ьского наблюдается также у V. rousseletii, V. aureus, V. gigas, V. tertius. У других видов, например у V. powersii и, по-видимому, у V. globator, гонидии дифференцируются поздно, только после освобождения дочернего ценобия из родительского шара.

Ряд исследований с привлечением электронной микроскопии посвящен инверсии — в высшей степени координированному процессу, вовлекающему многие клетки. Напомним, что быстрые синхронные серии митозов и цитокинезов дают начало чашевидно изогнутой пластинке, в которой ядра и центриоли в каждой клетке расположены на внутренней — вогнутой стороне, а пластиды — с выпуклой наружной стороны. Далее следует процесс инверсии. Ультраструктуральные исследования колонии, претерпевающей выворачивание наизнанку, позволили обнаружить некоторые черты, возможно, объясняющие механизм этого сложного процесса.

В клетках как вольвокса, так и эвдорины при образовании зародыша происходят неполные цитокинезы и таким образом они остаются соединенными посредством цитоплазматических мостиков, которые могут функционировать как каналы для межклеточного сообщения, обеспечивая слаженность в поведении многих клеток (рис. 53, А, Б). Все клетки пластинки одновременно удлиняются; также одновременно расширяется «ядерный» конец клетки и сокращается конец, несущий пластиду, где клетки остаются соединенными между собой цитоплазма-тическими мостиками, действующими как шарниры. Результатом является инверсия развивающихся ценобиев, после которой ядра и центриоли оказываются лежащими на выпуклой наружной поверхности (рис. 53, В). Удлинение клеток и расширение их «ядерного» конца (вообще изменение формы клетки), по-видимому, осуществляется при участии микротрубочек, расположенных по периферии клеток. В пользу этого свидетельствует тот факт, что обработка пластинок колхицином— ядом, специфически блокирующим полимеризацию микротрубочек, препятствует изменению формы клетки и нарушает инверсию.

Для освобождения дочерних сфероидов вольвокса инволюкрум (чехол) материнского ценобия должен быть отчасти или полностью лизирован. Как у хламидомонад для освобождения зооспор, так и у вольвоксов для освобождения дочерних сфероидов клетки вырабатывают гидролизирующие энзимы (лизины, автолизины), обладающие видовой специфичностью.

Половой процесс у ценобиальных вольвокальных, как и у одноклеточных, различается по форме: у гониума и пандорины наблюдается изогамия, у эвдорины — гетерогамия, у вольвокса — оогамия.

У гониума в каждой клетке образуются по 16 гамет, которые выходят в воду, где и копулируют. У пандорины вегетативные клетки выходят из слизи колонии и функционируют как изогаметы.

203

i

Рис. 53. Разрез через тоническое состояние и недавно претерпевшую инверсию колонию Eudorina eleguns.

А — восьмиклетная стадия. Деления неполные, клетки соединяются посредством цитоплазматических мостиков. Б—разрез через 16- или 32-клетные пластинки (тоническое состояние), некоторые клетки еще соединены широкими цитоплазматичес-кими мостиками, ядра расположены на вогнутой стороне, пластиды — на выпуклой стороне изогнутой пластинки. В — недавно вывернувшаяся колония

У Р. ипкосса сначала образуются группы колоний (до 20 и более), после чего гаметы начинают выходить из них, выдавливаясь из своих клеточных оболочек через крошечное отверстие. Когда передний конец гаметы начинает выскальзывать через отверстие, протопласт временно становится перетянутым. Поскольку здесь гаметы—это вегетативные клетки, вышедшие из колониального матрикса, то их морфология та же, что и у вегетативных клеток, только жгутики, более не ограниченные колониальной обверткой, движутся от точки их прикрепления к протопласту.

У P. ипкосса первоначальный мостик слияния образуется между передними концами двух совместимых гамет. Затем происходит быстрое (в течение 3—4 мин) боковое слияние. Сливающиеся гаметы обычно сходны по размерам, но могут быть и неодинаковыми. Размер гамет зависит от размера клеток колоний, из которых они выходят, колонии обоих типов спаривания продуцируют гаметы разных размеров.

Эвдорина (Е. elegans), как правило,— форма двудомная (гетеро-талличная), т. е. различают колонии женские и мужские. В женских

204

остановившихся колониях клетки разъединяются, сбрасывают свои оболочки и превращаются в крупные, снабженные жгутиками гаметы, которые, однако, неподвижны и остаются в слизи женской колонии (ввиду неподвижности женских гамет половой процесс эвдорины часто трактуют как оогамию). Каждая клетка мужской колонии в результате продольных делений образует изогнутую пластинку, претерпевающую инверсию. Полушаровидные пакеты из 16 — 32 двужгутиковых веретеновидных сперматозоидов освобождаются из слизистой обвертки родительской колонии, подплывают к женским ценобиям и распадаются на отдельные сперматозоиды. Сперматозоиды имеют стигму, две сократительные вакуоли, два жгутика одинаковой длины и во время движения меняют свою форму. У основания жгутиков сперматозоид несет тонкий цитоплаз-матический выступ, возможно (точно не установлено) принимающий участие в плазмогамии. Проникая в слизь женской колонии, сперматозоиды оплодотворяют женские клетки.

Действительное слияние сперматозоида (антерозоида) с женской гаметой (плазмогамию) у эвдорины не удавалось непосредственно наблюдать И. Н. Горожанкину, который лишь косвенно признал оплодотворение у Е. elegans на том основании, что при культуре во влажной камере женские колонии, изолированные от мужских (со сперматозоидами), более или менее скоро отмирали, а в присутствии последних давали ооспоры (зиготы). Слияние сперматозоида и женской гаметы у Е. elegans впервые увидел ученик И. Н. Горожанина русский альголог К. И. Мейер (1935). Согласно К. И. Мейе-ру, антерозоид прикрепляется к яйцеклетке носиком, прикладывается к ней боковой стороной и сливается с ней. Весь процесс длится 2 — 3 с. После К. И. Мейера еще два автора наблюдали и описали этот процесс: Н. Покок (N. А. Рососк, 1937) и М. Айенгар (М. Iyengar), причем данные Покок совпадают с таковыми К. И. Мейера, а наблюдения Айенгара отличаются: по Айенгару, у Е. elegans антерозоид входит в яйцеклетку не передним, а узким задним концом и сливается с яйцом, медленно погружаясь в него. Недавно X. Нозаки (Н. Nozaki, 1983) проследил плазмогамию у Е. elegans на массовом материале в лабораторной культуре. Согласно Нозаки, плазмогамия у Е. elegans начинается с вхождения переднего конца мужской гаметы в переднюю область женской гаметы. Сферическая четырехжгутиковая планозигота имеет два коротких жгутика, принадлежащих мужской гамете, и два длинных жгутика от женской гаметы. Вскоре жгутики разрушаются, секретируется гладкая клеточная стенка, и зигота, принимающая красновато-бурую окраску, переходит в состояние покоя.

Как упоминалось (гл. 4), вольвоксы переходят к половому размножению под действием специальных индукторов — веществ, выделяемых при освобождении и дезинтеграции пакетов сперматозоидов и споербных далее индуцировать образование половых сфероидов как в мужских, так и в женских клонах, до этого размножав-

205

шихся бесполым путем. Считается, что первые мужские сфероиды1, выделяющие индукторы, возникают в популяции? до того размножающейся бесполым путем, спонтанно. В случае V. carteri индуктор был идентифицирован как гликопротеид с молекулярной массой около 30000.

Различные виды и штаммы вольвокса характеризуются неодинаковым распределением половых органов. Так, V. carteri, У. rousseletii, V. gigas двудомны (мужские и женские половые клетки образуются в разных сфероидах) и гетероталличны, т. е, в пределах одного клона половой процесс невозможен. V. aureus тоже двудомный, но гомоталличный, т. е. половой процесс может происходить внутри одного клона. У этого вида сперматозоиды оплодотворяют гонидии, которые в присутствии мужских половых клеток функционируют в качестве яиц. V. powersii тоже двудомный и гомоталличный, но у него в отличие от V. aureus имеются специальные женские сфероиды. Примером вида однодомного (мужские и женские репродуктивные клетки формируются в одном и том же сфероиде) и гомоталличного может служить V. globator.

В отношении дифференциации пола наиболее хорошо изучен V. carteri f. nagariensis. Под воздействием индуктора, продуцируемого мужскими половыми сфероидами, гонидии женского клона образуют половые сфероиды с яйцеклетками (см. рис. 51,5"). При развитии сексуальных сфероидов деления в гонидии до 32-клеточ-ной стадии идентичны с таковыми при развитии бесполого зародыша. Клеточные деления на 32-клеточной стадии равновелики, и образуется 64-клеточный зародыш, в котором все клетки одинакового размера. На этой стадии наступают дифференцирующие клеточные деления: 32 передние клетки и несколько клеток в задней половине зародыша претерпевают неравновеликие деления. В результате возникает зародыш с 35—45 крупными инициальными яйцеклетками. Дальнейшее деление соматических клеток женского зародыша и инверсия происходят так же, как и при бесполом эмбриогенезе: образуются сфероиды обычно из 2—4 тыс. клеток. Гонидии мужского' клона реагируют на индуктор (из половых мужских сфероидов) образованием мужских зародышей (сфероидов). До 32-клеточной стадии деления в развивающемся мужском зародыше те же, что и при развитии бесполого зародыша. Дальнейшие деления с образованием 64, 128 и 256 клеток равновелики и при оптимальных условиях в результате еще одного деления может образоваться 512 клеток. Это финальное деление неравновеликое во всех клетках зародыша; в результате возникает мужской сфероид с крупными андрогонидиями (клетками, продуцирующими сперматозоиды) и мелкими соматическими клетками в отношении 1:1 (256 анд-рогонидий и 256 соматических клеток). Таким образом, в отличие от бесполых и женских мужские половые сфероиды — карликовые, состоящие всего из 512 клеток. В менее оптимальных условиях дифференцирующее окончательное деление может наступить на

206

более ранних (32—64- или 128-клетных) стадиях, но соотношение мелких соматических клеток и крупных андрогонидий будет то же—1:1 (см. рис. 51, В).

После инверсии мужского сфероид