Сенсорные системы, 2020, T. 34, № 4, стр. 267-282

Пластичность инерциальной массы в органе равновесия в изменяющемся гравитационном поле

Г. И. Горгиладзе *

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации, Институт медико-биологических проблем РАН
123007 Москва, Хорошевское шоссе, д. 76а, Россия

* E-mail: gio119193@mail.ru

Поступила в редакцию 07.05.2020
После доработки 11.06.2020
Принята к публикации 10.07.2020

Аннотация

В обзоре обобщены экспериментальные исследования инерциальной массы в органе равновесия беспозвоночных и позвоночных животных (кишечнополостные, моллюски, рыбы, амфибии, птицы, крысы), подвергнутых воздействию невесомости на автоматических и пилотируемых космических кораблях и орбитальных станциях, клиностатированию и в среде повышенной весомости на центрифуге. Инерциальная масса, предназначенная для реагирования на земную силу тяжести и линейные ускорения, представлена достаточно крупными единичными статолитами либо многочисленными и небольшого размера статокониями. Эти образования представляют собой биоминералы эндогенного происхождения, растущие слоями-приростами вокруг своих ядер. Инерциальной массе свойственна высокая пластичность. В невесомости и при клиностатировании она увеличивается, а при перегрузках на центрифуге, напротив, уменьшается. Из этих данных следует вывод о том, что гравитация – значимый фактор абиотической среды, ответственный за формирование инерциальной массы в органе равновесия животных организмов.

Ключевые слова: статоцист, лабиринт, гравирецепция, инерциальная масса, невесомость, повышенная весомость

DOI: 10.31857/S0235009220040022

Список литературы

  1. Банников А.Г., Гиляров М.С., Гладков Н.А. и др. Жизнь животных. Беспозвоночные. Под ред. Зенкевича Л.А. М.: Изд-во “Просвещение”, 1968. 576 с.

  2. Брянов И.И., Горгиладзе Г.И., Корнилова Л.Н. Вестибулярная функция. Результаты медицинских исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе “Салют-6” – “Союз”. Гл. 10. Сенсорные системы. Под ред. Гуровского Н.Н. М.: Изд-во Акад. наук СССР. 1986. С. 169–185.

  3. Винников Я.А., Газенко О.Г., Титова Л.К. Рецептор гравитации. Серия “Проблемы космической биологии”. Т. XII. Л.: “Наука”, 1971. 523 с.

  4. Горгиладзе Г.И. Стимулирующее влияние невесомости на рост статоконий (эксперименты на автоматических космических аппаратах “Фотон” и “Ресурс-Ф” и пилотируемом орбитальном комплексе “Мир”). Georgian Engineering News. 2001. № 4. С. 113–119.

  5. Горгиладзе Г.И. Структурно-функциональные особенности статоциста улиток Helix lucorum. Орбитальная станция “Мир”. Медико-биологические эксперименты. 2002. Т. 2. С. 366–383.

  6. Горгиладзе Г.И., Букия Р.Д., Давиташвили М.Т. Морфологические особенности статоконий в статоцистах наземной легочной улитки Helix lucorum. Бюл. экспер. биол. 2010. Т. 149. № 2. С. 236–240.

  7. Горгиладзе Г.И., Букия Р.Д., Каландаришвили Э.Л. Пластичность инерциальной массы в статоцистах наземных гастропод в условиях изменяющегося гравитационного поля (невесомость, гипервесомость). Авиакосм. и экол. мед. 2011. Т. 45. № 5. С. 28–32.

  8. Горгиладзе Г.И., Носовский А.М., Букия Р.Д. Статолит Pomatias rivulare. Сенсорные системы. 2013. Т. 27. № 3. С. 216–223.

  9. Горгиладзе Г.И., Самарин Г.И., Брянов И.И. Межлабиринтная асимметрия, вестибулярная дисфункция и космическая болезнь движения. Косм. биол. и авиакосм. мед. 1986. Т. 20. № 3. С. 19–31.

  10. Горгиладзе Г.И., Шипов А.А., Хорн Э. Биологические эксперименты в невесомости: функция равновесия. Авиакосм. и экол. мед. 2012. Т. 46. № 5. С. 3–18.

  11. Джавелидзе Г. Определитель наземных моллюсков Грузии. Тбилиси, 1972. (На груз. яз.).

  12. Егоров Б.Б., Самарин Г.И. Возможное изменение парной работы вестибулярного аппарата в условиях невесомости. Космическая биол. 1970. № 2. С. 85–86.

  13. Лихарев И.М., Раммельмейер Е.С. Наземные моллюски фауны СССР. М.–Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1952.

  14. Лычаков Д.В., Лаврова Е.А. Исследование структуры вестибулярного аппарата и ионного состава тела личинок шпорцевой лягушки после пребывания в условиях невесомости. Космическая биол. 1985. Т. 19. № 3. С. 48–52.

  15. Мертенс Д. Мир моллюсков. Изд-во “Мир книги”, 2011. 428 с.

  16. Мина М.В., Клевезаль Г.А. Принципы исследования регистрирующих структур. Усп. совр. биологии. 1970. Т. 70. Вып. 3(6). С. 341–352.

  17. Наумов Д.В. Сцифоидные медузы морей СССР. М.–Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1961. 106 с.

  18. Самарин Г.И., Егоров Б.Б. Об асимметрии отолитовых реакций у рыб. Космическая биол. 1973. № 2. С. 37–40.

  19. Anken R.H., Baur U., Hilbig R. Clinorotation increases the growth of utricular otoliths of developing cichlid fish. Microgravity Sci. and Technol. 2010. V. 22. Is. 2. P. 151–154.

  20. Anken R.H., Beier M., Rahmann H. Influence of hypergravity on fish inner ear otoliths: I. Developmental growth profile. Adv. Space Res. 2002. V. 30. № 4. P. 721–725.

  21. Anken R.H., Kappel Th., Rahmann H. Morphometry of fish inner ear otoliths after development at 3g hyper-gravity. Acta Otolaryngol. 1998. V. 118. P. 534–539.

  22. Anken R.H., Kappel T., Rahmann H. On the influence of altered gravity on the growth of fish inner ear otoliths. Acta Astronaut. 1999. V. 44 (7–12). P. 585–591.

  23. Fermin C.D., Martin D., Jones T. Microgravity in the STS-29 space shuttle Discovery affected the vestibular system of chick embryos. Histol. and Histopathol. 1996. V. 11. № 2. P. 407–426.

  24. Gao W., Wiederhold M.L. The structure of the statocyst of the freshwater snail Biomphalaria glabrata (Pulmonata, Basommatophora). Hear. Res. 1997. V. 109. № 1–2. P. 109–124.

  25. Gao W., Wiederhold M., Hejl R. Development of the statocyst in the freshwater snail Biomphalaria glabrata (Pulmonata, Basommatophora). Hear Res. 1997. V. 109 № 1–2. P. 125–134.

  26. Geuze J.J. Observations on the function and the structure of the statocysts of Lymnae stagnalis. Netherl. J. Zool. 1968. V. 18. № 2. P. 155–204.

  27. Ghesquiere S. Apple snail (Ampullariidae). 2007.

  28. http://www.applesnail.net (accessed 28 April 2007).

  29. Helm R.R. Evolution and development of scyphozoan jellyfish. Adv. Space Res. 1994. V. 14. Is. 8. P. 317–325.

  30. Hilbig R., Anken R.H., Bauerle A. Susceptibility to motion sickness in fish: a parabolic aircraft flight study. J. Grav. Physiol. 2002. V. 9. № 1. P. 29–30.

  31. Jarne P. Biological invasions: The case of planorbid snails. J. of Helminthol. 2005. V. 79. № 3. P. 249–256.

  32. Kriegstein A.R., Castellucci V.F., Kandel E.R. Metamorphosis of Aplysia californica in laboratory culture. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1974. V. 71. № 9. P. 3654–3658.

  33. Pedrozo H.A., Schwartz Z., Luther M. A mechanism of adaptation to hypergravity in the statocyst of Aplysia californica. Hear. Res. 1996. V. 102. № 1–2. P. 51–62.

  34. Pedrozo H.A., Wiederhold M.L. Effects of hypergravity on statocyst development in embryonic Aplysia californica. Hear. Res. 1994. V. 79. P. 137–146.

  35. Rahmann H., Anken R.H. Neuroplastic reactivity of fish induced by altered gravity conditions: a review of recent results. Adv. Space Res. 1998. V. 22. P. 255–264.

  36. Rahmann H., Anken R.H. Gravity related research with fishes – perspectives in regard to the upcoming International space station, ISS. Adv. Space Res. 2002. V. 30. № 4. P. 697–710.

  37. Ross M.D. Implications of otoconial changes in microgravity. Physiologist. 1987. V. 30. (Suppl.). P. 90–93.

  38. Spangenberg D.B. Thyroxine induced metamorphosis in Aurelia. The J. of Experimental Zoology. 1971. V. 178. P. 183–194.

  39. Spangenberg D.B. Rhopalium development in Aurelia aurita ephyrae. Hydrobiol. 1991. V. 216/217. P. 45–49.

  40. Spangenberg D.B. Effects of microgravity-induced weightlessness on Aurelia ephyrae differentiation and statolith synthesis (DC85). Reproduced under NASA’s terms for educational use. March 2004.

  41. Spangenberg D.B., Coccaro E., Schwarte R. Touch-plate and statolith formation in gravireceptors of ephyrae which developed while weightless in space. Scanning Microscopy. 1996. V. 10. № 3. P. 875–888.

  42. Spangenberg D.B., Jernigan T., McCombs R. et al. Development studies of Aurelia (jellyfish) ephyrae, which developed during the SLS-1 mission. Adv. Space Res. 1994a. V. 14. № 8. P. 239–247.

  43. Spangenberg D.B., Jernigan T., Philput C., Lowe B. Gravireceptor development in jellyfish ephyrae in space and on earth. Adv. Space Res. 1994b. V. 14. № 8. P. 317–325.

  44. Wiederhold M.L., Harrison J.L., Ortiz C.A. Enhanced production of the “test mass” in the statocyst of pond snails reared in microgravity. Proc. Fifteenth Space Utilization Res. Sympos. Tokyo. 1999. V. 15. P. 89– 92.

  45. Wiederhold M.L., Harrison J.L., Parker K.A., Nomura H. Otoliths developed in microgravity. J. Grav. Physiol. 2000. V. 7. № 2. P. 39–42.

  46. Wiederhold M.L., Pedrozo H.A., Harrison J.L. et al. Development of gravity-sensing organs in altered gravity conditions: opposite conclusions from an amphibian and a molluscan preparation. J. Grav. Physiol. 1997. V. 4. № 2. P. 51–54.

  47. Wiederhold M.L., Sharma J.S., Driscoll B.P., Harrison J.L. Development of the statocyst in Aplysia californica. 1. Observations on statoconial development. Hear. Res. 1990. V. 49. P. 63–78.

  48. Wiederhold M.L., Sheridan C.E., Smith N.K. Statoconia formation in molluscan statocysts. Scanning Microsc. 1986. V. 2. P. 781–792.

Дополнительные материалы отсутствуют.