В. В. ТРЯСКО
                     Институт цитологии и генетики СО АН СССР
  В предыдущем докладе XXV конгрессу мы привели данные по
цитологическому механизму аутомиктичвского женского парте-
ногенеза у медоносной пчелы. Он сводится к возникновению
двуядерных яиц, второе ядро которых развивается из дистального
производного деления первого направительного тельца. Таким
образом в двуядерных яйцах имеют место оба деления
созревания (В. В. Тряско, 1975).
  Аутомиктические самки, как известно, более гомозиготны, чем
их мать (К. В. Такер, 1958). Поэтому для закрепления гетерозиса
необходимо получать апомиктических самок, сходных по геноти-
пу со своей матерью. В этом случае в неоплодотворенном яйце
вместо двух делений созревания должно произойти одно
эквационное деление.
  Задача работы состояла в получении таких яиц. Объектом
работы были яйца, откладываемые маткой вне семьи. Яйца
подвергались активации теплом или холодом и после инкубации
(90-120 мин) их фиксировали (спирт - уксус 3:1), окрашивали
ацетокармином и проверяли под микроскопом, произошло ли
одно деление созревания. Успех термовктивации оценивали по
проценту яиц с одним делением.
Результат был переменчив: встречались кладки, в которых
процент яиц с одним делением был достаточно высок (35-
89%), в других эффект отсутствовал. Возник вопрос, в чем при-
чина столь различного эффекта?
  Анализ состояния яиц при микроскопировании обнаружил кар-
тины нормального гаплоидного развития, возникновения дву-
ядерных яиц, яиц с одним делением созревания и с заблокиро-
ванным ядром, в котором присутствовали все 16 бивалентов.
Другими словами, первые две группы яиц проходили оба деле-
ния созревания, третья - одно и четвертая - ни одного деления.
Сопоставление полученных картин показало, что судьба ядра
ооцита определяется условием окружающей цитоплазмы. Вы-
яснено следующее. 1. При нормальном развитии женский
пронуклеус образуется из ядра, которое оказывается вне
направительной плазмы (А. Петрункевич, 1901). Заключенные
в ней три остальных гаплоидных ядра впоследствии элиминируют.
  2. В двуядерных яйцах направительная плазма недоразвита
и вмещает только два гаплоидных ядра; третье ядро, вышедшее
из-под контроля направительной плазмы, дает добавочный
женский пронуклеус. 3. При единственном делении созревания,
как и в двуядерных яйцах, направительная плазма имеет вид
небольшого круглого островка. Однако более глубокое измене-
ние ядра (происходит одно деление вместо Двух) заставляет
предполагать здесь и более глубокие изменения в окружающей
цитоплазме. 4. В случае тетраплоидных ядер, возможно,
окружающий их участок цитоплазмы также является недоразви-
той направительной плазмой, но возникшие в ней изменения еще
более глубоки, поскольку материнское ядро переживает сроки
делений созревания, не приступая к ним.
  Следовательно, недоразвитость направительной плазмы, указы-
вающая на незрелость яйца, ответственна за различный ответ яйца
на искусственное воздействие.
  Незрелостью яйца объясняют причину возникновения ги-
нандроморфов, мужские ткани которых развиваются из сверхчис-
лениых сперматических ядер (В. Дрешер и В. Ротенбулер, 1963;
В. Дрешер 1965). Цитоплазма незрелого яйца не достигает
необходимой стадии к моменту элиминации лишних ядер, и они
включаются в развитие.
  С различной степенью зрелости яиц увязывается выявление
визуальных различий в обычных оплодотворенном и неопло-
дотворенном яйцах через 1 час после откладки (Е. Рейнгардт,
1960). Неоплодотворенное яйцо по виду ооплаэмы больше
похоже на яйцо из лицевой трубочки. Оплодотворенное выглядит
более зрелым. В нем четко выражена дифференцировка на
желточные гранулы и сеть цитоплазмы. Значит, вхождение
спермиев повышает степень зрелости.
  Следует еще раз упомянуть о незрелости яйца, связанной
с возникновением двуядерности. В основе ее лежит недоразви-
тость направительной плазмы. В то ;ке время двуядерные яйца
могут дать разных особей: 1) мозаичных трутней; 2) аутомиктиче-
ских самок, .предположительно двоякого происхождения; 3)
мозаичных п*чел. Это также указывает на разную степень
незрелости двуядерных яиц.
  Таким образом, результат развития, объясняемый незрелостью
яиц, позволяет расположить рассмотренные факты в опреде-
ленном порядке, в данном случае в порядке увеличения
незрелости. Получается следующий ряд:
1) оплодотворенное яйцо, развивающееся в самку;
2) неоплодотворенное яйцо, развивающееся в самца;
3) оплодотворенное яйцо, развивающееся в гинандроморфа
с мужскими тканями, происходящими от одного лишне-
го спермия;
4) оплодотворенное яйцо, развивающееся в гинандроморфа с
мужскими тканями от двух и более лишних спермиев;
5) иеоплодотворенное двуядерное яйцо, оба ядра которого
развиваются в трутня - мозаика, а диплоидное направи-
тельное тельце элиминирует;
6) неоплодотворенное двуядерное яйцо, развивающееся в
диплоидную самку после слияния обоих гаплоидных ядер.
Диплоидное направительное тельце элиминирует;
7) неоплодотворенное двуядерное яйцо, развивающееся в пар-
теногенетическую самку на основе диплоидного направи-
тельного тельца после элиминации гаплоидных ядер;
8) двуядерное яйцо, развивающееся после двойного оплодот-
ворения в мозаичную пчелу. Диплоидное направительное
тельце элиминирует;
9) неоплодотворенное (после одного деления созревания)
яйцо с зигоидным ядром дробления, которое, как предпо-
лагается, может развиться в партеногенетическую самку
при элиминации диплоидного направительного тельца;
10) иеоплодотворенное яйцо, которое, как предполагается,
может развиться в партеногенетическую самку на основе
диплоидного направительного тельца и элиминации зиго-
идного ядра;
11) неоплодотворенное яйцо, которое, как предполагается,
может развиться в мозаичную партеногенетическую самку
на основе двух зигоидных ядер;
12) неоплодотворенное яйцо, которое предположительно мо-
жет развиться в тетраплоидную партеногенетическую сам-
ку после слияния двух диплоидных ядер;
13) неоплодотворениое яйцо, которое, как ожидается, может
развиться в тетраплоидную партеиогенетическую самку
на основе тетраплоидного ядра.
  Первые две позиции полученного ряда характеризуют нормаль-
ное развитие особей пчелиной семьи. Третья - восьмая позиции
касаются случаев аномального развития, которые достаточно
редко возникают спонтанно и несколько чаще в условиях
специального эксперимента. Соответствующие им цитологиче-
ские механизмы почти для всех случаев зарегистрированы под
микроскопом в искусственно активированных яйцах. Остальные
позиции отражают изменения в судьбе материнского ядра,
отмеченные в яйцах только под микроскопом. Если мы от первой
позиции развернем выстроенный ряд влево и обозначим все
13 позиций, то получим графическое изображение конечного
пути, который проходит каждый ооцит, превращаясь в зрелое
яйцо (см. рисунок). Яйцо, не достигшее конца этого пути, дает ту
или иную аномалию, так как изменяются условия реализации
наследственной информации, заключенной в ядре.
  Как мы видели выше, во всех случаях ядро изначально
находилось в тетраплоидном состоянии. Отмеченные аномалии
связаны с изменениями цитоплазмы (недоразвитие направитель-
ной плазмы, меняющее характер делений созревания, неспо-
собность ооплазмы элиминировать лишние мужские пронуклеу-
сы). Поэтому ответственным за исход развития оказывается тот
сдвиг влево в состоянии цитоплазмы, который все более
увеличивается при переходе от позиции 3 к позиции 13, все более
изменяя реакцию на него ядра, условия взаимодействия его
с цитоплазмой.
  Сдвиг вправо от оптимума имел место при возникновении
гинандроморфов из яиц, нагревавшихся 1 час при 40* С (опыт
Хачинохе), в двуядерных яйцах, возникших при воздействии
Ряд последовательных нарастаний зре-
лости яйца • конце фазы его формиро-
вания перед откладкой (I) и цитологи-
ческие механизмы, ответственные за
аномалии в развитии незрелого яйца,
откладываемого в соответствующей
позиции ряда (II).
  1-2 - нормальное развитие самки и
самца; 3-13 - аномалии, связанные
с левым сдвигом во взаимодействии
ядра и цитоплазмы; 2-I - аномалии,
связанные с правым сдвигом; ип-
нормальная направительная плазма;
ннп - недоразвитая направительная
плазма; г, д, т - гаплоидиое, дипло-
идиое, тетраплоидиое ядра; с - спер-
матозоиды.
  Стрелки между позициями ряда (I)
означают переход от предыдущего
состояния зрелости к последующему.
одно деление созревания или тетраплоидное материнское ядро.
Эти случаи в перечисленной последовательности отложены на
графике вправо от позиции первой.
Сходные ряды могут быть построены и для других животных.
Например, у тутового шелкопряда известны спонтанно возникаю-
щие гинандроморфы и аутомиктические самцы и самки,
искусственно партеногенетические самцы и самки, триплоидные
самки и тетраплоиды обоих полов (Б. Л. Астауров, 1968).
  Аутомиктические особи возникали при меньшем охлаждении
неоплодотворенной грены, чем апомиктические самки (Е. Р. Тер-
ская, В. А. Струнников, 1975). Это указывает на то, что
и у шелкопряда при апомиксисе имеет место больший левый
сдвиг в состоянии незрелости цитоплазмы, а следовательно и во
взаимодействии с ней ядра.
  Общеизвестно, что процессы, протекающие в ядре и ци-
топлазме, автономны, но в то же время они согласованы.
Взаимодействие ядра и цитоплазмы определяется состоянием
цитоплазмы. Оптимальная согласованность имеет место, когда
яйцо начинает свое развитие в позиции 1 или 2. Если начало
развития совпадает с более ранней позицией (стадией), во
взаимодействии ядра и цитоплазмы наблюдается сдвиг, нарушаю-
щий согласованность. Однако сдвиг связан не только с аномали-
ями, он имеет место и при нормальном развитии. В рассматри-
ваемых примерах социты при своем окончательном формиро-
вании проходят ряд стадий, каждая из которых характеризуется
своими условиями согласованности ядра и цитоплазмы. Переход
к последующей ступени согласованности требует каждый раз
своего сдвига.
  Таким образом, сдвиг выполняет две функции. С одной
стороны, он обеспечивает согласованное взаимодействие ядра
и цитоплазмы от стадии к стадии, с другой, изменяет состояние
цитоплазмы относительно ядра, нарушая их взаимодействие. Эти
две противоположные функции определяются направлением
сдвига и его величиной. Левый сдвиг связан с развитием незрелых
яиц, появление которых зависит от внешних факторов, тормозя-
щих жизненные процессы. Имеют значение и внутренние
факторы, вызывающие депрессию (отбор, инбридинг).
Правый сдвиг связан с нормальным развитием, когда процессы
протекают в оптимальных условиях. Факторы, повышающие
интенсивность процессов, усиливают правый сдвиг и тогда также
возникают аномалии (позиции 2', 3', 4' и 5' на рисунке). Правый
сдвиг имеет место у углозуба, когда последствия полиспермии
устраняются при осеменении яйца на стадии 1 мейотического
деления и не устраняются, если яйцо оплодотворяется по-
лиспермно в метафазе II (А. С. Гинзбург, 1968). Более зрелая
цитоплазма неспособна устранить лишние ядра, так как она
прошла нужную стадию раньше. Оптимальное взаимодействие
ядра и цитоплазмы означает одновременное их вступление
в очередную стадию.
  Развиваемое представление о сдвиге во взаимодействии ядра
и цитоплазмы позволяет выявить его основные черты.
1. Сдвиг возникает как в случае отставания цитоплазмы от
оптимума, характерного для ее согласованного взаимодействия
с ядром на данной стадии, так и в случае опережения
цитоплазмой этого оптимума.
2. Сдвиг вызывает исключение определенных стадий развития
(выпадает блокирование: а) сверхчисленных спермиев при
развитии гинандроморфов; б) третьего гаплоидного ядра
в двуядерных яйцах; в) первого деления созревания, когда
происходит только одно эквационное деление). Сдвиг сам может
быть следствием исключения определенной стадии (отсутствие
оплодотворения в яйцах позиции 2 делает их менее зрелыми, чем
яйца оплодотворенные). Если имеет место исключение стадии, то
это указывает на наличие сдвига.
3. Раз возникнув, сдвиг сохраняется на протяжении всего
развития, изменяя его характер.
4. Начало сдвига не всегда совпадает со временем его
визуального проявления (так, при гинандроморфизме сдвиг
начинается в момент вхождения спермия в незрелое яйцо,
а проявляется на стадии элиминации лишних мужских ядер,
которая выпадает; при образовании двуядерных яиц сдвиг
начинается до наступления делений созревания, а проявляется во
время второго деления мейоза).
5. Последствия сдвига зависят от его величины. Это легко
прослеживается при накоплении сдвига от 3 до 13 позиций.
Однако сдвиг может быть небольшим и визуально не проявляться.
Тогда он не исключает стадии, а укорачивает их. Поскольку раз
возникнув, сдвиг сохраняется, укорочение стадий происходит на
протяжении всего развития.
6. Сдвиг затрагивает временную характеристику развития
(созревание ооцита происходит во времени), поэтому и сам он
оценивается определенной протяженностью. Так, отставание
ооплазмы при отсутствии блокирования лишних спермиев
определяется временем превращения незрелого яйца в зрелое.
Именно на этот отрезок времени сокращаются все последующие
стадии. Стадии, равные ему по протяженности, исключаются.
7. Способность накопления величины сдвига под влиянием
воздействия или фактора, вызывающих изменения, направленные
в одну сторону (например, накопление левого сдвига от третьей
позиции к 13, сопровождающееся увеличением незрелости яйца).
8. Возможность уменьшения величины сдвига под влиянием
воздействия или фактора, противоположных по своему действию
тем, которые его вызвали, и оптимизация тем самым условий
взаимодействия ядра и цитоплазмы (например, уменьшение
степени незрелости яиц при полиспермии).
Отмеченные особенности сдвига во взаимодействии ядра
и цитоплазмы дают основания для осознанного вмешательства
в процессы развития пчелиного яйца. Интересующее нас
получение апомиктических самок связано с откладкой яиц
в позиции 9, характеризующейся достаточно большим сдвигом.
  Сформулированное представление является предпосылкой для
управления не только получением таких яиц, но и их последую-
щим развитием.
  Кроме достижения указанного эффекта, можно поставить
задачу получения фертильных диплоидных трутней и другие
задачи.
  Приведенные данные согласуются с данными по дифференци-
ровке на разных стадиях эмбриогенеза, когда различная судьба
ядер, несущих одинаковую наследственную информацию, опре-
деляется тем, в каких клетках они функционируют. Случаи
нормального и аномального развития рассмотрены здесь как
результат функционирования яиц, находящихся на разных этапах
дифференцировки, они упорядочены в соответствии со степенью
 дифференцировки, а закономерности, лежащие в основе диффе-
ренцировки, использованы для анализа того, как получить нужный
эффект развития.