Дрібні акваріумні рибки, такі як, даніо реріо, японська Медаком (Oryzias latipes) і гуппі популярні модельні організми для вивчення хребетних і токсикологічних досліджень. Крім того, гуппі (Poecilia reticulata) стає модельним організмом для поведінкових досліджень, зокрема, залицянь і статевих переваг, генетичних робіт. Гуппі були першими рибками, у яких виявлений, зчеплений з підлогою, локус (область гена) забарвлення (Winge, 1927). Уже протягом століття увагу генетиків і екологів привертає багатство колірних варіацій дорослих самців гуппі.
Натуралістам гуппі цікаві не тільки тому, що самці мають дивовижну забарвлення, але також тому, що самки мають унікальну здатність до живородіння. Ймовірно, читачеві буде цікаво дізнатися про деякі деталі харчування зародка і стадіях його внутрішньоутробного розвитку.
На жаль, роботи, присвячені раннього розвитку живонароджених риб, ускладнені, тому що неможливо проводити маніпуляції з ембріоном. Тому, на відміну від класичних генетичних досліджень з спостереженнями за забарвленням гуппі, дані щодо онтогенезу цих рибок мізерні. Для вивчення раннього розвитку ембріона необхідно оптимізувати умови культивування in vitro, що дозволить створити адекватні умови спостереження.
Гуппі відноситься до сімейства пецилієві, що включає живородні види. Запліднена ікра залишається в фолікулах протягом вагітності (Turner, 1940; Lambert, 1970). Синхронно розвиваються ооцити на фазі діплотени, перед тим, як остаточно дозріти і бути заплідненими, накопичують поживні речовини в гранулах жовтка.
Диплотена - стадія розвитку статевих клітин. Четверта стадія першої профази мейозу, що характеризується виникненням відштовхування гомологічних хромосом одна від одної.
Сплетіння портальної системи судин жовтка, що належить плоду, і фолікула вагітної самки гуппі, утворюючи, так звану, фолікулярну псевдоплаценту, дозволяє ефективно здійснювати газообмін і видаляти продукти метаболізму. Після запліднення, розвивається ембріон живиться своїми запасами і не має потребу в харчуванні від матері (Turner, 1940; Thibault Schultz, 1978).
Строго кажучи, гуппі є Яйцеживородящие видом, тому що ембріон має відносно багато жовтка і харчується своїми запасами. Справжні живородні види, такі як ссавці, на етапі антенатального розвитку мають мало власного жовтка і харчуються від організму матері через плаценту.
Матротрофія (екстраембріональной харчування) - процес прямого перенесення поживних речовин від матері розвивається зародку. Індекс матротрофіі порівнює суху масу малька при народженні з масою заплідненої ікринки. Чим більше індекс, тим вище взаємодія матері і плоду.
Таким чином, дослідники продемонстрували, що потомство видів Poeciliopsis turrubarensis і Poeciliopsis infans при народженні практично не відрізняється за масою від икромечущих риб, тоді як індекс матротрофіі Poeciliopsis presidionis і Poeciliopsis prolifica говорить про активний харчуванні ембріона з кровоносного русла матері. Тобто личинки Poeciliopsis presidionis і Poeciliopsis prolifica є матротрофнимі.
Дослідники змогли провести продовжене культивування ембріонів гуппі і зареєструвати всі стадії розвитку.
протокол культивування
Для отримання ембріонів бралися самки гуппі, які містилися в лабораторних умовах при температурі 25 ° C і 12 годинному дні. Рибки наркотизуйте 0.035% розчином MS-222 (етил-3-амінобензойної кислоти метансульфонат) або 0.05% MABA (мета - аминобензойной кислоти етиловий ефір метансульфонат) і декапітованих. Гострими ножицями відкривався доступ до черевної порожнини, з якої витягали яєчники. Яєчники поміщали в сольовий 90% фосфатний буфер, і з них під мікроскопом забиралися ембріони. Якщо зародок мав залишки фолікула, то перед культивування фолікул віддалявся.
Спостереження за розвитком зародків гуппі
Днів після пологів - розвиток витягнутих з самки ембріонів відраховується в днях від останніх пологів цієї самки.
Перша ілюстрація на фотографії 1 представляє незрілі ооцити на етапі вітеллогенеза. На стадії 3 розвитку зрілий ооцит містить жирові гранули, які розподілені по поверхні жовтка. Після запліднення жирові гранули зливаються і розташовуються під ембріоном, який формує бластодиск (стадія 4). В ході 5 стадії видна примітивна смужка на диску. На стадії 6 формування зорового ковпачка очі залишаються непігментованими, в нижній частині жовткового мішка видно кровоносні судини портальної системи, серце виглядає як пульсуючий трубка. На стадії 7 появи очі з'являється світло-коричнева пігментація райдужки, спочатку у верхній передній області, а потім по всій райдужці. На цій стадії меланофори не видно на голові і тулубі. На стадії раннього очі - пігментовані очі, включаючи судинну оболонку, збільшуються в розмірах, з'являються відростки черевних плавників. Мускулатура сомітов і несомітов диференціюється.
Меланофори - пігментні клітини з чорним пігментом меланіном.
Подальша класифікація на стадії середнього, пізнього очі грунтується на прогресивній диференціювання очей, яка проходить паралельно з фарбуванням шкіри на голові і тілі. На стадії середнього очі ембріон має повністю пофарбовані очі. На стадії пізнього очі - судини покривають більшу частину сітківки, а промені спинного, черевних і хвостового плавників диференційовані. Сегментована мускулатура утворюється з приблизно 30 сомітов (H на малюнку 1).
Осьова мускулатура рибки спочатку формується з сегментованих параксіальної (з кожного боку від осі і вздовж неї) ділянок мезодерми, сомітов, які, в свою чергу, дають початок міотомія (попередники м'язів). Соміт також дає початок - склеротом (попередник хребта і кісток) і дерматит (попередник дерми).
На стадії середнього очі меланофори спочатку виникають вище середнього мозку, а пізніше позаду зчленування середнього і заднього мозку (G на малюнку). На етапі пізнього очі чорна смуга пігментних клітин розмежовує горизонтальну серединну лінію. Найбільш гострі чорні пігментні клітини на голові збільшуються в розмірі, стають деревоподібними, і їх кількість також зростає. Різні частини тіла ембріона покриті Меланофори різної форми. Більш того, з'являються парні спинні і вентральні забарвлені смуги. За ними слідують друга, тьмяна горизонтальна смуга меланофорів вище і паралельно серединної лінії. Фарбування тіла непомітно аж до стадії дуже пізнього очі, коли між дорсальній і вентральної смугами меланофорів з'являється малюнок з ромбовидних меланофорів. Цей малюнок поступово розвивається від переднього верхнього кінця до задньої черевної області тіла (I на малюнку 1). Меланофори і ірідофори накопичуються на бічних ділянках оболонки, що покриває жовток. На найбільш пізній стадії розвитку очей ірідофори також диференціюються на судинній оболонці очей (I, K на малюнку 1).
Одночасно зі зникненням жовтка практично прямий кут між головою і тулубом поступово випрямляється (H-K на малюнку 1). Зрілий ембріон повністю втрачає запаси жовткового мішка. Нарешті, перед появою малька гуппі на світло, рветься оболонка фолікула (K на малюнку 1).