Влияние водных растворов аминокислот на пищевое поведение моллюска большого прудовика
В.Ф. Бондаренко (Калининградский государственный университет)
Тип моллюски включает в себя животных, для которых новым сенсорным каналом, определяющим различные формы поведения, является хеморецепция.
Большой прудовик (Lymnaea stagnalis) всеяден. Питается цветковыми растениями, диатомовыми водорослями, трупами животных, бактериями, грибами, кладками моллюсков, икрой земноводных [1]. Согласно данным ряда исследователей, основными компонентами, стимулирующими пищевое поведение большого прудовика, являются углеводы [2, 3]. На других видах брюхоногих моллюсков изучалось влияние не только углеводов, но и химических веществ других классов, в том числе и аминокислот [4, 5, 6, 7, 8]. Влияние же аминокислот на пищевое поведение большого прудовика не выяснялось. В связи с этим целью нашей работы явилось изучение направленности и эффективности влияния водных растворов аминокислот в концентрациях, близких к имеющимся в естественных пищевых объектах на завершающую фазу пищевого поведения этого вида моллюсков.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Использованные в экспериментах животные отлавливались в водоемах города Калининграда и содержались в аквариуме, снабженном фильтром биологической очистки воды при температуре 21°С. освещенность менялась с естественной сменой дня и ночи. Кормили моллюсков листьями одуванчика.
В экспериментах использовались либо L-изомеры аминокислот, либо при отсутствии таковых - рацематы - смеси L- D-форм в соотношении 3:2. Были испытаны растворы 19 аминокислот: гистидин, аланин, изолейцин, валин, лейцин, цистеин, треонин, метионин, тирозин, глутаминовая кислота, аспарагиновая кислота, лизин, фенилаланин, глутамин, триптофан, пролин, аргинин, серин, глицин.
Опыт проводился по следующей схеме: в экспериментальную камеру наливали 50 мл аквариумной воды, в которую помещался моллюск. Экспериментатор непрерывно регистрировал пищевые циклы - движения одонтофора моллюска путем нажатия на кнопку, подающую электрический импульс на перьевой самописец. После 5-минутного периода регистрации фоновой активности в камеру приливали 10 мл маточного раствора аминокислоты, что создавало в камере концентрацию в 10-3М. Затем еще в течение 5 минут регистрировались пищевые циклы. После каждого наблюдения камера промывалась. Влияние на пищевое поведение моллюска каждой аминокислот оценивалось на 8-10 особях.
Полученные в эксперименте данные представляли собой зависимые выборки, то есть ряды сопряженных вариантов. Для оценки достоверности различий между парными вариантам были использованы два статистических метода:
Т-критерий Стьюдента для нормального распределения и непараметрический критерий Вилкоксона [9]. Стимулирующий или тормозной эффекты растворов аминокислот считались достоверными в случаях, когда уровень значимости различий (Р) между парными вариантами был равен или выше 0,05. В остальных случаях считалось, что растворы аминокислот в данных концентрациях не оказывают достоверного влияния на пищевое поведение моллюска.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Результаты экспериментов показали, что из 19 испытанных в концентрации 10-3 М аминокислот 5 стимулировали завершающую фазу пищевого поведения большого прудовика. В ряду эффективности они расположились следующим образом: L-аргинин > D, L-лизин > D, L-триптофан > L-гистидин > D, L-аланин. Тормозят пищевое поведение 3 аминокислоты: D, L-аспарагиновая кислота > глицин > L-пролин. Предъявление раствора аргинина увеличивало частоту пищевых циклов моллюска в 15 раз, а предъявление раствора аспарагиновой кислоты приводило к полному исчезновению пищевых циклов. Остальные 11 аминокислот в испытанной концентрации не оказывали влияния на пищевое поведение большого прудовика.
Сопоставление списков эффективных аминокислот со списком аминокислот, незаменимых для животных, показало, что 2 из 5 аминокислот, стимулирующих пищевое поведение моллюска, относятся к незаменимым (лизин и триптофан), а все 3 аминокислоты, тормозящие пищевое поведение, относятся к числу заменимых аминокислот.
Кроме того, оказалось, что стимулируют пищевое поведение этого вида моллюсков либо основные (лизин, аргинин, гистидин), либо нейтральные (триптофан, аланин) аминокислоты, а тормозят либо нейтральные (глицин, пролин), либо кислые (аспарагиновая кислота).
Интересным представляется тот факт, что многие травоядные и плотоядные виды брюхоногих моллюсков в поведенческих и электрофизиологических экспериментах стимулировались аспарагиновой кислотой [6, 7, 10, 11]. В наших же экспериментах эта аминокислота полностью тормозит пищевое поведение большого прудовика. То же касается и пролина. С другой стороны, аланин - эффективный стимулятор для некоторых других видов [7] - оказался эффективным и для большого прудовика.
Таким образом, в наших экспериментах на большом прудовике выявлен наиболее широкий спектр аминокислот, влияющих на пищевое поведение этого вида моллюсков по сравнению с работами других авторов.
С одной стороны, это можно объяснить разнообразием пищевых объектов большого прудовика (для него характерна всеядность), с другой - использованной экспериментальной методикой, при которой регистрировалась завершающая фаза пищевого поведения, и аминокислоты выступали не столько в роли аттрактантов (веществ, привлекающих к пище), сколько в роли стимуляторов, то есть веществ, побуждающих к питанию.
Список литературы
1. Цихон–Луканина Е.А. Трофология водных моллюсков. М.: Наука, 1987. 174 с.
2. Jager J.C. A quantitative study of a chemoresponse to sugars in Lymnaea stagnalis (L) // Noth. J. Of zool. 1971. V. 21. N1. 59 p.
3. Kemenes J., Elliot C.J.H., Benjamin P.R. Chemical and tactile inputs to the Lymnaea feeding systems effect on behavior and neural circuitry // J. Exp. Biol. 1986. V.122. P.100-113.
4. Carr W.E.S. Chemoreception in the mud snail, Nassarius obsoletus I. Properties of stimulatory substances extracted from shrimp // Biol. Bull. 1967. V.133. P.90-105.
5. Carr W.E.S. Chemoreception in the mud snail, Nassarius obsoletus II. Identifications of stimulatory substances // Biol. Bull. 1967. V.133. P.106-127.
6. Jahan–Parwar B. Behavioral and electrophysiological studies on chemoreception in Aplysta // Amerrican zoologist. 1972. V.12. P.525-537.
7. Bicker J., Davis W.J., Mater E.M., Kovas M.P. and Stormogipson D.J. Chemoreception and mechanoreception in the Gastropod Mollusca Pleurabranchia californica I. Extracellular analysis of nerve responses // G. Of comp. Physiol. 1982. V.49. P.221-234.
8. Uhazy L.S., Tanaka R.D. and Macinnis A.J. Schistosoma mansoni: identification of chemical that attract or tramp its snails vector, Biomphalaria glabrata // Science. 1978. V.20. P.924-926.
9. Лакин Г.Ф. Биометрия. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1973. 343 с.
10. Carefoot T.H. Phgostimultory properties in varions chemical compaunds to seachares Aplysia Kurodal and Aplysia dactylomela // Mar. Biol. 1982. V.68. P.207-216.
11. Thanas J.D., Asseta B., Cowey C. And Ofosu–Barco J. Behavioral responses to aminoacids and related compouds including propionic acid, by adult Biomphalaria glabrata (say), a snail host of Schistosoma mansoni // Comp. Biochim. And Physiol. 1980. V.66. P.17-27.