Особенности пигментации икpы сиговых рыб.

Пигментация икры рыб уже многие годы привлекает внимание ихтиологов. Это обусловлено наличием прямых корреляций между содержанием пигментов в икре и качеством половых продуктов, а также выживаемостью икры и личинок в процессе эмбрионально-личиночного развития (Соин, 1956, 1961, 1962, 1968; Никаноров, 1959; Боровик, 1962; Яржомбек, 1964, 1970; Логинова, 1967,1969; Галкина, 1969; Карнаухов, 1973; Микулин, Соин, 1975; Галактионова, 1983). 

Однако до настоящего времени довольно подробно изучены лишь каро-тиноидные пигменты и меланин, хотя в литературе встречаются данные о пигментах другой природы (Микулин и др., 1978; Микулин, 1981; Бриттон, 1986). 

Икра сиговых рыб окрашена весьма разнообразно: у ряпушки она имеет цвет от слабо-лимонного до ярко-оранжевого, у рипуса - от желтого до розового, у пеляди - от лимонного до яркооранжевого, у чудского сига — от желтого до почти коричневого, у муксуна — от слабо-желтого (почти белого) до ярко-оранжевого, у чира - от молочно-белого до слабо-желтого, у байкальского омуля — от светло-желтого до темно-оранжевого, почти вишневого (Лебедева, 1974; Черняев, 1982). 

Качественный состав пигментов икры сиговых изучен крайне слабо. Судя по нашим предварительным исследованиям (Черняев и др., 1987), в икре сиговых рыб, помимо каротиноидов и меланина, присутствует гемопротеид, идентифицированный нами как цитохром ”0”. Целью настоящего исследования было определение качественного состава пигментов икры сиговых рыб в связи с экологическими особенностями ее развития. 

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА 

Материалом для настоящей работы послужила икра и гонады 11 видов сиговых рыб (табл. 1). Пробы гонад и икры (5 г) отмывали от крови и полостной жидкости и хранили, замораживая или помещая в насыщенный раствор хлористого натрия или сахарозы. 

Окисленную форму цитохрома ”0” получали путем добавления в супер-натант персульфата, а восстановленную — путем добавления дитионита с последующей регистрацией дифференциального спектра оптического поглощения восстановленной формы относительно окисленной на спектрофотометре ”Hitachi-356”. Количественное определение гемопротеида осуществляли по величине первого максимума (7-полоса) в дифференциальном спектре поглощения света восстановленной формой гемопротеида относительно окисленной в области 428 нм. Вычисление производили по фор-AV 

муле X =-, где X - количество цитохрома в мкмоль/г, V — объем су- 

пернатанта в мл, I - длина луча в кювете в см, р - вес пробы в г, А - оптическая плотность раствора, е— коэффициент миллимолярной экстинкции гемопротеида в полосе 428-460 нм, равный 152 (Chance, Williams, 1956). 

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 

Мы считаем полезным обратить внимание читателей на особенности качественного состава пигментов, а также на биохимические свойства обнаруженного нами в икре сиговых рыб гемопротеида (Черняев и др., 1987). 

Визуальное изучение икры сиговых рыб позволяет отметить, что плазменная часть яйца практически депигментирована. Основной вклад в цветность икринки вносят наиболее интенсивно окрашенные жировые капли желтка к собственно желток. Исследование спектральных характеристик живой икры севанского сига (in vivo) показало наличие в спектре поглощения света целого ряда максимумов в областях 420—430, 460—464, 490-492, 530 и 560 нм. 

Раздельное спектрофотометрическое изучение плазменной части икры, жировых капель желтка и собственно желтка показало, что плазменная часть икры и жировые капли желтка содержат пигменты каротиноидной природы, спектральная характеристика которых свидетельствует о наличии преимущественно кетокаротиноидов. Водорастворимая часть желтка содержит гемопротеид, спектр которого характеризуется максимумами поглощения света в области 428, 530, 560 нм. Это подтверждает, что гемопротеид в икре находится в восстановленном состоянии. Спектр поглощения света обнаруженного гемопротеида значительно отличался от спектра поглощения гемоглобина и супернатантов гомогенатов печени, почек и мышц исследованных видов сиговых рыб.

Спектр оптического поглощения окисленной формы гемопротеида имел 7-максимум при 419 нм. Дифференциальный спектр восстановленной формы гемопротеида относительно окисленной имел a-максимум при 560 нм, 7-максимум при 428 и слабо выраженный /3-максимум при 528—531 нм. Соотношение коэффициентов экстинкции в а- и 7-полосах поглощения дифференциального спектра соответствовало 1: 7,6. В восстановленной форме гемопротеид легко связывается с окисью углерода. Дифференциальный спектр восстановленного гемопротеида в присутствии окиси углерода относительно восстановленного гемопротеида имеет максимум при 418 нм и минимум при 432 нм. Такой дифференциальный спектр в присутствии СО характерен для цитохром оксидазы 6-типа, а именно для цитохрома ”0”, самой распространенной оксидазы у бактерий (Jurtchuk, Yang, 1980). 

Частичная очистка цитохрома методом концентрирования полученного препарата ультрафильтрацией и его гельфильтрацией на колонке с Сефаро-зой 4B-CL позволила обнаружить спектрально чистый цитохром в последних фракциях колонки после прохождения буферного раствора КН2Р04 (50 мМ, pH = 7,5) в объеме, равном общему объему Сефарозы. После гельфильтрации цитохром ”0” находился в окисленном состоянии. Концентрация гема на белок составила около 3 нмолей гема на мг белка (при использовании коэффициента экстинкции е“бонм = ^0) • 

Исследование динамики содержания цитохрома ”0” в икре севанского сига в процессе развития показало, что от стадии двух бластомеров до стадии пигментации глаз существенных изменений количества гема на мг белка в первичной надосадочной жидкости, полученной при центрифугировании ик 'ы, по сравнению с содержанием цитохрома в неоплодотворенной икре не обнаружено. После выклева наблюдается резкое снижение содержа- 

 

Таблица 1 

Содержание пигментов в икре разных видов рыб 

ния цитохрома и его практически полное исчезновение к моменту рассасывания желточного мешка личинок (Черняев и др., 1987). 

Сравнение спектральных характеристик супернатантов икры сиговых рыб и икры представителей рыб других систематических групп показало, что цитохром ”0” достоверно обнаружен только в икре 11 видов сиговых рыб (см. табл. ). 

Количество гемопротеида в икре разных видов сиговых рыб в мкмоль/г представлено ниже. 

 

Как видно, количество цитохрома ”0” в икре сиговых различается в значительной степени. Сравнение содержания гемопротеида в икре разных видов обнаруживает тенденцию к возрастанию его концентрации у видов, нерестящихся на севере, и уменьшение у видов, нерестующих южнее (при значительном разбросе данных). Эта тенденция выявляется наиболее наглядно у представителей рода Stenodus: содержание гемопротеида в икре нельмы из Енисея на порядок превышает содержание цитохрома ”0” в икре белорыбицы из Волги. 

ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 

Наличие гемопротеида 6-типа только в икре сиговых рыб не случайно и должно быть обусловлено какими-то исключительными особенностями экологии эмбриогенеза. Характерной особенностью подавляющего числа сиговых рыб является осенне-зимний нерест с продолжительным (150— 230 суток) периодом развития при низкой температуре: 0-3° на ранних этапах развития с последующим повышением до 5—8° перед выклевом. 

Более того, отмечена возможность вмерзания сиговой икры в лед как приспособление для ее выживания в условиях замора в водоемах, гидрохимический режим и характер дна которых неблагоприятны для развития, а также как надежное средство от выедания (Юданов, 1939). Исследования эмбрионального развития байкальского омуля и байкальского озерного сига (Черняев, 1971, 1973) показали, что на определенных этапах развития часть икры вмерзает в нижнюю часть ледяного покрова. По данным 

В.Д. Богданова (1983) и В.Д. Богданова и др. (1984),икра муксуна, пеляди и чира проходит весь период развития, вмороженная в лед. Экспериментальные данные по воздействию отрицательных температур на икру омуля показали, что на этапе подвижного жаберно-челюстного аппарата (120-е сутки развития) эмбрион сохраняет жизнеспособность при охлаждении до -4° в течение 1 ч (Черняев, 1971, 1982, 1984). По устному сообщению В.В. Махотина, он наблюдал случай вмерзания в лед полярной камбалы с сохранением жизнеспособности. Однако механизмы, препятствующие замерзанию икры, развивающейся в пресной и морской воде, могут раз-156 

личаться. Вопрос о том, находится ли икра в этот период в состоянии диапаузы, анабиоза или продолжает развиваться, требует дальнейшего разрешения. Тем не менее специфичность обнаруженного нами гемопротеида, а также сведения о возможности существования только яиц сиговых в состоянии ’’пагона” позволили нам предположить участие цитохрома ”0” в процессах, обеспечивающих выживание икры при отрицательных температурах. JI.K. Лозина-Лозинский (1972) показал, что до стадии гаструлы оплодотворенные яйца форели и окуня, не содержащие цитохром ”0”, уязвимы для переохлаждения. 

Таким образом, можно предположить, что цитохром ”0”, обладая окси-дазными свойствами, обеспечивает ’’обогрев”, а следовательно, и выживание икры сиговых рыб при отрицательных температурах. Участие цитохрома ”0” в процессах получения тепловой энергии подтверждается его низкой окислительной способностью и большой концентрацией в желтке, что выгодно для более равномерного прогрева. Учитывая, что на протяжении эмбриогенеза распад желтка идет с постоянной скоростью и превышает на большей его части скорость синтеза вещества тела зародыша (Куфтина, Новиков, 1986), цитохром ”0”, вероятно, получает тепловую энергию за счет дооокисления продуктов распада желтка. 

Так как цитохром ”0” является пигментом и способен поглощать световую энергию, логично предположить его участие в процессе получения дополнительной тепловой энергии для развивающейся при низких температурах икры. Однако, учитывая, что икра сиговых на начальных этапах развивается в условиях полярной ночи или короткого дня южнее Полярного круга, а также имеющиеся данные о воздействии дневного света на икру на ранних этапах развития (Любицкая, 1956) и малый коэффициент экс-тинкции цитохрома ”0”, считаем световую функцию пигмента на ранних этапах развития маловероятной. Однако роль цитохрома ”0”, каротинои-дов и меланина в преобразовании световой энергии будет возрастать в весенний период на поздних стадиях развития.

На основании полученных данных и обсуждения мы предполагаем, что сиги в процессе эволюции в суровых условиях Голарктики получили способность развиваться, вмораживая икру в лед, за счет цитохрома ”0”, который, вероятно, за счет окисления отдельных менее важных веществ желтка позволяет получить энергию, необходимую для морфофизиологических процессов, и сохранить биологически важные продукты желтка. Выявленная нами специфичность цитохрома ”0” для икры сигов не исключает наличие у других групп рыб, развивающихся при низких температурах, иных гемопротеидов, выполняющих функции подобно цитохрому ”0”. В икре камбаловых, тресковых, зубатковых, щуковых, сельдевых были обнаружены гемопротеиды с отличными от цитохрома ”0” спектральными характеристиками (Микулин, 1981; Черняев и др., 1987). 

О СИСТЕМАТИЧЕСКОМ РАНГЕ СИГОВЫХ РЫБ 

Как известно, до сих пор не существует единого мнения о таксономическом статусе сиговых рыб. Одни авторы считают сиговых подсемейством сем. Salmonidae (Greenwood et al., 1966; Goslin, 1971; Коровина, 1974; Дорофеева, 1975; Световидов и др., 1975; и др.). Другие исследователи выделяют самостоятельное семейство Coregonidae (Соре, 1871; Шмидт, 1950; Медников и др., 1973; Пирожников и др., 1975; Решетников, 1975, 1980; Лебедева, 1974; Соин, 1980). 

Анализируя литературные и собственные данные, мы обращаем внимание на данные, показывающие принципиальные отличия экологических особенностей эмбрионально-личиночного развития лососевых и сиговых рыб. Сиговые в отличие от лососей не закапывают свою икру в грунт, а разбрасывают ее по дну. Икра лососевых рыб приспособлена к развитию в буграх, плохо переносит дневной свет. Икра ручьевой форели (Любицкая, 1956) погибала на 3-и сутки при освещении дневным светом. Сиговые только на ранних стадиях развития угнетаются световой радиацией, а на поздних стадиях реагируют на воздействие света ускоренным развитием. Более того, недостаток света со стадии пигментации глаз вызывает задержку выклева и вызывает уродства (устное сообщение А.Р. Рубеняна), что и было подтверждено нашими исследованиями (Черняев, 1968, 1982, 1986). 

Наряду с данными о способности икры сиговых рыб переносить отрицательные температуры и вмерзать в лёд, сохраняя жизнеспособность, имеются данные о неблагоприятном воздействии низких и отрицательных температур на икру лососевых рыб (Мунтян, 1963). Таким образом, на основании специфичности цитохрома ”0” для икры сиговых рыб, а также на основании приведенных литературных данных по экологии развития и учитывая особенности оогенеза на этапе трофоплазматического роста лососевых и сиговых рыб (Иванков, Сергиенко, 1984), мы считаем объединение лососевых, сиговых и хариусовых рыб в рамках семейства Salmon idae неправомерным. Напротив, перечисленные выше особенности размножения и наличие цитохрома ”0” в икре позволяют выделить сиговых рыб в самостоятельное семейство Coregonidae подотряда Salmonoidei.

Ж.А. Черняев, В.Ю. Арцатбанов, А.Е. Микулин, Д.С. Валюшок