Соматическая полиплоидизация — широко распространенное явление, присущее и животному, и растительному миру.
Клетки с разной степенью плоидности у пчел наблюдали ряд авторов (Petrunkewttch, 1913; Merriam a. Ris, 1954; Risler, 1954; Knytel, 1967; M. Г. Стекольщиков, 1970), но они не проследили изменение плоидности соматических клеток у разных стаз Apis mellifera L. в онтогенезе.
Для более полной характеристики плоидности клеток тканей пчелы (Apis mellifera l~), особенно таких, где увеличение числа хромосом идет путем эндомитоза и подсчет их затруднен, было проведено цитофотометричесхое изучение содержания ДНК интерфазных ядер.
Относительное содержание ДНК определяли методом двухволно-вон цитофотометрии на цитофотометре ИЦИГ (конструкция цитофото-метра и расчет количества ДНК описаны Шерудило, 1964,1968).
В двух длинах волн измерялись световые потоки через ядро (величина поглощения в ядре пропорциональна количеству связанного с ДНК фуксина).
Для цитофотометрирования мы использовали следующие ткани личинок, предкуколок, куколок и имаго трутней и рабочих пчел, фиксированных в смеси спирта и уксусной кислоты (3il): гиподерму, жировое тело, эноциты, среднюю кишку, мальпигиевы сосуды.
Названные ткани препарировали в разбавленном спирте в чашке Петри, дно которой было покрыто слоем воска, под бинокулярной лупой. Отпрепарированную ткань помещали в размягчающую смесь (по Дыбан, 1970). Затем ткань переносили на предметное стекло в каплю 45 %-ной уксусной кислоты, накрывали покровным стеклом и слегка давили. Замораживали жидким азотом, удаляли покровное стекло, препарат помещали на 5 мин в 96-градусный этиловый спирт. После этого препарат подсушивали на воздухе.
Окрашивали препараты реактивом Шиффа (по прописи де Томаэи -Пирс, 1962), с рН, доведенным до 3,2 (Шерудило, 1965). Гидролиз проводили в 1 н. НС1 при 60 *С в термостате в течение 9 мин (время установлено нами по кривой гидролиза). Изучено было 15 000 ядер.
Исходным эталоном ДНК (обозначили его буквой с) служили данные анализа гистограммы, построенной по результатам цитофото-метрии ядер спермиев трутня (200 ядер).
Из анализа данных цитофотометрии следует, что в ходе развития стаз Apis meliifera L. уже с ранней личиночной стадии отмечается увеличение содержания ДНК в ядре в разных тканях в разной степени. Так, плоидность гиподермы на первом этапе личиночного развития увеличивается до 32с (4 редупликации). На второй стадии личиночного развития различаются два пика плоидности — около 8с и 32с и у самцов, и у самок. У трутня в гиподерме встречаются единичные клетки с плоидностью до 64с (5 редупликаций).
У предкуколок содержание ДНК на ядро составляет 32с На последнем этапе развития пчелы встречаются в основном ядра плоидности 32с ДНК, хотя встречаются классы и меньшей плоидности 16с-8с-4с.
Плоидностъ ядер в клетках гиподермы ограничена в основном классом 32с ДНК. Это могут быть клетки 32с16п (ядра клеток G2-nony-ляции; Gelfant, 1963, по Анисимову и др., 1974) с набором премитоти-ческих хромосом, или клетки типа 32с32п — с незавершенным митозом в Gj-фазе.
Наибольшее число хромосом, обнаруженное нами в клетках гиподермы, 64 (4п), но по содержанию ДНК клетки достигают 32с.
В мальпигиевых сосудах, жировом теле, средней кишке, эноцитах уровень плоидности достигает значительных степеней.
На раннем этапе развития пчелы в клетках мальпигиевых сосудов отмечаются митотические деления. На последующих стадиях развития митозы в мальпигиевых сосудах не наблюдаются почти до конца стадии куколок.
На втором и третьем этапах развития личинки уровень полиплои-дизации ядер мальпигиевых сосудов доходит до 128с
У куколки I преобладает еще класс 32с, но на следующей стадии в клетках мальпигиевых сосудов имаго, где отмечаются в это время довольно интенсивные митозы, хотя и преобладает класс 32с, но появились классы более низкой степени плоидности — до 8с, 4с.
В период отсутствия митозов клетки мальпигиевых сосудов растут, плоидностъ их увеличивается до 128с и более, в ходе метаморфоза личиночные мальпигиевы сосуды лизируются, а в имагиналь-ных на стадии куколок наблюдаются интенсивные митозы, плоидность по содержанию ДНК 32с и ниже. Число редупликаций ДНК в мальпигиевых сосудах достигает 6-7.
В клетках эиоцитов митозов’ не наблюдали ни на одной стадии развития пчелы. На первом этапе постэмбрионального развития в клетках эноцитов содержание ДНК на ядро достигает 128с ну самок, и у самцов.
На следующей личиночной стадии отмечается дальнейшее увеличение степени плоидности ядер эноцитов: у самцов преобладает класс 192с, у рабочих пчел — 64с. Полиплоидиэация достигает 512с у трутней и 256с у рабочих пчел.
Наибольший разброс в классах плоидности для ядер эноцитов обнаруживается на последней личиночной стадии (трутень) и на стадии куколки I (у рабочих пчел) — плоидность у самок увеличивается почти до 1024с.
К концу развития пчелы в эноцитах имаго отмечается меньшее содержание ДНК на ядро — 32с (трутень), 64с (самки), хотя встречаются ядра до 128-256с плоидности. Число редупликаций ДНК в эноцитах достигает 9.
Со стадии иредкуколки и затем куколки клетки и ядра эноцитов чрезвычайно сильно вырастают. Личиночные эноциты затем дегенерируют, а имагинальные уменьшаются в размерах. Это явление для эноцитов насекомых отмечали многие ученые (Караваева, 1898; Кожевников, 1900; Поярков, 1910, по Шванвич, 1949).
Полиплоидные митозы в- клетках пчелы наблюдали Petrunkewitch (1901), Meres (1907), Sanderson a. Hall (1948), Woyke (1964, 1966), Мег-«am a. Ris (1954), Risler (1954), Knytel (1967), M. Г. Стекольщиков (1970) N другие авторы, которые обнаружили это явление у личинок пчелы, но не проследили изменения плоидности этих клеток в онтогенезе.
Наши данные (при изучении числа хромосом и цитофотометрии интерфазных ядер) свидетельствуют о том, что часть соматических клеток пчелы полиплоидизируется, по-видимому, в результате изменений митоза (отсутствие цитотомии). Так возникают клетки 4с (8х) 4п, лающие начало клеткам более высокой степени плоидности в ходе мезавершения митозов при размножении клетки (1бс1бп, 32с32п). Иидимо, эти изменения вполне закономерны на определенных этапах развития пчелы.
Другая часть клеток представляет, по-видимому, Gj-популяцию (Gelfant, 1963, по Анисимову и др., 1974). Это клетки типа 4с2п, 8с4п, 16с8п и т. п. — клетки эти уже прошли S-фазу — период редупликации ДНК, но хромосомы еще не разошлись — предмитотические хромосомы.
32с — это в основном класс максимальной плоидности клеток, нолиплоидизирующихся митотическим путем (жировое тело и малыш-i иевы сосуды на ранних этапах развития, гиподерма). Это могут быть ядра клеток Gi-популяции (32с16п) или ядра клеток (32с32п).
Полученные нами данные об увеличении плоидности клеток эноцитов, средней кишки, жирового тела, мальпигиевых сосудов путем эндомитозов согласуются с данными Suomalainen (1950) и Cognet-li (I961) для других видов, которые отмечают, что эндополиплоидиза-ция — закономерное, часто встречающееся явление среди насекомых с партеногенезом. Более того, существуют данные (Sato, 1931; Фролова, l935;GchouLi,Chao-Ju-Ji, 1936,по Астаурову, 1968) о том, что возникновение партеногенеза предрасполагает к незамедлительному возникновению полиплоидии.
Полиплоидиэация клеток эноцитов, средней кишки, жирового тела, по данным цитофотометрии, наибольшая у поздней личинки и у предкуколки. Связано это, по-видимому, со спецификой каждой ткани на определенном этапе развития (до метаморфоза и после).
Эндомитоэ сопутствует часто дифференциации тканей. Он имеет определенное значение, как отмечают А. Г. Кнорре (1959), А. А. Про-кофьева-Бельговская (I960), Б. Л. Астауров (1968), в приспособлении клеток к выполнению специфических функций. Он связан с увеличением генетического материала ядра, количества синтезируемых белков и нуклеиновых кислот.
При эндомитотической полиплоидизации в подавляющем большинстве случаев (в средней кишке, частично эноцитах и жировом теле) не выявляются морфологически обособленные хромосомы.