Diopsidae, Die inneren weiblichen Geschlechtsorgane

[Jürgen H.]

Liebe Mitmikroskopiker,

in einem anderen Thread wurden sie bereits erwähnt: Die Stielaugenfliegen oder Diopsiden, in Afrika lebende Dipteren.

Auf den ersten Blick scheinen die auf Stielen sitzenden Augen das Interessanteste an diesen merkwürdigen Insekten zu sein. Und in der Tat: Augen an Stielen, das hat schon etwas: http://1.statisch.vom/Images?q=Ton:AMD931kp7K51DAX02kW

Die Tierchen selbst sind ziemlich klein. Hier sind Kopf und Abdomen, eingegossen in je einen Paraffinblock zu sehen, zum Größenvergleich habe ich einen OT danebengelegt.



Ich hoffe, dass mir noch ein akzeptabler Schnitt durch die Stielaugen gelingen wird. Aber zunächst habe ich mich dem Abdomen zugewendet, da hier etwas histologisch Einmaliges aus dem Insektenreich zu sehen ist.

Bereits einmal gezeigt hatte ich die Spermatheken der Tierchen  https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=10304.0

Hiernoch einmal das damals bereits gezeigte Bild:



Bei der Begattung setzt das Männchen eine Spermatophore, - ein spermienhaltiges Säckchen - in die Vagina des Weibchens ab. Dieses Säckchen entleert sich in die Spermatheken, wo die Spermien bis zum Gebrauch zwischengelagert werden. Die Hülle der Spermatheken ist sklerotisiert. Um die Hülle herum sitzen  kleine Drüsenzellen, blau gefärbt. Die Spermien sind im Lumen der Spermatheken wandständig in einer basophilen, blau gefärbten Substanz zu sehen. Im übrigen möchte ich auf die Ausführungen und weiterhin ungeklärten Fragen im damaligen Beitrag verweisen.



Hier nun ein weiterer annähernd medianer Sagittalschnitt durchs Abdomen eines Tierchens:



SpG sind die Spermathekengänge, die die Vagina V mit den Spermatheken (nicht im Bild) verbinden. HD ist ein Teil des Hinterdarms mit einer RP Rektalpapille, die bereits hier https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=7782.0 zu musca domestica erörtert wurde. Etwa mittig im Bild nun aber das seltsame Organ, um das es hier gehen soll, ein sogenanntes Receptaculum seminis (R)

Die Längsausdehnung des Organs misst etwa 200 µ, also 0,2 mm. Das Receptaculum  sitzt der Vagina auf und hat mir ihr Verbindung. Bei der Eiablage wird das Ei durch den Oviduct in die Vagina gedrückt und passiert das Receptaculum, und zwar so, dass das Ei kurzfristig mit einem der Eipole an die Öffnung des Receptaculums zu liegen kommt.

Etwas stärker vergrößert (40er Objektiv) sieht das Organ so aus:


Die Cuticula des  Receptaculum besteht aus weichhäutigem nicht sklerotisiertem Material. (C, blaulila gefärbt). Aus diesem Material wird eine Vielzahl von wandständigen Kammern gebildet, deren Öffnung annähernd zum Zentrum zeigt. Die Kammern haben einen Durchmesser von etwa 10 µ. Umhüllt ist das gesamte Receptaculum  von rot gefärbten kleinen Strängen, ich vermute Muskulatur (M). Am Eingang des Receptaculums findet sich verstärkt Muskulatur.

Im Receptaculum selbst sehen wir Spermien in verschiedenen Zuständen. SP1 zeigt ein Spermium im maximal kondensierten Zustand. Sp2 rollt sich auf (oder ab), wie ein Schiffstau. Und Sp3 zeigt schließlich Spermien in der bekannten fädigen Form.

Der Eingang der Spermatheken liegt in unmittelbarer Nähe des Receptaculums. Zur denkbaren Funktion nehme ich insbesondere Bezug auf die eingehenden Untersuchungen von  M.Kotrba in "Das Reproduktionssystem von Cyrtodiopsis whitei Curran (Diopsidae, Diptera) unter besonderer Berücksichtigung der inneren weiblichen Geschlechtsorgane", Bonn 1993. Sie nimmt an, dass das Receptaculum vor einer Eiablage mit Spermien aus den Spermatheken gefüllt wird. Weiter ist eine ihrer Hypothesen, dass in dem Moment, in dem das reife Ei in die Vagina gedrückt wird und der Eipol mit seiner minimalen Öffnung, der Mikropyle, dem Receptaculum gegenüberliegt, die Spermien aus ihren Kammern wie Sprundfedern schnellen und die Micropyle zu erreichen suchen. Sinn dieses Verfahrens könnte nach ihren Ausführungen z.B. eine gewisse Zuchtwahl sein. Die Spermien konkurrieren um die Befruchtung des Eis. Ihre Ausgangsposition ist aufgrund des Baus des Receptaculums annähernd gleich. Welches Spermium  am schnellsten am Zielort ist und das Ziel, die Mikropyle trifft, ist zur Befruchtung auserkoren.

Diopsiden sind ausgesprochen kopulationsfreudig. Von der Stielaugenfliege Cyrtodiopsis Whitei Curran teilt M.Kotrba aaO S. 66 mit, dass die Weibchen im Mittel etwa 17 Mal kopulieren und zwar auch mit verschiedenen Partnern. Daher könnte das Organ auch der Spermienkonkurrenz verschiedener Männchen dienen. Möglicherweise findet auch eine Konkurrenz um die besten Plätze statt. Auffällig ist jedenfalls, dass die Kammern seitlich neben dem Eingang nicht belegt sind.

Schöne Grüße

Jürgen

[bewie]

Hallo Jürgen,

das sind ja phantastische Aufnahmen! Ich staune, wie Du mit Paraffin derart dünne und qualitativ hochwertige Schnitte hinbekommst, vor allem auch, ohne dass die sklerosierten Anteile splittern. Machst Du das zuhause oder gehört das zu Deinem Job?

Und genauso staune ich immer wieder über die Anatomie und Physiologie der Arthropoden, die im Detail ja eine erstaunliche Variationsbreite hat.

Vielen Dank für diesem Beitrag!

Herzliche Grüße
Bernd

[Klaus Herrmann]

Hallo Jürgen,

Bernd hat das besser ausgedrückt als ich das gekonnt hätte, aber die Begeisterung über die Qualität ist bei mir gleich groß!
Wirklich phantastisch- Schnitt, Färbung und Fotos!

Zur Färbung die Frage: was für eine? Die Farben leuchten brillant, wie selten gesehen - außer bei Azan.

[Jürgen H.]

Vielen Dank für eure Worte, lieber Bernd und lieber Klaus.

Nein, beruflich mache ich das nicht. Daher habe ich Glück dass es mir das Abdomen der Diopsiden  etwas einfacher macht, als es sonst bei den Insekten ist. Die ventrale Seite ist nämlich nicht sklerotisiert. Da kann schon mal nichts splittern. :-)  Ansonsten ist meine Erfahrung: Jegliche Wasserreste sind einem Schnitt abträglich.

Die Färbung lieber Klaus gefällt mir eigentlich nicht, da das Rot schon zu stark ist um wirklich differenziert zu sein. Da habe ich nämlich noch einmal kräftig nachgefärbt. Die Färbemethode ist einem Unglück beim Präparieren entsprungen, das ich besser nicht erzähle....Aber es ist schlicht dreimal gefärbt worden. Zweimal mit Eosin Hämatoxylin E. und als das Rot dann immer noch miserabel war, noch  einmal (auch im eigentlichen Sinn des Wortes) überfärbt mit Azophloxin. Manchmal kann man ein fast schon verdorbenes Präparat noch halbwegs retten. :-)

Im Hinblick auf eine private Mitteilung möchte ich noch darauf hinweisen, dass ein Receptaculum, auch im Zusammenspiel mit Spermatheken im Insektenreich sehr häufig vorkommt. Die Existenz eines Receptaculums ist also noch nichts Außergewöhnliches.  Das besondere des Receptaculums der Diopsiden  ist jedoch die Verkammerung, wobei ich nochmal auf die Feinheit des Baus hinweisen möchte. Das ganze Receptaculum misst gerade mal 0,2 mm im Durchmesser. Die Kammern sind gerade so groß, dass die einzelnen Spermien in kondensierter Form Platz darin finden.

Und noch zur - weiteren - Besonderheit der Spermatozoen, die M. Kotrba, aaO  berichtet::

Befinden sich die lebenden Spermatozoen als Zupfpräparat  isoliert im aqua dest,entrollen sie sich nach einigen Minuten schlagartig und gehen in eine gestreckte Form über;  die Spermien bewegen sich dann schlängelnd in dreidimensionaler Wellenform. Dieser schlagartige Formwechsel soll wie ein Sprungfedermechanismus aussehen, was man anhand des hier gezeigten Präparates gut nachvollziehen kann. Möglich ist, dass dieser Sprungfedermechanismus dazu dient, den  Spermienkopf  in Richtung Mikropyle zu schießen, und zwar gerade in dem nur wenige Sekunden dauernden Moment, in dem das Ei am Receptaculum vorbeigedrückt wird. Kotrba vermutet auch, dass der Moment der Fixierung gleichfalls diese Reaktion auslösen könnte. Denkbar ist also, dass deshalb die verschiedenen Stadien auch im vorliegenden Präparat gezeigt werden können.


Schöne Grüße

Jürgen

[Ronald Schulte]

Jürgen,

Ich kann leider deine Bilder nicht sehen aber wenn ich nächste Woche wider zu hause bin freue ich mich schon sie zu beobachten.

Eine nachfarbung muss ich leider auch manchmal durchfuhren und bei mir gelingt das fast nie. Eine überfarbung ist meist die folge. Glücklich schneidet man mit ein Mikrotom ja schnell wider ein weiteren schnitt.

Grüße Ronald

[hebi19]

Hallo Jürgen

Auch von mir ganz herzlichen Dank für diese ganz tolle Dokumentation. Es ist für mich immer wieder erstaunlich, wie jemand der nicht beruflich in der Materie steckt (so hab ich dich verstanden) zu soviel Spezialwissen kommen kann......

Ich habe zu den Stielaugenfliegen ein paar Fragen:
Ich kenne diese Tiere nur aus dem Aquazoo in Düsseldorf. Kommen deine Tiere von dort ??  Hast Du selber eine Art in Zucht ??
Kennst Du die Generationendauer (wie lange Ei, Larve, Puppe, Imago - natürlich so circa).

Die Insekten hatten für die Evolution ja "ein paar 100 Millionen Jahre mehr" als z.B. die Säugetiere - da hat sich ganz erstaunliches entwickelt.......

Viele Grüße
Martin

[Jürgen H.]

Lieber Martin,

so weit ist es mit dem Spezialwissen gar nicht her. Es reicht schon kaum um Deine Frage nach der Entwicklung zu beantworten. Meiner Literatur entnehme ich, dass die Entwicklung von Cyrtodiopsis - eine der zahlreichen Diopsidae -  bis zur Imago etwa acht Wochen dauert. Zur Geschlechtsreife braucht das Tierchen etwa 12 Tage ab dem Schlüpfen. Es lebt etwa sechs Monate bis zu einem Jahr.


Im übrigen finde ich das Gebiet der Insektenhistologie einfach wahnsinnig spannend. Seit ich einmal einen Paraffinschnitt ausprobieren wollte, mein Opfer eine Mücke im Schlafzimmer war, und ich daher meinen ersten Paraffinschnitt an einer Mücke auf einem kleinen Handmikrotom mit anschließender Streckung des Schnitts mit Hilfe eines Feuerzeugs gemacht habe u n d der unbegreiflicherweise recht gut gelungen war,  lassen mich die Insekten  nicht mehr los. Und dann kommt auch das eine oder andere Buch dazu. Nach dem ersten Schnitt habe ich übrigens lange Zeit gebraucht, um wieder an die damals erzielte Qualität heranzukommen. Eine gewisse Frustrationstoleranz ist also nötig und wenn der erste Schnitt nicht so gut und interessant geworden wäre, würde ich heute wahrscheinlich ein ganz anderes Gebiet beackern.

Mein Exemplar habe ich liebenswürdigerweise und mit viel Glück von einem Institut erhalten. Selbst züchten würde ich die nicht. Hier kommen sie nicht vor. Es wäre nicht gut, wenn die eine oder andere hier entfleucht, auch wenn sie hier nicht das gewohnte Habitat im Freiland antreffen.

Viele Grüße

Jürgen

[hebi19]

Hallo Jürgen

Vielen Dank für deine Antwort und den "Bericht" zu deinem "mikroskopischen Werdegang".
Bei mir ist das Gebiet, welches ich vielleicht mal längerfristig "backern" werde, noch nicht festgelegt.....
Mein "Entomologisches Praktikum" wurde mir leider zusammen mit meinem Laptop und dem Stereomikroskop in Italien geklaut, eeeecht Schade

mal sehen, vielleicht finde ichs nochmal.

ach ja:  mit welchem Mikrotom arbeitest Du inzwischen ??
Ich bin dabei, mein "Studentenmikrotom" mit einem Klingenhalter zu versehen - mal sehen, was dieses Gerät dann bringt.

Martin

[Jürgen H.]

Hallo Martin,

Bei mir kam nach dem Handmikrotom ein Leitz 1210 Schlittenmikrotom. Danach hatte ich Glück und kam günstig an das große Schlittenmikrotom 1201 von Leitz. Ziemlich alte Dinger, kannst Du in dieser Brochüre sehen:
http://www.science-info.net/docs/leitz/Leitz-Microtome-II.pdf

Oder, als "Maybach" vorgestellt hier:http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=11792.msg87284#msg87284 Ich habs allerdings mit einer Neapler Klemme.

Der "Seifert" wär doch ein lohnender Anfang! Der hat nur den Nachteil, dass er zur Methode der Paraffineinbettung nichts schreibt.

Was ist denn Dein "Studentenmikrotom?

Schöne Grüße

Jürgen

[Fahrenheit]

Lieber Jürgen,

vielen Dank für die sehr schönen Aufnahmen. Deine Beiträge und die sich darin entwickelnden Diskusionen sind immer sehr interessant zu lesen.

Herzliche Grüße
Jörg

[hebi19]

Hallo nochmal, lieber Jürgen

Vielen Dank für deine zusätzlichen Infos und vor allem nochmal zu dem Bericht über deinen Werdegang zum Hobby-Insekten-Histologen - inklusive der Mokrotomentwicklung.
Das Studentenmikrotom siehst Du grundsätzlich mal hier:

http://www.dr-ralf-wagner.de/Bilder/Technik/Studentenmikrotom-alle-1200.jpg

MEINES hat aber eine andere Konstruktion beim Messerhalter sowie eine andere Probeaufnahme. Da ich kein passendes Messer habe, ist noch etwas Bastelei für einen Klingenhalter angesagt. Glücklicherweise hab ich einen Freund, der vor der Pensionierung Werzeugmachermeister war und eine gut eingerichtete Werkstatt in seiner Garage hat.....

Das Züchten und Kultivieren, auch von Insekten, hat mich schon in meiner "Vormikroskopzeit" beschäftigt. Durch meinen Außendienstjob kann ich aber nichts züchten/kultivieren, was regelmäßige-tägliche Pflege benötigt - wie die Stielaugenfliegen nach der Zuchtbeschreibung des Aquazoos. Rosenkäfer oder andere Käfer sind da deutlich unkomplizierter. Mit der Zucht hat man den Vorteil, frisch gehäutete Individuen zur Verfügung zu haben, welche noch nicht ausgehärtet wohl deutlich besser zu schneiden sind (siehe Seifert u.a.)

Den Seifert habe ich ja vor dem Klau meines Laptoprucksacks einige Monate besessen....aktuell will das Antiquariat aber 50 Euronen für die 3.Auflage - fast doppelter Neupreis. Solche Bücher sollte es bei nichtverfügbarkeit als e-book oder pdf geben.

Die Gefahr für unsere Umwelt sehe ich bei so "rein tropischen" Lebewesen wie der Stielaugenfliege sehr gering. Viel größer dürfte sie bei den subtropischen Arten sein, wie bei dem im Seifert immer wieder verwendeten Tabakschwärmer. Der ist in Europa auch gar nicht zu bekommen - wohl genau aus diesem Grund.

Frühmorgendliche Grüße vom Martin

[Jürgen H.]

Lieber Martin,

Hast eine PN

Schöne Grüße


Jürgen

[Rawfoto]

Hallo Juergen

Die Aufnahme mit dem 40 x finde ich absolut beeindruckend, das ist unglaublich wie exakt der Schnitt sitzt!

Gratulation :-)

Liebe Gruesse

Gerhard

Ps: die Diskussion um die noch nicht ausgehaerteten Kaefer finde ich natuerlich auch spitze

[Ronald Schulte]

Jürgen,

Ich Kann jetzt deine Bilder wider sehen und bin auch begeistert über die Qualität. Deine Fixierung stimmt auch gut sonst kommst du nicht an das Resultat.
Die überfarbung von das Eosin finde ich auch aber doch noch akzeptabel. Das bleibt immer ein Glücksache bis wie weit Mann Differenziert und bleibt sehr abhängig von die Schnittdicke und die art von das Gewebe.
Gratuliere!

Grüße Ronald