Suplement XXI

ZESZYTY NAUKOWE UNIWERSYTETU ŁÓDZKIEGO NAUKI MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZE
Seria II, zeszyt 7. Łódź 1960, str. 123—139

Tadeusz Penczak

REGENERACJA PŁYTEK BOCZNYCH, PŁETW I KOLCÓW
U CIERNIKA (GASTEROSTEUS ACULEATUS L.)

Pamięci Drogiego Nauczyciela Profesora
Dr Tadeusza Wolskiego

WSTĘP

Zdolność do regeneracji płetw, kolców, łusek i niektórych elementów kostnych u ryb znana jest już z licznych prac w literaturze naukowej. Regeneracja elementów kostnych u ryb znana jest z prac Beigel [1], Sautera [9], Suworowa [13], Nusbauma, Sidoriaka [3], Zawarzina [20], Wundera [19] i innych. Literatury dotyczącej zagadnienia regeneracji płytek bocznych u ciernika, lub innych ciernikokształtnych nie napotkałem. Pochodzenie płytek bocznych nie było do tej pory w ogóle wyjaśnione. Tagliani [15] np. określa je jako twory dermiczne natury łusek, natomiast Suworow [13] używa określenia „boczne płytki kostne”, chociaż nieznane są żadne wzmianki w literaturze odnośnie badań nad budową pokrywy ciała ciernika. Regeneracja żeber, pokryw skrzelowych, kolców kostnych (u Amiurus nebulosus Le Sueur), szczęk oraz procesy związane z częściową odbudową elementów kostnych znane są z licznych prac cytowanych już powyżej autorów. Literatura odnośnie regeneracji promieni skórnych w płetwach (lepidotrichia) jest bardziej obfita i wyczerpująca. Po raz pierwszy zagadnienie to zostało wyjaśnione przez Morgana [2], następnie znalazło potwierdzenie i głębsze wyjaśnienie w pracach Nusbauma, Sidoriaka [3], Beigel [1], Suworowa [13], Sautera [9], Wundera [17, 18, 19] i innych. W pracy swojej nie zagłębiam się w procesy histogenetyczne związane z regeneracją utraconych narządów, ponieważ wytłumaczenie tych zagadnień znaleźć można już obecnie w nowszych dziełach z dziedziny ichtiologii i zoologii.

Przystępując do opracowania powyższego tematu, szukałem odpowiedzi na dwa różne zagadnienia. Pierwsze dotyczy regeneracji płytek bocznych okrywających ciało ciernika, co może mieć znaczenie dla systematyki wewnątrzgatunkowej tej ryby, drugie — szybkości regeneracji utraconych części płetw.

 Niektórzy badacze pracujący nad zmiennością tego gatunku, między innymi i ja, wyrażali przypuszczenie, że małe braki w opancerzeniu boków ciała ciernika, sięgające zaledwie kilku płytek są powodem mechanicznego ich uszkodzenia lub zerwania. W przypadku przyjęcia tej koncepcji tworzenie wewnątrzgatunkowej systematyki i tak już obecnie przyjętej za sztuczną lub umowną (Tagliani [15], Penczak [5]), a opartej jednak w poważnej mierze na ilości płytek bocznych, byłoby niesłuszne. Możliwość stwierdzenia, że płytki boczne mimo całkowitego ich usunięcia wraz ze skórą i warstwą podskórną, są na nowo wytwarzane przez organizm, rzuca zupełnie inne światło na to zagadnienie.

Odpowiedź na drugie pytanie dotyczy biologii tego gatunku. Hodując cierniki w akwariach zauważyłem, że osobniki różnej płci jak i tej samej, prowadzą pomiędzy sobą zacięte walki, których wynikiem są między innymi pokaleczone i postrzępione płetwy. Mimo jednak częstego, wzajemnego kaleczenia tych narządów, stosunkowo rzadko spotyka się ryby z postrzępionymi, lub uszkodzonymi płetwami. Ponieważ ciernik znany jest jako gatunek mocny biologicznie i odporny na niekorzystne i szybkie zmiany otoczenia (Penczak [4], Siedlecki [10, 11], Suworów [14], Ramułt [7]), spodziewałem się i w tym przypadku znaleźć potwierdzenie świadczące o dużej żywotności i wytrzymałości tego gatunku.

Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń będę się starał dać odpowiedź, w jakim czasie i w jakiej kolejności odtwarza ciernik amputowane części ciała, oraz w przypadku regeneracji płetw chcę otrzymane wyniki porównać z cytowanymi już w literaturze.

Powyższa praca była częściowo finansowana przez Komisję do Spraw Regeneracji PAN, Wydział II, i wiadomości o jej prowadzeniu, jak i pierwsze uzyskane wyniki były ogłoszone w trzecim numerze „Biuletynu Informacyjnego Komisji do Spraw Regeneracji Polskiej Akademii Nauk”, Wydz. II, 1957 (str. 6).

Badania eksperymentalne rozpoczęte w pierwszej połowie 1957 roku były prowadzone pod kierunkiem prof. dr Tadeusza Wolskiego w Katedrze Zoologii Systematycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Składam podziękowanie Komisji do Spraw Regeneracji PAN, Wydz. II, za udzielenie zasiłku na wykonanie preparatów do niniejszej pracy.

METODY PRACY

Do doświadczeń używałem ryb w środkowej klasie wieku odznaczających się dobrą kondycją i nie wykazujących wizualnie żadnych oznak chorobowych. Unikałem przy wyborze materiału samic z nabrzmiałymi ikrą jajnikami, oraz osobników młodych i wychudzonych. Wybrane do badań przywiezione z terenu ryby przed poddaniem ich amputacji były aklimatyzowane przez okres dwóch tygodni w przygotowanych już uprzednio akwariach,  dzięki czemu w znacznej mierze zapobiegałem padaniu już zoperowanych cierników.

Amputacje przeprowadzałem według wskazówek współczesnej techniki eksperymentalnej. Ryby w czasie operacji były uśpione w 0,5% roztworze wodnym uretanu, dzięki czemu każdą amputację można było wykonać ze znaczną dokładnością na spokojnie leżącej rybie. W celu zapewnienia rybie możliwości oddychania, operowany osobnik miał przynajmniej głowę przez cały czas trwania zabiegu zanurzoną w dobrze natlenionej wodzie z małą domieszką uretanu (0,25% wodny roztwór uretanu).

Do operacji, ze względu na małe wymiary cierników, używałem zestawu okulistycznych narzędzi chirurgicznych, zapewniających dokładne i możliwie jednakowe wykonywanie amputacji.

Zoperowane osobniki umieszczałem w oddzielnych akwariach, zapobiegając w ten sposób wzajemnemu uszkadzaniu regenerujących części ciała przez cierniki. Umieszczone po operacjach w akwariach ryby po kilku minutach wracały do normalnego stanu. Niektóre osobniki, na których dokonywałem lżejszych operacji, jak np. częściowe obcinanie promieni skórnych w płetwach (lepidotrichia), już po kilku minutach chętnie pobierały podawany im pokarm.

Przy stosowaniu uretanu jako środka usypiającego i znieczulającego zachowywałem pewne środki ostrożności. Z chwilą opadnięcia na dno umieszczonej w roztworze usypiającym ryby (ciernik usypia w czasie od 2 do 4 minut), należy niezwłocznie przystąpić do operacji. Zbyt długie przetrzymywanie ryby w ure- tanie (około 15 do 20 minut) powoduje silne osłabienie zwierzęcia, które najczęściej pada w czasie trwania narkozy, lub w kilka godzin po przebudzeniu. Sporządzony do narkozy wodny roztwór uretanu nie powinien być o większym stężeniu aniżeli 2%.

Osobniki regenerujące usunięte części ciała znajdowały się w optymalnych warunkach, jak na możliwości sztucznej hodowli akwaryjnej. Również otrzymywały regularnie i w wystarczających ilościach pokarm, możliwie urozmaicony, gwarantujący im między innymi zaspokojenie zapotrzebowania organizmu na sole mineralne potrzebne do budowy tkanki kostnej.

W przypadku badań nad regeneracją płytek bocznych, wycinane odcinki ciała obejmujące regeneraty utrwalane były w płynie Buena; po obróbce, jakiej wymagają preparaty zatapiane w bloczki parafinowe, były krajane na mikrotomie. Do barwienia skrawków używałem hematoksyliny Erlicha z eozyną. Skrawki grubości od 6 do 10 mikronów zamykałem następnie w balsamie kanadyjskim. W przypadku, kiedy w regeneracie rozpoczęły się już procesy kostnienia, tkanki były poddane odwapnieniu kwasem azotowym (Romeis [8] i Subbotin, Łagucziew, Oganiesjan Alieksieiewa, Sychanow [12]).

Rysunki wykonałem przy użyciu aparatu rysunkowego Abbègo.

REGENERACJA PŁYTEK BOCZNYCH

Użytym do badań ciernikom wycinałem kawałki ciała zawierające od 3 do 5 płytek bocznych wraz ze skórą i cienką warstewką mięśni. Płytki boczne usuwałem przeważnie w okolicy trzeciego kolca grzbietowego. Wszystkie cierniki danej serii operowałem jednego dnia, następnie w określonych terminach kontrolowałem procesy regeneracyjne, zawsze na kilku osobnikach, i otrzymane wyniki ze sobą porównywałem.

W kilka minut po uszkodzeniu ciała, rozpoczyna się wzmożona wędrówka limfocytów i innych elementów morfotycznych krwi, z których na powierzchni rany tworzy się następnie skrzep zamykający uszkodzone miejsce („Hier wird ziinachst eine eiweisartige gerinnende Fliissigkeit, ein Transsudat abgeschieden”, Wunder [19].

W szóstym dniu regeneracji normalnie ukształtowany nabłonek ciernika wypełnia wszystkie zagłębienia powstałe po usuniętych mięśniach, stąd grubość jego w różnych odcinkach nie jest jednakowa (fot. 1A). Przy wykonywaniu preparatów delikatna warstewka oskórka bardzo często ulega uszkodzeniu. Bardzo wrażliwe na uszkodzenie komórki pigmentowe ulegają rozpadowi, rozsiewając wokół siebie drobne cząstki barwnika. Młode komórki pigmentowe widoczne w okolicy, gdzie nastąpiło uszkodzenie ciała, zebrały się ponownie wędrując z sasiednich tkanek łącznych. Wnikają one do nowotworzącej się tkanki, lecz nie mają jeszcze swego normalnego kształtu,  są kuliste i w większości przypadków zawierają nieznaczne ilości barwnika. Jak podaje Wunder [16, 17, 18], komórki te przyjmą charakterystycznie rozgałęzione kształty wówczas, gdy zajmą swe stałe miejsce w tkance, a z chwilą połączenia się z układem nerwowym zmieniają barwę. Przedstawione na fot. 1 B i 1 C nieproporcjonalnie wybujałe warstwy nabłonka wytworzyły się w szóstym dniu trwania regeneracji. Jednak z tego rodzaju przypadkami spotykałem się w swojej pracy bardzo rzadko. Na ogół organizm dąży do wypełniania ubytków, niekiedy tylko tworząc nieznaczne wzniesienia nabłonka w miejscu silniejszych uszkodzeń. Natomiast widoczna na fot. 1 C narośl utworzona z komórek nabłonka jest trzykrotnie grubsza od obok normalnie zregenerowanej warstwy. Tego rodzaju regeneraty niewątpliwie należy uznać za patologiczne. Nabłonek w piętnastym dniu regeneracji jest już ukształtowany normalnie i jednakowo gruby na całej powierzchni regeneratu (fot. 2). Na przedstawionym tu preparacie widać już tworzącą się skórę właściwą, która wklinowuje się pomiędzy warstwę nabłonka a zregenerowane mięśnie. Tworząca się skóra nie jest na całej długości preparatu jednakowa. O ile z lewej strony ma juz znaczną grubość, o tyle z prawej nabłonek styka się jeszcze bezpośrednio z tkanką mięsną. Z lewej strony preparatu widzimy utworzoną już cienką warstwę tkanki luźnej podskórnej, zawierającą komórki pigmentowe i tłuszczowe. Poniżej występuje zregenerowana warstwa mięśni, która wyraźnie odcina się od mięśni nie naruszonych w czasie amputacji.

Na fotografiach 3 A i 3 B widzimy ukształtowaną skórę ryby. Zdjęcia przedstawiają podłużne przekroje przez ciało ciernika w trzydziestym dniu trwania procesów regeneracyjnych. Fotografia 3B obrazuje wyraźnie odgraniczone przez warstwę twórczą nabłonka elementy nabłonka i skóry właściwej. Pod warstwą nabłonka widać cienką warstwę tkanki łącznej luźnej (fot. 3A). Następna pod nią, doskonale widoczna warstwa tkanki łącznej sprężystej (Wunder [19], Suworow [14] określa ją jako tkankę łączną zbitą) nie we wszystkich miejscach zachowała swoją jednakową grubość (fot. 3A i 3B). Opisana budowa skóry z dużą przewagą tkanki łącznej sprężystej jest charakterystyczna dla części ciała nie okrytych płytkami bocznymi. W czasie powstawania płytki grubość tkanki łącznej sprężystej zmniejsza się na korzyść tkanki łącznej luźnej. W przypadkach, gdy płytka boczna jest duża i gruba, tkanka łączna sprężysta w ogóle zanika lub pozostaje jej niewiele tylko pod płytką. Pomiędzy tkanką sprężystą a mięśniami leży tkanka łączna podskórna z wyraźnymi już złogami komórek pigmentowych i licznymi komórkami tłuszczowymi, widocznymi szczególnie dobrze w lewej części preparatu (fot. 3A), lub także na całej długości preparatu (fot. 3B). Postrzępione brzegi zewnętrzne nabłonka i odklejona warstwa oskórka są już wtórnym uszkodzeniem, powstałym przy wykonywaniu preparatów. Na przekroju poprzecznym przez przez pięćdziesięciodniowy regenerat (fot. 4) widzimy normalnie ukształtowany nabłonek i skórę właściwą. Widoczne na preparacie uszkodzenie nad zawiązkiem płytki powstało na drodze mechanicznego oderwania nabłonka. Po raz pierwszy widać tu zawiązek płytki bocznej, umieszczony w obrębie tkanki łącznej sprężystej.

Na tym samym preparacie, z którego zrobiono zdjęcie (fot. 4), inne regenerujące płytki powstają na granicy tkanki łącznej sprężystej i tkanki łącznej luźnej. W innych przypadkach również i od wewnętrznej powierzchni tworzącej się płytki można zaobserwować cienką warstewkę komórek tkanki łącznej luźnej. Tkanka łączna sprężysta, z chwilą powstawania płytki w jej obrębie, zatraca swą charakterystyczną budowę; włókna jej stają się cieńsze i nie są ściśle ułożone obok siebie, w przeciwieństwie do skóry pozbawionej płytek, gdzie włókna jej są grube i ściśle przylegają do siebie.

W opisywanych dotychczas przypadkach, regenerat tkanki kostnej ryb tworzył się po częściowej amputacji danej kości. Regeneracja pokryw skrzelowych (Beigel [1]), czy innych elementów kostnych, jak łuków skrzelowych i kości szczękowych (Wunder [19]), związana jest tylko z częściowym usunięciem danego narządu a tworzący się regenerat narasta na normalnie ukształtowanej już kości. Beigel [1] w swojej pracy podkreśla, że tworzący się regenerat po częściowym uszkodzeniu pokryw znajduje się w bezpośredniej styczności ze starymi kośćmi i tworzy rozmnażających się osteoblastów starej kości, wtłaczanych do mezenchymy wypełniającej miejsce tworzenia się regeneratu.

W przypadku ciernika odtwarzana płytka boczna jest zupełnie odizolowana od reszty tkanki kostnej organizmu i powstaje ona wyłącznie na drodze różnicowania się tkanki łącznej. Na uwagę zasługuje również fakt, że płytka boczna ciernika i regenerująca część pokrywy u Amiurus nebulosus Le Sueur i Salmo faro L. (Beigel [1]) tworzą się w innych warunkach. Jednak zaczątek regeneratu pokrywy i płytki bocznej powstaje w jednakowym prawie czasie, z różnicą niespełna dziesięciu dni na korzyść operculum. Porównanie to wskazuje na dużą zdolność regeneracyjną danego narządu, jak i samego ciernika. Na przekroju poprzecznym przez studniowy regenerat (fot. 5) widoczna jest dobrze płytka boczna, otoczona ze wszystkich stron tkanką łączną sprężystą, zatracającą po zewnętrznej stronie płytki swą charakterystyczną budowę. W tym czasie płytka jest kilkakrotnie większa od pięćdziesięciodniowego regeneratu. Bardzo dobrze ukształtowana jest już tkanka łączna podskórna, w przeważającej części zajęta przez komórki tłuszczowe. Włókna mięśniowe mają już układ i przebieg normalny, a granica pomiędzy regeneratem i starą tkanką zanika (fot. 5).

Zdjęcia mikroskopowe 6A i 6B przedstawiają stopięćdziesięciodniowe regeneraty płytek bocznych. Na obu preparatach widać już wyrostki boczne płytek, ponadto na fot. 6B zaznacza się wyraźnie urzeźbienie płytki. Zarówno nabłonek, skóra właściwa i tkanka łączna podskórna mają już swój ostateczny wygląd. Wzrost regeneratu idzie już tylko w kierunku zwiększenia wielkości płytki bocznej. Na fot. 6B nabłonek powyżej płytki uległ mechanicznemu oderwaniu. Całkowita regeneracja płytek bocznych trwa około dwustu dni. Nowopowstałe płytki boczne, mimo że w większości przypadków dorównują nieamputowanym, zatracają najczęściej swoje prawidłowe kształty. Na zamieszczonym rysunku (rys. 1) studziewięćdziesięciosześciodniowego regeneratu widać, że płytki: trzecia, czwarta i piąta, licząc od głowy w kierunku ogona, powstały na drodze regeneracji.

W ciągu dotychczasowych badań nad zmiennością omawianego gatunku (Penczak [5, 6], spotkałem się już kilkakrotnie z nietypową budową kilku kolejnych, leżących obok siebie płytek. Przy porównywaniu z obecnie otrzymanymi wynikami nasuwa się przypuszczenie, że w warunkach naturalnych płytki również ulegają mechanicznemu uszkodzeniu i następnie odtworzeniu. U jednego z cierników, któremu usunąłem siedem płytek bocznych, po 546 dniach regeneracji nie nastąpiło jeszcze całkowite ich odtworzenie. Jednej płytki nie zregenerował on w ogóle, a tylko trzy z nowopowstałych mają kształt w ogólnych zarysach zbliżony do normalnych płytek bocznych. W dwóch przypadkach regeneracji uległy tylko dolne odcinki płytek, w jednym zaś wytworzyły się odcinki górny i dolny
(rys. 2).

Przy częściowych uszkodzeniach płytki boczne regenerują bardzo szybko. W niektórych przypadkach, gdy ucięte brzegi górne płytek nie przekraczały 1 mm, całkowita regeneracja następowała w ciągu 15 dni. Przy częściowych amputacjach, regenerat jest prawidłowego kształtu, wyróżnia się tylko od normalnej płytki znacznie jaśniejszą barwą i niewielkim zgrubieniem w miejscu dokonanego cięcia.

Rys. 1. Zregenerowane płytki boczne (196-dniowy regenerat, rysunek środkowej części ciała) (pow. X 5)

 

Rys. 2. Anormalny regenerat (546 dzień regeneracji, rysunek środkowej części ciała (pow. X 5)

REGENERACJA PŁETW I KOLCÓW

Przeznaczonym do badań ciernikom usuwałem całą, lub połowę płetwy. Wewnętrzne elementy kostne płetw, jak pterygiofory, hypuralia, urostyl, kości pasów barkowego i miednicowego, pozostawały zawsze nienaruszone. Amputacji podlegały tylko promienie skórne płetwy (lepidotrichia). W przypadku naruszenia wewnętrznych elementów kostnych, regeneracja płetw nie następuje (Morgan [2]). Przeprowadzone na ciernikach eksperymenty z usuwaniem wewnętrznych części płetw, pozostają całkowicie w zgodzie z tym twierdzeniem.

Poddane tak poważnym amputacjom ryby utrzymują się przy życiu, lecz poza zarośnięciem uszkodzonych części ciała przez skórę i podścielające ją tkanki, żadne inne procesy regeneracyjne nie zachodzą. W przypadku amputacji kolców grzbietowych i brzusznych, usuwana była połowa lub cały kolec u nasady. W przypadku całkowitych amputacji, kolce grzbietowe ucinane były w małej odległości od tarczki grzbietowej (około 0,5 mm), a kolce brzuszne w tej samej odległości od płytki medialnej. Z chwilą wyrwania kolca z torebki stawowej lub uszkodzenia jego dolnych stawowych części, regeneracja nie następowała.

Dotychczasowe badania nad regeneracją płetw dostarczają najwięcej wiadomości odnośnie zdolności regeneracyjnych
płetwy ogonowej i płetw parzystych. Natomiast o możliwościach regeneracyjnych płetwy grzbietowej i odbytowej znajdujemy jedynie skąpe wiadomości w literaturze naukowej.

REGENERACJA PŁETWY OGONOWEJ

Płetwa ogonowa wykazuje największe zdolności regeneracyjne u wszystkich dotychczas zbadanych gatunków. Odtwarza ona znacznie szybciej amputowane promienie, aniżeli pozostałe płetwy. W przypadku usunięcia połowy płetwy (linia cięcia prostopadła do osi ciała), całkowita jej regeneracja następuje po około 50 dniach. W niektórych przypadkach całkowita regeneracja połowy płetwy nastąpiła po 35 dniach. W początkowej fazie tworzy się fałd płetwowy, do którego proliferują komórki kostne z nienaruszonych części promieni. Wytworzony fałd płetwowy, który obrzeża regenerującą płetwę (od 0,3 do 0,5 mm) nigdy w początkowym stadium regeneracji nie zawiera promieni skórnych. Powstały regenerat bardzo wyraźnie odcina się od nieuszkodzonej części płetwy. Regenerujące w końcowym okresie promienie są nierozgałęzione, nieczłonowane i zawierają nieliczne komórki pigmentowe. W początkowej fazie regeneracji, tworzące się promienie są przeważnie szersze od nieuszkodzonych i łopatowate na dystalnych końcach (rys. 3).

Rys. 3. Płetwa ogonowa amputowana w połowie długości (39-dniowy regenerat).

Po zakończeniu procesu regeneracji na długość, pojawia się członowanie w promieniach i zwiększa się liczba komórek pigmentowych. Po długim jednak czasie można odróżnić część zregenerowaną od starej, ponieważ ta ostatnia zawiera zawsze więcej komórek pigmentowych, a zwłaszcza ostatecznie już ukształtowanych (Beigel [1], Wunder [18, 19]).

W przypadku całkowitego usunięcia płetwy, regeneracja następuje najpóźniej po około 200 dniach. Powstały regenerat (rys. 4) posiada promienie członowane, ale nie rozgałęzione. Również komórki pigmentowe, z wyjątkiem kilku normalnie ukształtowanych znajdujących się bliżej proksymalnego końca środkowej części płetwy, są małe, kuliste i występują w znacznie mniejszych ilościach, aniżeli w normalnie ukształtowanej płetwie.

Rys. 4. Płetwa ogonowa amputowana u nasady trzonu ogonowego (209-dniowy regenerat) (pow. X 10)

Mimo, że regenerat w ogólnych zarysach ma kształt typowej płetwy, to jednak same promienie nie zawsze mają regularne kształty. W niektórych jednak przypadkach, jak to widać na rys. 5, regenerat przybiera zupełnie nieprawidłowe kształty. Promienie skórne na ilustrowanym przykładzie nie wystąpiły w liczbie stałej dla danego gatunku (C 12). Również same promienie mają niespotykane kształty i niektóre z nich uległy zrośnięciu z sąsiadującymi obok promieniami. Normalnie ukształtowane komórki pigmentowe występują tu również i na dystalnych końcach promieni w znacznych ilościach, mimo że czas przedstawionego regeneratu nie przekracza 184 dni. Z tak nieprawidłowym przypadkiem regeneracji płetwy nie spotkałem się w dostępnej mi literaturze. Porównując otrzymane wyniki odnośnie szybkości regeneracji płetwy ogonowej z wynikami uzyskanymi przez Beigel [1] dla Salmo fario L., Tinca tinca L., Cobitis taenia L., Cyprinus carpio L., Amiurus nebulosus Le S u eur w przypadku uszkodzenia połowy płetwy, u ciernika całkowita regeneracja następuje przeciętnie w dwukrotnie a niekiedy trzykrotnie krótszym czasie, aniżeli u wyżej wymienionych gatunków.

Jeśli chodzi o czas potrzebny do całkowitej regeneracji płetwy ogonowej, to otrzymane wyniki pokrywają się przeciętnie z wynikami Beigel [1]. Badane przez nią gatunki Salmo fario L., i Tinca tinca L. regenerują całkowicie utraconą płetwę około 40 dni krócej, natomiast Cobitis taenia L. i Amiurus nebulosus Le Sueur — około 40 dni dłużej aniżeli ciernik.

Przy poważniejszych uszkodzeniach różnice w czasie potrzebnym do zregenerowania utraconych części płetw u porównywanych gatunków zacierają się. W przypadku wzajemnego uszkadzania płetw przez ryby w warunkach naturalnych, kiedy ubytki nie przekraczają połowy płetwy, regeneracja następuje bardzo szybko.

Uszkodzone w połowie długości płetwy (cięcie równoległe do nasady płetwy) odtwarzają utracone części w czasie od 48 do 52 dni. Regenerat podobnie jak w przypadku płetwy ogonowej jest znacznie jaśniejszy. W odróżnieniu jednak od płetwy ogonowej, wytworzony na nowo regenerat posiada promienie członowane i kształtem bardziej zbliżone do nieamputowanych. Nie zaznacza się tu również nadmierne zgrubienie ani zniekształcenie odtworzonych promieni (rys. 6).

Rys. 6. Płetwa piersiowa amputowana w połowie długości (48-dniowy regenerat) (pow. X 10)

W przypadku całkowitego uszkodzenia promieni skórnych, czas regeneracji — podobnie jak to miało miejsce u płetwy ogonowej — znacznie się przeciąga. Całkowite odtworzenie utraconych części następuje w czasie od 210 do 250 dni.

Rys. 7. Płetwa piersiowa amputowana u nasady; regenerat nieprawidłowy (210-dniowy regenerat) (pow. X 15)

W przypadku całkowitej amputacji obu płetw piersiowych, na skutek utrudnionych warunków poruszania się, ryby bardzo często padają po upływie kilku dni od momentu przeprowadzenia amputacji.

Rysunek 7 przedstawia dwustudziesięciodniowy regenerat płetwy piersiowej. Osiem promieni zregenerowało częściowo lub całkowicie utracone części. U dwóch promieni nie zaznaczyła się nawet częściowa regeneracja. Nowopowstały regenerat z wyjątkiem jednego promienia zawiera rozgałęzione komórki pigmentowe i jest jasny. Regenerat pierwszego promienia z licznymi komórkami pigmentowymi jest jednak zniekształcony. W jednej trzeciej długości od nasady płetwy regenerat uległ rozdwojeniu z tym, że tylko wewnętrzna część wytworzyła promień.

REGENERACJA PŁETWY GRZBIETOWEJ

Możliwości regeneracyjne płetwy grzbietowej trudno jest ująć w regułę, lub zamknąć w czasie. Niekiedy dopiero po przeszło stu dniach widoczne są ślady regeneracji promieni skórnych, a nowopowstały regenerat nie przekracza 1 mm. W niektórych przypadkach (rys. 8) prawie cała płetwa została odtworzona w ciągu 78 dni.

Rys. 8. Płetwa grzbietowa amputowana u nasady ciała (78-dniowy regenerat) (pow. X 8)

Najpóźniej jednak, jeśli w ogóle zachodzi proces regeneracji, po 30 dniach tworzy się fałd płetwowy, do którego zaczynają wnikać komórki kostne. Widoczne ślady regeneracji promieni sięgające około 1 mm dają się zauważyć po około 60 dniach. Całkowita regeneracja płetwy trwa około 250 dni i dłużej. Obserwując regenerację płetwy grzbietowej widzimy, że nie wszystkie promienie regenerują, lub regenerują z niejednakową prędkością. Niekiedy sąsiadujące ze sobą, regenerujące różnią się długością od 0,5 do 1,5 mm, mimo że amputacji dokonano na tej samej wysokości do nasady płetwy. Powstałe na drodze regeneracji promienie skórne zatracają często członowanie i nie są rozgałęzione (rys. 8).

Zregenerowane płetwy grzbietowe w odróżnieniu od dotychczas rozpatrywanych zawierają znacznie większe ilości komórek pigmentowych, a szczególnie normalnie ukształtowanych. Znacznie słabsza zdolność regeneracyjna płetwy grzbietowej wiąże się niewątpliwie z mało intensywną pracą, jaką płetwa wykonuje, i mniejszymi możliwościami uszkodzenia.

REGENERACJA PŁETWY ODBYTOWEJ

Płetwa odbytowa, podobnie jak i płetwa grzbietowa, wykazała słabe zdolności regeneracyjne. Jeszcze częściej niż płetwa grzbietowa nie odtwarza amputowanych części. Tylko w nielicznych wypadkach w stosunkowo krótkim czasie zregenerowała część utraconej płetwy. Bardzo często po 60, a niekiedy po 150 dniach dają się zauważyć dopiero ślady tworzącego się fałdu płetwowego. W dwóch jednak przypadkach całkowita regeneracja płetwy (uciętej około 0,5 mm od nasady) nastąpiła po 178 i 184 dniach.

Rys. 9. Płetwa odbytowa amputowana u nasady ciała (110-dniowy regenerat)

Rysunek 9 przedstawia 110-dniowy regenerat, w którym dwie trzecie płetwy zostało już odtworzone. Amputacje wykonano u samej nasady płetwy. Podobnie jak to miało miejsce u dotychczas rozpatrywanych płetw, zregenerowane promienie są nierozgałęzione i niekiedy nieczłonowane. Regeneraty płetwy odbytowej w odróżnieniu od regeneratów płetwy grzbietowej wyróżniają się bardziej prawidłowymi kształtami i nieznacznie mniejszą ilością komórek pigmentowych.

REGENERACJA KOLCÓW

Kolce grzbietowe i brzuszne wykazują słabe zdolności regeneracyjne. Tylko w nielicznych przypadkach, zwłaszcza u kolców brzusznych, udało mi się zaobserwować prawie zupełnie zakończone regeneraty. W większości jednak przypadków, kiedy kolec ucięty jest blisko swojej podstawy (tarczy lub płytki), regeneracja wcale nie następuje, lub otrzymany regenerat nie przypomina w ogóle wyglądem prawidłowo zbudowanego kolca. Kolce brzuszne w porównaniu z grzbietowymi wykazują znacznie większe możliwości regeneracji. Już po 40 dniach widoczne są ślady regeneracji amputowanego w połowie długości kolca. Powstały regenerat waha się w granicach od 0,5 do 1 mm. Całkowita regeneracja utraconej połowy kolca następuje dopiero po około 200 dniach (przeważnie powstały regenerat jest krótszy od nieamputowanego kolca). Widzimy to wyraźnie na przedstawionym dwustutrzydziestopięciodniowym regeneracie (rys. 10A, kolec brzuszny amputowany około 1 mm od płytki medialnej).

Porównując go z normalnie ukształtowanym kolcem z drugiej strony ciała (rys. 10B) widzimy, że mimo pomyślnie rozwijającego się regeneratu, różni się on od nieamputowanego kolca. Podobnie jak to miało miejsce przy regeneracji płetw, regenerat jest jaśniejszy od kolca nieuszkodzonego. W przypadku amputacji kolca blisko płytki medialnej, całkowita regeneracja nigdy nie następuje, a powstały regenerat jest bardzo zniekształcony i niekiedy rośnie w nieprawidłowym kierunku. W jednym przypadku powstały regenerat 1,6 mm długi (184 dni), rósł pod kątem prostym do pozostałej części kolca. Kolce grzbietowe w przypadku całkowitej amputacji w większości przypadków nie wykazały nawet śladów regeneracji. Natomiast amputowane w połowie długości pierwszy i drugi kolec odtworzyły utracone części ciała w czasie od 180 do 200 dni. Na nowopowstałych regeneratach zawsze jednak dadzą się zauważyć pewne nieprawidłowości w kształcie jak i ząbkowaniu kolców (rys. 11). W niektórych przypadkach, podobnie jak to miało miejsce u kolców brzusznych, regenerat wyrasta w nieprawidłowym kierunku (rys. 12), zatracając nie tylko normalny kształt, ale grubość i ząbkowanie.

Podane powyżej rezultaty badań nad zdolnością regeneracyjną ciernika nie wyczerpują tego tematu i nie zawsze wyjaśniają możliwości regeneracyjne tej ryby. Powyższe wyniki będą ulegały zmianom w zależności od warunków, w jakich  znajdują się ryby, od podawanego im pokarmu i wielu innych czynników

.            A                                                                            B

Rys. 10. A. Kolec brzuszny ucięty u nasady (235-dniowy regenerat) (pow. X 5); B. Kolec brzuszny tego samego okazu, nieamputowany (pow. X 5)

Rys. 11. Kolec grzbietowy amputowany w połowie długości (184-dniowy regenerat) (pow. X 8,5)

Rys. 12. Kolec grzbietowy amputowany w połowie długosci; regenerat nieprawidłowy (81 dzień regeneracji) (pow. X 9)

Niewątpliwie dalsze badania prowadzone w tym kierunku wyjaśnią wyczerpująco i bezbłędnie możliwości regeneracyjne ciernika.

LITERATURA

[1] Beigel C, 1910, Zur Regeneration des Kimendeckels und der Flossen der Teleostier. „Bull. Int. Acad. Pol. Cl. mat. nat. ”, Cracovia, s. B.

[2] Morgan T., 1900, The regeneration in Teleost. „Arch. f. Entw.— mech. d. Organismen”

[3] Nusbaum J., Sidoriak S., 1900, Beitrege zur Kenntnis der Regenerations-Vorgange nach kunstlichen Verletzungen bei alteren Bachforellenebryonen (Salmo i. L.). „Arch. f. Entw.-mech.”, X.

[4] Penczak T., 1959, Odporność ciernika ( Gasterostaeus aculeatus L.) na zmiany ciśnienia osmotycznego i działanie różnych soli. „Przegląd Zoolog.”, T. III, z. 2.

[5] Penczak T., Studia nad ciemikiem (Gasterosteus aculeatus L.) w Polsce, cz. I. „Fragm. Faun. Mus. Zool. Pol.” (w druku).

[6] Penczak T., Nowe przypadki zmienności u ciernika (Gasterostaeus aculeatus L.), „Fragm. Faun. Mus. Zool. Pol. Zool. Pol.” (w druku)

[7] Ramułt M., 1927, The influence of certain salts upon the development of young Sticklebacks (Gasterosteus aculeatus L.) „Bull. Int. Acad. Pol. Sci. Lettr.”, Serie B, 1 — 2b, Cracovia.

[8] Romeis B., 1953, Mikroskopiczieskaia Technika. „Izd. In. Lit.”, Moskwa.

[9] Sauter M., 1934, Regeneration und Transplantation bei erwachsen Fischen. Roux. „Arch. f. Entw.-mech.”, Bd 132, H. 1.

[10] Siedlecki M., 1903, Sur la résistance des Épinoches aux changements de la pression osmotique du milieau ambiant. „CR. Acad. Sci.”, Paris, 137.

[11] Siedlecki M., 1903, L’action des solutions des sels alcalins et alcalinoterreux surles Épinoches. „CR. Acad. Sci.”, Paris, 137.

[12] Subbotin M., Łagucziew S., Oganiesian T., Alieksieiewa A., Suchanów A., 1954, Histołogiczieskaja Tiechnika. „Gosud. Izd. Mied. Lit.”, Moskwa.

[13] Suworow E., 1904, Riegienieracjia u kostistych ryb. Tr. SPb. Obszcz. jest., 33, wyp 4.

[14] Suworow E., 1954, Podstawy ichtiologii. PWN, Warszawa.

[15] Tagliani G., 1926, Sulla variabilita di alcuni caratteri quantitativi di Gasterosteus aculeatus L. del fiume Sarno (Campania), „Arch. Zool. Italiano”, Napoli, 11.

[16] Wunder W., 1943, Beobachtungen über schuppenregeneration beim goldfisch (Carassius auratus L.) beim Karpfen (Cyprinus carpio L.) und bei der Brachse (Abramis brama L.). „Roux Arch. Entw.-mech. d. Organismen”, Berlin.

[17] Wunder W., 1950 Über Degeneration und Regeneration der schwarzen Pigmentzellen in der Haut des Karpfens (Cyprinus carpio L.). „Verhand d. Deutchen Zool. Marburg, Akad. Verlag.”, Leipzig.

[18] Wunder W., 1952, Experimentelle Untersuchungen über die Haut und des Hodens beim Karpfen (Cyprinus carpio L.). „Verhand d. Deutchen Zool. Gesellschaft in Freiburg”, Leipzig.

[19] Wunder W., 1953, Regeneration und Ausheilung schwerer bei Fischen. „Umschau in Wissenschaft und Technik”, H. 3, Leipzig.

[20] Zawarzin A., 1938, Issledowanija po srawnitielnoj gistołogii muszcznoj tkani. V. O riegienieracji somaticzieskich musze u ryb. „Arch. anat. gist, emb.”, 19,3.

Katedra Zoologii Systematycznej

Tadeusz Penczak

REGENERATION OF LATERAL PLATES, FINS AND SPINES OF A STICKLEBACK

The author has proved experimentally that lateral plates, fins and spines of Stickleback (Gasterousteus aculeatus L.) possess the ability of regenerating their amputated parts and in some cases even the entire organs.

The lateral osseous plates cut out together with the cutis and a thin layer of muscle can be regenerated in spite of their complete isolation from the remaining osseous tissue of their organism on the sixth day of the process of regeneration a well-developed epidermis is evident and then after fifteen days a connective tissue penetrates between the epidermis and partly regenerated muscles.

This connective tissue differentiates and produces the cutis and also the subcutis.

All elements of the epidermis, the cutis and the subcutis can be distinguished after 30 days of regeneration (phot. 3 A, and 3 B).

The germ of the lateral plate, which arises within the elastic connective tissue or on the order of the elastic and loose tissue, can be seen on the fiftieth days of regeneration (phot 4) especially the location of the growing lateral plate, can be clearly seen on a hundred-days regenerating part.

On the longitudinal section of a hundred and fifty days regenerating part (phot. 6 A and 6 B) we can see wellshaped plates with lateral growths and also the relief of surface, charakteristic for the plate.

So far only those cases of regenerating of fish osseous tissue were described where the regenerating part was in contact with the part of the old bone which had remained untouched during the amputation. The fact deserves special attention that in case of regeneration the long plate of Stickleback is without contact with the remaining osseous tissue of the organism, and that it is formed by way of differentiation of mesechyme tissue.

The paired and single fins possess the ability of regenerating dermal fin rays. Within wery short time the tail fin and the pectoral ones regenerate the lost part (the former from 35 to 50 days, the latter about 50 days). Complete regeneration of both the above described, fin rays which had been cut off at base takes about 200 days.

In some cases in the above — mentioned fins the regenerated part loses its regular shape or not all rays are recreated although the internal osseous elements have not been disturbed.

The dorsal and anal fin regenerate much weaker; very frequently they do not recreate the lost parts. The fins which have been cut off at base need about 250 days to regenerate the lost parts.

The dorsal and wentral spines show weaker regenerating abilities. The dorsal and ventral spines cut off at base, do not regenerate. Only in one case the ventral spine which had been cut off at base (about 1 mm from medial plate) regenerated the part which it had not entirely lost (diagr. 10 A diagr. 10 B the unamputated spine from the other side of the fish).

The dorsal and wentral spines which have been amputated half length regenerate completely the lost parts after about 200 days; sometimes however, they lose their normal shape (diagr. 12).

The investigations were conducted in accordance with modern experimental technique. The fish were kept in the aqueous solution of uretan in the conve of the operation.

A).

B).

C).

Fot. J. S. Knypl

Fot. 1 A, B, C. Przekrój przez 6-dniowy regenerat

Fot. 2. Przekrój przez 15-dniowy regenerat

Fot. 3, A, B. Przekrój przez 30-dniowy regenerat.

Fot. 4. Przekrój przez 50-dniowy regenerat.

Fot. 5. Przekrój przez 100-dniowy regenerat.

Fot. 6 A, B. Przekrój przez 150-dniowy regenerat

TABLICA I.

E — nabłonek
C — skóra właściwa
Łl — tkanka łączna luźna
JLs — tkanka łączna sprężysta
Lp — tkanka łączna podskórna
M— mięśnie
Pb — płytka boczna
Wp — warstwa pigmentowa
Kt — tkanka tłuszczowa
Wtn — warstwa twórcza nabłonka
Wbp — wyrostek boczny płytki

TABLICA II.