В период 1968-1970 гг. нами изучались кариотипы клеток соматических тканей медоносной пчелы на последовательно разных фазах ее онтогенеза.
Сравнительное изучение хромосомных комплексов мы проводили на препаратах, приготовленных из соматических тканей личинок, куколок и взрослых особей маток, рабочих пчел и трутней. Во всех случаях для исследования отбирали насекомых, зафиксированных на соответственно одинаковых фазах индивидуального развития. Пробы личинок, куколок и взрослых особей брали в определенные часы суток и фиксировали смесью Карнуа. Для изготовления постоянных препаратов материал проб обрабатывали по общепринятой методике. Тонкие срезы (7-10 мкм) тканей окрашивали железным гематоксилином по Гейденгайиу, а также реактивом Шиффа. Всего было изготовлено около 2000 постоянных и несколько сот временных препаратов из следующих тканей: гиподермы, передней кишки, средней кишки, трахей, жирового тела, мальпигиевых сосудов, эноцитов и половых тканей.
Препараты просматривали под микроскопом МВ-30 при увеличении 3500 крат. Хромосомные комплексы клеток каждой группы тканей анализировали по рисункам, сделанным с помощью рисовального аппарата РА-4, а также по наиболее удачным микрофотографиям. Число хромосом подсчитывали в клетках, зафиксированных в мета—фазном или анафаэном периодах деления ядер, а также в клетках, у которых число хромосом изменяется посредством эндомитоэа, то есть без деления ядер.
В результате изучения хромосомных комплексов соматических клеток медоносной пчелы нами выявлены интересные и в ряде случаев новые факты и положения. В частности, была обнаружена суточная ритмика в митотических делениях клеток соматических тканей пчелы. Наибольшее число митотических делений клеток приходится на ночные часы и, по-видимому, определяется сменой дня и ночи. Неодинаковой оказалась интенсивность клеточных делении на разных фазах онтогенеза пчелы. Больше митотических делений клеток отмечено в тканях личинок первого и последнего возрастов. В тканях куколок митотическое деление клеток резко сокращается, а в тканях взрослых пчел (имаго), за немногими исключениями (половые и некоторые другие ткани), они отсутствуют.
Особый интерес представляют многочисленные факты высокой изменчивости количественного состава хромосом клеток всех исследованных нами соматических тканей, взятых на разных этапах онтогенеза.
В таблице 7 приведены количественные характеристики кариоти-пов соматических клеток, в которых можно было точно подсчитать’ число хромосом. В таблицу не включены, показатели кариотипов тех соматических клеток (с митотвческим и эндомитотическим делением хромосом), в которых невозможно было точно подсчитать количество хромосом. Из сказанного понятно, что величины знаменателей, которыми в таблицах отмечается число клеток соответствующего кариоти-па, являются лишь относительными. Вместе с тем имеются все основания считать, что приведенные показатели кариотипов вполне достоверно отра;кают факт чрезвычайно высокой изменчивости хромосомного состава клеток тканей пчелы на разных фазах ее онтогенеза.
Так, в клетках гиподермы односуточных личинок рабочих пчел, маток и трутней преобладают кариотипы с 16 и 32 хромосомами. А в клетках гиподермы трехсуточных личинок встречаются почти в равных количествах кариотипы с 14,16, 18, 24 и 32 хромосомами. Для клеток же гиподермы пятисуточных личинок характерны кариотипы со значительно увеличенным количеством хромосом — от 14,16, 20, 24 до 56,72 хромосом. При этом почти одинаково часто встречаются наборы хромосом, кратные и не кратные 8. В клетках гиподермы четырех- и пятисуточных куколок обнаружены кариотипы с уменьшенным числом хромосом, как бы возвращающихся к кариотипам клеток односуточных личинок.
Значительно изменяется число хромосом в клетках жирового тела личинок разных возрастов. Так, если в клетках жирового тела суточных личинок рабочих пчел, маток и трутней содержится 16, 24, 26 я 32 хромосомы, то в клетках жирового тела 3- и 5-суточных личинок часто встречаются кариотипы с 40, 44, 56, 96 и 120 хромосомами. Ка-рвопшы и этой ткани содержат число хромосом, кратные и не кратные 8. В клетках жирового тела куколок также обнаруживается^ своеобразный возврат к уменьшенному количеству хромосом.
Еще более изменчиво число хромосом в эноцвтах, особенно в эноцитах трутневых личинок старших возрастов. Эноциты суточных личинок содержат чаще всего 32 и 48 хромосом. В эноцитах же 3- и 5-суточных личинок преобладают кариотипы с 72, 96 и 128 хромосомами. Но высокие числа хромосом встречаются и в эноцитах 4- и 5-суточных трутневых куколок. Кариотипы же клеток половых тканей (яичников и семенников) содержат, как правило, по 16, 24, 32 и реже по 64 хромосомы. Хромосомные числа этих клеток, кратные 8, по-видимому, близки по своему составу к кариотипам половых клеток.
Из данных определенного закономерного увеличения количества хромосом в клетках соматических тканей пчелы на более поздних фазах ее онтогенеза можно сделать вывод о закономерном возрастании числа хромосом по мере увеличения дифференцирования и специализации тканей. В клетках тканей, прошедших в процессе онтогенеза наибольший путь развития, содержится и наибольшее число хромосом.
Положительная коррелятивная связь обнаруживается также между увеличением числа хромосом в клетках и усилением функцио-
нальной активности тканей. Таковы показатели числа хромосом и функциональной активности клеток жирового тела, эноцитов и маль-пигиевых сосудов. Указанная связь частично обнаруживается также между показателями функциональной активности тканей и объемом клеточных ядер.
Какова же природа массового изменения числа хромосом в клетках соматических тканей рабочих пчел, маток и трутней на разных фазах онтогенеза?
По нашему мнению, закономерное количественное изменение хромосомных комплексов в клетках тканей медоносной пчелы является выражением нормально протекающего процесса полиплоида-зации. То, что этот процесс является нормальным и массовым, доказывается тем, что он характерен для соматических клеток всех вполне нормальных особей пчелиной семьи.
В клетках тканей медоносной пчелы, как и у некоторых других видов насекомых (Мюнтцинг, 1959), полшшоидизация осуществляется в основном двумя путями: вследствие кратного или некратного увеличения числа хромосом, образующихся при митотнческом делении ядер, и вследствие кратного или некратного увеличения числа хромосом, образующихся при эндомитозе. При этом в соматических тканях пчелы встречаются почти в одинаковом количестве хромосомные комплексы разных типов полиплоидии, в том числе анеуплоидии.
Одна из главных причин массовой полиплоидизации соматических клеток всех особей пчелиной семьи заключается, по-видимому, в высокой степени их гетерозиготности. А последняя является следствием широкой полиандрии пчелиных маток, каждая из которых при оплодотворении спаривается и скрещивается не с одним, а всегда с тремя- пятью трутнями и более разных семей, а то и разных популяций.
Полиандрия, стихийная гибридизация и связанная с ней полиплоидизация соматических клеток играют, по-видимому, важную роль в повышении приспособительной изменчивости и жизнеспособности пчелиных семей.