Доклад: И у медуз бывают мутанты
Доклад: И у медуз бывают мутанты
Всякий, кто хоть раз плавал в Черном (Белом, Японском) море,
видел медуз. Самых обычных - ушастых медуз аврелий (Aurelia aurita). В Черном
море многочисленны еще медузы-корнероты (Rhizostoma pulmo). У аврелии в
колоколе хорошо заметны четыре крупные фиолетовые гонады, а под колоколом -
столько же крупных ротовых лопастей. У корнерота тоже четыре ротовые лопасти,
только каждая раздвоена. В общем, четырехлучевая симметрия. Она типична для
сцифоидных медуз. Однако иногда встречаются особи с тремя, пятью или шестью
гонадами и ротовыми лопастями. Аномальная симметрия!
Л.Гершвин из Калифорнийского университета в Беркли решила
разобраться в этой аномалии (Gershwin L. // J. Mar.
Biol. Assoc. U.K. 1999. V.79. №6. P.993-1000). Она ловила медуз в море,
а также работала с разводимыми в неволе - японскими по происхождению Aurelia
aurita и местными калифорнийскими Aurelia labiata, кроме того, анализировала
еще три вида. Сцифоидные медузы размножаются так: из яйца вылупляется крохотная
личинка - планула. Поплавав некоторое время в толще воды, она опускается на дно
и становится сидячим полипом, который вскоре начинает делиться, превращаясь в
нечто подобное стопке малюсеньких блюдечек на ножке. Блюдечки одно за другим,
по два-три каждые сутки, отделяются (этот процесс называется стробиляцией) и
расплываются. Название у них красивое - эфиры. Каждая эфира - это уже медуза,
только недоразвитая. Она претерпевает метаморфоз и превращается в молодую
медузу. Все эфиры от одного полипа генетически идентичны, как однояйцевые
близнецы. И симметрию эфира сохраняет на всю жизнь. Прекрасная модель для
исследования генетических закономерностей аномальной симметрии!
Гершвин ловила медуз A.labiata в море у южной Калифорнии и
определяла их симметрию. У Лонг-Бич аномальными оказалось около 10% медуз:
10.8% самцов и 9.1% самок. Среди самцов, кроме обычных тетрамерных, часто
попадались пента- и гексамерные, среди самок - в основном гексамерные. 10% аномальных
особей - это очень много (как если бы каждый десятый встречный на улице был с
тремя глазами!). Но у Ньюпорт-Бей аномальных медуз было меньше 5% (в один год
чаще попадались тримерные, в другой - пента- и гексамерные), а у Сан-Диего из
241 медузы все были нормальными! Хотя расстояние между этими пунктами всего в
полсотни миль. Примерно такая же картина наблюдалась и у других видов медуз.
Медуза Aurelia aurita, вид снизу (а); образование эфир (эф)
у аврелии (б); медуза Rhizostoma pulmo, вид сбоку (в); схема образования медуз
с трех-, четырех- (норма), пяти- и шестилучевой симметрией из эфир, отрожденных
одним и тем же полипом (г)
В аквариуме среди эфир, отделившихся от одного и того же
полипа, встречались все варианты симметрии - от трех- до шестилучевой. Еще
сильнее менялось число органов чувств - ропалиев (в норме их 8) и краевых
лопастей (в норме 16). У эфир от одного полипа количество ропалиев колебалось
от 4 до 12. Доля аномальных особей у родившихся в аквариуме A.aurita составляла
12.3%, у Pelagia colorata 11.3%. По литературным данным, частота аномальных
особей у аврелий колеблется от полутора до 20-25%. Эти мутанты - не
“безнадежные уроды”, они живут и размножаются!
Получение потомства от аномальных (шестилучевых) аврелий
оказалось задачей, гораздо более трудной, чем от обычных, но Гершвин это
удалось. Одну линию она поддерживала 4.5 мес. Сначала почти все эфиры (88.9%)
были аномальными, через 2 мес. их доля в новорожденном потомстве снизилась до
половины (50.9%), а к концу опыта до 29%. Ни пониженная температура, ни
химический стресс (действие йода) не влияли на симметрию, хотя оба фактора
воздействовали на отделение и метаморфоз эфир. Вывод ясен: аномальная симметрия
- следствие случайной и чисто генетической изменчивости, не зависящей от
факторов среды. Жизнеспособность таких медуз понижена, но они имеют какой-то
механизм саморемонта, так что со временем положение нормализуется. Однако
мутации возникают снова и снова с такой периодичностью, что стабилизирующий
отбор не успевает убирать аномальных животных, и частота появления мутантов
остается хоть и сильно изменчивой, но достаточно высокой.
Механизмы поддержания стабильности, вероятно, сильно
различаются у разных видов животных с радиальной симметрией. Например, самая
обычная мелководная морская звезда в водах нашего Приморья - патирия (Patiria
pectinifera) - обычно имеет пять лучей, но нередки звезды с четырьмя и шестью
лучами, попадаются с тремя и с семью. Так же изменчиво число лучей у
тропических звезд рода Linckia. А вот крупные красивые морские звезды рода
Asterias, обычные у нас на севере и Дальнем Востоке, всегда пятилучевые.
Значит, для медуз и некоторых видов морских звезд аномальная симметрия не столь
опасна, раз стабилизирующий естественный отбор ее не запрещает, как, например,
- трехглазых особей у позвоночных!
Возможно, изменение симметрии - один из важных путей
эволюции кишечнополостных животных и родственных им групп. Коралловые полипы,
например, более эволюционно продвинуты, чем сцифоидные медузы; среди них и
вымершие палеозойские четырехлучевые, и ныне здравствующие шестилучевые
(актинии, мадрепоровые кораллы и др.), и восьмилучевые кораллы (мягкие
альционарии, роговые горгониевые, морские перья). А в докембрии, в вендский
период, существовали животные спорного систематического положения, но близкие к
кишечнополостным и характеризовавшиеся трехлучевой симметрией (некоторые из них
были открыты и описаны М.А.Федонкиным - Федонкин
М.А. Загадки вендской фауны // Природа. 1989. №8. С.59-72; 2000. №9. С.3-11).
Не исключено, что переход в процессе эволюции кишечнополостных от трехлучевой
симметрии через четырехлучевую к шести- и восьмилучевой был облегчен нестрогим
закреплением порядка симметрии и постоянным появлением аномалий - “сырья” для
движущего естественного отбора.
Литература
Статья К.Н. Несиса,
доктор биологических наук, Москва
|