Ученые раскрыли главную тайну животных-гермафродитов

МОСКВА, 13 июл — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Очень многие виды морских рыб и моллюсков с возрастом меняют пол, если это помогает произвести на свет больше потомства. Ученые обнаружили три десятка генов, регулирующих этот процесс. Но что влияет на сами гены, специалисты пока не выяснили.

Самец занимает место самки

Забавных рыбок-клоунов с яркой окраской знают многие любители подводного плавания в коралловых рифах. От хищников они прячутся внутри актиний, там же спариваются.

В домик-актинию вмещается семейство из самца, нескольких неполовозрелых особей и крупной самки, которая играет роль главы. Это строго иерархическое маленькое общество, где размер тела по-настоящему имеет значение.

Если самка погибает, у оставшегося самца есть два варианта действий: покинуть уютный домик и плыть вдоль рифа в поисках новой самки или сменить пол. Оба варианта сильно энергозатратные, а первый еще и опасен.

Когда самец понимает, что ему точно выгодно стать самкой, в его мозге начинается химическая перестройка, мужские гормоны пропадают, а женские, наоборот, усиленно вырабатываются.

Первые признаки перестройки проявляются в мозге спустя неделю после исчезновения самки. Это обнаружили ученые из Саудовской Аравии и Испании, наблюдая за рыбками-клоунами вида Amphiprion bicinctus, обитающими только в Красном море.

Через месяц половые органы самца превращаются в яичники — и сам он становится внешне самкой. Этот процесс регулируют примерно тридцать генов, среди которых ключевую роль играет cyp19a1. Именно он отвечает за то, чтобы мужские половые гормоны, андрогены, превратились в женские — эстрогены. Вырабатываются эти вещества в отделе мозга под названием гипофиз, который, в свою очередь, управляется гипоталамусом.

Метаморфозы протандрий

Смена пола естественным путем во взрослом возрасте чрезвычайно распространена среди беспозвоночных и рыб. Считается, что естественный отбор поддержал эту стратегию как выгодную для продолжения рода. При этом организм обитателей морских глубин достаточно гибок, чтобы перенести эту сложную трансформацию, а у некоторых видов это происходит не раз в течение жизни.

Организмы, меняющие пол во взрослом состоянии, считаются гермафродитами. Некоторые из них настоящие — то есть у них есть и мужские и женские половые органы одновременно. Ученые называют их синхронными гермафродитами. Те, что рождаются самцами или самками, а потом меняют пол, называются последовательными гермафродитами.

Есть виды, у которых только самцы меняют пол, — это протандрии. Если пол меняют только самки — это протогинии. Так вот, рыбки-клоуны Amphiprion bicinctus относятся к первому типу последовательных гермафродитов. Такую же стратегию выбрали многие брюхоногие моллюски.

Например, у моллюсков вида Crepidula (улитка-туфелька) самка гораздо крупнее самца. Спариваясь, партнеры крепятся к раковине и таким образом оплодотворяют партнершу. Она откладывает несколько десятков яиц-капсул и насиживает их сорок дней, после чего из икринок вылупляется молодь с мужскими половыми органами.

Если самка моллюска погибает, то самый крупный из самцов меняет пол и начинает производить на свет потомство. Однако, как выяснили ученые из Чили, если самец достаточно близко общается с самками и имеет возможность легко их оплодотворять, то он сдерживает рост тела и, соответственно, отдаляет момент смены пола. В качестве успешной стратегии среди самцов этого вида практикуется еще и поедание потомства.

© Depositphotos.com / photonatura

Настоящий самец синеголовой талассомы доминирует в гареме самок

Самки решительно и быстро меняют пол

Более подробно механизм смены пола изучили на примере синеголовых талассом — рыбок, обитающих в коралловых рифах Карибского моря. Это организмы-протогинии, то есть у них самки меняют пол. Причем необратимо.

Самцы синеголовых талассом бывают двух типов: крупные яркие с синими головами, которые доминируют и "пасут" целый гарем самок, и мелкие особи (самцы начальной стадии), которые даже не имеют возможности спариваться.

Настоящий самец выбирает место, отгоняет конкурентов и приглашает самок присоединиться к нему. За день он оплодотворяет полторы сотни самок. Но стоит ему немножко сбавить темп, мелкий самец очень шустро подплывает к паре, успевшей выметать икру, и выбрасывает свою сперму. Много расходуется вхолостую, но это не страшно, ведь у "недосамца" очень большие половые органы, они занимают двадцать процентов массы тела и содержат на порядок больше спермиев.

Если альфа-самец погибает, его место занимает самая крупная самка. Буквально за минуты ее поведение меняется: она начинает доминировать над гаремом, ухаживать. В течение нескольких часов меняется ее окраска, а через десять дней она уже производит сперму.

Ученые из Австралии и Новой Зеландии показали, что синеголовые талассомы меняют пол под влиянием социальных факторов, в ответ на изменение структуры сообщества. В считаные дни происходит полная переделка половых органов и внешнего вида, поведения. Всем этим управляют гены, но поскольку сами они не меняются во время смены пола, значит, что-то включает и выключает их — какие-то, вероятно, химические маркеры.

В деталях молекулярный и генетический механизм смены пола в животном мире пока неизвестен, ученые только приближаются к разгадке этого удивительного явления. Однако они подозревают, что поскольку в нем у разных групп организмов задействованы одни и те же гены, то он должен быть очень древним.

© Иллюстрация РИА Новости . Фото: CC BY-SA 3.0, CC BY 2.5

Десять дней требуется самке синеголовых талассом для полной смены пола. При этом меняется ее окраска и поведение.