نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 هیئت علمی دانشگاه گیلان
2 دانش آموخته کارشناسی ارشد دانشگاه گیلان
چکیده
فیل ماهی از با ارزشترین ماهیان اقتصادی دریای خزر است. بینایی یکی از مهمترین حسها، بخصوص در ماهیانی مانند H.huso است. با فرض اینکه فیل ماهی جانور کفزی، فاقد دید رنگی و تیزبینی کافی است ساختار شبکیه آن مورد مطالعه قرار گرفت. چنین مطالعهای نه تنها اهمیت بینایی برای گونه ماهی را مشخص مینماید بلکه امکان ایجاد ارتباط قابل تاًمین بین تغذیه، محیط زندگی و رفتارهای اختصاصی جانور و بینایی فراهم میآورد. برای این منظور چشمهای ماهی جدا و عدسی و قرنیه برداشته شد. شبکیه به مدت 24ساعت در فیکساتور بوئن و 24 ساعت در متانول70% قرار گرفت و به ترتیب آبگیری، شفافسازی و در پارافین بلوک سازی شد. سپس مقاطع طولی و عرضی با ضخامت 5 میکرون توسط دستگاه میکروتوم تهیه و با هماتوکسیلین و ائوزین رنگ آمیزی شد. تعدادی برش از بهترین نوار بافتی انتخاب شده، پس از انتقال به حمام آب 45 درجه سانتیگراد روی لامل ها قرار گرفته، شفاف سازی، آبگیری و با EM عکسبرداری شدند. مشاهده بافتها با میکروسکوپ نوری و الکترونی نشان داد که گیرنده های نوری در شبکیه فیل ماهی شامل سلولهای مخروطی و استوانهای است. سلولهای مخروطی شامل سلولهای منفرد، دوگانه و دوتایی بودند. به دلیل تنوع سلولهای مخروطی به نظر میرسد که فیل ماهی دارای دید رنگی باشد. شمارش سلولهای مخروطی نیز مشخص نمود تراکم این سلولها در ربع پشتی-گیجگاهی بیشتر از سایر ربعهای شبکیه است. لذا ناحیه پشتی-گیجگاهی با تراکم بیشتر سلولهای مخروطی، تا حد اندکی در تغذیه فیل ماهی نقش دارد. همچنین این ماهی دارای بینایی ضعیفی است.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
The survey of cellular sequence of the retina structure of the Beluga Sturgeon eye (Huso huso)
نویسندگان [English]
1 faculty member of Guilan University
2 Guilan University
چکیده [English]
Huso huso is one of the most important commercially valuble sturgeons of Caspian Sea. Vision is an important sense particulaurly for fishes like H.huso. It is assumed that H. huso as a benthic fihsh may have weak color vishion and accurecy and therefor retina structure was studied. Such study not only show importance of vision to fish species but also obtained information bring about considerable relationship between feeding, envirenment and animal behaviour with vision. Eyes wen dissected out and cornea and lens were remoted.
Retina alone was first fixed in Bouins solution for 24 hours and secondly in 70% methanol for another 24 hours. Tissue has dehydrated, cleared and made in to blocks of paraffin. 5µ thick sections is transverse and sagittal planes were taken and stained by hematoexyline and eosin.
Some section of the best tissue band selected and transfered to 45º C water . Then it was cleared and dehydrated and photography with electron microscope. Histological and SEM observations showed that H.huso retinal photoreceptors was comprised of both rod and cone cells. Single, twin and double cones were found.
Presence of different types of cones render the colour vision in H.huso. The number of cone cells in dorso – temporal quadrant was more compared to others. So dorso – temporal region with higher cone density play a role in benthic feeding of fish. Also H.huso possess weak visual sense.
کلیدواژهها [English]
بررسی ترتیب سلولی بافت شبکیه چشم فیلماهی (Huso huso)
نادر شعبانی پور* و سحر خورشیدی سدهی
رشت، دانشگاه گیلان، دانشکده علوم، گروه زیستشناسی
تاریخ دریافت: 14/6/94 تاریخ پذیرش: 28/2/95
چکیده
فیلماهی باارزشترین ماهیان اقتصادی دریای خزر است. بینایی یکی از مهمترین حسها، بخصوص در ماهیانی مانند H.huso است. با فرض اینکه فیلماهی جانور کفزی، فاقد دید رنگی و تیزبینی کافی است ساختار شبکیه آن مورد مطالعه قرارگرفت. چنین مطالعهای نهتنها اهمیت بینایی برای گونه ماهی را مشخص مینماید بلکه امکان ایجاد ارتباط قابل تأمین بین تغذیه، محیط زندگی و رفتارهای اختصاصی جانور و بینایی فراهم میآورد. برای این منظور چشمهای ماهی جدا و عدسی و قرنیه برداشته شد. شبکیه به مدت 24ساعت در فیکساتور بوئن و 24 ساعت در متانول70% قرارگرفت و به ترتیب آبگیری، شفافسازی و در پارافین بلوکسازی شد. سپس مقاطع طولی و عرضی باضخامت5 میکرون توسط دستگاه میکروتوم تهیه و با هماتوکسیلین و ائوزین رنگآمیزی شد. تعدادی برش از بهترین نوار بافتی انتخابشده، پس از انتقال به حمام آب 45 درجه سانتیگراد روی لامل ها قرارگرفته، شفافسازی، آبگیری و با EM عکسبرداری شدند. مشاهده بافتها با میکروسکوپ نوری و الکترونی نشان داد که گیرندههای نوری در شبکیه فیلماهی شامل سلولهای مخروطی و استوانهای است. سلولهای مخروطی شامل سلولهای منفرد، دوگانه و دوتایی بودند. به دلیل تنوع سلولهای مخروطی به نظر میرسد که فیلماهی دارای دید رنگی باشد. شمارش سلولهای مخروطی نیز مشخص نمود تراکم این سلولها در ربع پشتی-گیجگاهی بیشتر از سایر ربعهای شبکیه است. لذا ناحیه پشتی-گیجگاهی با تراکم بیشتر سلولهای مخروطی، تا حد اندکی در تغذیه فیلماهی نقش دارد. همچنین این ماهی دارای بینایی ضعیفی است.
واژه های کلیدی: شبکیه، سلولهای مخروطی و استوانهای، Huso huso
* نویسنده مسئول، تلفن: 09113369819، پست الکترونیکی: n.shabanipour@yahoo.com
مقدمه
چشم در ماهیان، اندامی برای شناسایی محرکهای نوری، انتقال و به خاطرسپاری تصاویر محیطی به مغز است که یک دامنه وسیعی از سازگاری را با محیط مرئی، نوع زندگی و زیستگاه نشان میدهد (1). بنابراین بینایی یک سیستم حسی مهم برای بسیاری از گونههای ماهی تلقی میشود و نقش مهمی در تغذیه، تشخیص دشمن، جفتیابی، واکنشهای تدافعی ازجمله تغییر رنگ برای هماهنگی با محیط و استتار دارد (19). مطالعات زیادی بر روی ساختار چشم ماهیان انجامشده است که این مطالعات تنوع زیادی را بخصوص در شبکیه حساس به نور چشم، نشان داده است. این تنوع منعکسکننده سازگاری بین محیطزیست، عادات غذایی و سبک زندگی جانور است (5 ،14، 15). بالاترین تنوع چشم، در ماهیان استخوانی دیده میشود بطوریکه چشم گروهی از این ماهیان، برای دیدن در محیطهای عمیقتر و کمنورتر اقیانوسها و گروه دیگر برای دیدن در هوا سازگاری یافته است (12،16). در این ماهیان سلولهای مخروطی بصورت الگوهای موزائیک آرایش پیداکردهاند که این آرایش در میان گونهها براساس مکان و آنتوژنی میتواند متفاوت باشد (7). الگوی موزائیک مربعی در بسیاری از ماهیان استخوانی روز فعالاند، الگوی موزائیک ردیفی در ماهیان ساکن مناطق با نور کم مشاهده میشود (6). در ماهیانی با زیستگاههای دارای شدت نور کم، سازمانیافتگی موزائیک سلولهای مخروطی کمتر میشود و با افزایش عمق نظم خود را از دست میدهد (10). تفاوت در اندازه چشم، محل آن بر روی سر، نسبت بین سلولهای استوانهای و مخروطی، تعداد سلول های گانگلیونی، میزان توسعه سلولهای پوششی رنگدانهای همگی به محیط زندگی جانور بستگی دارد (9،17). چشم ماهیانی سطحزی که در محیط پرنورتر زندگی میکنند دارای شبکیهای است که غالب سلولهای گیرنده نوری آن از نوع سلولهای مخروطی بوده و در مقابل چشم ماهیانی مانند ماهیان خاویاری که در مناطق عمیقتر یا محیطهای کمنور زندگی میکنند شامل شبکیهای با سلولهای استوانهای فراوانتر است (21). Locket در سال1970 بیان کرده که در برخی از ماهیان عمقزی، تعداد سلولهای استوانهای در یک میلیمتر مربع از شبکیه، تا 20 میلیون سلول نیز میرسد. همچنین اندازه و جایگاه چشم در سر با توجه به محیط زندگی جانور متفاوت است (13). بنابراین به دلیل تفاوت زندگی ماهیان در زیستگاههای مختلف، سازش بینایی در ماهیان در مقایسه با مهرهداران خشکیزی تنوع بیشتری را نشان میدهد (4). مکان نگاری سلولها در شبکیه ماهیان با اکولوژی و استراتژی تغذیهای آنها ارتباط دارد (8،11،3). Osmerus eperlans یک ماهی پلانکتونخوار در ناحیه شکمی- گیجگاهی شبکیه دارای سلولهای مخروطی زیادی است. تراکم بیشتر سلولهای مخروطی در ناحیه شکمی- گیجگاهی میتواند به تشخیص زئوپلانگتونهای کوچک کمک کند و میزان شکار کردن در این ماهی را افزایش دهد. همچنین میتواند در دید این ماهی به سمت بالا و نگاه به جلو نقش مهمی داشته باشد (20). ماهیان خاویاری (Acipenseridae) ازجمله ماهیانی هستند که از 250 میلیون سال قبل میزیستند. از مجموع 25 گونه ماهیان خاویاری موجود در نیمکره شمالی، فقط شش گونه در حوضه دریای خزر زندگی میکنند. فیلماهی با نام علمی Huso huso ازلحاظ اقتصادی باارزشترین گونه دریای خزر است و از سایر ماهیان خاویاری به علت داشتن دهانی بزرگ و هلالی شکل و سبیلکهای بلند و فشرده متمایز میشود. این ماهی دارای بیشینه طول، وزن و سن به ترتیب 6 متر، 1500 کیلوگرم و 75 سال است. رژیم غذایی گوشتخواری دارد و در حوضه دریای سیاه، آزوف و خزر زندگی کرده و جهت تولیدمثل به رودخانههایی مثل ولگا، سفیدرود و گرگان رود مهاجرت میکند. رود اصلی برای تخمریزی فیلماهی رود ولگا است که 90% گله آنها در آنجا تولید میشوند. فیلماهی در خلال دوره زندگی در آبهای دریایی، اساساً در ناحیه پلاژیک زیست میکند. انتشار عمودی این ماهی در آنجا بستگی به وجود موجودات غذایی آن دارد. عمقی که فیل ماهیان در آن باقی میمانند، مشخصاً بستگی بهاندازه و سن ماهی دارد. ماهیان جوان، تنها در خلال سال اول زندگی در مکان کمعمق که بهخوبی گرم میشوند، باقی میمانند. فیلماهی، هم در خلال زندگی در دریا و هم مهاجرت تخمریزی، بهطور متعارف به عمیقترین قسمتهای بستر رودخانه میرود. این ماهی در مراحل اولیه رشد از سختپوستان کفزی سپس از ماسیدهای نکتوبنتیک و نهایتاً از شگماهیان، کفال ماهیان، گاوماهیان و کلمه تغذیه میکند (2). برای صید این جانور از دام استفاده میشود. رنگ دام مهم است تا ماهی با کمترین توجه در دام افتاده، به این خاطر نحوه دید ماهی ازنظر رنگ بینی و تیزبینی مهم است و یکی از راههای تشخیص این معیارها ترتیب سلولیهای شبکیه چشم این ماهی است. همچنین هدف مطالعه حاضر تعیین ساختار شبکیه چشم فیلماهی و ارتباط این یافتهها با اکولوژی و بیولوژی این ماهی است.
مواد و روش کار
چشمهای فیلماهی از مرکز تکثیر و پرورش ماهیان خاویاری شهید بهشتی سنگر درطی فصول فروردین و اردیبهشت دریافت شدند لازم به ذکر است که وزن، طول متوسط و تعداد فیلماهیانی که از آنها نمونه چشم تهیه شد به ترتیب 75 کیلوگرم، 5/2 متر و 8 عدد (16جفت چشم) میباشد. نمونهها در محلول بوئن قرارگرفته و به آزمایشگاه تحقیقاتی زیست دریا در دانشکده علوم پایه دانشگاه گیلان انتقال یافتند. نمونهها در محلول بوئن به مدت 24 ساعت تثبیت شدند. در ادامه پس از خارج نمودن نمونهها از بوئن، قرنیه و عدسی آن برداشته شد و شبکیه در متانول70% بهعنوان فیکساتور دوم قرارگرفت و پس از تثبیت شدن به چهار بخش پشتی- گیجگاهی، پشتی- بینی، شکمی-گیجگاهی و شکمی- بینی تقسیم شد و سپس مراحل آبگیری به ترتیب توسط متانول 90 و100% انجام شد. پس از آبگیری مراحل شفافسازی در دو مرحله توسط گزیلن انجام شد و نمونهها جهت پارافینگیری در دو مرحله به انکوباتور با دمای 60-58 درجه منتقل شدند. پس از پارافینگیری، نمونهها در جهت موردنظر در داخل پارافین، قالبگیری شدند. درنهایت برشگیری از بافت شبکیه باضخامت 5 میکرون توسط میکروتوم چرخان انجام شد و برشهای طولی برای شناسایی انواع سلولهای مخروطی، بررسی لایههای مختلف شبکیه و ارتباطات سلولی و برشهای عرضی برای تشخیص نوع الگوی سلولهای مخروطی تهیه گردید. پس از چسباندن نوارهای پارافینی توسط چسب آلبومن بر روی لام، لامها به روش رنگآمیزی هماتوکسیلین- ائوزین رنگآمیزی بوسیله چسب انتیلن لاملها چسبانده شد. نمونههای بافتشناسی تهیهشده بوسیله میکروسکوپ نوری مطالعه و توسط نرمافزار TSView عکسبرداری و شمارش سلولی انجام شد. پس از عکسبرداری از نمونههای رنگآمیزی شده با هماتوکسلین و ائوزین و بررسی آنها از بهترین نوار بافتی تعدادی برش انتخاب شد، سپس حمام آب با دمایی 45 درجه سانتیگراد آماده شد و برشهای بافتی روی سطح آب در حمام بافت گسترده شد، لاملهایی که از قبل در ابعاد 1*1سانتیمتر آماده شده بود، در زیر برش بافتی گسترده شده در حمام بافت، قرار داده و به آرامی بالا آورده تا نمونههایی بافتی در روی لاملها قرارگیرد. بعد از خشک شدن لاملها در دمای آزمایشگاه، نمونهها توسط گزیلن شفافسازی و الکل 90% آبگیری شده، سپس توسط میکروسکوپ الکترونی عکسبرداری شدند.
نتایج
با توجه به مشاهدات انجامشده توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی، 10 لایه در شبکیه چشم فیلماهی تشخیص داده شد (شکل1).
شکل 1- تصویر میکروسکوپ نوری و الکترونی از لایه بندی شبکیه ، لایه پوششی رنگدانه ای(PEL)، لایه فتورسپتور(PL)، لایه محدود کننده خارجیOLM))، لایه هسته دار خارجی(ONL)، لایه مشبک خارجی((OPL، لایه هسته دار داخلی(INL)، لایه مشبک داخلی(IPL)، لایه سلول گانگلیونی(GCL)، لایه رشتههای عصبی(NFL)، غشاء محدود کننده داخلی(ILM) .
این ماهی در لایه گیرنده نوری خود علاوه بر سلولهای استوانهای دارای تنوع مطلوبی از سلولهای مخروطی حجیم میباشد که در لابهلای سلولهای استوانهای قرارگرفته است و شامل سلولهای مخروطی منفرد بزرگ(LSC) ، منفرد کوچک (SSC)، دوگانه (TC)و دوتایی (DC) میگردد (شکل 3,2).
شکل2- تصویر میکروسکوپ نوری از برش طولی سلولهای مخروطی منفرد بزرگ (LSC) و کوچک (SSC)، سلول دوتایی (DC)، سلول دوگانه(TC) و سلولهای استوانهای(R).
شکل3- تصویر میکروسکوپ الکترونی از برش طولی سلولهای استوانهای (R)، غشاء محدودکننده خارجی (OLM).
این سلولها دارای یک بخش داخلی با مقطع نسبتاً گرد میباشد که به یک بخش خارجی مخروطی شکل بزرگ منتهی میشوند (شکل b ،a4). با استفاده از نرمافزار TSView قطر متوسط بخش داخلی سلولهای مخروطی منفرد بزرگ، کوچک و دوتایی در پهنترین محل به ترتیب برابر است با 11/7، 06/5 ،13و قطر بخش خارجی آنها به ترتیب 37/6، 47/4 و10 میکرومتر در پایه است. لازم به ذکر است که قطر متوسط بخش داخلی و خارجی سلول مخروطی دوگانه نیز به ترتیب برابر67/6 و40/5 میکرومتر میباشد.
شکلa ,b4- تصویر میکروسکوپ الکترونی از برش طولی سلولهای مخروطی(a . سلولهای مخروطی منفرد بزرگ(LSC) ، منفرد کوچک (SSC)، بخش داخلی (IS) و بخش خارجی سلولهای مخروطی (OS)،(b سلول مخروطی دوتایی (DC).
نتایج حاصل از شمارش سلولهای مخروطی در برش مورب از شبکیه چشم فیلماهی با استفاده از نرمافزار TSView در 4 ربع پشتی- گیجگاهی، پشتی- بینی، شکمی- بینی، شکمی- گیجگاهی مشخص کرده است که میانگین تراکم سلولهای مخروطی در ربع پشتی- گیجگاهی بیشتر از سایر ربعهای شبکیه است (جدول1).
جدول 1- تراکم سلولهای مخروطی در ربعهای مختلف شبکیه چشم فیل ماهی
موقعیت |
ربع پشتی گیجگاهی |
ربع پشتی بینی |
ربع شکمی بینی |
ربع شکمی گیجگاهی |
تعداد سلولهای مخروطی در 1 mm2 |
34200 |
21000 |
17400 |
19800 |
همچنین نسبت سلولهای استوانهای شبکیه به سلولهای مخروطی بیشتر بوده و این نسبت در ربعهای مختلف شبکیه عبارتند از:
در ربع پشتی- گیجگاهی 6/5 برابر، در ربع پشتی- بینی 38/4 برابر، در ربع شکمی- بینی 56/3 برابر و در ربع شکمی- گیجگاهی 4 برابر است.همانطور که ملاحظه میشود نسبت R/C)) در ربع شکمی- بینی از سایر ربعها کمتر است. ازلحاظ نوع آرایش سلولهای مخروطی، در فیلماهی آرایش موزائیکی مشخصی مشاهده نشد (آرایش نامنظم) (شکل 5)
شکل 5- برش مورب شبکیه فیل ماهی، تصویر میکروسکوپ الکترونی از آرایش نامنظم سلولهای مخروطی، سلولهای مخروطی منفرد کوچک (SSC)، سلولهای مخروطی منفرد بزرگ (LSC)، سلول های مخروطی دوگانه (TC) و سلولهای مخروطی دوتایی(DC).
بحث و نتیجهگیری
بامطالعه شبکیه چشم فیلماهی مشخص شد که شبکیه این ماهی مانند اکثر ماهیان خاویاری دوقسمتی است (دارای سلولهای استوانهای و مخروطی). اصلیترین اهمیت داشتن شبکیه دوقسمتی این است که دامنه شدتهای نوری که سیستم بینایی جانور میتواند در آن عمل کند گسترش مییابد (23). داشتن شبکیهای با سلولهای استوانهای فراوان نشاندهنده سازگاری فیلماهی با محیط زندگیاش است. وجود سلولهای استوانهای بزرگ و بلند و دستهبندیشده بسیار حساسی که در شبکیه فراوان هستند، برای این ماهی مانند سایر ماهیان خاویاری که بیشتر وقت خود را در محیطهای کمنور میگذراند به دلیل افزایش حساسیت این ماهیان با طولموجهای متفاوت، باارزش خواهد بود (22). در مطالعه حاضر، برش مورب شبکیه فیلماهی شامل سلولهای مخروطی منفرد کوچک، بزرگ، دوگانه و دوتایی است که بدون هیچگونه نظمی، ترتیب یافتهاند. لذا الگوی مخروطی نامنظمی که در شبکیه این ماهی مشاهده شد به دلیل کفزی بودن این ماهی و سازگاری آن با محیط کمنور است. همچنین توانایی جانور در یافتن غذا روی بستر محیطهای آبی به کمک اندامهای حسی، نشاندهنده این است که این ماهی در یافتن غذا کاملاً به حس بینایی خود وابسته نیست و در محیطهای کدر، تاریک و عمیق قادر است با موفقیت به غذا دست یابد. در مشاهدات بافتی صورت گرفته از شبکیه چشم این ماهی، تنوع مطلوبی از سلولهای مخروطی (با تراکم کم) مشاهده شد. با توجه به اکوسیستم زندگی این موجود که در بستر دریای خزر است و وجود کدورت بالای این ناحیه از دریای خزر میتوان نتیجه گرفت که در محیط فاقد نور این سلولها سبب افزایش وضوح (کنتراست) و در محیطهای کمعمق و رودخانهها باعث دید رنگی میشود. همچنین مشخصشده است که تاسماهیان سفید و آدریاتیک نیز در مرحله بلوغ دارای مکانیسم دریافت نوری لازم برای دید رنگی و یا بهبود تشخیص دیداری بین دامنه وسیعی از طیف رنگی هستند (1). که این یافتهها نیز در راستای نتایج بدست آمده در این مطالعه است. همچنین Arnold و همکاران در سال2000 بیان کردند که شبکیه تاس ماهیان بهطور حتم قادر به تشخیص تفاوت در شدت نور است که ممکن است در جهتیابی و تشخیص شکارچی مهم باشد. نتایج حاصل از شمارش سلولهای گیرنده نور در نواحی چهارگانه شبکیه فیلماهی نشان داد که تعداد سلولهای مخروطی در ربع پشتی- گیجگاهی شبکیه بیشتر از سایر قسمتهای شبکیه است که با مسیر اصلی برای شناسایی طعمه که بیشتر جانوران کفزی بویژه گاو ماهی میباشد مطابقت دارد. این موضوع حاکی از آن است که این ماهی برای تغذیه بیشتر به قسمت جلو و پایین نگاه میکند. بنابراین تراکم بالای سلولهای مخروطی در این بخش دلیلی بر قویتر بودن میدان دید این ماهی در محدوده بستر نسبت به ستون آب میباشد. ازآنجاکه در کل، تعداد سلولهای استوانهای شبکیه فراوانتر از سلولهای مخروطی است و با توجه به اینکه سلولهای مخروطی در تیزبینی نقش مهمی دارند (18). با تراکم کم این سلولها در شبکیه میتوان نتیجه گرفت که این ماهی از تیزبینی کافی برخوردار نباشد. لذا بینایی ممکن است در رفتار غذایی این ماهی نقش داشته باشد اما دلیل اصلی رفتار غذایی نیست.
تشکر و قدردانی
از همکاری بیدریغ مسئولان و کارشناسان محترم مرکز تکثیر و پرورش ماهیان خاویاری شهید بهشتی کمال تشکر و قدردانی را دارم.