A comparative analysis of the early stages of gonad development in selected lizard species

Jądra i jajniki są wyjątkowymi narządami, ponieważ pomimo ich odmiennej struktury, powstają ze wspólnych zawiązków. W początkowych etapach rozwoju gonady są bipotencjalne, czyli płciowo niezróżnicowane. Jądra i jajniki są więc cennym obiektem badań nad różnicowaniem się komórek i mechanizmami kształtowania się struktury narządów. Rozwój gonad gadów został zbadany u kilku gatunków i wiele aspektów gonadogenezy w tej grupie kręgowców pozostaje niejasnych. Między innymi brakowało opisów ukazujących podobieństwa i różnice w rozwoju gonad u gatunków jaszczurek reprezentujących różne linie ewolucyjne łuskonośnych. Celem pracy było zbadanie zmian w strukturze rozwijających się gonad zachodzących we wczesnych etapach rozwoju u wybranych gatunków jaszczurek rzędu łuskonośnych (Squamata). Badania przeprowadzono na sześciu gatunkach jaszczurek: gekonie orzęsionym (Correlophus ciliatus), gekonie płaczącym (Lepidodactylus lugubris), gekonie lamparcim (Eublepharis macularius), jaszczurce długoogonowej (Takydromus sexlineatus), anolisie zielonym (Anolis carolinensis) i kameleonie jemeńskim (Chamaeleo calyptratus). Histologiczna budowa narządów została zobrazowana dzięki barwieniu potrójnemu specyficznie różnicującemu tkankę łączną oraz błony podstawne. W rozwijających się jądrach kora redukuje do cienkiego nabłonka, a komórki germinalne w niej zawarte zanikają, natomiast komórki rdzenia różnicują się w struktury nabłonkowe, tworząc sznury jądrowe. W różnicujących się jajnikach kora rozrasta się, czemu towarzyszy wzrost liczby komórek germinalnych w tej części gonady; kora jajnika otacza cały rdzeń lub tworzy jedynie skupisko komórek na dystalnym biegunie gonady jak u gekonów; w rdzeniu jajników komórki różnicują się w struktury nabłonkowe, a u gekona lamparciego powstają nawet dobrze uorganizowane sznury w obrębie rdzenia jajnika. Główne międzygatunkowe różnice w strukturze rozwijających się gonad jaszczurek dotyczyły kształtu gonad, ich kory i rdzenia oraz tendencji komórek rdzenia jajników do tworzenia sznurów. Wyjątkowym gatunkiem okazał się kameleon jemeński, u którego tempo rozwoju gonad jest przyspieszone względem rozwoju somy. Pomimo opisania pewnej różnorodności w strukturze rozwijających się gonad jaszczurek, niniejsze badania ujawniają istnienie wspólnego modelu płciowego różnicowania się gonad, niezależnego od istnienia genetycznej czy temperaturowej determinacji płci.

The gonads are specific organs since the testes and ovaries, as organs with totally different structure, develop from common, undifferentiated anlages termed genital ridges. Cells sharing the same origin commit various fate, and form different structures, depending on sex determination. The testes and ovaries are therefore a valuable object of research on cell differentiation and mechanisms of organ structure patterning. The development of gonads in reptiles has been studied in few species and many aspects of gonadogenesis in this group of vertebrates have remained unclear. Comparative descriptions showing similarities and differences in gonad development between lizard species have been scarce. The aim of the study was to investigate changes in the structure of developing gonads occurring at the early stages of development in selected species of lizards. The study was carried out on six species of lizards: Correlophus ciliatus, Lepidodactylus lugubris, Eublepharis macularius, Takydromus sexlineatus, Anolis carolinensis and Chamaeleo calyptratus. Gonads were subjected to trichromatic staining specifically revealing connective tissue and basement membranes, which enabled to image the internal structure of the organ. In differentiating testes, the cortex reduces to a thin epithelium, and the germ cells disappear in the reducing cortex, while in the medulla the epithalial cells differentiate and testis cords, containing the germ cells, form. In differentiating ovaries, the cortex grows, which is accompanied by an increase in the number of germ cells in this part of the gonad; the ovarian cortex surrounds the entire medulla or forms only a cluster of cells at the distal gonad pole as in geckos; in the ovarian medulla, cells can eventually differentiate in epithelial structures, and in the leopard gecko even form well-organized cords. The main interspecific differences in the structure of developing gonads concerned a shape of the gonads, their cortex and medulla, and the tendency of ovarian medulla cells to form epithelial structures and cords. The veiled chameleon turned out to be a unique species, in which gonadal development rate is accelerated in relation to soma development. Despite describing significant diversity in the structure of developing lizard gonads, this study reveals the existence of a common model of sexual differentiation of gonads independent of the genetic or temperature sex determination.