PEDAGOŠKA FAKULTETA
URŠULA FRIC
MORFOLOŠKA ANALIZA NEVROMASTOV PRI Č LOVEŠKI RIBICI DIPLOMSKO DELO
LJUBLJANA, 2017
UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA
DVOPREDMETNI UČITELJ BIOLOGIJE IN GOSPODINJSTVA
URŠULA FRIC
Mentorica: doc. dr. LILIJANA BIZJAK MALI
MORFOLOŠKA ANALIZA NEVROMASTOV PRI ČLOVEŠKI RIBICI
DIPLOMSKO DELO
LJUBLJANA, 2017
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorici doc. dr. Lilijani Bizjak Mali za vse strokovne nasvete, nesebično pomoč in podporo, ki mi jo je nudila pri izdelavi diplomskega dela.
Posebna zahvala gre moji družini, ki mi je v času študija stala ob strani, me spodbujala in moralno ter finančno podpirala. Hvala, ker ste vedno verjeli vame.
Ne nazadnje se zahvaljujem fantu, vsem prijateljem in sošolcem, ki ste me spodbujali in priskočili na pomoč med študijem in pri pisanju diplomskega dela.
Hvala.
I POVZETEK
Človeška ribica ali močeril (Proteus anguinus) je neotenična jamska dvoživka, ki naseljuje podzemne vode Dinarskega krasa. Obe podvrsti močerila (P. a. anguinus in P. a. parkelj) sta na življenje v podzemlju dobro prilagojeni. Ključnega pomena so prilagoditve senzorične narave, ki omogočajo učinkovitejše življenje v temi in nadomeščajo izgubo vida pri troglomorfni podvrsti človeške ribice (P. a. anguinus). Za prostorsko orientacijo in za zaznavanje potencialnega plena v temnem jamskem okolju imajo pomembno vlogo mehanoreceptorni nevromasti bočne linije. Namen raziskave je bil analizirati in primerjati namestitev in število nevromastov na prečnih prerezih glave pri obeh podvrstah človeške ribice.
Rezultati so pokazali, da je pri obeh podvrstah močerila največ nevromastov v predelu gobca in da je relativna gostota nevromastov večja pri troglomorfni podvrsti P.a.anguinus.
Ključne besede: človeška ribica, morfološka analiza, sistem bočne linije, nevromasti
II ABSTRACT
Proteus or olm (Proteus anguinus) is a neotenic cave amphibian which lives in the underground waters of Dinaric Karst. Both subspecies of proteus (P. a. anguinus in P. a. parkelj) are very well adapted to the life in the underground. The adaptations of sensory nature are very important because they enable the animal effective life in the darkness and they compensate the loss of vision in troglomorphic subspecies P.a.anguinus. The mechanoreceptory neuromasts of lateral line have an important role for spatial orientation of the animal in the total darkness as well as for potential prey perception. The purpose of the research was to analyse and compare the position and number of neuromasts on the cross sections of head in both subspecies of proteus.
The results showed that in both subspecies the neuromasts are the most numerous on the snout part of the head and that the relative density of neuromasts on the head is higher in the troglomorphic subspecies P.a.anguinus.
Key words: proteus, morphological analysis, system of lateral line, neuromasts
III KAZALO VSEBINE
1. UVOD ... 1
2. PREGLED LITERATURE ... 2
2.1. OKTAVO-LATERALNI SISTEM ... 2
2.2. NEVROMASTI SISTEMA BOČNE LINIJE ... 3
2.2.1 SEKUNDARNE ČUTNICE ... 4
2.2.2. OPORNE IN PLAŠČEVE CELICE ... 5
2.2.3. RAZPOREDITEV NEVROMASTOV NA GLAVI ... 5
3. NAMEN DELA IN HIPOTEZE ... 7
4. MATERIALI IN METODE DELA ... 8
5. REZULTATI ... 10
5.1. MORFOLOGIJA KOŽE IN NEVROMASTOV ... 10
5.2. RAZPOREDITEV NEVROMASTOV NA GLAVI ... 13
5.3. OBSEG GLAVE IN RELATIVNA GOSTOTA NEVROMASTOV ... 18
6. DISKUSIJA IN SKLEPI ... 20
7. VIRI IN LITERATURA ... 22
IV KAZALO PREGLEDNIC
Preglednica 1. Prikaz povprečnih izmerjenih vrednosti debeline kože in velikosti nevromastov pri beli in črni podvrsti človeške ribice……….11 Preglednica 2. Prikaz povprečne ocene obsega pri beli in črni podvrsti človeške
ribice………..17
KAZALO SLIK
Slika 1. Glava bele podvrste (P.a.anguinus) in črne podvrste človeške ribice
(P.a.parkelj)………...8 Slika 2. Koža na prečnem prerezu glave pri beli podvrsti človeške ribice
(P.a.anguinus)………10 Slika 3. Nevromast v epidermisu pri črni podvrsti človeške ribice
(P.a.parkelj)………....10 Slika 4. Razporeditev nevromastov v nosni regiji na prečnem prerezu
glave………13 Slika 5. Razporeditev nevromastov v področju oči na prečnem prerezu
glave………14 Slika 6. Razporeditev nevromastov v predelu srednjih možganov na prečnem prerezu
glave………15 Slika 7. Razporeditev nevromastov v območju notranjega ušesa in podaljšane
hrbtenjače………...….16
Slika 8. Primerjava relativnih gostot nevromastov na prečen prerez glave za posamezne regije glave pri beli in črni podvrsti človeške ribice……….18
V KLJUČNA DOKUMENTACIJA (KDI)
ŠD Du1 DK 597.9
KG človeška ribica, morfološka analiza, sistem bočne linije, nevromasti AV FRIC, Uršula
SA BIZJAK MALI, Lilijana
KZ SI-1000 Ljubljana, Kardeljeva ploščad 16 ZA Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta LI 2017
IN MORFOLOŠKA ANALIZA NEVROMASTOV PRI ČLOVEŠKI RIBICI TD Diplomska naloga
IJ sl/en
VI KEY WORDS DOCUMENTATION (KWD)
ŠD Du1 DK 597.9
KG proteus, morphological analysis, lateral line system, neuromasts AV FRIC, Uršula
SA BIZJAK MALI, Lilijana
KZ SI-1000 Ljubljana, Kardeljeva ploščad 16 ZA University of Ljubljana, Faculty of education LI 2017
IN MORPHOLOGICAL ANALYSIS OF NEUROMASTS IN THE EUROPEAN BLIND CAVE SALAMANDER (Proteus anguinus)
TD Graduation thesis IJ sl/en
1
1. UVOD
Človeška ribica (Proteus anguinus) ali močeril je dvoživka podzemnih voda Dinarskega krasa in je edini pravi podzemni vretenčar v Evropi (Sket, 1997). Je neotenična dvoživka, kar pomeni, da ohranja juvenilne znake ličink skozi svoje celotno življenje. Slednje se odraža predvsem pri ohranjanju zunanjih škrg, škržnih rež, kože z lastnostmi ličinke in kožne gube vzdolž repa (Bulog, 2007). Z odkritjem črnega močerila leta 1986 je rod Proteus razpadel na dve podvrsti, troglomorfno belo podvrsto močerila (P.anguinus anguinus) in netroglomorfno črno podvrsto močerila (P.anguinus parkelj) (Sket in Arntzen, 1994). Slednji je endemit podzemnih voda plitkega Belokranjskega krasa, z območjem razširjenosti slabih 20 kvadratnih kilometrov. Obe podvrsti močerila sta zelo dobro prilagojeni na življenje v podzemlju, s tem da ima bela podvrsta nepigmentirano kožo, zakrnele oči in izrazito nesorazmerno rast glave v dolžino. Za življenje v podzemlju so pomembne tudi prilagoditve senzorične narave, ki omogočajo učinkovitejše življenje v temi in nadomeščajo izgubo vida pri beli podvrsti človeške ribice (Bulog idr., 2000; Bulog, 2007).
Z dosedanjimi raziskavami so ugotovili, da ima človeška ribica v primerjavi z drugimi vodnimi repatci dobro razvite čutilne organe bočne linije ali pobočnice in notranje uho oz.
tako imenovani oktavolateralni sistem (Bulog, 1989a, 1989b; Bulog in Schlegel, 2000), kemoreceptorni sistem z okušalnimi brstiči v ustno-žrelni votlini in škrgah (Istenič in Bulog, 1979) in olfaktorni sistem (Dumas in Chris, 1998). Odkrita je bila tudi sposobnost orientacije po zemeljskem magnetnem polju (Bulog idr., 2000; Schlegel idr., 2009).
Oktavo-lateralni sistem predstavlja pri močerilu izredno zmogljiv mehanoreceptorni in elektroreceptorni čutilni kompleks, ki vključuje mehanoreceptorne nevromaste in elektroreceptorne ampularne organe ter kompleksno grajeno notranje uho (Istenič in Bulog, 1984; Bulog, 1989a, 1989b; Bulog in Schlegel, 2000). Vloga omenjenega čutilnega sistema je prostorska orientacija v temnem jamskem habitatu in uspešno iskanje plena kot nadomestitev zakrnelega vida.
Mehanoreceptorni nevromasti bočne linje so zastopani pri primarno vodnih vretenčarjih, kot so piškurji, glenavice, ribe, ličinke dvoživk in odrasle permanentno vodne dvoživke
2
(Mali, 1990, Liem idr., 2001). Pri ribah so nevromasti znotraj koščenih kanalov pod kožo, v večih linijah po glavi in v eni liniji vzdolž trupa. Pri ličinkah dvoživk in neoteničnih vodnih dvoživkah, vključno z močerilom, pa so nevromasti v vrhnjici ali epidermisu kože (Istenič in Bulog, 1984; Mali 1990; Bulog in Bizjak Mali, 1994).
2. PREGLED LITERATURE
2.1
.
OKTAVO-LATERALNI SISTEMPrvi opisi oktavo-lateralnega sistema vretenčarjev segajo v leto 1850, ko ga je Leydig prvi opisal v svojih delih kot pomemben organ. Oktavo-lateralni sistem vretenčarjev vključuje bočno linijo z mehanoreceptornimi nevromasti in notranje uho, ki živalim omogoča prostorsko orientacijo, zaznavanje potencialnega plena in medsebojno komunikacijo (Rousseau, 2008). Nevromasti zaznavajo gibanja vodnih tokov, notranje uho pa služi zaznavanju zvokov in za ravnotežje. V primeru poškodbe čutnic oktavo-lateralnega sistema se slednje regenerirajo, kar poudarja njegovo pomembnost za žival (Rousseau, 2008). Pri človeški ribici oktavo-lateralni sistem vključuje tudi elektroreceptorne ampularne organe, ki so bili prvič opisani leta 1984 (Istenič in Bulog, 1984). Lateralni sistem zaznava nižje frekvence, kot je frekvenčno območje sluha pri vretenčarjih, njihove čutnice (dlačnice) so v primerjavi z dlačnicami v notranjem ušesu občutljivejše (Coombs idr., 1989).
Bočna linija ali seizmosenzorični sistem je sistem čutilnih organov, ki so bodisi v koži ali v subepidermalnih kanalih glave in trupa primarno vodnih vretenčarjev. Struktura in splošna ureditev organov bočne linije pri različnih vretenčarjih sta zelo podobni.
Raziskovalca Leydig in Mayser (cit. v Russel, 1976) sta leta 1882 prva predlagala, da ima sistem bočne linije senzorično vlogo in ne le vlogo izločanja sluzi, kakor so mislili pred tem. Po zaslugi Harrisa in Van Bergejika leta 1962 (cit. v Russel, 1976) je bilo potrjeno, da se receptorji bočne linije odzovejo na vodna valovanja. Bočna linija, slušni in vestibularni sistem imajo podobno osnovno morfologijo senzoričnih epitelov, ki vključujejo sekundarne čutnice ali dlačnice (Russel, 1976).
Receptorji bočne linije so zaradi svoje lege v epidemisu kože lažje dostopni za proučevanje, za razliko od ostalih receptorjev oktavo-lateralnega sistema (receptorji slušnega in
3
vestibularnega sistema). Zaradi tega so tudi pomemben modelni sistem za elektro- fiziološke raziskave, saj je fiziologija receptorjev različnih senzoričnih epitelov oktavo- lateralnega sistema podobna (Russell, 1976), kar je menil že Pumfrey leta 1950 (cit. v Russel, 1976). Specifična funkcija posameznih čutilnih organov v oktavo-lateralnem sistemu ni odvisna od specializacije receptorskih celic, temveč od mehanskega sklopka pomožnih struktur (Pumfrey, 1950 cit. v Russell, 1976). To je pripeljalo do številnih nadaljnjih elektro-fizioloških študij, ki so še dodatno potrdile kompleksnost tega sistema (Russel, 1976).
Glavni problem proučevanja sistema bočne linije pri ribah in dvoživkah je bil, da je bilo težko razlikovati fizično stimulacijo in senzorično modaliteto od drugih organov oktavo lateralnega sistema. Z opazovanjem obnašanja živali se je pokazalo, da sistem bočne linije deluje kot pasivni receptor za detekcijo dražljajev iz vodnega okolja. Torej ribe in vodne dvoživke uporabljajo vodna valovanja za zaznavanje predmetov v njihovem okolju. Sistem bočne linije ima torej aktivno vlogo pri določanju lokacije predmetov v okolju in tudi pri orientaciji, podobno kot notranje uho pri sesalcih (Russel, 1976).
2.2. NEVROMASTI SISTEMA BOČNE LINIJE
Nevromasti so najmanjša funkcionalna enota sistema bočne linije pri primarno vodnih vretenčarjih, kot so piškurji, glenavice, ribe, ličinke dvoživk in odrasle permanentno vodne dvoživke (Mali, 1990; Liem idr., 2001). Pri ribah so nevromasti znotraj koščenih kanalov pod kožo, in sicer v večih linijah po glavi in v eni liniji vzdolž vsake strani trupa (pobočnica). Pri ličinkah dvoživk in neoteničnih vodnih dvoživkah, vključno z močerilom (Istenič in Bulog, 1984; Mali 1990; Bulog in Bizjak Mali, 1994), ležijo v vrhnjici ali epidermisu kože. Zastopani so bodisi posamezno ali pa v manjših skupinah na glavi in v več linijah vzdolž trupa (Russel, 1976; Lannoo, 1987; Mali 1990). Pri dvoživkah so nevromasti čebulaste oblike in grajeni iz treh tipov celic: 1) sekundarne čutnice, ki so v osrednjem delu organa, 2) oporne celice in 3) plaščeve celice, ki omejujejo nevromast od okolnih celic epidermisa (cit. v Mali, 1990).
4 2.2.1 SEKUNDARNE ČUTNICE
Sekundarne čutnice nevromastov dvoživk so hruškaste oblike, z ozkim apikalnim delom, ki sega na površje, in širokim bazalnim delom, ki vključuje jedro. Čutnice dvoživk so običajno večje kot pri ribah, npr. pri nekturusu (Necturus maculosus) iz družine močerilarjev (Proteidae) je velikost čutnic 80 µm v dolžino in 20 µm v širino (Frischkopf in Oman, 1972 cit. v Russel). Število čutnic na nevromast je raznoliko, npr. pri mehiškem aksolotlu (Ambystoma mexicanum) je v nevromastu od 12 do 20 čutnic, ki so med seboj ločene z opornimi celicami (Russel, 1976).
Na apikalnem delu vsake receptorske celice sta dolga kinocilija in snop stereocilij, ki segajo v želatinozno kupulo, ki prekriva nevromast (Russel, 1976). Pri ličinkah rib in dvoživk so nevromasti izbočeni, z veliko kupolo, kar omogoča lažje zaznavanje dražljajev iz okolja (Russel, 1976). Pri odraslih osebkih so nevromasti praviloma ugreznjeni in tako zaščiteni pred mehanskimi poškodbami. Raziskovalca Frischkopf in Oman sta ugotovila leta 1972 (cit. v Russel, 1976), da se kupula pri rodu Necturus obnavlja, in sicer za 15–30 µm na dan.
Pri dvoživkah, ki niso zelo mobilne in živijo v vodnih telesih z nižjo temperaturo, so kupule višje, prav tako so tudi manj poškodovane v primerjavi z aktivnejšimi živalmi (Russel, 1976).
Periferno nameščena kinocilija določa polarizacijo posamezne čutnice nevromasta. Znotraj nevromasta imajo čutnice različno orientacijo za maksimalno zaznavanje dražljajev iz okolja. Kinocilija ima ureditev 9+2 mikrotubulov in izrašča iz bazalnega telesa (Russel, 1976).
Stereocilije vibrirajo in delujejo kot senzor za zaznavanje dražljajev, ki nastajajo vsled turbulence vode, ko žival plava. Vzdraženje stereocilij vodi v spremembe v sinapsah živčnih vlaken, ki celice oživčujejo (Xue et al., 2007). Kinocilija je višja od stereocilij, dolžina slednjih pa se postopoma manjša s povečanjem razdalje od kinocilije. Manjši je tudi premer stereocilij (Russel, 1976).
5 2.2.2. OPORNE IN PLAŠČEVE CELICE
Oporne celice segajo od baze membrane do zunanje površine nevromasta. Te celice obdajajo in ločujejo posamezne čutne celice. Med seboj so tesno spete, tako da so čutnice nevromasta zavarovane. Na bazi nevromasta tvorijo omrežje, ki razmejuje baze čutnic od bazalne membrane. Apikalni del celične membrane opornih celic tvori tanke mikrovile, v apikalni citoplazmi pa so številne granule (Russel, 1976).
Plaščeve celice imajo podolgovata jedra. Te celice so daljše od opornih celic in čutnic.
Raziskovalca Jorgensen in Flock leta 1973 (cit. v Russel, 1976) opisujeta njihovo ureditev v nevromastih pri aksolotlu Ambystoma mexicanum in jih primerjata z listi artičoke, ki obdajajo čutnice in oporne celice. Plaščeve celice so različno velike, vse pa segajo na površino nevromasta. Apikalna membrana plaščevih celic oblikuje kratke mikrovile (Russel, 1976).
2.2.3. RAZPOREDITEV NEVROMASTOV NA GLAVI
Mehanosenzorična sposobnost sistema bočne linije je odvisna od števila in razporeditve nevromastov (Lannoo, 1985). Več nevromastov kot ima žival, bolj je sposobna zaznavati dražljaje iz vodnega okolja. Nevromasti na glavi vodnih repatcev so organizirani v skupine (Lannoo, 1985), orientacija le-teh pa vpliva na mehanosenzorične lastnosti živali. Glavne štiri skupine nevromastov glave so nasalna, maksilarna ter supra in infraorbitalna. Razen omenjenih so še oralna, submandibularna, kotna, parietalna in postotična skupina nevromastov. Nevromasti znotraj posameznih skupin so razporejeni bodisi v eni ali v več linijah. V nosni regiji so nevromasti razporejeni v dve liniji, prav tako v maksilarni in parietalni skupini. V supraorbitalni skupini so razporejeni v eni liniji in so orientirani prečno na dolgo os telesa in paralelno na oko. Postorbitalna in infraorbitalna skupina, ki sta podaljšek postorbitalne, imata eno linijo nevromastov, ki so orientirani vzporedno z dolgo osjo telesa in paralelno na oko. Oralna skupina vključuje nevromaste vzdolž roba spodnje čeljusti in sega do mesta, kjer se križata parietalna in submandibularna skupina nevromastov. Submandibularna skupina ima nevromaste v dveh linijah, v posteriornem
6
robu čeljusti pa je ena linija nevromastov. V postotični skupini so nevromasti organizirani v dorzalno in ventralno linijo (Lannoo, 1985).
7
3. NAMEN DELA IN HIPOTEZE
V diplomskem delu smo preučili razporeditev in število nevromastov na prečnih prerezih celotnih glav, pri troglomorfni beli podvrsti močerila (Proteus anguinus anguinus) in pri netroglomorfni črni podvrsti (Proteus anguinus parkelj). Zanimalo nas je, če se podvrsti razlikujeta v kompleksnosti mehanoreceptorskega sistema.
Glede na navedene cilje smo oblikovali naslednja predvidevanja oz. hipoteze:
• Razporeditev nevromastov v različnih regijah glave bo pri obeh podvrstah močerila podobna, razlike pričakujemo v številu oz. relativni gostoti nevromastov.
• Predvidevamo, da bo število nevromastov večje pri troglomorfni podvrsti.
• Največjo koncentracijo nevromastov pričakujemo v predelu gobca pri obeh podvrstah močerila.
8
4. MATERIALI IN METODE DELA
Analiza je bila narejena na zaporednih histoloških rezinah prečnih prerezov glave bele in črne podvrste močerila (P.a.anguinus in P.a.parkelj). Histološki preparati so bili že pripravljeni, saj so bili že predhodno namenjeni za raziskave raziskovalne skupine za funkcionalno morfologijo vretenčarjev, Oddelka za biologijo, Biotehniške fakultete, Univerze v Ljubljani.
Zaporedne prečne prereze celotnih glav smo pregledali pod stereolupo Leica MZ FLII, določili razporeditev nevromastov ter nevromaste tudi prešteli. Ker gre za simetrično razporeditev nevromastov ene in druge strani glave, smo jih šteli le na eni polovici prečnega prereza glave. Izmerili smo tudi debelino kože in epidermisa ter širino in dolžino nevromastov.
Za lažjo interpretacijo lege nevromastov na prečnih prerezih glave smo prereze glave človeške ribice razdelili na posamezne regije (Slika 1A-B): 1) regija A, ki vključuje nosno regijo z vohalnim epitelom 2) regija B, področje oči vse do vohalnih bulbusov možganov 3) regija C, področje možganov od hemisfer do zadnjih možganov in 4) regija D, področje notranjega ušesa in podaljšane hrbtenjače.
Histološke rezine smo tudi poslikali pod stereolupo Leica MZ FLII, opremljeno z digitalno kamero Leica DFC 290 HD in programom Las V 4.0. Na zajetih slikah smo s pomočjo prosto dostopnega programa Image J določili obseg glave posameznega prereza. Iz podatkov povprečnega števila preštetih nevromastov (N) na prečnih prerezih glave in obsega glave v določenih regijah (regije A-D) smo izračunali relativno gostoto nevromastov na prerez. Za izračun smo uporabili naslednjo formulo:
povprečno š
povprečen (μ )
9
Slika 1: Glava bele podvrste (P.a.anguinus) (slika levo) in črne podvrste človeške ribice (P.a.parkelj) (slika desno). Črte označujejo posamezne regije: A – nosna regija, B – predel oči vse do vohalnih bulbusov možganov, C – možgani vse do podaljšane hrbtenjače, D – predel notranjega ušesa in podaljšana hrbtenjača. Foto: L. Bizjak Mali.
10
5. REZULTATI
5.1. MORFOLOGIJA KOŽE IN NEVROMASTOV
Kožo gradi tanka vrhnjica ali epidermis s številnimi nevromasti in pod njo ležeča usnjica ali dermis z večceličnimi sluznimi žlezami (Slika 2). Nevromasti segajo čez celoten epidermis, so čebulaste oblike in z širokim bazalnim delom. Jedra v nevromastu so različnih oblik in pripadajo trem tipom celic: 1) okrogla jedra čutnic, 2) ovalna jedra opornih celic, in 3) podolgovata jedra na obodu organa, ki pripadajo plaščevim celicam (Slika 3).
Povprečna debelina kože glave pri beli podvrsti močerila je merila 126,98 µm (± 25,72µm) in pri črni podvrsti 244,66µm (±35,07µm). Koža pri beli podvrsti je bila najdebelejša v območju oči- v regiji B in je merila 196,43µm (±14,01µm), pri črni podvrsti pa v predelu srednjih možganov- v regiji C in je merila 269,47µm (±39,65µm). Epidermis je pri beli podvrsti najdebelejši v nosni regiji, kjer meri 161,37µm in najtanjši v predelu notranjega ušesa, kjer meri 113,66µm. Pri črni podvrsti je epidermis najdebelejši v področju srednjih možganov (188,15µm) in najtanjši v predelu oči (163,29µm) (Preglednica 1). Povprečna debelina epidermisa po celi glavi pri beli podvrsti je 128,93 µm (±20,17µm) in pri črni podvrsti 178,04 µm (28,93µm).
Povprečna višina nevromastov pri beli podvrsti je merila 140,86 µm (±19,84 ) in širina 80,42 µm (±14,29). Povprečna višina nevromastov je bila pri beli podvrsti največja v regiji B- predel oči vse do vohalnih bulbusov možganov in je merila 161,79µm, povprečna širina pa v regiji C-področje možgan in je merila 139,11µm. Če primerjamo debelino epidermisa in višino nevromasta pri beli podvrsti močerila, opazimo, da je povprečna višina nevromastov v regijah B, C in D višja od povprečne debeline epidermisa, kar kaže na to, da so nevromasti v tem delu glave izbočeni (Preglednica 1).
Pri črni podvrsti je povprečna višina nevromastov manjša od povprečne višine epidermisa.
Nevromasti pri črni podvrsti človeške ribice so v povprečju nižji in ožji kot pri beli podvrsti, saj njihova povprečna višina meri 95,69µm (±12,42µm) in širina 66,03 µm (±8,60 µm).
Povprečna višina (110,04µm) in širina (81,76µm) nevromastov pri črni podvrsti sta največji v predelu oči-v regiji B (Preglednica 1).
11
Slika 2: Koža na prečnem prerezu glave pri beli podvrsti človeške ribice (P.a.anguinus).
D – dermis, E – epidermis, H – hrustanec čeljusti, puščica – nevromast, Sc – subcutis, SŽ – večcelična sluzna žleza. Barvanje hematoksilin & eozin.
Slika 3: Nevromast v epidermisu pri črni podvrsti človeške ribice (P.a.parkelj).
Č – jedra čutnih celic, O – jedra opornih celic, P – jedra plaščevih celic.
200µm
12
Preglednica 1: Prikaz povprečnih izmerjenih vrednosti debeline kože in velikosti nevromastov pri beli in črni podvrsti človeške ribice (P.a.anguinus in P.a.parkelj).
REGIJE GLAVE
DEBELINA KOŽE (µm)
DEBELINA EPIDERMISA (µm)
VIŠINA NEVRO- MASTOV (µm)
ŠIRINA NEVRO- MASTOV (µm) Proteus anguinus anguinus
A 192,33 (±30,65) 161,37 (±25,88) 146,32 (±17,49) 72,92 (±15,27) B 196,43 (±14,01) 147,14 (±17,16) 161,79 (±10,88) 79,13 (±15,39) C 161,12 (±25,28) 122,09 (±15,94) 139,11 (±28,32) 83,74 (±18,71) D 152,17 (±21,33) 113,66 (±14,19) 134,41 (±21,58) 81,16 (±18,19)
Proteus anguinus parkelj
A 229,11 (±40,49) 175,58 (±44,22) 98,92 (±15,79) 69,58 (±12,49) B 220,25 (±20,97) 163,29 (±28,18) 110,04 (±9,77) 81,76 (±9,48) C 269,47 (±39,65) 188,15 (±25,13) 96,03 (±10,58) 62,69 (±6,61) D 259,43 (±46,31) 168,79 (±34,98) 80,92 (±16,06) 57,69 (±13,23) Legenda:
A – nosna regija, B – predel oči vse do vohalnih bulbusov možganov, C – možgani vse do podaljšane hrbtenjače, D – predel notranjega ušesa in podaljšane hrbtenjače.
13
5.2. RAZPOREDITEV NEVROMASTOV NA GLAVI
Ker je razporeditev nevromastov na glavi bilateralno simetrična, smo namestitev le-teh spremljali le na levi polovici prečnih prerezov glave.
V nosni regiji (regija A) so nevromasti pri beli podvrsti razvrščeni v parih na dorzalnem in bočnem delu glave in v več (3–4) paralelnih linijah na ventralnem delu glave (Slika 4A).
Podobna je ureditev pri črni človeški ribici (Slika 4B), le da je ventralno manj nevromastov.
V predelu oči vse do vohalnih bulbusov možganov (regija B) so nevromasti pri beli podvrsti človeške ribice razporejeni bočno na vrhnji polovici glave ter bočno in ventralno na spodnji polovici glave (Slika 5A). V vrhnjem delu glave so vidne tri linije nevromastov in v spodnjem delu glave tri linije bočno in dve ventralno. V osrednjem hrbtnem delu glave nevromastov nismo zasledili. Večja koncentracija nevromastov je bila na bočnem delu glave. Pri črni podvrsti človeške ribice so nevromasti le na štirih mestih: v eni liniji zvrha in bočno v dveh ter v eni liniji ventralno (Slika 5B).
V regiji C (možgani vse do podaljšane hrbtenjače) so nevromasti pri beli podvrsti človeške ribice razvrščeni v treh linijah na zgornjem delu glave in štirih linijah na spodnjem delu glave (Slika 6A). Pri črni podvrsti so nevromasti le na treh mestih glave, zvrha, bočno in ventralno (Slika 6B). Zgoraj in spodaj je vidna ena linija nevromastov, bočno pa dve.
V območju notranjega ušesa in podaljšane hrbtenjače (regija D) so nevromasti pri beli podvrsti razporejeni v štirih paralelnih linijah na zgornjem bočnem delu in spodnjem bočnem delu glave (Slika 7A). Pri črni podvrsti so nevromasti zastopani na treh mestih glave, v eni liniji zvrha in bočno ter v dveh ventralno (Slika 7B).
14
Slika 4: Razporeditev nevromastov v nosni regiji na prečnem prerezu glave, A: pri beli podvrsti človeške ribice (P.a.anguinus) in B: pri črni podvrsti človeške ribice (P.a.parkelj).
Črne puščice predstavljajo nevromaste, vidne na tem preprezu, sive puščice predstavljalo nevromaste, ki na prerezu niso vidni, vendar je razvidna njihova prisotnost na sosednji polovici glave.
A
B
15
Slika 5: Razporeditev nevromastov v področju oči (regija B) na prečnem prerezu glave, A:
pri beli podvrsti človeške ribice (P.a. anguinus) in B: pri črni podvrsti človeške ribice (P.a.parkelj). Črne pušice predstavljajo nevromaste, vidne na tem prerezu, sive puščice predstavljajo nevromaste, ki na tem prerezu niso vidni, vendar je razvidna njihova prisotnost na sosednji polovici glave.
A
B
16
Slika 6: Razporeditev nevromastov v predelu srednjih možganov (regija C) na prečnem prerezu glave, A: pri beli podvrsti človeške ribice (P.a.anguinus) in B: pri črni podvrsti človeške ribice (P.a.parkelj). Črne pušice predstavljajo nevromaste, vidne na tem prerezu, sive puščice predstavljajo nevromaste, ki na tem prerezu niso vidni, vendar je razvidna njihova prisotnost na sosednji polovici glave.
A
B
17
Slika 7: Razporeditev nevromastov v območju notranjega ušesa in podaljšane hrbtenjače (regija D) na prečnem prerezu glave, A: pri beli podvrsti človeške ribice (P.a.anguinus) in B: pri črni podvrsti človeške ribice (P.a.parkelj). Črne pušice predstavljajo nevromaste, vidne na tem prerezu, sive puščice predstavljajo nevromaste, ki na tem prerezu niso vidni, vendar je razvidna njihova prisotnost na sosednji polovici glave.
A
B
18
5.3. OBSEG GLAVE IN RELATIVNA GOSTOTA NEVROMASTOV
Pri beli in črni podvrsti se obseg glave veča v smeri podaljšane hrbtenjače (Preglednica 2).
Med belo in črno podvrsto ni bistvenih razlik v obsegu glave, razlike pa so v relativni gostoti nevromastov (Preglednica 2).
Relativna gostota nevromastov na prečen prerez glave je pri obeh podvrstah človeške ribice večja v nosni regiji glave in se manjša proti posteriornemu delu glave (Slika 8). Izrazita razlika v relativni gostoti nevromastov med belo in črno podvrsto močerila je v regiji A in C, ki je večja pri beli podvrsti (Slika 8).
Preglednica 2: Prikaz povprečnega števila preštetih nevromastov na prečen prerez glave, povprečen izmerjen obseg glave in relativna gostota nevromastov pri beli in črni podvrsti močerila.
REGIJE GLAVE
ŠTEVILO NEVOMASTOV
[N]
OBSEG GLAVE [mm]
RELATIVNA GOSTOTA NEVROMASTOV [N/mm]
Proteus anguinus anguinus
A 12,60 21,83 0,58
B 8,00 27,14 0,29
C 8,80 31,20 0,28
D 6,50 33,07 0,19
Proteus anguinus parkelj
A 6,28 18,78 0,33
B 5,62 27,50 0,21
C 4,33 30,85 0,14
D 5,60 33,23 0,17
Legenda:
A – nosna regija, B – predel oči vse do vohalnih bulbusov možganov, C – možgani vse do podaljšane hrbtenjače, D – predel notranjega ušesa in podaljšana hrbtenjača.
19
Slika 8: Primerjava relativnih gostot nevromastov (N) na prečen prerez glave za posamezne regije glave pri beli in črni podvrsti človeške ribice (P.a.anguinus in P.a.parkelj). A – nosna regija, B – predel oči vse do vohalnih bulbusov možganov, C – možgani vse do podaljšane hrbtenjače, D – predel notranjega ušesa in podaljšana hrbtenjača.
20
6. DISKUSIJA IN SKLEPI
V diplomskem delo smo naredili analizo nevromastov na histoloških preparatih prečnih prerezov glave bele in črne podvrste človeške ribice. Zanimalo nas je, ali ima bela troglomorfna podvrsta človeške ribice (Proteus anguinus anguinus) več nevromastov kot črna ne-troglomorfna podvrsta (Proteus anguinus parkelj).
Rezultati primerjalne analize prečnih prerezov glave obeh podvrst človeške ribice kažejo na to, da je pri netroglomorfni podvrsti številčno manj nevromastov kot pa pri troglomorfni.
Pri obeh podvrstah močerila je bila največja zastopanost nevromastov v predelu nosne regije, najmanjša pa v posteriornem delu glave.
Pri merjenju višine in širine nevromastov je raziskava pokazala, da so pri obeh podvrstah najvišji nevromasti v področju oči vse do vohalnih bulbusov možganov – v regiji B. Pri merjenju širine nevromastov smo ugotovili, da so pri beli podvrsti najširši v področju oči vse do vohalnih bulbusov možganov – regija B, pri črni podvrsti pa v področju možganov vse do podaljšane hrbtenjače – regija C.
Iz rezultatov je razvidno, da je debelina epidemisa v določenih regijah glave pri P.a.anguinus (regije B,C in D) manjša od višine nevromastov. Slednje kaže na to, da so nevromasti na tem delu glave ugreznjeni, tako kot je to značilno za nekatere druge repatce (Russell,1976). Pri črni podvrsti vgreznjenih nevromastov nismo opazili, saj je višina epidermisa večja od višine nevromastov.
Pri razporeditvi nevromastov smo z raziskavo ugotovili, da obstajajo razlike v razporeditvi in številu nevromastov glave med belo in črno podvrsto človeške ribice. Nevromasti so bili pri beli podvrsti razporejeni v več linijah na dorzalnem, lateralnem in ventralnem delu glave. Nameščeni so bili v manjših skupinah, redko tudi posamezno. Pri črni podvrsti je bilo pozameznih linij nevromastov manj , prav tako je bilo več posameznih nevromastov.
Slednji so bili zastopani predvsem v glavini regiji D. Splošna razporeditev nevromastov na glavi pri obeh podvrstah ustreza razporeditvi jo opisujejo za druge vodne repatce (Lannoo, 1985).
21
Sistem bočne linije glave pri beli podvrsti je glede na dobljene rezultate kompleksnejši, tako v razporeditvi in številu nevromastov, kar pa je potrebno preveriti na večjem številu osebkov in uporabiti metodo specifičnega barvanja nevromastov za proučevanje njihove natančne razporeditve in številčnosti.
22
7. VIRI IN LITERATURA
Bulog, B. (1989a). Tectorial Structures of the Inner Ear Sensory Epithelia of Proteus anguinus (Amphibia, Caudata). Journal of Morphology, (201), 59–68.
Bulog, B. (1989b). Differentiation of the Inner Ear Sensory Epithelia of Proteus anguinus (Urodela, Amphibia). Journal of Morphology, (202), 325–338.
Bulog, B. (1990). Čutilni organi oktavolateralnega sistema pri proteju Proteus anguinus.
Biološki vestnik, 38 (4), 2–3.
Bulog, B. (2007). Okoljske in funkcionalno-morfološke raziskave močerila (Proteus anguinus). Proteus, 70 (3), 102–110.
Bulog, B., & Bizjak Mali, L. (1994). Ultrastructure of the lateral line organs of the larval alpine newt (Triturus alpestris, Urodela, Amphibia). Electron Microscopy, 3 (1), 107–
108.
Bulog, B., Bizjak-Mali, L., Kos, M., Mihajl, K., Prelovšek, P. M., & Aljančič, G. (2000).
Biology and functional morphology of Proteus anguinus (Amphibia, Caudata). Acta biologica Slovenica, 43 (3), 85–102.
Bulog, B., & Schlegel, P. (2000). Functional morphology of the inner ear and underwater audiograms of Proteus anguinus (Amphibia, Urodela). European Journal of Physiology, 439 (7), R165–R167.
Coombs, S., Görner, P., & Münz, H. (1989). A brief overview of the mechanosensory lateral line system and the contributions to this volume. V: The mechanosensory lateral line: Neurobiology and evolution, (3–5). New York: Springer-Verlag.
Pridobljeno s:
https://books.google.si/books?id=o2zgBwAAQBAJ&pg=PA386&lpg=PA386&dq=o ctavo+lateral+line&source=bl&ots=SnsnvzT1k-
&sig=WG0SKAYLfZM4Bxum3_VTOgR2z2I&hl=sl&sa=X&ved=0ahUKEwj54K7 qwubVAhUSa1AKHXgZCl84ChDoAQgsMAE#v=onepage&q=octavo%20lateral%
20line&f=false
Dumas, P., & Chris, B. (1998). The olfaction in Proteus anguinus: a behavioural and cytological study. Behavioural Processes 43(2), 107–113.
23
Istenič, L., & Bulog, B. (1976). Anatomske raziskave membranskega labirinta pri močerilu (Proteus anguinius Laurenti, Urodela, Amphibia). Razprave IV. razreda.
Ljubljana, Slovenska akademija znanosti in umetnosti, str. 27.
Istenič, L., & Bulog, B. (1979). Strukturne diferenciacije ustno-žrelne sluznice pri močerilu (Proteus anguinus Laurenti). Biološki vestnik 27, 1–12.
Istenič, L.& Bulog, B. (1984). Some evidence for the ampullary organs in the European cave salamander Proteus anguinus (Urodela, Amphibia). Cell and Tissue Research, 235 (2), 393–402.
Lannoo, M.J., (1985). Neuromast topography in Ambystoma larvae. 1985 (5), 535–539.
Liem K.F., Bemis W.E., Walker W.F., & Grande L.(2001). An evolutionary perspective.
T. Brooks (ur.), Functional anatomy of the vertebrates. (703). USA: Belmont.
Mali, L. (1990). Ultrastrukturna analiza in funkcionalno morfološka orientacija nevromastov bočne linije pri planinskem pupku (Triturus alpestris) in proteju (Proteus anguinus Laur) (Diplomsko delo). Biotehniška fakulteta, Ljubljana.
Rousseau, V. (2008). The octavo-lateralis system in fish. Irish fish keepers. Dostopno na:
http://www.irishfishkeepers.com/articles/28-health-water-and-illinesses/51-the- octavo-lateralis-system-in-fish
Russel, I.J. (1976). Amphibian lateral line receptors, Frog neurobiology, 16, 513–547.
Schlegel, P. A., Steinfartz, S., & Bulog, B. (2009). Non-visual sensory physiology and magnetic orientation in the Blind Cave Salamander, Proteus anguinus (and some other cave-dwelling urodele species). Review and new resultson light-sensitivity and non- visual orientation in subterranean urodeles (Amphibia). Animal Biology 59, 351–384.
Sket, B., & Arntzen, J. W. (1994). A black, non-troglomorphic amphibian from the karst of Slovenia: Proteus anguinus parkelj n. ssp. (Urodela: Proteidae). Bijdragen tot de Dierkunde, 64 (1), 33–53.
Sket, B. (1997). Distribution of Proteus (Amphibia: Urodela: Proteidae) and its possible explanation. Journal of Biogeography, 24, 63–280.
24
Xue, C., Chen, S., Zhang, W., Zhang, B., Zhang, G., & Qiao, H. (2007). Design, fabrication, and preliminary characterization of a novel MEMS bionic vector hydrophone. Microelectronics Journal, 38(2007), 1021–2026.
