Особенности жизнедеятельности улиток ампулярий

Генетика - это наука, изучающая наследственность и изменчивость – свойства, присущие всем живым организмам. Бесконечное разнообразие видов растений, животных и микроорганизмов поддерживается тем, каждый вид сохраняет в ряду поколений характерные для него черты: на холодном Севере и жарких странах коров всегда рождает теленка, курица выводит цыплят, а пшеница воспроизводит пшеницу. При этом живые существа индивидуальны: все люди разные, все кошки чем-то отличаются друг от друга, и даже колоски пшеницы, если присмотреться к ним повнимательнее, имеют свои особенности. Два эти важнейшие свойства живых существ – быть похожими на своих родителей и отличаться от них – и составляют суть понятия «изменчивость» и «наследственность».

Истоки генетики, как и любой другой науки, следует искать в практике. С тех пор как люди занялись разведением животных и растений, они стали понимать, что признаки потомков зависят от свойств их родителей. Отбирая и скрещивая лучших особей, человек из поколения в поколения создавал новые породы животных и сорта растений с улучшенными свойствами. Бурное развитие племенного дела и растениеводства во второй половине XX в. породила повышенный интерес к анализу феномена наследственности. В то время считали, что материальный субстрат наследственности – гомогенное вещество, а наследственные субстанции родительских форм смешиваются у потомства подобно тому, как смешиваются друг с другом взаиморастворимые жидкости. Считалось так же, что у животных и человека вещество наследственности каким-то образом связанно с кровью: выражение «полукровка», «чистокровный», и др. сохранились до наших дней.

Неудивительно, что современники не обратили внимания на результаты работы настоятеля монастыря в Брно Грегора Иоганна Менделя по скрещиванию гороха. Никто из тех, кто слушал доклад Менделя на заседании Общества естествоиспытателей и врачей в 1865г, не сумел разгадать в каких-то «странных» количественных соотношениях, обнаруженных Менделем при анализе гибридов горох, фундаментальные биологические законы, а в человеке, открывшем их, основателя новой науки – генетики. После 35 лет забвения работа Менделя была оценена по достоинству: его законы были переоткрыты в 1900 году, а его имя вошло в историю науки.

Законы генетики открытые Менделем, Морганом и плеядой их последователей, описывают передачу признаков от родителей детям. Они утверждают, что все наследуемые признаки определяются генами. Каждый ген может быть представлен в одной или большем числе форм, названных аллелями. Все клетки организма, кроме половых, содержат по 2 аллеля каждого гена, т. е. являются диплоидными. Если 2 аллеля идентичны, организм называют гомозиготным по этому гену. Если аллели разные, организм называют гетерозиготным. Клетки, участвующие в половом размножении (гаметы), содержат только один аллель каждого гена, т. е. они гаплоидны. Половина гамет, производимых особей, несет 1 аллель, а половина - другой. Объединение 2-х гаплоидных гамет при оплодотворении приводит к образованию диплоидной зиготы, которая развивается во взрослый организм.

Закон Менделя 1- закон единообразия гибридов первого поколения – закон доминирования. Сформулировать его можно так: при скрещивании 2-х организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей.

Мендель скрещивал горох одного вида с разными признаками. Горох был выбран из-за того, что на нем легко ставить четкие гибридизационные опыты по классической Кельрейтеровой методике. Нужно лишь вскрыть пинцетом крупный, хоть еще не дозревший цветок и, оборвав пыльники, превратить гермафроида в непорочную девственницу, которая будет терпеливо дожидаться предопределенного ей экспериментатором мужского семени. А поскольку самоопыление исключено, сорта гороха представляют собою, как правило, «чистые линии» с не изменяющимися от поколения к поколению константными признаками, которые очерчены крайне четко. И Мендель прозорливо выделил «элементы», определявшие межсортовые различия: окраску кожуры зеленых зерен и – отдельно – зерен незрелых, форму зрелых горошин, цвет «белка» (эндоспермы), длину оси стебля, расположение и окраску бутонов. 30 с лишним сортов использовал он в эксперименте, и каждый из сортов предварительно был подвергнут 2-х летнему испытанию на «контрастность», на «постоянство признаков», на «чистоту кровей» - в 1854 и в 1855. восемь лет шли эксперименты с горохом. Сотни раз за 8 цветений своими руками он аккуратно обрывал пыльники и, набрав на пинцет пыльцу с тычинок цветка другого сорта, наносил ее на девственно рыльце пестика. На 10000 растений, полученных в итоге скрещиваний и от самоопылившихся гибридов, было заведено 10000 паспортов записи в них дотошно аккуратны: когда родительское растение выращено, какие цветы у него были, чьей пыльцой было произведено опыление, какие горошины – желтые или зеленые, гладкие или морщинистые – получены, какие цветы – окраска по краям, окраска в центре – распустились, когда получены семена, сколько из них желтых, сколько зеленых, круглых, морщинистых, сколько из них отобраны для посадки, когда они высажены и т. д. Задачей каждого данного опыта и заключалась именно в том, чтобы подвергнуть наблюдению эти изменения для каждой данной пары расходящихся признаков, соединенных в гибридных формах, и вывести закон, по которому эти признаки переходят из поколения в поколения.

Грегору Менделю пришла мысль заменить описание признаков растений абстрактным кодом «A, B, C, D, F, G» и «a, b, c, d, f, g» и тогда от наблюдения за судьбой одной пары признаков он перешел к наблюдению за двумя, тремя, четырьмя парами одновременно. Большими A, B, C, D, F, G он обозначил «доминантные», господствующие, подавляющие признаки; малыми a, b, c, d, f, g – «рецессивные», отступающие. В этом поколении наряду с доминирующими признаками вновь появляются та же рецессивные со всеми их особенности и при том в ясно выраженном среднем отношении 3:1.

Особенности жизнедеятельности улиток ампулярий

В своей работе мы использовали для исследования улиток ампулярий. Прежде чем приступить к исследованиям мы изучили особенности жизнедеятельности этих животных. Семейство ампулярии или Ampullariidae объединяет пресноводных улиток, обитающих в тропиках по всему миру, некоторые виды ампуллярий встречаются в продаже для аквариумов и прудов. Их привлекательная внешность и относительно большие размеры (от 5 до 15 см / от 2 до 6 дюймов, в зависимости от вида) немало способствовали популярности этих созданий. Однако, несмотря на широкое распространение ампуллярий, множество мифов окружает их, также называемых улитками-загадками. По принятой в настоящее время классификации семейство Ампулярии (Ampullariidae) делится на несколько родов: Asolene, Felipponea, Marisa и Pomacea – проживающие в западном полушарии (Южная и Центральная Америка, Вест-Индия и юг США), в то время как роды Afropomus, Lanistes и Saulea обитают в Африке. Род Pila встречается как в Африке так и в Азии. То, что ампуллярии раздельнополые – еще один малоизвестный факт. Вопреки мнению большинства людей, далеко не все улитки гермафродиты и ампуллярии только один пример из многих. Об этом следует знать людям, которые хотят разводить этих улиток или наоборот, хотят препятствовать их размножению. К сожалению, довольно затруднительно определить пол большинства ампулярий только по их внешнему виду, пока они не начнут спариваться или самка не отложит икру.

Среда обитания и способности к адаптации

Ампулярии проживают в широком диапазоне экосистем, от болот, канав и прудов до озер и рек. Большинство видов предпочитает стоячую воду проточной и только немногие виды приспособились к жизни в реках с быстрым течением. Сочетание легкие/жабры свидетельствует о приспособленности ампулярий к жизни в воде с низким содержанием кислорода. Это обычное дело в болотах и мелководных водоемах. Без легких улитки бы полностью зависели от жабр, что отрицательно сказалось бы на выживании вида. Еще одно приспособление для выживания – крышка устья раковины (operculum по латыни) позволяет пережить периоды засухи, нередкие в местах обитания ампулярий. В таких случаях моллюски закапываются в ил и впадают в спячку, плотно закрыв крышку. Крышка также служит защитой от хищников. Если условия содержания позволяют ампуляриям пребывать в активном состоянии круглый год (нет засухи или холодов), тогда они не впадают в спячку.

Другая удивительная особенность ампулярий – это то, что они откладывают икру вне воды. Когда приходит время, самка выползает из воды и откладывает икру на стеблях растений и стволах деревьев, торчащих над водой, камнях или любой другой твердой поверхности. Эта уникальная особенность поведения присуща только  семейству Ампулярии. Но не все ампулярии откладывают икру подобным образом, улитки родов Asolene, Felipponea, Lanistes, Marisa и возможно также Afropomus и Saulea откладывают икру, окутанную желатинообразной массой под водой на стебель растения, камень или другой объект.

Содержание и разведение

Ампулярий можно держать в обычном аквариуме с рыбками, но выдающийся аппетит большинства видов этих улиток по отношению к растениям – это факт. Ампулярии прекрасно уживаются с большинством аквариумных рыбок, если конечно те не относятся к видам, питающимся моллюсками. В общем, достаточно 10 литров воды на каждую средних размеров ампулярию. Также обязательна крышка на аквариуме, чтобы предотвратить побеги по ночам. Необходимо также оставить несколько сантиметров воздушного пространства, чтобы улитки имели возможность подышать свежим воздухом. Несмотря на то, что у них кроме легких есть жабры, они утонут, если оставить их без воздуха. В случае, если вы хотите разводить ампулярий, нужно оставить около 10 см над уровнем воды, потому что иначе им трудно будет откладывать икру над водой. Ампулярии едят почти все, что могут перетереть и проглотить. Овощи – огурцы, шпинат, морковку и салат-латук, корм для рыбок, мертвых рыбок, улиток и их икру – все это они едят.

Размножение

Удачное разведение ампулярий зависит от многих вещей.

Во-первых, необходимы самец и самка. Во-вторых, улитки начали спариваться и откладывать икру. Высокая температура воды и избыток пищи запускают этот процесс. Заметим, что это может потребовать определенного времени и некоторого терпения с вашей стороны. Сезонные условия также влияют на репродуктивную активность улиток. Как только икра созрела, самка ночью покидает воду и ищет подходящее место для кладки. В аквариуме это будет стенка или крышка, а в пруду – любой твердый объект вблизи поверхности воды. Ясно, что улиткам в аквариуме нужно достаточно места над водой, чтобы отложить икру.

Икринки улитка откладывает по одной и приклеивает их друг к другу, так что образуется плотная кладка. Свежеотложенные икринки молочного цвета и мягкие, но уже через несколько часов твердеют. Определенный цвет (белый, зеленый, от розоватого до ярко-оранжевого, в зависимости от вида улиток) кладка приобретает через 1 – 2 дня. Кладка должна быть влажной, но не мокрой и ни в коем случае не скрываться под водой – иначе маленькие улитки утонут.

Через 2-4 недели (зависит от температуры) появляются первые улитки. Кладка темнеет и, наконец, маленькие улитки проедают себе путь на волю и начинают падать в воду. В первый же день после появления на свет новорожденные улитки способны есть мягкие водоросли, различные отходы и остатки рыбьего корма. Кормить новорожденных улиток первое время можно мелкоразмолотым кормом для рыбок, но уже через две недели они способны питаться тем же кормом, что и их родители.

Наши исследования

Для доказательства 1 закона Менделя нами были взяты представители улиток, имеющие различный цвет раковины - белые и черные. В 3 одинаковых сосуда были помещены улитки для скрещивания.

В первый - 2 с белыми раковинами

Во второй 2 с черными раковинами,

В третий – одна улитка с белой раковиной, а одна - с черной.

После спаривания, по прошествию некоторого времени улитки отложили икру. Примерно через 30 дней из икры вылупились маленькие улитки. Из первой 100% белых, второй 100% черных, а в третьем сосуде – произошло расщепление 50% улиток получились с белыми, а 50% с черными раковинами.

По основным законам генетики у нас получилось, что в первом случае один родитель был обязательно гомозиготен по доминанте, а второй мог быть как гомо-, так и гетерозиготен, так как в любом случае все потомство будет однородно.

Во втором случае – расщепления также не произошло. Все потомство было черным, таким образом, мы делаем вывод, что родители были гомозиготны по данному признаку.

В третьем сосуде, вопреки нашему ожиданию, произошло расщепление признака цвета раковины среди потомства, что позволило нам сделать выводы о генотипе белой особи – она является гетерозиготной по данному признаку.

В дальнейшем мы продолжили опыт - поместили гомозиготную белую самку (из первого сосуда) и черного самца в один сосуд. Однако до настоящего времени нами не обнаружена кладка икры от данного скрещивания.

Заключение

В результате проведения нашей работы мы лишь начали изучение особенностей наследования признаков. Любой многоклеточный организм несет в себе огромное количество различных признаков, особенностей их наследования и изменчивости.

Ставя целью своей работы, изучение законов Менделя, наша работа оказалась примером анализирующего скрещивания, что еще раз подтверждает мнение о том, что большинство организмов в природе являются гетерозиготными по признакам.

Перед работой мы выдвинули гипотезу, однако после проведения исследования мы пришли к выводам:

1. Признак белой окраски раковины у улиток ампулярий – признак полного доминирования.

2. При анализе потомства можно сделать вывод о генотипах родительских особей.

3. С помощью скрещивания с улиткой, имеющей черную окраску раковины (аа) можно определить генотип улитки с белой раковиной.