Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

"Национальный научный центр морской биологии"

Дальневосточного отделения Российской академии наук

Структура / Лаборатория физиологии /
 

690041, Россия

г. Владивосток

ул. Пальчевского, д. 17

Тел.: (423) 2310905

Факс: (423) 2310900

 
Противодействие
  коррупции и терроризму
 

Интернет-ресурсы ННЦМБ:


- Журнал "Биология моря"
- Музей ННЦМБ ДВО РАН
- МБС "Восток"
- Морской заповедник
- Океанариум
- Биота Японского моря
- Морской биобанк
- Отдел глубоководного
  оборудования
- Дальневосточный центр
  электронной микроскопии
- Центр мониторинга
   микроводорослей
- Центр аквакультуры
- Кафедра иностранных
  языков ДВО РАН
- Совет молодых ученых
   ННЦМБ ДВО РАН
- ДВМО
- Штрихкодирование живых
  организмов на основе ДНК
- "Рыбы Приморья"
- Библиографический
  указатель по биогеографии
 

Интернет-ссылки:


- Президиум ДВО РАН
- Базовая сеть ДВО РАН
- РФФИ
- ДВФУ

Российская академия наук

 

ФАНО России

 

Последнее обновление:

 

ЛАБОРАТОРИЯ ФИЗИОЛОГИИ

Научный руководитель: Кондрашев Сергей Львович, к.б.н., ст.н.с., руководит лабораторией с 2000 г., работает в ННЦМБ (ранее - ИБМ ДВО РАН) с 1975 г. после окончания целевой аспирантуры в Московском Государственном Университете им. М.В. Ломоносова (биологический факультет, каф. Зологии позвоночных).

По состоянию на март 2018 года численность составляет 10 человек.

Лаборатория образована в 2000 г. на базе Лаборатории физиологической экологии, которой руководил академик А.В. Жирмунский (с 1967 г. по октябрь 2000 г.), и Лаборатории физиологии рыб, развившейся из основанных в разные годы лабораторий: эволюционной физиологии (к.б.н. О.Ю. Орлов, 1971-1973 гг.; д.б.н. В.А. Цвиленева, 1973-1983 гг.; к.б.н. С.Л. Кондрашев, 1982-2000 гг.), и электронной микроскопии (позднее - группа физиологии онтогенеза, д.б.н. А.А. Максимович, 1971 - 2000 гг.).

В 2016 году в состав лаборатории вошли сотрудники лаборатории цитофизиологии, основанной выдающимся нейроморфологом, д.м.н. П.А. Мотавкиным, который руководил этой лабораторией с момента создания (1967) до 1988 года. Позднее руководство осуществлялось д.б.н. Ю.С. Хотимченко (до 2000 г.) и к.б.н. М.А. Ващенко (до 2016 г.).

Основные направления научных исследований:

  • Клеточные и биохимические механизмы адаптации морских рыб и беспозвоночных к условиям среды обитания.
  • Механизмы зрения и зрительно-управляемого поведения животных.

Основными методами исследования являются световая и электронная микроскопия, спектрофотометрия, физико-химический анализ содержания микроэлементов и тяжелых металлов, поведенческие наблюдения. География исследований - в основном прибрежная зона Дальнего Востоке России.

Лаборатория располагает набором световых микроскопов, приборами для спектральных измерений света, оборудованием для подготовки исследуемых образцов и гистологических препарартов. В распоряжении лаборатории имеются рабочие площади на Моской биологической станции "Восток". Сотрудники активно используют возможности и приборную базу коллективного центра электронной микроскопии.

Проводимые исследования госбюджетным темам:

Тема: "Исследование физиолого-биохимических механизмов адаптации морских организмов к меняющимся условиям среды обитания и экстремальным воздействиям" (рук. к.б.н. М.А Ващенко).

Цель НИР - изучение реакций адаптаций и повреждения у морских организмов (микроводорослей, донных беспозвоночных и рыб) при воздействии неоптимальных абиотических факторов среды и загрязняющих веществ, а также использование биоиндикаторов для контроля состояния морской среды.

Морские организмы, обитающие в прибрежной морской зоне, подвержены воздействию разнообразных экстремальных факторов среды - гипоксии, гипер- и гипотермии, пониженной солености, а также антропогенного загрязнения. Процессы воспроизводства биоресурсов в значительной степени зависят от качества водной среды в мелководных зонах, поскольку именно здесь размножаются и проходят ранние стадии онтогенеза многие виды рыб и беспозвоночных животных. Морские организмы обладают необходимым запасом фенотипической морфофизиологической пластичности, позволяющей им адаптироваться к многокомпонентной изменяющейся внешней среде и выживать в достаточно широких диапазонах температуры, солености и содержания кислорода. Однако механизмы этой пластичности в значительной степени не изучены.

Особый интерес представляет такое последствие загрязнения морских вод городскими и сельскохозяйственными сточными водами как эвтрофикация - обогащение морской среды веществами, стимулирующими развитие фитопланктона. В приповерхностных слоях создается «избыточная» биомасса фитопланктона, которая не успевает утилизироваться зоопланктоном. Микроводоросли потребляют растворенный в воде кислород, кроме того, избыточный фитопланктон оседает на дно, где подвергается микробиологическому разложению с потреблением кислорода. Это становится причиной развития гипоксии, наиболее сильно выраженной в придонном слое воды, поэтому изучение механизмов адаптации донных беспозвоночных к дефициту кислорода представляет актуальную задачу.

По некоторым оценкам, морские беспозвоночные с внешним оплодотворением и питающейся фитопланктоном (планктотрофной) личинкой составляют около 70% всех видов морских беспозвоночных. Репродуктивный цикл морских таких животных завершается нерестом, приуроченным к сезону с оптимальными условиями для развития потомства - температурой и соленостью воды, наличием пищи для потомства. В связи с этим большой интерес представляет изучение репродуктивных адаптаций донных беспозвоночных с планктотрофной личинкой к эвтрофированной среде обитания.

Изучение реакций морских организмов на изменение химического состава среды, происходящих на разных уровнях организации, от молекулярного до популяционного и биоценотического, необходимо для того чтобы выявить такие реакции, по которым можно судить о наличии в морской среде загрязняющих веществ, то есть которые могут служить биомаркёрами загрязнения и использоваться в системе биологического мониторинга качества прибрежных вод. Свойство некоторых гидробионтов, таких как прикрепленные моллюски, в частности митилиды, накапливать в своих органах и тканях различные химические соединения используют для оценки уровня загрязнения ими водных экосистем путем химического анализа тканей моллюсков. С другой стороны, поступление загрязняющих веществ в организм гидробионта приводит к запуску сложной цепочки биохимических реакций, в результате которой появляются вещества, не характерные для нормального метаболизма (молекулярные биомаркеры загрязнения) и патологические изменения органов и тканей - гистологические биомаркеры загрязнения. По характеру и степени выраженности таких изменений можно судить об уровне загрязнения морской среды определенными группами химических соединений, с одной стороны, и об уровне опасности загрязненной среды обитания для гидробионтов, с другой стороны.

Тема: "Региональная специализация фоторецепторов сетчатки и нейронов центральной нервной системы позвоночных" (рук. к.б.н. С.Л. Кондрашев).

Цель НИР - сравнительное исследование морфо-физиологической организации зрительной системы позвоночных, отражающей специализированные адаптации к внешней среде, восприятию и анализу зрительных стимулов.

Специализация отдельных нейронов и зрительных путей прослеживается на самых разных уровнях организации зрительной системы позвоночных и среди представителей всех систематических групп, включая высших приматов и человека. Характерными примерами такой специализации является неравномерное (мозаичное) присутствие фоторецепторов в сетчатке, различие в их спектральной чувствительности, сложное пространственное распределение, формирующее поля повышенной плотности нейронов и зоны острого зрения. Представляет значительный интерес выяснение того, как отражаются специальные морфо-физиологические особенности фоторецепторов и нейронов более высокого порядка в поведенческих реакциях животных.

Низшие позвоночные (рыбы и амфибии) традиционно являются модельными экспериментальными объектами для изучения этой проблемы, физиологии зрения и цветового зрения, в частности. Удобство этих объектов определяется их доступностью, лёгкостью содержания, сравнительной простотой постановки экспериментов, а также тем, тем, что у них уже на уровне сетчатки выделяются существенные признаки зрительного окружения, и производится значительная доля анализа информации при ее передаче от фоторецепторов до уровня ганглиозных клеток сетчатки (ГК), сообщающих основные сведения о признаках зрительного окружения в мозг. К тому же строение их сетчатки устроена типично для всех позвоночных.

Фоторецепторы сетчатки - входные нейроны зрительной системы - содержат разнообразные зрительные пигменты и проявяляют отчетливые признаки специализации. В литературе имеются сведения о зрительных пигментах рыб из разных семейств или принадлежащих определенной экологической группе, обитающих в водоеме с относительно однородными свойствами. Несмотря на постоянное пополнение сведений о свойствах фоторецепторов и зрительных пигментах рыб, имеющихся данных недостаточно, либо они неполны. Прибрежная ихтиофауна Японского моря насчитывает сотни видов и несколько десятков семейств, что предоставляет большие возможности для сравнительных исследований. В этой связи задача НИР, связанная с определением морфологии и спектральной чувствительности фоторецепторов сетчатки, а также свойств зрительных пигментов морских рыб, продолжает быть актуальной.

К настоящему времени накоплены достаточно обширные сведения о специфике нейрональной организации как центральных, так и периферических (сетчатка) компонентов зрительной системы позвоночных. Известны основные закономерности обработки зрительной информации на уровне сетчатки, а также ее дальнейшего преобразования в зрительных центрах разного уровня. В то же время, одно из актуальных и интенсивно развивающихся направлений современной нейробиологии - количественное описание и моделирование функционирования зрительной системы - невозможно без детальных сведений о типах и количестве нервных клеток, участвующих в обработке зрительной информации, комплексной характеристики их морфологии, классификации, пространственной организации и связей, равно как и их физиологических свойств. В связи с необходимостью построения классификации нейронов встает задача разработки эффетивных методов математического анализа материала с целью получения адекватных результатов. Вся обработанная сетчаткой информация передается в мозг животных конечными нейронами - ганглиозными клетками. К сегодняшнему дню ГК низших позвоночных, в частности, рыб, изучены хуже, нежели ГК высших позвоночных. Структурная организация и центральные проекции ГК исследованы лишь у примерно двух десятков видов рыб. Для проверки гипотез о путях и направлениях филогенетических преобразований зрительной системы требуется привлечение сравнительного материала от достаточно большого числа видов, представляющих разные таксоны. В этой связи степень изученности ГК рыб можно считать недостаточной, учитывая видовое богатство этой группы позвоночных, широту адаптивной радиации и разнообразие занимаемых экологических ниш

Имеются детальные данные о физиологических свойствах различных ганглиозных клеток сетчатки, направляющих аксоны из сетчатки в разные центры мозга. Так, известно, что бесхвостые амфибии имеют специальный канал (проекцию сетчатки в ядро Беллончи промежуточного мозга) для передачи трихроматических сигналов о цвете стимулов, с редким способом «кодирования»: временнoй рисунок залпа импульсов в зрительном волокне зависит от цвета. При этом основной поток зрительной информации в крышу среднего мозга, посылаемый другими типами ганглиозных клеток оказывается дихроматическим. Таким образом, остается нерешенном вопрос об участии фоторецепторов разных типов в цветоразличении, цветокодировании и модуляции поведенческих реакций. Ранее в нашей лаборатории было показано, что некоторые виды амфибий являются уникальными модельными объектами для изучения цветового зрения позвоночных по ряду важных причин. Они устойчиво работают в лаборатории; их поведение воспроизводимо при контролируемых условиях освещения; они активно реагируют на неподвижные и плоские стимулы, и даже на их дисплейные изображения. Всё это позволяет давать исчерпывающее физическое описание применяемых стимулов и проводить строгие поведенческие эксперименты по исследованию механизмов цветового зрения.

Основные фундаментальные и прикладные результаты:

Тема: "Исследование физиолого-биохимических механизмов адаптации морских организмов к меняющимся условиям среды обитания и экстремальным воздействиям"

  1. Исследована роль газообразных посредников (оксида азота, сероводорода) в адаптации центральной нервной системы (ЦНС) к действию экологических стресс-факторов (гипоксии, гипертермии и антропогенного загрязнения) у ряда видов двустворчатых моллюсков и ракообразных из зал. Петра Великого (Японское море), имеющих различные биолого-экологические характеристики. Показано, что в норме нитроксидергическая компонента хорошо выражена в ЦНС одних видов (таких как долгоживущие митилиды модиолус Modiolus kurilensis и мидия Грея Crenomytilus grayanus, крабы Oratosquilla oratoria, Eriocheir japonica, Hemigrapsus sanguineus и H. penicillatus) и практически отсутствует у других видов (мегангулюс Megangulus venulosus, приморский гребешок Mizuhopecten yessoensis, японский гребешок Chlamys farreri nipponensis, крабы Hapalagaster dentate, Paralithodes camtschatica, Pugettia quadridens и др.). При действии стресс-факторов доля нитроксидергических нейронов и интенсивность их иммуногистохимического окрашивания увеличивались у всех исследованных видов. Электронномикроскопические исследования выявили лучшую сохранность нитроксид-позитивных структур в ЦНС беспозвоночных, по сравнению с нитроксид-негативными структурами. Сделаны выводы о нейропротективной роли увеличения продукции эндогенного оксида азота и о наличии взаимосвязи между исходным уровнем оксида азота в ЦНС исследованных видов и их адаптивными возможностями.

    Исследования топографии и динамики активности ферментов синтеза оксида азота (NO-синтаза - NOS) и сероводорода (цистатионин-β-синтаза - СВS ) в мозге прибрежного краба H. sanguineus через 1, 6 и 12 ч аноксии выявили изменения числа и активности NOS- и СВS-иммунопозитивных клеток, выраженность которых зависела от длительности воздействия. У прибрежного мохнаторукого краба E. japonica, способного обитать и в морской, и в пресной воде, выявлено одновременное увеличение доли NO- и H2S-содержащих нейронов в определенных структурах мозга у крабов, обитающих в пресной воде. Сохранение баланса между системами оксида азота и сероводорода в мозге крабов свидетельствует о совместном участии их в центральной регуляции адаптивных механизмов при аноксии и, по-видимому, играет важную роль в адаптации этих гидробионтов к кислородной недостаточности.

    Kotsyuba E.P. NO- and H2S brain systems of the Japanese shore crab Hemigrapsus sanguineus under conditions of anoxia // Biology Bulletin. 2012. Vol. 39, № 3. P. 264-270.

    Коцюба Е.П. Топография NO и H2S систем в мозге мохнаторукого краба Eriocheir japonica (De Haan, 1835) (Decapoda: Varunidae) // Биология моря. 2012. Т. 38, № 3. С. 219-226.

    Черток В.М., Коцюба Е.П. Сравнительная характеристика uNОЅ-позитивных структур в ЦНС некоторых видов ракообразных // Цитология. 2015. Т. 57, № 8. С. 584-591.

    Ващенко М.А., Коцюба Е.П. Топография NO-синтазы в центральной нервной системе двустворчатых моллюсков в норме и при действии стресс-факторов // Тихоокеанский медицинский журнал. 2016. № 2. С. 34-41.

  2. Исследовано распределение индуцируемого гипоксией кислородчувствительного транскрипционного фактора 1? (HIF-1?) в центральной нервной системе (ЦНС) мохнаторукого краба Eriocheir japonica (устойчивого к дефициту кислорода вида) и приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis (чувствительного к дефициту кислорода виду) при аноксии и повышенной температуре. В мозге мохнаторукого краба выявлены две популяции клеток, экспрессирующих HIF-1α: нейроны и гемоциты. Предполагается, что фактор HIF-1α может участвовать в реализации центральных механизмов регуляции кислородного гомеостаза организма краба при адаптации к краткосрочной и долгосрочной гипоксии путем изменения метаболизма и локомоторных поведенческих реакций.

    В ЦНС гребешков в норме HIF-1α не обнаружен, но через 2 ч аноксии фактор выявляется в нейронах висцерального и церебральных ганглиев. Установлено, что изменение HIF-1α-иммунореактивности при аноксии в каждом из ганглиев имеет собственную динамику, выраженность которой зависит от длительности аноксии и температуры. Представленные данные свидетельствуют об участии HIF-1α в активации нейропротекторных механизмов в нервных ганглиях, контролирующих жизненно-важные функции у M. yessoensis в условиях краткосрочной гипоксии.

    Kotsyuba E.P. Hypoxia-inducible factor 1α in the central nervous system of the scallop Mizuhopecten yessoensis Jay, 1857 (Bivalvia: Pectinidae) during anoxia and elevated temperatures // Russian Journal of Marine Biology. 2017. Vol. 43, No. 4. P. 293-301.

    Chertok V.M., Kotsyuba E.P. Localization and quantitative assessment of oxygen-sensitive hypoxia-inducible factor 1α in the brain of the mitten crab Eriocheir japonica in normal conditions and acute anoxia (an immunohistochemical study) // Neuroscience and Behavioral Physiology. 2017. Vol. 47, № 1. P. 12-16.

  3. Исследованы репродуктивные адаптации морского ежа Strongylocentrotus intermedius в северо-западной части Японского моря. Охарактеризованы особенности нереста морского ежа в районах с различным уровнем первичной продукции. При условиях относительно высокого обилия фитопланктона (концентрация хлорофилла а около 1 мкг/л и выше) нерест морских ежей носит массовый характер и длится меньше месяца. При условиях низкого обилия фитопланктона (концентрация хлорофилла а менее 1 мкг/л) период нереста морских ежей растянут на 2 месяца и более. Часть популяции S. intermedius не завершает репродуктивный цикл нерестом, и невыметанные яйцеклетки и сперма резорбируются в гонадах.

    Zhadan P.M., Vaschenko M.A., Almyashova T.N. Spawning failure in the sea urchin Strongylocentrotus intermedius in the northwestern Sea of Japan: Potential environmental causes // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2015. Vol. 465. P. 11-23.

    Zhadan P.M., Vaschenko M.A., Lobanov V.B., Sergeev A.F., Kotova S.A. Fine-scale temporal study of the influence of hydrobiological conditions on the spawning of the sea urchin Strongylocentrotus intermedius // Marine Ecology Progress Series. 2016. Vol. 550. P. 147-161.

    Zhadan P.M., Vaschenko M.A., Ryazanov S.D. Assessing the effect of environmental factors on the spawning activity of the sea urchin Strongylocentrotus intermedius through video recording observations // Marine Ecology Progress Series. 2018. (doi: https://doi.org/10.3354/meps12436)

  4. В свете полученных нами данных о фитопланктоне как основном регуляторе нереста морского ежа S. intermedius обобщены результаты многолетних (2003-2017 гг.) исследований влияния факторов среды на воспроизводство этого вида в северо-западной части Японского моря. Установлено, что в период с 1970-1980 гг. по настоящее время произошел сдвиг сроков нереста с осени на раннее лето в популяциях, обитающих в подвергнутых антропогенному загрязнению районах, в результате чего появились 3 типа поселений морского ежа, отличающихся соотношением особей с ранним (конец мая - июнь) и поздним (сентябрь - начало октября) сроками нереста. Показано, что фотопериод и температура не могут рассматриваться как основные факторы, определяющие сдвиг сроков созревания гонад и нереста у S. intermedius, и что фитопланктон является важнейшим стимулом нереста. Выдвинута гипотеза о том, что сдвиг сроков нереста с осени на раннее лето в популяциях S. intermedius обусловлен фенотипической реакцией этого вида на изменения окружающей среды, связанные с эвтрофикацией.

    Zhadan P.M., Vaschenko M.A., Almyashova T.N. Effects of environmental factors on reproduction of the sea urchin Strongylocentrotus intermedius // Sea urchin - from environment to aquaculture and biomedicine / ed. Agnello M. InTech: 2017. Chpt. 3. P. 35-69. http://doi.org/10.5772/65503

  5. Исследованы репродуктивные адаптации амфиподы Ampelisca eschrichtii - массовогоый вида и основного кормового объекта серых китов Eschrichtius robustus на шельфе северо-восточного побережья о. Сахалин на глубине более 40 м. Установлено, что A. eschrichtii имеет двухлетний жизненный цикл и производит две порции ювенилов, выход которых приурочен к изобилию пищи в окружающей среде. Потомство A. eschrichtii появляется в зимне-весенний период, а в июле-октябре новорожденные ювенилы отсутствуют, что указывает на сезонную изменчивость кормовой базы амфиподы. Установлено, что репродуктивная адаптация амфиподы к отсутствию пищи в летне-осенний период заключается в накоплении запасов трофического материала в теле животных в богатый пищей зимне-весенний период и использовании его для репродуктивных процессов в летне-осенний период.

    Demchenko N.L., Chapman J.W., Durkina V.B., Fadeev V.I. Life history and production of the western gray whale’s prey, Ampelisca eschrichtii Kroyer, 1842 (Amphipoda, Ampeliscidae) // PLoS ONE. 2016. Vol. 11, № 1. P. 1-18.

  6. Изучено явление симбиоза зеленой одноклеточной микроводоросли и двустворчатого моллюска Modiolus kurilensis (=Modiolus modiolus, сем. Mytilidae). Впервые определена первичная последовательность нуклеотидов (1521) гена SSU rRNA микроводоросли, инфицирующей модиолуса. Морфологический и филогенетический анализ выявил высокое (99,7%) сходство одноклеточных зеленых водорослей, поражающих двустворчатых моллюсков - представителей сем. Mytilidae из тихоокеанских и атлантических прибрежных вод. Установлена принадлежность этих водорослей к роду Coccomyxa (Chlorophyta: Chlorococcales) и их идентичность свободноживущей зеленой микроводоросли, выделенной из почвы, что указывает на путь поступления Coccomyxa sp. в морские прибрежные воды. Изучено влияние инфицирования водорослью Coccomyxa sp. на состояние двустворчатых моллюсков M. kurilensis из зал. Петра Великого (Японское море). Выявлено несколько негативных эффектов инфекции на репродукцию моллюсков: недоразвитие гонады, проявлявшееся в значительном уменьшении площади ацинусов и увеличении прослойки соединительной ткани между ними; затороможенность некоторых стадий репродуктивного цикла; продукция меньшего количества половых клеток. Все это предполагает сниженную продукцию потомства инфицированными моллюсками. Высокая степень инфильтрации внутренних органов моллюсков гемоцитами, фагоцитирующими клетки водорослей, и наличие некротических изменений в тканях свидетельствуют о том, что водоросль оказывает умеренно патогенное воздействие.

    Syasina I.G., Kukhlevsky A.D., Kovaleva A.L., Vaschenko M.A. Phylogenetic and morphological characterization of the green alga infesting the horse mussel Modiolus modiolus from Vityaz Bay (Peter the Great Bay, Sea of Japan) // Journal of Invertebrate Pathology. 2012. Vol. 111, № 2. P. 175-181.

    Vaschenko M.A., Kovaleva A.L., Syasina I.G., Kukhlevsky A.D. Reproduction-related effects of green alga Coccomyxa sp. infestation in the horse mussel Modiolus modiolus // Journal of Invertebrate Pathology. 2013. Vol. 113, № 1. P. 86-95.

  7. Исследовано влияние ксенобиотиков-эстрогенов гексэстрола и нонилфенола на содержание вителлогенина (Vtg) в плазме крови полосатой камбалы Liopsetta pinnifasciata весной (посленерестовая стадия репродуктивного цикла) и осенью (пик вителлогенеза). Обнаружены 2 формы Vtg - VtgAa (180 кДа) и VtgAb (98 кДа). Показано, что оба вещества индуцируют синтез Vtg и у самок, и у самцов камбалы (в норме Vtg у самцов отсутствует, поэтому его присутствие является молекулярным биомаркером загрязнения среды веществами с функциями гормонов-эстрогенов), но нонилфенол в меньшей степени, чем гексэстрол. Весной в плазме крови у обоих полов накапливается VtgAb, а осенью - VtgAa.

    Syasina I.G., Shved N.A. Hexestrol- and nonylphenol-induced differential vitellogenin synthesis in female and male barfin plaice Liopsetta pinnifasciata // Environmental Toxicology and Pharmacology. 2015. Vol. 39, № 2. P. 597-605.

  8. Гистопатологическое обследование камбал из не подвергнутого загрязнению района (б. Киевка Японского моря) показало, что в летний период у 28% самцов встречаются некротические изменения семенников неустановленной этиологии. Дегенеративные изменения в гонадах самок не зарегистрированы. Различные патологические изменения были выявлены в жабрах, печени и почках, но в большинстве случаев установлена их взаимосвязь с наличием паразитов. В то же время, интенсивная атрезия фолликулов выявлена в яичниках камбал, обитающих в загрязненных районах Уссурийского залива. Полученные данные следует учитывать при интерпретации результатов гистопатологического анализа органов рыб при проведении биомониторинговых исследований.

    Syasina I.G. Histopathology of the black plaice Pseudopleuronectes obscurus from a marine reference area // International Journal of Aquaculture and Fishery Sciences. 2017. P. 012-017.

  9. Выявлены различия в адаптационных стратегиях двух видов двустворчатых моллюсков-митилид к аномально высокому уровню тяжелых металлов в среде. Показано, что защитная стратегия Modiolus kurilensis (=Modiolus modiolus) направлена на накопление металлов-токсикантов во всех органах до порогового уровня и на последующее их выведение, а защитная стратегия Crenomytilus grayanus - на временную изоляцию организма от неблагоприятного воздействия среды. У C. grayanus при резком изменении условий среды существенно нарушаются процессы регуляции Fe, Mn и Pb.

    Подгурская О.В., Кавун В.Я. Оценка адаптационно-защитного потенциала двустворчатых моллюсков Modiolus modiolus (Linnaeus, 1758) и Crenomytilus grayanus (Dunker, 1853) в условиях повышенного содержания тяжелых металлов в среде // Биология моря. 2012. Т. 38, № 2. С. 174-182.

  10. Проведена сравнительная оценка влияния наночастиц CuO и ионов меди на соотношение микроэлементов (Cu, Fe, Zn, Mn, Cd) в жабрах, пищеварительной железе и почках мидии Грея Crenomytilus grayanus в условиях эксперимента. Показано, что в органах мидий, подвергнутых воздействию наночастиц CuO, отсутствовало существенное накопление меди, тогда как в органах мидий, подвергнутых воздействию ионной формы меди, содержание этого металла увеличилось в 2-3 раза через 10 сут эксперимента. Это может быть связано с низкой биодоступностью элемента, обусловленной свойствами наночастиц CuO: в морской воде они образуют агрегации, которые могут выпадать в осадок, а также сорбироваться слизью на поверхности жабр моллюсков.

    Фадеева Ю.И., Кавун В.Я., Слободскова В.В., Челомин В.П. Сравнительная оценка биодоступности наночастиц и ионов меди для мидии Грея Crenomytilus grayanus (Dunker,1853) (Bivalvia : Mytilidae) в условиях лабораторного эксперимента // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2016. Т. 12, № 3. С. 5-9.

  11. Исследована пространственная изменчивость концентрации металлов Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd и Ni в тканях массового вида митилид Septifer bilocularis, собранного на коралловых рифах вдоль побережья Вьетнама от Сиамского залива до зал. Халонг. Сравнение полученных данных с результатами изучения митилид из других регионов показало, что мидия S. bilocularis может быть рекомендована для биомониторинга уровня концентрации следовых металлов в биотопах коралловых рифов Вьетнама.

    Шулькин В.М., Кавун В.Я. Концентрация металлов в тканях митилиды Septifer bilocularis (Linnaeus, 1758) (Bivalvia) как возможный индикатор качества вод коралловых рифов у побережья Вьетнама // Биология моря. 2018. Т. 44, № 1. С. 58–65.

Тема: "Региональная специализация фоторецепторов сетчатки и нейронов ентральной нервной системы позвоночных"

  1. Проведенное впервые исследование зрительных пигментов и строения фоторецепторов японского анчоуса показало, что у этого вида цветовое зрение менее развито по сравнением с большинством пелагических и прибрежных видов рыб, однако наличие его в дорзальной и вентральной частях сетчатки сочетается с возможной чувствительностью к поляризованному свету в центральной области сетчатки. Таким образом, на примере этого вида мы показали уникальное сочетание двух модальностей зрения, не встречающееся ни у какого другого представителя позвоночных животных. Эти механизмы существенны для обеспечения жизненных потребностей анчоусов, так как формируются уже на личиночных стадиях развития.

    Kondrashev S.L., Gnyubkina V.P., Zueva L.V. Structure and spectral sensitivity of photoreceptors of two anchovy species: Engraulis japonicus and Engraulis encrasicolus // Vision Research. 2012. V. 68. P. 19-27.

    Гнюбкина В.П., Кондрашев С.Л., Епур И.B. Некоторые аспекты эмбрионального и постэмбрионального развития японского анчоуса Engraulis japonicus Temminck et Schlegel, 1846 в заливе Восток Японского моря // Биология моря. 2013. Т. 39, № 4. С. 254-260.

    Kondrashev S.L, Kornienko M.S., Gnyubkina V.P., Frolova L.T. Intraretinal variability and specialization of cones in Japanese anchovy (Engraulis japonicus, Engraulidae) // Journal of Morphology. 2016. V. 277. P. 472-481.

  2. Сопоставление спектральной чувствительности зрительных пигментов и молекулярно-генетических данных о структуре зрительных белков-опсинов у японского анчоуса и сардины-иваси обнаружило наличие пигментов, чувствительных к ультрафиолетовому свету у иваси и показало хорошее соответствие между микроспектрометрическими характеристиками пигментов и молекулярными данными. Эти результаты важны для понимания хода эволюции зрительных пигментов и адаптации зрения к условим освещения в море.

    Kondrashev S.L., Miyazaki T., Lamash N.E., Tsuchiya T. Three cone opsin genes determine the properties of the visual spectra in the Japanese anchovy Engraulis japonicus (Engraulidae, Teleostei) // Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 1041-1052.

    Miyazaki T., Kondrashev S.L., Tsuchiya T. Visual pigment genes and absorbance spectra in the Japanese sardine Sardinops melanostictus (Teleostei: Clupeiformes) // Comp. Physiol. Biochem. Part B. 2018. V. 218. P. 54-63.

  3. Показано, что два типа палочек сетчатки амфибий ("зеленые" и "красные") определённо включены в систему цветового зрения. Сравнение наших результатов с литературными данными показало, что в разных формах поведения (брачное, охотничье, фототаксис) роль палочек (и, соответственно, зрительных нервных путей к мозгу) специализирована. Если в первых двух их работа ограничена порогом мезопического (сумеречного) освещения, то в фототаксисе оба типа палочек работают совместно и обеспечивают цветоразличение до предельных порогов яркости (на 4-5 порядков ниже, чем у человека).

    Yovanovich C.A.M., Koskela S.M., Nevala N., Kondrashev S.L., Kelber A., Donner K. The dual rod system of amphibians supports colour discrimination at the absolute visual threshold // Phil. Trans. Roy. Soc. B. 2017. Vol. 372. № 1717. https://doi.org/10.1098/rstb.2016.0066

  4. Впервые исследована синаптическая организация биплексиформных клеток (БК) сетчатки рыб. Установлено, что внутреннее и наружное дендритные ветвления БК образуют синаптические контакты с нейронами, соответственно, проксимальной и дистальной сетчатки, при этом БК выступают в роли постсинаптических элементов. В дистальной сетчатке преобладают ленточные и обычные синапсы БК. Первые формируются фоторецепторами (как палочками, так и колбочками), вторые - предположительно, горизонтальными клетками. В проксимальной сетчатке БК образуют в основном обычные синапсы с амакриновыми клетками. Основная часть синаптических контактов приходится на терминальные отделы дендритных ветвлений. Ранее нами было показано, что БК бурого терпуга проецируются в крышу среднего мозга. Вкупе с настоящими результатами это предполагает существование у рыб ранее неизвестного механизма передачи зрительной информации в мозг по моносинаптическому пути (фоторецепторы - БК - нейроны крыши среднего мозга).

    Пущин И.И. Биплексиформные клетки сетчатки позвоночных // Сенсорные системы. 2010. Т. 24, № 2. стр. 137-140.

    Pushchin I.I., Kalachev A.V. Biplexiform ganglion cells contact photoreceptors in the retina of the greenling Hexagrammos octogrammus // Synapse. 2010. Vol. 64, is. 12. P. 937-940.

  5. Совместно с сотрудниками ИППИ РАН (Москва) выполнено электрофизиологическое исследование зрительных элементов, регистрируемых в зрительном тектуме карася в норме и при аппликации хлорида кобальта. Показано, что кобальтовая блокада приводит к угнетению ответов элементов с обширными нечётко оформленными рецептивными полями, в то время как элементы с небольшими рецептивными полями практически не угнетаются. Помимо размеров рецептивных колей, указанные группы элементов различаются по форме импульсов и характеру ответов. Полученные данные убедительно доказывают, что регистрируемые в зрительном тектуме рыб реакции элементов вышеперечисленных типов со сравнительно небольшими чётко локализованными рецептивными полями отводятся от аксональных терминалей ганглиозных клеток сетчатки. Результаты работы имеют важное методологическое значение для электрофизиологических исследований зрительной системы низших позвоночных.

    Maximova E.M., Pushchin I.I., Maximov P.V., Maximov V.V. Presynaptic and postsynaptic single-unit responses in the goldfish tectum as revealed by a reversible synaptic transmission blocker // J. Integr. Neurosci. 2012. Vol. 11, iss. 2. P. 183-191.

  6. Впервые выполнен комплексный анализ морфологии и пространственной организации ганглиозных клеток сетчатки (ГКС), включая клетки, принадлежащие к периферическому отделу добавочной зрительной системы бесхвостых амфибий. Также изучена структурная организация ГКС дальневосточной красноперки Tribolodon brandti. На примере лягушки Rana temporaria , показано, что изученные клетки добавочной зрительной системы распадаются на две вполне однородные группы. Клетки, отнесённые к первой группе, образуют в сетчатке кластеры с сильно перекрывающимися дендритными полями, что говорит об их функциональной гетерогенности. Полученные данные свидетельствуют о том, что, подобно млекопитающим, физиологическая специфичность дирекционально чувствительных ГКС земноводных определяется не структурными различиями, а спецификой связей и различиями в синаптических входах. У красноперки выделено восемь клеточных типов. Основными типообразующими признаками оказались размеры дендритного поля, уровень ветвления дендритов в сетчатке, а также особенности хода и ветвления дендритов. Выделенные типы достоверно различались по ряду переменных, связанных с вышеуказанными признаками. Результаты силуэтного анализа свидетельствуют о естественности выделенных типов. Результаты работы важны для понимания механизмов зрительно обусловленного поведения низших позвоночных и функциональных особенностей и эволюционных преобразований сетчатки низших позвоночных.

    Pushchin I.I., Podugolnikova T.A., Kondrashev S.L. A multivariate approach to structural heterogeneity of retinal ganglion cells // Vis. Neurosci. 2011. Vol. 28 is. 6. pp. 499-512.

    Pushchin I.I. Retinal ganglion cells of the accessory optic system: A review // Journal of Integrative Neuroscience. 2013. Vol. 12. №. 1. P. 1-18.

    Pushchin I.I., Karetin Yu.A. Retinal ganglion cells in the Pacific redfin Tribolodon brandtii Dybowski, 1872: Morphology and diversity // J. Comp. Neurol. 2014. Vol. 522, Is. 6, pp. 1355-1372.

    Pushchin I.I., Zyumchenko N.E. Retinal Ganglion Cell Topography and Spatial Resolving Power in the Oriental Fire-bellied Toad Bombina orientalis // J. Integr. Neurosci. 2015. Vol. 14, is. 4. pp. 1-14.

  7. Развиты методы кластерного и силуэтного анализа в приложении к классификации полиморфных клеток и нейронов. Предложенные методы классификации оказались адекватными и эффективными в применении к целомоцитам и ганглиозным клеткам сетчатки. В качестве примеров изучена структура распластанных in vitro целомоцитов короткосифонной каллисты Callista brevisiphonata и афеластерии японской Aphelasterias japonica. Также изучена структурная организация ганглиозных клеток сетчатки снежного керчака Myoxocephalus brandti. Выполнена параметризация сегментно-кабельных моделей клеток и выделено восемь клеточных типов. Предложенный подход к классификации различных типов клеток может стать хорошей альтернативой традиционным подходам к классификации, в частности, элементам иммунной системы и нейронам беспозвоночных и позвоночных животных.

    Karetin Yu.A., Pushchin I.I. Analysis of the shapes of hemocytes of Callista brevisiphonata in vitro (Bivalvia, Veneridae) // Cytometry Part A. 2015. Vol. 87, Is. 8, pp. 773-776.

    Karetin Y.A., Pushchin I.I. Analysis of the shapes of coelomocytes of Aphelasterias japonica in vitro (Echinodermata: Asteroidea) // Protoplasma. 2017. Vol. 254, is. 4, pp. 1805-1811.

    Pushchin I.I. The structure and diversity of retinal ganglion cells in steller's sculpin Myoxocephalus stelleri Tilesius, 1811 // Journal of Comparative Neurology. 2017. Vol. 525, is. 5, pp. 1122-1138.

Коллектив лаборатории успешно сотрудничает с российскими и зарубежными коллегами в области изучения:

  • репродуктивных адаптаций донных беспозвоночных (морских ежей, двустворчатых моллюсков, ракообразных), имеющих в жизненном цикле стадию пелагической планктотрофной личинки;
  • морфо-физиологических адаптаций зрительной системы и принципов обработки сигналов в зрительно-управляемом поведении животных;.
  • сравнительных исследований морфологии сетчатки, спектральной чувствительности фоторецепторов и молекулярно-генетической структуры зрительных белков-опсинов у рыб бассейна Японского моря.

Сотрудники лаборатоии участвуют в престижных всероссийских и международных конференциях.

Информация подготовлена научным руководителем Лаборатории физиологии к.б.н. С.Л. Кондрашевым.

Структура / Лаборатория физиологии /