Instability of the Mother’s Environment Leads to Reduced Developmental Robustness in  Lymnaea stagnalis  (Mollusca: Gastropoda)

A. I. Bogomolov; Богомолов А. И.; Y. A. Kraus; Краус Ю. А.; E. E. Voronezhskaya; Воронежская Е. Е.

doi:10.31857/S047514502305004X

Нестабильность среды обитания матери приводит к снижению устойчивости развития у Lymnaea stagnalis (Mollusca: Gastropoda)

Авторы: Богомолов А.И.¹^,2, Краус Ю.А.¹^,2, Воронежская Е.Е.²
Учреждения:
1. Московский государственный, университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет
2. Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН
Выпуск: Том 54, № 5 (2023)
Страницы: 358-367
Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
URL: https://journals.rcsi.science/0475-1450/article/view/137069
DOI: https://doi.org/10.31857/S047514502305004X
EDN: https://elibrary.ru/KICFMT
ID: 137069

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Адаптивные материнские эффекты, повышающие приспособленность потомков, часто бывают обусловлены долговременными стрессовыми воздействиями среды обитания на материнский организм. Возникает вопрос – всегда ли эффекты такого стресса адаптивны для потомства и в каких случаях они могут приводить к нарушениям развития? Одним из стрессирующих факторов считается непредсказуемое изменение условий среды. Нашей задачей было проверить, может ли обитание матери в нестабильной среде приводить к снижению устойчивости эмбрионального развития у ее потомков. Материнская популяция брюхоногого моллюска Lymnaea stagnalis была разделена на две группы с различными условиями содержания. Для первой группы условия поддерживались максимально стабильными, с постоянным протоком воды и избыточным кормлением. Вторая группа содержалась в нестабильных (стрессовых) условиях, с эпизодическими кормлением и сменой воды. Оказалось, что сами по себе нестабильные условия не влияют на частоту аномалий развития у потомков. Поскольку ранее нами было показано, что роль сигнального фактора, опосредующего материнский эффект у L. stagnalis выполняет серотонин, мы подвергли эмбрионов обеих групп дополнительному воздействию – инкубации в растворе биохимического предшественника серотонина (5-НТР). После инкубации в 5-НТР доля эмбрионов с аномалиями развития была значимо выше среди потомков матерей, обитавших в нестабильных условиях. Мы подтвердили важную роль серотонина как фактора, опосредующего связь между организмами матери и потомков, выявив серотонинергическую иннервацию ткани гермафродитной железы (овотестиса) и аккумуляцию серотонина в цитоплазме формирующихся ооцитов. Наши эксперименты позволяют предположить, что при стрессовом воздействии условий среды на материнский организм аккумуляция серотонина яйцеклеткой/зиготой может повышаться до неадаптивного уровня и приводить к снижению устойчивости развития эмбрионов.

Ключевые слова

материнские эффекты, устойчивость развития, аномалии развития, материнский серотонин, Gastropoda, Lymnaea stagnalis

Список литературы

Bogomolov A.I., Voronezhskaya E.E. An increase in the level of intracellular serotonin in blastomeres leads to the disruption in the spiral cleavage pattern in the mollusc Lymnaea stagnalis // Russian J. Dev. Bio. 2022. V. 53. №. 2. P. 115–120. https://doi.org/10.1134/S1062360422020035
Dantzer B., Boutin S., Lane J.E., McAdam A.G. Integrative studies of the effects of mothers on offspring: an example from wild North American red squirrels // Advances in Neurobiology / Ed. González-Mariscal G. 2022. V. 27. P. 269–296. Springer: Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-97762-7_9
Dantzer B., Newman A.E., Boonstra R., Palme R., Boutin S., Humphries M.M., McAdam A.G. Density triggers maternal hormones that increase adaptive offspring growth in a wild mammal // Science. 2013. V. 340(6137). P. 1215–1217.
Ivashkin E., Khabarova M.Y., Melnikova V., Nezlin L.P., Kharchenko O., Voronezhskaya E.E. et al. Serotonin mediates maternal eﬀects and directs developmental and behavioral changes in the progeny of snails // Cell Rep. 2015. V. 12. P. 1144–1158. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2015.07.022
Joosse J., Boer H.H., Comelisse C.J. Gametogenesis and oviposition in Lymnaea stagnalis as influenced by Y-irradiation and hunger // Symp. Zoo 1. Soc. London. 1968. V. 22. P. 213–235.
Love O.P., McGowan P.O., Sheriff M.J. Maternal adversity and ecological stressors in natural populations: the role of stress axis programming in individuals, with implications for populations and communities // Functional Ecology. 2013. V. 27(1). P. 81–92.
Lukowiak K., Sunada H., Teskey M., Dalesman S. Environmentally relevant stressors alter memory formation in the pond snail Lymnaea // J. Experimental Biology. 2014. V. 217. P. 76–83.
Marshall D., Uller T. When is a maternal effect adaptive? // Oikos. 2007. V. 116(12). P. 1957–1963.
Meshcheryakov V.N. The common pond snail Lymnaea stagnalis //Animal species for developmental studies. – Springer, Boston, MA, 1990. P. 69–132.
Moore M.P., Whiteman H.H., Martin R.A. A mother’s legacy: the strength of maternal effects in animal populations // Ecology Letters. 2019. V. 22(10). P. 1620–1628.
Sheriff M.J., Bell A., Boonstra R., Dantzer B., Lavergne S.G., McGhee K.E., MacLeod K.J., Winandy L., Zimmer C., Love O.P. Integrating ecological and evolutionary context in the study of maternal stress. Integrative and comparative biology. 2017. V. 57(3). P. 437–449.
Sheriff M.J., Love O.P. Determining the adaptive potential of maternal stress // Ecology letters. 2013. V. 16(2). V. 271–280.
van der Steen W., Jager J.C., Tiemersma D. The influence of food quantity on feeding, reproduction, and growth in the pond snail Lymnaea stagnalis (L.) with some methodological comments // Proc. K. Ned. Akad. Wet. 1973. V. 76. P. 47–60.