной части эпителиальной трубки мышечная обкладка заканчивается, и эпителиальную трубку на небольшом промежутке (50 – 70 мкм) покрывают лишь 2 – 4 ряда продольных волокон. Вторая разновидность аденодактиля, удлиненно конической формы (мышечная обкладка доходит до самого конца эпителиальной трубки), имеет устройство, свойственное всем остальным ви дам Baikalobia. Максимальная длина – 410 – 420 мкм, толщина 190 – мкм. Длина эпителиальной трубки – 360 – 370 мкм, ее диаметр 40 – 80 мкм.
Мышечная обкладка аденодактиля представлена 10 – 13 рядами кольцевых и 7 – 10 рядами продольных волокон.
B. variegata. Два аденодактиля очень крупных по размеру, удлиненно конической формы. Максимальная длина – 1360 – 1400 мкм, толщина 550 – 600 мкм. Длина эпителиальной трубки 1200 – 1250 мкм. Диаметр эпители альной трубки 210 – 230 мкм. Диаметр просвета 110 – 150 мкм. В мышечной обкладке кольцевые мышцы представлены 11 – 17 рядами, продольные 12 – 15 рядами волокон.
B. copulatrix. Крупные по размерам аденодактили в количестве 8 – 10 откры ваются в общий атрий сзади и с боков. Форма аденодактилей удлиненно коническая. Максимальная длина – 1050 – 1100 мкм, толщина 360 – 370 мкм.
Длина эпителиальной трубки 770 – 790 мкм. Диаметр 90 – 100 мкм. Количе ство кольцевых мышц в мышечной обкладке – 10 – 16 рядов, продольных – 10 – 14 рядов.
B. raddei. Единственный аденодактиль расположен сбоку от медиальной ли нии. Форма аденодактиля удлиненно-коническая. Длина – 392 – 400 мкм.
Максимальная толщина – 196 – 200 мкм, толщина – 112 мкм. Мышечная об кладка аденодактиля состоит из 15 – 16 рядов кольцевых и 10 – 11 рядов продольных волокон.
Глава 5. Морфологическая характеристика рода Archicotylus В главе отражены основные характеристики внешнего вида и внутрен него строения кожно-мышечного мешка, глотки и полового аппарата плана рий данного рода. Предыдущими исследователями отмечались недостатки в диагнозе рода, в частности, отсутствие каких-либо эксцессивных приспособ лений и отклонений у планарий Archicotylus от типовой схемы строения по лового аппарата Tricladida, Paludicola (Ливанов, Порфирьева, 1964;
Пор фирьева, 1973, 1977). На основе собственных данных предложено выделение трех видов (Microarchicotylus stringulatus и Microarchicotylus elegans, Mi croarchicotylus sp. nov.) в отдельный род байкальских планарий Microarchi cotylus gen. nov. Остальные планарии (Archicotylus decoloratus, A. elongatus, A.
junca, A. rubzowi, A. parvipunctatus, A. planus) остаются в составе рода Archi cotylus.
Типовой вид: Archicotylus decoloratus Korotneff, 1912.
Диагноз. Дендроцелиды без аденодактилей. Папилла пениса развита, бульбус шаровидный, простого строения. Состоит из перекрещивающихся в различных направлениях кольцевых и продольных волокон. Общий атрий небольшой. Копулятивный аппарат может быть отодвинут от глоточного кармана на значительное расстояние. Глаз два или много, располагаются в виде двух прямых симметричных рядов или по краю переднего конца. Могут быть дополнительные глазки. Эндемики Байкала.
Глава 6. Описание видов родов Archicotylus.
Archicotylus decoloratus Korotneff, Длина тела 18 – 25 мм, ширина 1.5 – 2 мм. Форма тела удлинённая, сильно вытянутая. Спинная сторона лишена пигмента, сквозь покровы очень хорошо виден кишечник, с просвечивающей в ней пищей, от чего и зависит окраска тела. В окраске тела обычны различные оттенки красного, желтого, зеленого или бурого цвета. Задние ветви кишечника образуют за половым аппаратом анастомоз. Два глаза располагаются на небольшом расстоянии от переднего конца тела. У некоторых видов имеются дополнительные глазки.
На переднем конце имеется железистое поле. Брюшная сторона лишена пиг мента. Половой аппарат находится на значительном удалении от глотки, рас положенной приблизительно посередине тела;
между глоткой и половым ап паратом всегда имеется большой промежуток. Кожно-мышечный мешок с брюшной стороны имеет высоту 84 мкм, со спинной 56 – 72 мкм. В глотке есть эзофагус длиной 168 мкм, имеющий на всем своем протяжении усилен ную мускулатуру. Для наружной стенки глотки характерен увеличенный по высоте эпителий. В строении полового аппарата отсутствуют существенные отклонения от общей схемы устройства копулятивных органов триклад.
Бульбус пениса имеет шаровидную форму. Длина папиллы – 165 мкм. Семе воды раздельно впадают сверху в заднюю часть семенного пузырька. Канал семяприемника очень широкий, незаметно переходящий в семяприемник.
Распространение. Встречаются на глубине 2 – 4 м. Предыдущими исследова телями планарии собраны около Култука, в районе Солзана, Листвянки, Больших Котов, в Баргузинском заливе с глубины 17 – 18 м. Нами планарии собраны возле поселка Большие Коты, и напротив мыса Березового (Лист вянка) с глубины 2 – 4 м.
Archicotylus elongatus Korotneff, Длина тела 25 мм, ширина 1.5 –2 мм. Форма тела удлинённая, сильно вытянутая. Спинная сторона лишена пигмента, бледно желтая. В окраске те ла обычны различные оттенки красного, желтого, зеленого или бурого цвета.
Задние ветви кишечника образуют за половым аппаратом анастомоз. Три па ры глаз располагаются на небольшом расстоянии от переднего конца тела.
Брюшная сторона лишена пигмента. Половой аппарат находится на значи тельном удалении от глотки, расположенной посередине тела. Между глот кой и половым аппаратом имеется большой промежуток. Кожно-мышечный мешок с брюшной стороны и со спинной стороны имеет одинаковую высоту 70 мкм. Некоторые мышечные слои больше развиты со спинной стороны (кольцевой слой мышц – 2 – 3 ряда, продольный слой – 2 – 3 ряда), чем с брюшной стороны. В глотке имеется слабо выраженный эзофагус. Половой аппарат находится на большом расстоянии от глотки. Бульбус пениса полу шаровидной формы. Длина папиллы 290 мкм. В папилле хорошо выражена базальная мембрана. Семеводы раздельно впадают в семенной пузырёк. Се мяприемник имеет очень большие размеры.
Распространение. Эндемик Байкала. По данным Н.А. Порфирьевой (1977), вид встречается в районе Селенгинского мелководья и в Баргузинском заливе преимущественно на песчаном и илистом грунте.
Archicotylus planus (H. Sabussow, 1903) Длина 17 – 19 мм, ширина 3 мм. Аурикул нет. Спинная сторона лишена пигмента, окраска тела зависит от просвечивающей пищи в кишечнике и варьирует от чисто белого до желтоватого или бурого цвета. На общем фоне окраски обычно видны слабо просвечивающие серые ветви кишечника, обра зующие за половым аппаратом анастомоз. Глаза расположены в виде двух цепочек черных точек, находящихся по краю переднего конца тела. Количе ство глаз в цепочке от 15 до 27. На переднем конце имеется присасыватель ная ямка. Брюшная сторона без пигмента. Кожно-мышечный мешок с брюш ной стороны имеет высоту 86 мкм, со спинной стороны 48 мкм. В глотке имеется хорошо выраженный эзофагус длиной 224 – 280 мкм. Бульбус пени са располагается на значительном отдалении от глотки. Стенка мужского ат рия подстилается субэпителиально мощным слоем мускулатуры, от 5 до рядов кольцевых мышц, и 3 – 4 рядов продольных мышц. Семенной пузырек представляет практически правильный шар, смещенный вниз. Длина папил лы 280 – 336 мкм, в ней имеется хорошо выраженная базальная мембрана.
Семеводы впадают в заднюю часть семенного пузырька раздельно. В общем атрии имеется железистый участок эпителия. В составе данного вида сущест вуют формы, у которых пениальный орган имеет шаровидную форму. Па пилла в этом случае является практически частью шаровидного пениального органа и сложно выделяется в отдельности.
Распространение. Эндемик Байкала. Распространен в районе Селенгинского мелководья, в Малом Море, в Чивыркуйском заливе на илистом грунте с примесью песка. Нами вид собран рядом с бухтой Большие Коты (Скрипер) на песчаном грунте на глубине 2.5 метров.
Archicotylus junca (Korotneff, 1912) Длина тела 5 мм, ширина – 2 мм. Тело овальное со слабо выраженными аурикулами. Спинная сторона равномерно окрашена в желтый цвет. С не большим отступом от переднего конца располагаются 2 симметричных пары глаз, которые ориентированы горизонтально. С брюшной стороны, которая светлее спинной, видна просвечивающая глотка в виде круга (из-за практиче ски вертикального расположения). Кожно-мышечный мешок с брюшной сто роны имеет высоту 20 мкм, со спинной стороны 15 мкм. В основании глотки имеется эзофагус (218 мкм). Глотка расположена практически вертикально и перпендикулярно оси тела. Пениальный орган конической формы. Бульбус пениса шаровидной формы, образует тонкую мышечную обкладку вокруг семенного пузырька, имеющего обширную полость. Семеводы впадают раз дельно в семенной пузырек. Канал семяприемника проходит сверху от буль буса. Общий атрий очень небольших размеров, узок по ширине и фактически является незначительным продолжением мужского атрия.
Распространение. Вид был собран в бухте Большие Коты (Жилище) на кам нях и около Ушканьих островов на глубинах до 2 метров.
Archicotylus rubzowi Porfirieva, Длина тела в покое 9 мм, при движении 12 мм. Ширина 2 – 3 мм. Фор ма тела удлинённо-овальная. Имеются небольшие аурикулы. Спинная сторо на светло-коричневая, передний конец размером 1 – 3 мм имеет светлую ок раску. Сзади светлый передний отдел отделен темной, практически черной перевязью, его задняя граница сливается и переходит в основной фон спин ной поверхности. Глаза расположены двумя прямыми цепочками по 5 – глаз в цепочке, начинающейся от внешнего края переднего конца или от уг лов трапециевидного пигментного пятна и доходящей до перевязи. На перед нем конце имеется присоска в виде углубления. Брюшная сторона не пигмен тирована. Кожно-мышечный мешок с брюшной стороны имеет высоту мкм, со спинной стороны 40 мкм. Бульбус пениса, занимает по высоте прак тически все пространство, несмотря то, что канал семяприемника проходит над пениальным органом. Мышцы бульбуса расположены во взаимно пер пендикулярных направлениях, отдаленно напоминая расположение мышц свойственных другому роду байкальских планарий Hyperbulbina. Папилла длинная, коническая. Субэпителиально в папилле расположена базальная мембрана. На конце папиллы имеется хорошо выраженный псевдофлагел лум. Семеводы независимыми друг от друга протоками впадают в переднюю часть семенного пузырька. На участке, где канал семяприемника впадает в общий атрий, расположен сфинктер или мышечная муфта, состоящая из 4 – рядов продольной мускулатуры. Общий атрий небольших размеров.
Распространение: Планарии были собраны рядом с бухтой поселка Большие Коты, напротив Скрипера, с глубины 4 м.
Archicotylus parvipunctatus (Korotneff, 1912) Длина 7 – 8 мм, ширина 2 мм (по Порфирьевой, 1977). Тело удлиненно овальное. Передний конец со спинной и брюшной стороны выделяется своим снежно-белым цветом. Основным элементом рисунка является темная поло са, проходящая по средней линии от светлого переднего поля до заднего кон ца, заключающая в себе цепочку довольно больших светлых пятен. Граница между светлым передним полем и более темным фоном спины имеет вид ду ги, обращенной выпуклостью назад. Глаза (5 – 9) образуют 2 почти прямые, немного расходящиеся назад цепочки. Цепочки расположены на светлом пе реднем поле, но задние глаза заходят и на темную часть спины. Кожно мышечный мешок с брюшной стороны имеет высоту 84 мкм, со спинной стороны 30 мкм. Имеется эзофагус (226 мкм). Бульбус пениса шаровидный, папилла слабо выражена. Субэпителиально в папилле расположена базальная мембрана. Семеводы независимыми друг от друга протоками впадают в се менной пузырек. Канал семяприемника короткий, подстилается 1 рядом кольцевых и 1 рядом продольных волокон (слабо выраженных). Общий ат рий в высоту достигает 224 мкм, в ширину 112 мкм.
Распространение. Н.А. Порфирьева (1977) находила планарий данного вида в Больших Котах, на камнях с глубины 7 – 15 м, а также в Листвянке, на глу бине 3 – 4 м. Данный вид является редкой формой.
Глава 7. Род Microarchicotylus gen. nov. Porfiriev et Timoshkin Типовой вид. Microarchicotylus stringulatus (Korotneff, 1912).
Диагноз: Длина планарий 3 – 6 мм. Тело короткое, удлиненно овальное. Глаз два, возможно наличие дополнительных глазков. На переднем конце тела брюшной стороны имеется присасывательная ямка. Планарии этого рода обладают разнообразной окраской тела. У всех червей имеется бе лый ошейник на переднем конце тела. Общий план строения кожно мускульного мешка консервативен, состоит из четырех мышечных слоев. С брюшной стороны мускулатура обычно развита больше, чем со спинной.
Глотка бочонковидная. Может достигать значительных размеров в длину.
Внутренняя стенка глотки имеет «дендроцелидное» строение. У всех форм данного рода есть эзофагус. Эпителий, выстилающий глоточный канал, часто увеличен по высоте. Планарии этой группы не обладают аденодактилями.
Все части полового аппарата тесно сближены друг с другом. Пениальный ор ган имеет наклонную ориентацию. Бульбус пениса представлен мышечной массой, образованной переплетающимися продольными и кольцевыми мыш цами, охватывающими семенной пузырек. Иногда имеется псевдофлагеллум (Microarchicotylus sp. nov.). В папилле пениса очень хорошо выражена ба зальная мембрана. В общем атрии сильно развит передний отдел.
Род пресноводных планарий, эндемик Байкала, включает 3 вида.
Распространение. Везде в зоне литорали открытого Байкала. Формы данного рода отмечены в районе бухты Больших Котов, пади Варначка, вблизи Оль хонских ворот. Встречаются в сборах с песком, реже на нижней поверхности камней.
Этимология. Название рода подчеркивает небольшие размеры плана рий и их связь с родом Archicotylus.
Глава 8. Описание видов рода Microarchicotylus gen. nov.
Microarchicotylus stringulatus (Korotneff, 1912) Длина тела 4 мм, ширина 0.8 – 1.5 мм. Аурикулы не выражены. На пе реднем конце тела, на мелких светлых полях расположены два глаза. Иногда могут быть дополнительные глазки (Порфирьева, 1977). Передняя четверть те ла имеет ярко-рыжую окраску и отделена от остальной части белым «ошейни ком». Задние три четверти тела темно-коричневого, реже – почти черного цве та. На спинной поверхности имеются ярко-белые, поперечные штрихи, распо ложенные в произвольном порядке. Число штрихов 15 – 25. Брюшная сторона светло-бордового цвета. Кожно-мышечный мешок с брюшной стороны имеет высоту 32 мкм, со спинной 37 мкм. Глотка бочонковидная. Наружная мы шечная стенка имеет толщину 18 мкм и состоит из 1 – 2 рядов продольных и – 3 рядов кольцевых мышц. Внутренняя стенка глотки выстлана железистым секретирующим эпителием с неровным внешним краем. Высота клеток 30 – мкм. Половой аппарат компактно расположен позади глотки. Бульбус пени са располагается сразу за глоточным карманом и имеет наклонную ориента цию. Папилла существенно утончается к дистальному концу, в ней незначи тельно выражена базальная мембрана. Семеводы, сливаясь в общий проток, впадают в заднюю часть семенного пузырька. Канал семяприемника очень ко роткий. Семяприемник имеет треугольную, реже округлую форму. Особенно хорошо выражен передний отдел общего атрия.
Распространение. Встречается по всему Байкалу. Форма обычна для литорали озера возле поселка Большие Коты.
Microarchicotylus elegans (Porfiriev, Timoshkin, Zaytseva, 2009) Длина тела 5 – 8 мм, ширина – 2 мм. Тело удлиненно-овальной формы.
Аурикулы не выражены. На переднем конце на мелких светлых полях распо ложены два глаза. Передний конец (длиной 0.3 – 0.5 мм) отделен от остальной части тела белым «ошейником». Окраска переднего конца черная с темно синим отливом, этот цвет свойственен и остальной части тела, расположенной за перевязью. На этом участке имеются светлые поперечные черточки-штрихи, расположенные в произвольном порядке. Количество черточек 15 – 20. На зад нем конце тела всегда имеется треугольный светлый участок. Брюшная сторо на светло-серого цвета. Кожно-мышечный мешок с брюшной стороны име ет высоту 42 мкм, со спинной 55 мкм. Глотка бочонковидной формы. Наруж ная мышечная стенка имеет толщину 28 мкм и состоит из 1 – 2 рядов продоль ных и 3 – 5 рядов кольцевых мышц. Половой аппарат компактно располо жен позади глотки. Мужской атрий небольшой. Общий проток яйцеводов впа дает сверху в мужской атрий. Бульбус пениса имеет наклонную ориентацию.
Папилла с сильно утонченным дистальным концом. Семяприемник сильно сжат между задней стенкой бульбуса и глоточным карманом, имеет треуголь ную форму. Передний отдел общего атрия сильно выражен и имеет увеличен ный по высоте эпителий (высота клеток эпителия 50 – 70 мкм).
Распространение. Планарии были собраны на литорали возле поселка Большие Коты (падь Варначка) с глубины 1.5 – 3 м.
Microarchicotylus sp. nov. Porfiriev, Timoshkin, Zaytseva Длина 3 – 3.5 мм, ширина 0.9 - 1 мм. Передний конец (длиной 0.3 – 0. мм) отделен от остальной части тела белым «ошейником» – участком, ли шенным пигмента. На переднем конце на мелких светлых полях расположе ны два глаза. Спереди, перед глазами, расположено поле темного пигмента, проходящее между глаз и переходящее в полосу интенсивно темного пиг мента позади глаз. Остальная часть спинной стороны имеет неравномерную светло бежевую окраску. Перед «ошейником» светло-бежевый пигмент ста новится светло-серым или практически белым. Брюшная сторона непигмен тирована. Кожно-мышечный мешок вентрально имеет высоту 103 мкм, дор сально 63 мкм. Форма глотки длинно-цилиндрическая. Глотка очень вытяну та в длину, её максимальная длина составляет 670 мкм. Имеется сильно раз витый эзофагус длиной 112 – 180 мкм. Наружная мышечная стенка глотки состоит из 1 ряда продольных волокон и 1 ряда кольцевых волокон. Толщина наружной мышечной стенки 6 мкм. Эпителий мужского атрия высокий, мо жет достигать в высоту 28 мкм. Бульбус пениса ориентирован вертикально.
Папилла имеет на своем конце псевдофлагеллум. Субэпителиально в папилле имеется сильно выраженная базальная мембрана, имеющая мелкую складча тость. Семеводы у самого впадения в семенной пузырек объединяются в об щий проток. Канал семяприемника широкий (до 80 мкм) и короткий. Муску латура канала семяприемника частично заходит на семяприемник. Передний отдел общего атрия сильно развит.
Распространение. Поселок Листвянка, с глубины 2 метров. Малые Ольхон ские ворота, с глубины 40 – 42 м. Бухта Большие Коты напротив Скрипера, с глубины 4 м.
Глава 9. Молекулярная филогения планарий родов Baikalobia и Microarchicotylus gen. nov.
В целях выяснения филогенетического родства на молекулярном уров не был проведен анализ нуклеотидной последовательности пяти видов пла нарий рода Baikalobia (B. guttata, B. pseudoguttata, B. pseudovariegata, B.
variegata, B. copulatrix), двух видов рода Microarchicotylus gen. nov. (M. strin gulatus, M. elegans) и одного вида из рода Dendrocoelopsis с Северо Западного Кавказа (Dendrocoelopsis sp.). В результате выравнивания нуклео тидной последовательности гена 18S рРНК исследуемых планарий был вы явлен участок, содержащий максимально 568 позиций и соответствующий использованному в исследовании праймеру. При сравнении нуклеотидных последовательностей гена 18S рРНК обнаружено, что нуклеотидные после довательности между практически всеми видами Baikalobia отличаются только на 4 замены. Исключением являются виды B. copulatrix, B. pseudogut tata и B. variegata, B. pseudovariegata – они различаются на 2 замены, несмот ря на сильное различие морфологических характеристик между ними. Виды M. stringulatus и M. elegans отличаются друг от друга 8 заменами. Количество нуклеотидных замен вида Dendrocoelopsis sp. в сравнении с другими видами больше, варьирует в пределах от 11 до 16 замен. Нуклеотидная последова тельность гена 18S рРНК Dendrocoelopsis sp. отличается от нуклеотидной по следовательности вида M. stringulatus на 14 замен, M. elegans на 12 замен.
Сравнение нуклеотидной последовательности Dendrocoelopsis sp. с видами Archicotylus: выявило различие на 20 замен при сравнении с A. planus;
на замен при сравнении с Archicotylus sp. (Нуклеотидные последовательности планарий рода Archicotylus были получены предыдущими исследователями (Кузнеделов и др., 1996)). На основе полученных автором и имеющихся в ли тературе данных (Кузнеделов и др, 1996), методом ближайших соседей (NJ) были построены филогенетические деревья, отражающие родственные отно шения между исследуемыми видами.
9.1 Филогенетический анализ планарий рода Baikalobia На филогенетическом дереве род Baikalobia разделяется на две обособ ленные группы (Рис. 2). Виды B. pseudovariegata и B. variegata объединились в общий кластер с высоким уровнем бутстреп-поддержки – 907, что говорит об их близкородственных отношениях с остальными видами данного рода.
Полного единства во внутренней морфологии этих видов нет. В половом ап парате B. pseudovariegata отсутствует аденодактиль, что принципиально не свойственно остальным планариям этого рода Baikalobia. Виды B. pseudogut tata и B. copulatrix также объединились в общую группу (значение бутстреп поддержки – 900), несмотря на различия в морфологическом описании этих форм. Вид B. guttata занимает особое положение в филогенетической рекон струкции, приближаясь к положению аут-группы или группы, стоящей близ ко к «корневому» предку рода Baikalobia. На филогенетическом дереве среди планарий других родов озера Байкал род Baikalobia образует монофилетиче скую группу с оценкой статистической достоверности – 624 (Рис. 3). Оценка бутстреп-поддержки равна 244 из 1000 псевдореплик в сравнении с группой Microarchicotylus gen. nov. и 232 из 1000 псевдореплик при сравнении с груп пой родов Papilloplana, Hyperbulbina, Sorocelis, Rimacephalus. Ближайших родственных групп на межродовом уровне для планарий Baikalobia не обна ружено. Тем не менее, несмотря на низкую статистическую оценку бутстреп поддержки планарии рода Baikalobia имеют общий корень со всеми осталь ными родами безаденодактильных планарий Байкала.
9.2 Филогенетический анализ планарий рода Microarchicotylus gen.
nov. и рода Archicotylus На филогенетическом дереве планарии M. stringulatus и M. elegans об разуют независимую кладу относительно видов A. planus и Archicotylus sp.
Объединяющий их коэффициент бутстреп-поддержки высок – 639. При срав нении независимых клад планарий из родов Archicotylus и Microarchicotylus gen. nov. оценка бутстреп-поддержки меньше 593 из 1000 псевдореплик. Не смотря на низкие коэффициенты бутстреп-поддержки (244) планарии рода Microarchicotylus gen. nov. имеют общий корень с планариями рода Baikalo bia. Планарии рода Archicotylus объединяются в общую группу c планариями других родов (Papilloplana, Hyperbulbina, Sorocelis, Rimacephalus) с различ ными коэффициентами бутстреп-поддержки (Рис. 3). Данные филогенетиче ские реконструкции позволяют подтвердить гипотезу о сборном характере рода Archicotylus (Порфирьева, 1977) и дают основание говорить о независи мости планарий Microarchicotylus gen. nov.
На филогенетических реконструкциях планария Dendrocoelopsis sp.
(материал с Северо-Западного Кавказа) очень близка по положению к аут группе (на общей схеме планария Dendrocoelopsis sp. находится ближе к не эндемичным байкальским планариям Bdellocephala) и имеет максимальный коэффициент бутстреп-поддержки – 1000 псевдореплик из 1000. Эти данные говорят не в пользу гипотезы о родстве планарий рода Dendrocoelopsis и бай кальских эндемичных планарий родов Archicotylus и Microarchicotylus gen.
nov.
Глава 10. Обсуждение результатов исследования По результатам проделанной работы можно утверждать, что ранее счи тавшийся единым, вид B. guttata состоит из трех разных видов: B. guttata, B.
pseudoguttata, B. pseudovariegata. Эти виды отличаются своим внешним ви дом, окраской, размерами, а также строением глотки, кожно-мышечного мешка и полового аппарата. Важным показателем видовой близости плана рий является строение и количество аденодактилей. Существуют основания предполагать, что одним из направлений эволюции Baikalobia было увеличе ние числа аденодактилей. С целью выяснения происхождения аденодактилей у планарий в процессе эволюции было проведено исследование этих образо ваний у планарий из пяти разных групп (Мамкаев, Порфирьев, Шумеев, 2005). Был сделан вывод о том, что аденодактили байкальских эндемиков дают картину исходного морфологического многообразия по числу, распо ложению и строению. Была подтверждена гипотеза о происхождении видов Baikalobia от безаденодактильных дендроцелид, с которыми они близки по строению остальных частей полового аппарата. В пределах рода Baikalobia аденодактили, вероятно, возникли независимо от других групп. Отнесение вида B. pseudovariegata к роду Baikalobia может вызвать сомнения, так как предыдущими авторами (Kenk, 1930;
Порфирьева, 1973, 1977) одной из ха рактеристик этого рода признавалась «аденодактильность» всех без исклю чения форм его представителей. Несмотря на это, можно утверждать, что данный вид относится к Baikalobia по совокупности нескольких важных при знаков (окраска, строение полового аппарата и данные филогенетического анализа по гену 18S рРНК).
Эволюция планарий Baikalobia, вероятно, могла проходить по следую щему сценарию: от безаденодактильных дендроцелид, вселившихся в озера предшествующие Байкалу, произошли планарии с одним аденодактилем (как B. raddei), имевшим удлиненно-коническую форму. Следующим шагом эво люции, возможно, могло оказаться появление второго аденодактиля в допол нение к первому. Можно предположить, что аденодактиль на этом этапе имел удлиненно-коническую форму и обладал полной мышечной обкладкой (аденодактили этого типа имеются у B. guttata и B. variegata). Позже про изошла дивергенция двухаденодактильного вида, похожего на B. guttata.
Именно на этом этапе в разное время могли появиться такие виды, как B.
pseudoguttata и B. variegata, причем аденодактиль у B. pseudoguttata с полной мышечной обкладкой заменился аденодактилем грушевидной формы. Веро ятно, на этом этапе мог появиться безаденодактильный вид B. pseudovarie gata. В дальнейшем у вида B. copulatrix произошло умножение числа адено дактилей. Наше предположение о возможных филогенетических связях рода Baikalobia подтверждается результатами молекулярного анализа. Этим же методом было показано, что внутри рода Baikalobia существуют в сравнении с B. variegata более тесные родственные отношения между B. guttata и B.
copulatrix (Кузнеделов и др., 1996).
Род Archicotylus – сборный род планарий Байкала. По общей морфоло гии (внешний вид, устройство полового аппарата) планарии Archicotylus близки к небайкальским планариям из рода Dendrocoelopsis, виды которого известны в Европе, Японии, Приморье и Аляске (Дыганова, Порфирьева, 1990). Существует гипотеза, что ближайшими родственниками байкальских планарий рода Archicotylus могли быть восточноазиатские планарии Dendro coelopsis (Порфирьева, 1977). Автором было проведено сравнение нуклео тидной последовательности планарий Archicotylus и планарий Dendrocoelop sis с Кавказа. Было установлено, что байкальские планарии Archicotylus дале ко отстоят от планарий рода Dendrocoelopsis с Кавказа, и эти группы плана рий не могут являться ближайшими родственниками. Полемика о родстве видов Archicotylus и Dendrocoelopsis может быть окончательно завершена лишь, когда будут получены и сравнены нуклеотидные последовательности 18S рРНК видов Dendrocoelopsis с Аляски и Японии.
Род Archicotylus состоит из видов, в разной степени удаленных друг от друга. В составе рода имеются виды, у которых есть признаки, свидетельст вующие о их более глубокой специализации по сравнению с остальными ви дами этого рода. Например, вид A. junca имеет совершенно уникальную по строению глотку, вид А. rubzowi имеет в своем половом аппарате такие при знаки уже более высокой специализации, как наличие мышечной муфты во круг канала семяприемника и особое строение бульбуса пениального органа.
По результатам исследования в семействе Dendrocoelidae был описан новый байкальский эндемичный род Microarchicotylus gen. nov. В нем было выделено три вида (два из которых являются новыми для байкальской фауны планарий). Как и у планарий Archicotylus, у червей рода Microarchicotylus gen.
nov. половой аппарат устроен по схеме, типичной для всех планарий Tricladida, Paludicola. Структура глотки планарий рода Microarchicotylus gen. nov. не яв ляется примером морфологического разнообразия. Тем не менее, строение внешней стенки глотки у видов M. stringulatus и M. elegans имеет межвидовые отличия. Глотка вида Microarchicotylus sp. nov. отличается крайне слабым раз витием кольцевых волокон в наружной стенке. Устройство полового аппарата планарий рода Microarchicotylus gen. nov. обнаруживает значительное сходст во. Все части полового аппарата планарий этого вида очень тесно сближены друг с другом, что напрямую связано с крайне небольшими размерами червей.
В половом аппарате всех видов данного рода передний отдел общего атрия сильно развит, что всегда бросается в глаза при изучении реконструкций. В целом необходимо отметить, что несмотря на морфологическое однообразие у планарий рода Microarchicotylus gen. nov. есть немало различий, свидетельст вующих о ярко выраженной дивергенции, которая имела место в процессе эво люции планарий этого рода. И нет сомнения в том, что при комбинированном использовании классических и современных методов исследования видовой состав рода Microarchicotylus gen. nov. будет пополняться.
ВЫВОДЫ 1. На основании таксономической ревизии рода байкальских планарий Baika lobia выделено шесть валидных видов: B. guttata (Gerstfeldt, 1858), B. pseu doguttata Porfiriev, Zaytseva, Timoshkin, 2005, B. pseudovariegata (Rubtzoff, 1928), B. variegata (Korotneff, 1912), B. copulatrix (Korotneff, 1912), B. raddei (H. Sabussow, 1911). Вид B. pseudoguttata является новым для науки.
2. Ревизия рода байкальских планарий Archicotylus, позволяет выделить шесть валидных видов: A. decoloratus Korotneff, 1912, A. elongatus Korotneff, 1912, A. planus (H. Sabussow, 1903), A. junca (Korotneff, 1912), A. rubzowi Por firieva, 1977, A. parvipunctatus (Korotneff, 1912).
3. Выделен новый род байкальских планарий Microarchicotylus gen. nov. Ва лидными для рода признаны три вида планарий, два из которых являются но выми для науки видами: M. stringulatus (Korotneff, 1912), M. elegans (Porfiriev, Timoshkin, Zaytseva, 2009), Microarchicotylus sp. nov. Porfiriev, Timoshkin Zaytseva.
4. Новый род и виды планарий были выделены на основе комбинированного использования методов сравнительной морфологии и молекулярной генети ки.
5. В половом аппарате Baikalobia существуют два типа аденодактилей: удли нено-конической и грушевидной формы. Аденодактиль грушевидной формы присутствует только у вида B. pseudoguttata. Гипотеза о независимом воз никновении аденодактилей у дендроцелид подтверждается обнаружением «безаденодактильного» вида – B. pseudovariegata рода Baikalobia, занимаю щего особенное положение среди других планарий этого рода.
6. Молекулярно-биологический метод сравнения нуклеотидной последова тельности 18S рРНК отражает филогенетические отношения между плана риями исследуемых родов. Планарии B. pseudovariegata и B. variegata явля ются в значительно большей степени родственными видами в отличие от форм B. guttata и B. pseudoguttata. Планарии рода Archicotylus не являются однородной группой. Виды M. stringulatus и M. elegans образуют абсолютно независимую кладу по отношению к другим планариями Archicotylus и выне сены нами в отдельный род.
7. Планарии Archicotylus не являются родственной группой по отношению к небайкальским планариям рода Dendrocoelopsis с Северо-Западного Кавказа, но происходят из одного с ними корня.
8. Частные особенности морфологической и молекулярной организации изу ченных планарий указывают на уникальность многообразия и путей эволю ции байкальского очага видообразования.
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации 1. Мамкаев Ю.В., Порфирьев А.Г., Шумеев А.Н. Железисто-мышечные органы в копулятивном аппарате планарий (аденодактили) как много кратно развивавшиеся образования // Отчетная научная сессия по ито гам работ 2004 г. Тезисы докладов. Зоологический институт РАН, СПб., 2005. – С. 18 – 20.
2. Mamkaev Yu.V., Porfiriev A.G., Shumeev A.N. Glandular-muscular organs (adenodactyls) in copulatory apparatus of planarians as repeatedly originated new formations // Proceedings of the Zoological Institute RAS (Zoological Sessions: Annual Reports 2004). 2005. – Vol. 308. – P. 41 – 48.
3. Porfiriev A.G., Timoshkin O.A. Comparative morphological analysis of musculo-cutaneius sac, pharynx and adenodactyls in endemic Baikalian pla narians of the genus Baikalobia Kenk, 1930 (Plathelminthes, Seriata, Tri cladid). 10th International Symposium on Flatworm Biology. – Insbruck, Austria, 2006. – P. 77.
4. Порфирьев А.Г., Зайцева Е.П., Тимошкин О.А. Морфология, система тика и особенности экологии Baikalobia pseudoguttata, sp. nov.
(Plathelminthes, Turbellaria, Tricladida: Paludicola) из озера Байкал // Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна. Том. II. Водоемы и водотоки Восточной Сибири и Северной Монголии. Книга 1. –Новосибирск, Новосибирск, Наука. 2008. – С. – 720.
5. Порфирьев А.Г., Тимошкин О.А. Две близкородственные планарии из озера Байкал // Ученые записки Казанского государственного универ ситета. Серия естественные науки. – Т. 150. – Книга 1. – Казань, 2008. – С. 87 – 95.
6. Порфирьев А.Г., Тимошкин О.А. Сравнительно-морфологический ана лиз кожно-мышечного мешка, глотки и полового аппарата двух энде мичных байкальских планарий рода Archicotylus Korotneff, (Plathelminthes, Seriata, Tricladida) // ХХII Любищевские чтения. Совре менные проблемы эволюции (сборник докладов). – Т. 2. – Ульяновск, 2008. – С. 167 – 168.
7. Ланник Н.И., Порфирьев А.Г., Ризванов А.А., Голубев А.И. Молеку лярная филогения двух близкородственных планарий рода Archicotylus (Turbellaria, Tricladida, Paludicola) // Биология: традиции и инновации в XXI веке. – Казань: Изд-во Казанск. гос.ун-та, 2008. – С. 62 – 64.
8. Слепнева Е.Б., Порфирьев А.Г., Фролова Л.Л., Ризванов А.А. Филоге нетический анализ гена 18S рРНК планарий озера Байкал // Материалы II международной научно-практической конференции. Постгеномная эра в биологии и проблемы биотехнологии. Казань, 15 – 16 сентября 2008 г. Труды молодых ученых. – С. 122 – 123.
9. Слепнева Е.Б., Порфирьев А.Г, Фролова Л.Л., Ризванов А.А. Иденти фикация нуклеотидных последовательностей 18S рРНК планарий озера Байкал // XII международная Пущинская школа-конференция молодых ученых. Сборник тезисов. – Пущино, 2008. – С. 54.
10. Порфирьев А.Г., Тимошкин О.А., Зайцева Е.П. Новый вид рода Archi cotylus (Platelminthes, Seriata, Tricladida) // Зоологический журнал, (в печати).
Рис. 1. строение копулятивных органов безденодактильной B. pseudovariegata.
ад – аденодактиль, оа – общий атрий, г – глотка, кс – канал семяприемника, ма – мужской атрий, опя – общий проток яйцеводов, по – половое отверстие, пп – папилла пениса, ро – ротовое отверстие, св – семеводы, сп – семяприем ник, фл – флагеллум, я – яйцевод.
Рис. 2. Филогенетическое дерево по гену 18S рРНК по планариям Baikalobia, построенное методом ближайших соседей (NJ) Рис. 3. Филогенетическое дерево по гену 18S рРНК по планариям разных родов, построенное методом ближайших сосе дей (NJ) Apl – Archicotylus planus;
Asp – Archicotylus sp.;
Ali – Armilla livanovi;
Baa – Bdellocephala angarensis angarensis;
Bab – Bdellocephala angaren sis bathyalis;
Bam – Bdellocephala angarensis melanocinerea;
Ban – Bdellocephala annandalei;
Bbr – Bdellocephala brunnea;
Hgr – Hyperbulbina grubei;
Pfl – Protocotylus flavus;
Psp – Protocotylus sp.;
Rpu – Rimacephalus pulvinar;
She – Sorocelis hepatizon;
Sni – Sorocelis nigrofasciata – по лучены ранее К.Д. Кузнеделовым, О.А. Тимошкиным (1996).