Учёные выяснили роль мышечной и лакунарной систем в экстерне паразитических ракообразных

Зоологи из СПбГУ исследовали мышечную и лакунарную системы экстерны корнеголовых раков (Rhizocephala) — группы паразитических ракообразных. Работа опубликована в Journal of Morphology.

Корнеголовые раки — уникальные паразитические ракообразные, обитающие в морях по всему миру. Самки ризоцефал паразитируют на других ракообразных. При заражении в тело хозяина вводится небольшой клеточный зачаток, который развивается в корневидные выросты — интерну.

Взрослое тело ризоцефал формируется заново и не наследует органы личинки. Выросты интерны, прорастая через ткани хозяина, могут проникать в разные части его тела, включая нервную систему. Известно, что ризоцефалы изменяют физиологию, морфологию и поведение хозяев, а также вызывают паразитическую кастрацию.

Интерна — это сеть корневидных выростов, пронизывающих полость тела хозяина-ракообразного, что позволяет паразиту контролировать его.

После развития интерны самка ризоцефалы формирует экстерну — репродуктивный мешок, расположенный снаружи тела хозяина. Самцы ризоцефал находят самку со сформированной экстерной и имплантируют в неё крошечную капсулу со своим клеточным материалом — трихогон. Таким образом, ни самцы, ни самки взрослых ризоцефал не сохраняют черт, характерных для свободноживущих ракообразных.

Экстерна — это мешковидный женский репродуктивный орган паразитических усоногих, расположенный снаружи тела хозяина. В экстерне находится мантийная полость — камера, в которой вынашиваются развивающиеся эмбрионы.

Учёных интересовало, как питательные вещества транспортируются в экстерну, то есть как питательные вещества из интерны попадают к развивающимся личинкам. Ранее несколько авторов описывали систему лакун в экстерне — полостей, соединённых со стебельками интерны. Однако лакунарные структуры были описаны только на гистологических срезах.

Было ясно лишь, что какие-то полости существуют, но пространственная организация этих лакун описана не была. Поэтому исследователи решили визуализировать и описать, во-первых, саму лакунарную систему экстерны, а во-вторых, мышечную систему, которая может играть роль пропульсаторного органа, помогающего перемещать жидкость по лакунарной системе.

Зоологи использовали микрокомпьютерную томографию для изучения организации лакунарной системы у паразитических ризоцефал. Этот метод позволяет визуализировать различные структуры в экстерне, не повреждая её. Реконструкция пространственной организации различных структур в экстерне, включая её лакунарную систему, с помощью томографии гораздо проще и нагляднее, чем при использовании стандартных гистологических методов.

Также исследователи использовали конфокальную лазерную сканирующую микроскопию для изучения мышечной системы. Эта техника позволяет получать изображения мышечной системы с высоким разрешением. Структуры, представляющие интерес, можно пометить флуоресцентными маркерами, а всё остальное на снимке останется чёрным фоном и не будет мешать восприятию. Кроме того, эта методика также позволяет получать реконструкции трёхмерных структур внутри объекта.

Исследования с помощью конфокальной микроскопии проводились в Ресурсном центре «Микроскопия и микроанализ» Научного парка СПбГУ.

Предполагаемый механизм работы системы:

• Когда кольцевые мышцы сокращаются, экстерна ризоцефалы сжимается, просвет лакун сужается, и жидкость из лакун выталкивается в интерну.
• Когда кольцевые мышцы расслабляются, экстерна ризоцефалы расширяется, и лакуны также расширяются.
• Затем, после смешивания в интерне, жидкость закачивается обратно в лакуны экстерны.

Также были описаны кольцевые мышцы в основании экстерны и в стебельках, соединяющих экстерну с интерной. По-видимому, эти мышцы могут закрывать просвет стебелька и ограничивать поток жидкости либо внутри экстерны, либо из интерны в экстерну, чтобы было время для смешивания жидкости в интерне.