CAPITOLUL I – Biologia speciei peștelui zebră Danio rerio 1. Încadrare științifică Literatura de specialitate este bogată în numeroase clasificări… [307151]

CAPITOLUL I – Biologia speciei peștelui zebră Danio rerio

1. Încadrare științifică

Literatura de specialitate este bogată în numeroase clasificări taxonomice ceea ce creează o diversitate privind modul în care sunt încadrate anumite specii. Așadar, [anonimizat], [anonimizat]. Conform literaturii peștele zebră ([anonimizat].) se încadrează taxonomic astfel:

Supraregnul Eukaryota

Regnul Animalia

Subregnul Metazoa

Încrengătura Chordata

Subîncrengătura Vertebrata

Supraclasa Gnathostomata

Clasa Actinopterygii

Ordinul Cypriniformes

Familia Cyprinidae

Subfamilia Danioninae

Genul Danio

(http://www.fishbase.org/identification/SpeciesList.php?genus=Danio, https://en.wikipedia.org/wiki/Danio#Taxonomy)

Genul Danio nu este un gen foarte numeros având cam 26 de specii de pești printre care: Danio dangila (Fig.), Danio kyathit (Fig.), Danio roseus (Fig.), Danio tinwini (Fig.), etc (http://www.fishbase.org/identification/SpeciesList.php?genus=Danio#result).

2. Răspândire și habitat

Peștele zebră este o specie nativă asiatică utilizată din ce în ce mai des în studiile cercetătorilor dar și ca pești de acvariu exotici. Fiind ușor de manipulat și având un ciclu reproductiv scurt îi așează printre vertebratele cele mai studiate. Datorită multiplelor valențe pe care le are peștele zebră o echipă de cercetători au pornit în căutarea originii sale urmând scrierile despre distribuția și habitatul lor natural până în acel moment. Conform datelor existente până la acel moment (Fig.), peștele zebră se putea găsi din Pakistan spre Burma (Myanmar) și din nord din Nepal spre sud în statul indian Karnataka (Engeszer et all, 2007)

Concluziile acestora în urma celor 17 zile cât a durat expediția lor pe cursul diferitelor localități din nordul Indiei s-au format pe baza datelor colectate ([anonimizat], [anonimizat], substrat, vegetație, etc.) și pe identificarea speciilor de pești din fiecare localitate pentru a stabili apartenența lor la un anumit gen.

[anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat], și depunerea icrelor. Larvele și juvenili rămân în aceste ape sezoniere pentru continuarea dezvoltării și ferirea lor de eventuali prădători. Ulterior, tinerii de pește zebră trec în zonele cu fluxuri corespunzătoare ale apei (Engeszer et all, 2007).

3. Particularitățile biologice ale speciei Danio rerio

3.1 [anonimizat]. La nivelul capului în poziție terminală se află gura prevăzută cu buze groase și dinți faringieni (Bud, 2001). Regiunea branhială este acoperită de către opercule. Înotătoarele se găsesc de o parte și de alta a trunchiului și se împart în înotătoare perechi (pectorale și abdominale sau ventrale) și neperechi (dorsala, anala și codala) (Fig.). Codala este de tip heterocerc.

Corpul său este acoperit de o pătură de mucus secretat de către celulele epidermice glandulare și protejat de un număr relativ de solzi de tip cicloid. Colorația specifică este definită de existența unor cromatofori. [anonimizat] o specie ușor de recunoscut datorită aspectului caracteristic pe care îl are și care îi conferă și numele.

[anonimizat]i până spre regiunea codală, regăsindu-se chiar și pe înotătoare codală și cea anală. În număr de 4 – 5, dungile (albastre și negre sau argintii și galbene) se intercalează între ele dând peștelui înfățișarea de zebră.

Aceste dungi sunt alcătuite din două tipuri de celule pigmentare care se diferențiază în funcție de culoarea pe care o dau și anume: culoarea albastră și neagră este datorată melanoforilor și iridioforilor, iar cea argintie și galbenă de către xantofori și iridofori (Schilling, 2002). Dungile apar după 24 de ore de la fertilizare. De asemenea, gradul de pigmentare al dungilor este influențat și de substratul sau zona unde se găsesc, fiind astfel un mijloc de apărare prin camuflaj.

Dacă prezența dungilor este un criteriu de deosebire între speciile de pești zebră și alte specii de pești, diferențierea dintre sexe ale peștilor zebră se face mult mai ușor. Masculii de pește zebră sunt mai alungiți, mai subțiri și mai închiși la culoare, în timp ce, femelele de pește zebră sunt ușor mai rotunde în zona abdomenului și mai deschise la culoare (Fig.).

Un criteriu de certitudine că un anumit individ al speciei de pește zebră este mascul sau femelă este prezența unei papile genitale, care se poate confirma în cazul femelei doar după ce a survenit moartea acesteia (Fig. ).

În ceea ce privește lungimea unui individ, în medie, aceasta poate ajunge la 4 – 5 cm.

3.2 Morfologie internă

3.2.1 Organele de simț

Peștii zebră posedă structurile specializate pentru toate categoriile de simțuri: tactilitate, văz, auz, gust și miros.

Tactilitatea

Excitațiile tactile sunt percepute de către pești, în general, cu ajutorul receptorilor localizați în cavitatea bucală, pe buze, pe mustăți, pe cap și pe suprafața corpului lor (linia laterală). Linia laterală de la peștii zebră este reprezentată de o serie de receptori mecanosenzitivi numiți neuromaste.

Neuromastele devin vizibile după două zile de la fertilizare și sunt răspândite pe suprafața corpului sau sub piele, toate fiind conectate în mod direct cu sistemul nervos. Informația ajunge la creier prin nervii liniei laterale. Importanța acestor neuromaste rezidă din capacitatea acestora de a detecta vibrațiile din apă, prezența unui prădător sau a unui obstacol și chiar recunoașterea unui individ din aceeași specie (Whitfield, 2002).

Văzul

Sistemul vizual al peștelui zebră, conform studiilor, se pare că seamănă cu al altor vertebrate, iar acuitatea vizuală crește odată cu înaintarea în vârstă. Astfel, după 68 de ore de la fertilizare aceștia pot deosebi intensitatea luminoasă și după 72 de ore, ochii acestora devin capabili să își acomodeze vederea la distanță și să perceapă lumina vizibilă și ultravioletă.

Ochiul este alcătuit din trei tunici: tunica fibroasă (sclerotica și cornea), tunica vasculară (coroida) și tunica nervoasă (retina). Cornea este formată din celule epiteliale stratificate necheratinizate, iar endoteliul acesteia are rolul de a menține transparența corneei.

În ceea ce privește retina, aceasta este formată din mai multe straturi de celule: stratul epiteliului pigmentar, stratul fotoreceptorilor (celule cu conuri și celule cu bastonașe), stratul plexiform extern (sinapsa dintre celulele fotoreceptoare și celulele bipolare), stratul granular (celulele amacrine și celulele bipolare) și stratul plexiform intern (celulele ganglionare/multipolare). Întrucât retina este avasculară la majoritatea speciilor de pești teleosteeni, peștele zebră are vase sangvine pre-retiniene.

Celulele fotoreceptoare sunt, de fapt, receptori vizuali, sensibili la lumină, astfel că, celulele cu conuri sunt specializate pentru vederea diurnă și perceperea culorilor deținând 4 tipuri de fotopigmenți și celulele cu bastonașe care percep lumina mai slabă (Bilotta, 2000).

Auzul

Peștii zebră nu au ureche externă și mijlocie, în schimb, au ureche internă reprezentată de 3 cămăruțe conectate între ele (utricula, sacula și lagena). Între vezica gazoasă și urechea internă se interpune un lanț de osicule care formează aparatul lui Weber. Acestea transmit variațiile de presiune de la nivelui vezicii gazoase la urechea internă (Aswin, 2011).

3.2.2 Sistemul osos și muscular

Scheletul este osificat și înotătoarele sunt susținute de piese cartilaginoase și osoase numite radii. Din notocord ia naștere coloana vertebrală care, la rândul ei, este alcătuită dintr-o serie de vertebre conectate între ele. O vertebră este formată dintr-un corp vertebral ce prezintă două fețe: una anterioară și una posterioară. Pe partea dorsală a fiecărui corp vertebral a vertebrelor există două apofize neurale care, în urma unirii lor, formează arcul neural care găzduiește măduva spinării (Turnbull, 2006).

Sistemul muscular cuprinde mai multe categorii de mușchi: mușchi laterali care sunt cei mai voluminoși și se găsesc de o parte și de cealaltă a corpului, mușchii înotătoarelor și alți mușchi specifici pentru diferite piese scheletice. Mușchii laterali sunt metamerizați, constituiți dintr-o succesiune de miomere separate de către miosepte (Fig. ). Acești mușchi au rolul de a asigura propulsia corpului prin înot dar și flexibilitatea peștilor.

3.2.3 Sistemul nervos

Peștele zebră posedă un sistem nervos asemănător animalelor superioare în sensul că prezintă componentele de bază al acelora. Encefalul este împărțit în cinci regiuni: telencefal, diencefal, mezenecefal, metencefal și mielencefal (Fig.). Se pare că telencefalul este responsabil cu olfacția, memoria, comportamentul și văzul (Roberts, 2001).

Măduva spinării este mai scurtă decât coloana vertebrală și este formată din substanță cenușie și substanță albă (Fig.).

3. 2. 4 Sistemul endocrin

Timusul este un organ pereche situat lângă cavitatea branhială și este răspunzător cu maturarea limfocitelor. La juvenili, timusul este în plină dezvoltare putându-se deosebi o parte externă – cortex plin cu limfocite și o parte internă – medula.

Tiroida este compusă din foliculi rotunzi spre ovali și nu sunt grupați la un loc, ci dispersați de-a lungul aortei ventrale. Hormonul secretat intervine în reglarea unor procese metabolice.

Corpusculul lui Stannius este un organ pereche localizat în partea caudală a rinichiului, a cărui celule secretă hipocalcinină, hormon care blochează absorbția calciului la nivelul branhiilor. De asemenea, se pare că ar secreta substanțe responsabile cu ridicarea presiunii arteriale a sângelui (Leatherland și Fergunson, 2006).

Organ pereche, glanda ultimobranhială este situată ventral față de esofag și separă inima de cavitatea abdominală. Celulele sale sunt producătoare de calcitonină, hormon ce reglează absorbția calciului.

De asemenea, la nivelul rinichilor se găsesc două tipuri de celule endocrine: interrenale și cromafine. Celulele endocrine interrenale sunt asemănătoare celulelor prezente în corticosuprarenală producătoare de corticosteroizi ca cortizolul. Acest hormon intervine în unele procese metabolice și în răspunsul la factori de stres.

Celulele cromafine sunt analoage celulelor din medulosuprarenala de la mamifere. Ele sunt răspândite printre celulele interrenale și secretă epinefrina și nonepinefrina. Acești doi hormoni joacă un rol important în reglarea ritmului cardiac.

3.2.5 Sistemul digestiv

Gura și cavitatea bucală intră în componența atât a sistemului digestiv cât și a sistemului respirator. Funcția digestivă este direcționată spre selectarea și orientarea mâncării spre intestin. Gura și regiunile periorale ale peștelui zebră au numeroase papile gustative (Roberts și Ellis, 2001).

Cavitatea bucală se continuă cu esofagul care cuprinde sacii esofagieni, un tampon faringian și dinții (Fig.). Un dinte este alcătuit dintr-un strat de email, un strat de dentină și miezul (Fig.).???

Intestinul se prezintă sub forma unui tub lung ce se pliază de două ori în cavitatea abdominală care pornește cu o porțiune largă care se micșorează pe măsură ce înaintează în direcție caudală. Nu se diferențiază stomacul, intestinul mic sau mare. În schimb, există diferențe în ceea ce privește morfologia celulelor epiteliale prezente în mucoasa sa, în principal, fiind o diferențiere funcțională. Astfel, în epiteliul mucoasei intestinului se întâlnesc enterocite sub formă columnară și celule caliciforme (Menke, 2011).

Vezica gazoasă

Vezica gazoasă este derivată din partea superioară a tractului digestiv, însă, nu are și funcție digestivă. Ea intervine în starea de plutire. Localizată ventral față de rinichi și dublu compartimentată (Fig.), ea este formată dintr-un strat epitelial de tip columnar producător de

agent activ de suprafață care se suprapune pe o adventice subțire, un strat muscular compus din mușchi netezi și un strat submucos unde se găsesc predominant vasele de sânge.

Printre celulele epiteliale columnare se pot distinge și un alt tip de celule caracteristice peștilor teleosteeni și anume: celulele Rodlet. Aceste celule pot fi întâlnite și la nivelul intestinului, canalelor biliare, branhiilor, etc. (Speare și Ferguson, 2006). Între vezica înotătoare și esofag există un canal care permite peștelui să umple vezica cu aer (Finney et all. 2006).

Ficatul și vezica biliară

Ficatul este compus din 3 lobi și este dispus de-a lungul tractului intestinal. Similar mamiferelor, ficatul teleosteenilor joacă un rol important în homeostazia corpului ce include procesarea carbohidraților, proteinelor, lipidelor și vitaminelor. De asemenea, intervine în procesul de detoxifiere dar și de sinteză a proteinelor serice ca albumina, fibrinogenul, factori complement, etc (Menke, 2011).

Diferă de ficatul mamiferelor prin faptul că hepatocitele nu sunt organizate sub forma unor cordoane sau lobuli și absența celulelor Kuppfer, dar se poate iniția o diferență între ficatul unui mascul și al unei femele de pește zebră. Acest lucru este posibil datorită caracterului bazofilic pe care îl au hepatocitele femelei ca urmare a producerii unei proteine precursoare formării ouălelor (Fig.).

Vezica biliară rezultă în urma fuziunii canalelor biliare ce conține produsul de secreție al acesteia, bila, de culoare verzuie și care ajunge în intestin prin ductul biliar.

Pancreasul

Pancreasul peștilor zebră este de tip exocrin și nu este un organ de sine stătător precum cel al mamiferelor. Țesutul pancreatic prezintă structură acinară, cu celule bazofilice și se găsește distribuit de-a lungul tractului digestiv (Roberts și Ellis, 2001). Partea endocrină a acestuia este responsabilă cu secreția celulelor α, β și δ.

3. 2. 6 Sistemul circulator

Inima este situată în partea anterioară a corpului și ventral față de esofag (Poppe și Ferguson, 2006). Sângele venos neoxigenat pătrunde în sinusul venos, al cărui perete este subțire și este compus din țesut conjunctiv în mare parte. Din sinusul venos sângele trece în atriu prin valva sino-atrială. Datorită contracției atriului și a dilatării ventriculului, sângele este pompat în ventricul prin valva atrioventriculară. Peretele atriului este format dintr-un strat muscular subțire spre deosebire de cel al ventriculului care este mult mai gros. Din ventricul sângele trece prin valva ventriculară în bulbul arterial (Fig.). Din inimă prin intermediul aortei ventrale sângele ajunge la nivelul branhiilor prin intermediul arterelor branhiale aferente.

Spre deosebire de mamifere, oasele peștelui zebră nu au cavități medulare, de aceea, țesutul hematopoietic se găsește în stroma splinei și în rinichi. La adulți, hematopoieza începe de la nivelul rinichilor, iar celulele stem hematopoietice sunt asemănătoare celor din măduva osoasă de la mamifere.

În ceea ce privește elementele figurate, peștele zebră deține eritrocite, leucocite și trombocite. Eritrocitele sunt responsabile cu transportul gazelor respiratorii (Roberts și Ellis, 2001). Față de cele ale mamiferelor, eritrocitele teleosteenilor sunt ovale și nucleate la fel ca și trombocitele.

Leucocitele joacă un rol important în apărarea organismului contra unor boli infecțioase dar și a unor materiale străine. Dintre leucitele prezente în sângele peștelui zebră se pot descrie: neutrofilele granulocitele ce se găsesc într-un număr foarte mare, asemănătoare mamiferelor, eozinofile granulocite cu nucleu nesegmentat, dispus periferic (Bennett et all, 2001), monocite, macrofage și celule asemănătoare funcțional limfocitelor de tip T și B ale mamiferelor (Murtha et all, 2003).

Splina

Din punct de vedere extern, splina este un organ roșu-întunecat localizat în cavitatea peritoneală lângă lobii ficatului. Alături de rinichi, formează majoritatea celulelor defensive contra antigenilor (Noga, 2006). Parenchimul splenic cuprinde eritrocite și trombocite ce formează pulpa roșie a splinei. În plus, există niște celule elipsoide de natura macrofagă care se ocupă cu capturarea antigenelor.

3. 2. 7 Sistemul respirator

Sistemul respirator este reprezentat de către aparatul branhial. Branhiile joacă un rol important în oxigenarea sângelui (Speare și Fergunson, 2006), dar și în menținerea balanței electrolitice și a excreției unor produși de metabolism. Apa ajunge la nivelul branhiilor prin intermediul gurii și este eliminată prin opercule. Fluxul de apă este condus prin expansiunea și contracția gurii și a operculelor.

Schimbul gazos este realizat la nivelul branhiilor, acolo unde, dioxidul de carbon este eliberat în apă și se preia oxigenul din aceasta. Sângele oxigenat părăsește branhiile prin arterele eferente care se întâlnesc cu aorta dorsală de unde sângele va fi distribuit către toate țesuturile.

3. 2. 8 Sistemul excretor

Rinichii se găsesc de o parte și de alta a coloanei vertebrale. Aceste organe sunt asemănătoare mamiferelor datorită structurii pe care o au și anume: prezența nefronilor cu glomerul, a tuburilor distale, tuburilor proximale și a canalelor colectoare. La nivelul țesutului renal se află celule hematopoietice și în jurul vaselor sangvine se disting celulele endocrine (interrenale și cromafine).

3. 2. 9 Sistemul reproducător

Sistemul reproducător la masculii de zebrafish este reprezentat de către testicule, organe pereche, la nivelul cărora se realizează spematogeneza. O spermatogonie se formează în urma contactului dintre o celulă germinală și o celulă Sertolli (Leal et all., 2009). Spermatozoizii sunt conduși spre orificiul genital prin cele două canale deferente.

În ceea ce privește sistemul reproducător de la femele, organele specifice acestui sistem sunt ovarele. Examinarea histologică a țesuturilor ovariene au relevat prezența ovulelor în diferite stadii de dezvoltare. Eliberarea lor în afara corpului se realizează printr-un oviduct scurt (Wang și Ge, 2004).