Какая рыба меняет пол: Ученые выяснили, как некоторые рыбы меняют пол при жизни — Naked Science

В отличие от млекопитающих, многие рыбы способны менять пол после рождения. Как правило, причиной служит изменение внешних условий, например, соотношения самок и самцов. Наиболее изучен в этом плане голубоголовый губан (Thalassoma bifasciatum), обитатель коралловых рифов Карибского моря и Мексиканского залива. Эти рыбы живут группами, которые состоят из одного доминантного самца (его голова синяя) и нескольких десятков самок (они желтые). Есть еще недоминантные самцы, по внешнему виду и поведению они мало отличаются от самок, но имеют семенники. 

Когда доминантный самец по каким-то причинам покидает группу, другая рыба занимает его место. Если это самка, то за две-три недели она меняет окраску и становится крупнее, ее яичники перестают работать, вместо них развиваются семенники и начинают производить полноценные сперматозоиды. Меняется и поведение: бывшая самка из пассивной становится агрессивной, начинает отгонять других самцов и ухаживать за самками.

Как организм голубоголового губана осуществляет все эти превращения, было не вполне известно. Экспрессия (интенсивность работы) ряда генов при смене пола должна меняться, так как новые для данного тела биохимические процессы требуют новых ферментов, а ферменты — это белки, и они кодируются генами. Исследования других видов костистых рыб показали, что различия в активности генов у самок и самцов проявляются в основном в половых железах и в меньшей степени в мозге.

Это учли в своей работе исследователи из Университета Отаго (Новая Зеландия) во главе с Эрикой Тодд (Erica V. Todd). В 2012 и 2014 году они отлавливали и метили целые группы губанов у берегов Флориды. Рыбам определяли пол по длине генитальных сосочков и по гаметам, которые выбрасывали особи при надавливании им на брюшко. После этого недоминантных самцов отселяли на дальние рифы, чтобы эти рыбы не конкурировали с самками за возможность стать новыми доминантными самцами, а через два дня убирали и доминантных самцов.

Затем биологи ежедневно на протяжении примерно месяца наблюдали за губанами в группах, которые остались без доминантных самцов, и отмечали изменения поведения животных. 27 самок выловили на разных стадиях превращения в самцов, провели гистологический анализ их половых желез и оценили в головном мозге и гонадах экспрессию генов, которые отвечают за синтез половых гормонов и нейропептидов. В качестве контроля выступили шесть самок, которые не продемонстрировали признаков смены пола. Параметры 27 меняющих пол самок сравнили с данными по восьми доминантным самцам, пойманным у других рифов.

Активность генов в головном мозге рыб, которые поменяли пол, почти не отличалась от таковой у обычных самок. Росла только экспрессия гена изотоцина — одного из нейропептидов, гомолога окситоцина млекопитающих. У рыб действие изотоцина связывают с повышенной территориальностью и агрессивностью. При этом интенсивность выработки других близких изотоцину молекул не менялась.

Изменения в организме самки голубоголового губана, которые приводят к смене пола и делают ее доминантным самцом

Todd et al. / Science Advances, 2019

Тем не менее, так и осталось неясным, что именно запускает изменение экспрессии генов. Авторы предполагают, что это рост уровня кортизола — гормона стресса. Его становится больше в организме самки, когда она долгое время не видит доминантного самца. Также в работе не говорится, бывает ли, что самки останавливаются на какой-то из стадий смены пола, не превращаясь до конца в самцов, и если да, то какова физиология этих рыб, долго ли они живут.

Под влиянием внешних факторов пол меняют не только рыбы, но и моллюски. Так, морские брюхоногие крепидулы определяют, кто из двух самцов станет самкой, сравнивая размеры друг друга, и чем теснее физический контакт моллюсков в паре, тем быстрее происходит превращение.

Светлана Ястребова

Секреты рыбы, меняющей пол

Мы привыкли к тому, что пол животного определяется ещё до его рождения и не меняется. Это ошибочное представление. Всё значительно сложнее, и тому пример австралийские ящерицы, меняющие пол при повышении температуры окружающей среды. На такие фокусы способны и рыбы — около 500 видов рыб меняют пол, причём у них, в отличие от ящериц, это происходит во взрослом возрасте, и часто в ответ на экологические сигналы. Как именно эти животные меняют пол, до сих пор оставалось загадкой.

Разобраться в непростой половой жизни рыб взялся международный научный коллектив во главе с новозеландскими учёными. В исследованиях приняла участие профессор Дженни Грейвс (Jennifer A. Marshall Graves), генетик Университета Ла Троба (La Trobe University, Австралия).

Результаты исследований опубликованы 10 июля в журнале Science Advances.

«Я следила за синеголовым губаном (речь идёт о талассоме синеголовой — лат. Thalassoma bifasciatum) в течение многих лет, потому что изменение пола происходит у него быстро и вызывается визуальным сигналом», — рассказывает профессор Грейвс.

На видео: доминирующий самец патрулирует территорию.

«Как пол может так эффектно измениться, оставалось загадкой на протяжении десятилетий. Гены не изменяются, значит, это сигналы, которые их выключают и включают».

Талассома синеголовая живёт группами, место её обитания — коралловые рифы Карибского моря. В группе есть доминирующий самец — он отличается голубой головой, под его защитой находится «гарем» жёлтых самок. Если самец пропадает, самая крупная самка становится самцом — и на это ей нужно всего десять дней. Она меняет своё поведение за считанные минуты, цвет головы — за часы. Её яичник трансформируется — через 10 дней бывшая самка уже производит сперму.

Используя новейшие методы генетических исследований — высокопроизводительное РНК-секвенирование и эпигенетический анализ — исследователи обнаружили, когда и как конкретные гены выключаются и включаются в мозге и гонаде в процессе изменения пола.

Данная работа важна для понимания того, как гены работают гены животных (включая людей) и как окружающая среда может влиять на генетические процессы.

«Мы обнаружили, что изменение пола связано с полной генетической перестройкой гонады», — говорит соавтор исследования, доктор Эрика Тодд (Erica Todd) из Университета Отаго (University of Otago, Новая Зеландия).

«Сначала отключаются гены, необходимые для поддержания работы яичника, после чего включается новая схема работы генов, нужная для развития и работы семенника».

На видео: самка становится самцом. Самка, у которой включился механизм изменения пола (отличается более тёмной окраской) начинает доминировать и ухаживать за самками (жёлтая окраска).

Ещё один принявший участие в исследовании представитель университета Отаго, Оскар Ортега-Рекальде (Oscar Ortega-Recalde), отмечает, что удивительная трансформация оказывается возможной благодаря изменениям в клеточной «памяти».

«Химические маркеры на ДНК контролируют экспрессию генов и помогают клеткам запомнить их специфическую функцию в организме. Наше исследование важно, потому что оно показывает, что изменение пола включает глубокие изменения в этих химических знаках», — говорит Ортега-Рекальде.

Профессор Дженни Грейвс сообщила, что проект связан с исследованиями изменения пола австралийских ящериц, над которыми она работает в сотрудничестве с исследователями из университета Канберры.

«У ящериц изменение пола запускается температурой, которая отключает гены на мужских половых хромосомах и зародыши развиваются как самки», — напомнила Грейвс.

«И у ящериц, и у рыб смена пола связана с одними и теми же генами, поэтому я думаю, что мы имеем дело с древней системой экологического контроля активности генов».

Рыбы, меняющие пол | ПТИЧКА.РУ

Оказывается, некоторые рыбы умеют менять свой пол! Разумеется, таким безобразием занимаются далеко не все виды, но список достаточно широк: сибас, рифовые рыбы (попугаи, губаны), ангелы-пигмеи, живородящие рыбы (гуппи), некоторые виды акул, в общей сложности около 350 видов. Процесс занимает от нескольких часов, до нескольких дней, после чего рыбка продолжает свой жизненный путь уже в новом образе. Явление имеет название последовательный гермафродитизм

Что влияет на смену пола?

Во-первых, температура. Например, у данио рерио, меченосцев, апистограмм при повышении температур большая часть мальков становится самцами. У сибаса тоже преимущественно самцы вылупляются в том случае, если икра созревала при более высоких температурах.

Во-вторых, свет. Влияет примерно также, как и температура, потому что в аквариуме как минимум эти два фактора довольно крепко связаны.

В-третьих, влияют также условия обитания и состояние колонии или стаи рыбок. Нередки случаи смены пола у стайных рыб, при возникновении дисбаланса — примером могут быть рыбы клоуны. У этих рыбок есть строгая иерархическая структура, во главе которой главная пара, а окружают ее самцы разной степени зрелости. В случае гибели главного самца, его заменяет самый сильный самец из окружения, а вот если погибает самка, то безутешный вдовец меняет пол.

В-четвертых, возраст. Есть виды рыб, которые с возрастом постепенно меняют пол на другой, так, у коралловых рыб бывают «неопределившиеся» рыбы, которые с возрастом из самок превращаются в самцов, а также «запасные» самцы, которые могут даже выглядеть как самки, но если возникнет необходимость, превратится в самцов. Рыбы попугаи, например, при рождении все самки, они несколько раз мечут икру, а потом обзаводятся собственным участком рифа, превращаются в самцов и заманивают себе юных подруг уютным кормовым участком.

Благодарим за подписку на наш канал!

Самые любознательные владельцы домашних питомцев общаются на нашем портале — присоединяйтесь и вы!

Смена пола у рыб

В естественных условиях смена пола это довольно частое явление среди морских рыб, у которых преобладает трансформация самцов в самок [8; 13; 21; 27]. В данном случае пол определяется рядом генетических факторов, а также факторами среды, например, pH и температурой. После наступления половозрелости поведенческие взаимодействия могут запустить начало смены пола, то есть наблюдается последовательный гермафродитизм. В большинстве случаев особи, получившие во время взросления один пол, затем необратимо меняют его на противоположный. У протогенных видов особи трансформируются от самок в самцов, у протандрических — первостепенным полом является мужской, который затем сменяется некоторыми рыбками на женский.

Одна из гипотез, объясняющая целесообразность гермафродитизма, в качестве ключевого аспекта рассматривает размер тела. Согласно ей, рыбки меняют пол в зависимости от ожидаемой прибавки в размерах. Как правило, плодовитость самцов, в частности, количество продуцируемых гамет, не зависит от их длины и массы. То есть самцы любой длины имеют одинаковую плодовитость. Икринки значительно крупнее сперматозоидов, отсюда, чем больше самка, тем она более плодовита. Будучи маленьким и молодым, самец в полной мере проявляет свой репродуктивный потенциал, но достигнув критического размера превращается в самку (протандрический вид). У протогенных рыбок трансформация пола призвана максимизировать размеры самцов, что объясняется важностью охраны гарема и своей территории [28].

У некоторых гонохористичных (гонохоризм — раздельнополость) рыбок, у которых пол четко дифференцирован на протяжении всей жизни, половые отличия начинают проявляться уже на ранней стадии развития. Однако среди гонохор имеются представители, являющиеся самками на раннем этапе онтогенеза, а затем при посредничестве генетических факторов, трансформирующиеся в самцов [25]. Часто после изменения пола в гонадах у самцов данных видов остаются ооциты.

Изначальная представленность популяции рудиментарных гермафродитов только самками навела на мысль, что женский пол является полом «по-умолчанию» [22]. Даже протандрические рыбки изначально не дифференцируются как самцы. В частности, гонады неполовозрелого Клоуна меланопуса (Amphiprion melanopus — Pomacentridae) содержат преимущественно женскую ткань. Тестикулярные элементы начинают преобладать во время созревания особей в самцов, однако они исчезают при трасформации в самку [10; 22]. Подобный механизм был обнаружен и у других видов рода Amphiprion и у аквариумных экземпляров Sparus aurata (Sparidae) [22]. Кроме того, у молоди протандрических видов семейства Creediidae обнаружены межполовые гонады, позднее созревающие преимущественно в мужские [14]. Таким образом, мужской пол протадрических видов является скорее переходной, нежели начальной стадией трансформации.

Хотя гермафродитизм обычен для рифовых морских рыб, он крайне редко встречается у пресноводных видов. В природе естественная смена пола последними плохо изучена, поэтому причисление некоторых из них к животным с дихогамией (последовательный гермафродитизм) является скорее исключением из правил. Одним из первых, документально зафиксированным случаем смены пола в естественной среде обитания можно назвать транформацию особей вида Monopterus albus, рисового угря [5; 6].

Среди пресноводных обитателей самыми исследуемыми в вопросе половой дифференцировки являются Цихлиды. Это связано с чрезвычайным разнообразием стратегий размножения, включающих откладывание икры на субстрат, либо инкубацию во рту [2], опеку за потомством одним [9], обоими родителями [1], групповую [23; 26] или даже межвидовую [16] заботу за молодью, сложную систему брачных связей (моногамия, полигамия, стратегия ухода).

Множество работ описывают различные проявления половой лабильности данного семейства пресноводных рыбок. Одним из первых является исследование Полдера, который в 1971 году на примере Aequidens portalegrensis открыл феномен смены пола у южно-американских цихлид [18]. Это породило гипотезу о возможности смены пола у других цихловых. Она была подкреплена Питерсом (1975) [19], который при проведении гистологических исследований обнаружил в гонадах самцов 14 видов малавийских цихлид как ооциты, так и сперматогонии. Данные экспериментов свидетельствуют о том, что у изученных представителей группы Мбуны наблюдается гермафродитизм, чаще проявляющийся в трансформации самца в самку. Позднее, Запанс (1985) [29] заявил, что особи вида Cynotilapia afra, члена группы Мбуна, также изменяют пол от самца к самке. Однако данное исследование не включает специальной проверки заявляения.

Полевые наблюдения Рибинка и коллег (1983) [20] продемонстрировали, что все члены 200 близких видов группы Мбуна озера Малави вынашивают икру во рту. Но среди некоторых представителей Pseudotropheus lombardoi (Барджесс, 1977) [3] вынашивают икру особи, имеющие окраску самцов. Имеется неколько возможных объяснений этого феномена, включающие вынашивание икры взрослым самцом, самкой, имеющей как самцовую, так и обычную окраску, либо смену пола без сопутствующих изменений окраски.

При проведении поведенческих исследований с последующим анатомическим вскрытием [17]. было показано, что в семенниках всех самцов находятся недоразвитые ооциты. Это говорит о прохождении гонад Pseudotropheus lombardoi через интерсекуальный ювенильный период. На поздней стадии развития рыбок, тестикулярные элементы доминируют в гонадах, хотя последние и содержат незрелую ткань ооцитов. Самки Pseudotropheus lombardoi проявляют диморфизм, когда некоторые из них имеют сине-желтую окраску, а другие традиционную синюю. Кроме анатомических перестроек у трансформированных самок наблюдаются поведенческие реакции, аналогичные самцам, например, охрана территории и строительство гнезда. Половая система трансформированных самок не притерпевает изменений, в гонадах присутствуют ооциты на различных стадиях развития, отсутствует атрезия ооцитов и развитие ткани семенников. Таким образом, самки не утрачивают детородную функцию, но при прочих равных, они пользуются гораздо меньшим предпочтением со стороны самцов по сравнению с обычными самками.

Более сложная картина транформации наблюдалась при изучении малавийского вида Metriaclima cf. livingstoni [12]. В эксперименте самца отделяли от трех самок с помощью прозрачного пластика. После удаления самца, у одной из самок развивались самцовые вторичные половые признаки, и она начинала оплодотворять икру двух других особей. Во втором эксперименте 6-7 функциональных самок помещалось в аквариум, и в отсутствии самца вновь происходила смена пола самки, которая приступала к нересту и оплодотворяла икру.

Аналогичные результаты получены для вида Crenicara punctulata, который по результатам поведенческих исследований и изучению гистологии половой системы трансформированных особей признан протогенным. [4].

Таким образом, при рассмотрении разнообразия цихлид можно отметить присутствие у некоторых видов предрасположенности к смене пола (фенотипической или полной). Малая распространенность последовательного гермафродитизма у данного семейства и возможно других пресноводных рыб, вероятно, объясняется невозможностью прогнозирования присутствия пищи и полового партнера по сравнению с коралловыми рыбами. Так, у морских рыб очень распространено поддержание постоянных мест кормления, которые особи охраняют. По наблюдениям Гранта (1997) постоянные кормовые угодья наблюдаются у 67% морских коралловых рыб и лишь у 6% морских рыб вод восточной Канады и 9% пресноводных рыб Канады [11]. Благодаря изобилию особей-потенциальных половых партнеров в местах кормления, пища формирует социальную структуру [7]. Тем не менее, различия в защите кормовых угодий не настолько сильные: 84% коралловых рифовых рыбок охраняют эти области, а также места нереста и свое потомство; тоже самое делают 73% морских рыб восточной Канады и 68% пресноводных [11]. Кроме того, спаривание на коралловых рифах обычно происходят продолжительное время [24], тогда как тропические пресноводные рыбки нерестятся сезонно [15].

Короткие периоды размножения, обычные для озерных и речных рыб, а также отсутствие постоянных областей кормления не позволяют предсказывать распределение половых партнеров. Однако гипотеза, включающая размерную модель (см. выше), нуждается в точной оценке будущего репродуктивного потенциала. То есть основой для формирования последовательного гермофродитизма служит определенность (места и времени) или прогнозируемость предстоящего спаривания.
——
Использованные источники:
Oldfield R.G. Genetic, abiotic and social influences on sex differentiation in cichlid fishes and the evolution of sequential hermaphroditism. Fish and Fisheries, 2005, 6, 93–110

1. Barlow G.W. (1976) The Midas cichlid in Nicaragua. In: Investigations of the Ichthyofauna of Nicaraguan Lakes (ed. T.B. Thorson). School of Life Sciences, University of Nebraska, Lincoln, Nebraska, pp. 333–358.
2. Barlow G.W. (2001) Parsing mouth brooding in cichlid fishes to illuminate the course of evolution. Journal of Aquariculture and Aquatic Sciences, Cichlid Research: State of the Art 9, 66–78.
3. Burgess W. E. 1977. Pseudotropheus lombardoi, a new species of Lake Malawi Mbuna with reversed sexual coloration (Pisces: Cichlidae) . T.F.H . Magazine 26 : 63-67.
4. Carruth L.L. Freshwater Cichlid Crenicara punctulata Is a Protogynous Sequential Hermaphrodite. Copeia 2000(1):71-82. 2000
5. Chan S. T. H., Philips J. G. (1967a). The structure of the gonad during natural sex reversal in Monopterus albus (Pisces, Teleostei). J. Zool., Lond. 151: 169-141
6. Chan S. T. H., Philips J. G. (1967b). Seasonal changes in the distribution of gonadal lipids and spermatogonic tissue in the male phase of Monopterus albus (Pisces, Teleostei). J. Zool.. Lond. 152: 31-41
7. Emlen, S.T. and Oring, L.W. (1977) Ecology, sexual selection, and the evolution of mating systems. Science 197, 215–223.
8. Francis R. C., 1992. Sexual lability in teleosts: developmental factors. Q Rev Biol 67:1-18
9. Fryer G. and Iles T.D. (1972) The Cichlid Fishes of the Great Lakes of Africa: Their Biology and Evolution. Oliver and Boyd, Edinburgh, UK.
10. Godwin J.R. (1994) Histological aspects of protandrous sex change in the anemonefish Amphiprion melanopus. Journal of Zoology (London) 232, 199–213.
11. Grant J.W.A. (1997) Territoriality. In: Behavioural Ecology of Teleost Fishes (ed. J.-G.J. Godin ), Oxford University Press, Oxford, pp. 81–103.
12. Jay R. Stauffer Jr and Renea A. Ruffing and (2008) Behaviorally Induced Sex Reversal of Metriaclima cf. livingstoni (Cichlidae) from Lake Malawi. Copeia: September 2008, Vol. 2008, No. 3, pp. 618-620.
13. Kuwamura T., Nakashima Y., 1998. New aspects of sex change among reef fishes: recent studies from Japan. Environ Biol Fishes 52:125-135
14. Langston R.C. (2004) Gonad Morphology and Sex Change in Sandburrowers (Teleostei: Creediidae). PhD Dissertation, University of Hawaii, Manoa, 138 pp.
15. Lowe-McConnell R.H. (1975) Fish Communities in Tropical Freshwaters: Their Distribution, Ecology, and Evolution. Longman, London, 337 pp.
16. McKaye K.R. (1977) Defense of a predator’s young by a herbivorous fish: an unusual strategy. American Naturalist 111, 301–315.
17. Naish K. , Ribbink A. J. A preliminary investigation of sex change in Pseudotropheus lombardoi // Environmental Biology of Fishes 28: 285 -294, 1990.
18. Polder J. J. W. 1971. On gonads and reproductive behaviour in the cichlid fish Aequidens portalegrensis (Hensel). Neth. J. Zool. 21: 265-365.
19. Peters H. M. 1975. Hermaphroditism in cichlid fishes . pp . 228-235. In: R. Reinboth (ed.) Intersexuality in the Animal Kingdom. Springer-Verlag, Berlin.
20. Ribbink A. J., Marsh B. A., Marsh A. C., Ribbink A. C., Sharp B. J. 1983. A preliminary survey of the cichlid fishes of rocky habitats in Lake Malawi. S. Afr. J. Zool. 18 : 149-310.
21. Shapiro D. Y., 1987. Sexual differentiation, social behavior, and the evolution of sex change in coral reef fishes. Biosci 37:490-497
22. Shapiro D.Y. (1992) Plasticity of gonadal development and protandry in fishes. Journal of Experimental Zoology 261, 194–203.
23. Taborski M. (1984) Broodcare helpers in Lamprologus brichardi: their costs and benefits. Animal Behaviour 32, 1236–1252.
24. Thresher R.E. (1984) Reproduction in Reef Fishes. T.F.H. Publications, Neptune City, NJ. 399 pp.
25. Uchida D., Yamashita M., Kitano T.and Iguchi T.(2002) Oocyte apoptosis during the transition from ovary-like tissue to testes during sex differentiation of juvenile zebrafish. Journal of Experimental Biology 205, 711–718.
26. Ward J.A. and Wyman R.L. (1977) Ethology and ecology of cichlid fishes of the genus Etroplus in Sri Lanka: preliminary findings. Environmental Biology of Fishes 2, 137–145.
27. Warner R. R., 1984. Mating behavior and hermaphroditism in coral reef fishes. Am Sci 72:128-136
28. Warner R. R. (1975) The adaptive significance of sequential hermaphroditism in animals. The American Naturalist 109, 61–82
29. Zupanc, G .K .H . 1985. Fish and their behavior . Tetra Verlag, der Gattungen Tropheus, Petrochromis, Haplochromis and Melle. 188 pp.

Невероятный мир меняющих пол рыб #OurBluePlanet # BluePlanet2

Кобудаи в Blue Planet II далеко не единственные в своих способностях менять пол.

Из всех животных рыбы сексуально наиболее подвижны.

Миллионы людей видели драматический пример этого в первом эпизоде ​​«Голубой планеты II», в котором десятилетняя самка кобудай (также известная как азиатский губан, Semicossyphus reticulatus ) превращается в самца. Через много месяцев трансформированный самец выходит из своего логова крупнее, чем раньше, с яичками, огромным выпуклым лбом и агрессивным характером.Теперь, даже больше, чем существующий доминирующий самец, с которым он ранее спаривался, будучи самкой, новый самец побеждает пожилого альфа в жестокой битве за доминирование.

Кадры замечательные, но трансформация на самом деле не так уж необычна. Около двух процентов видов рыб проявляют своего рода гермафродитизм: это 500 различных видов во всем мире.

Некоторым нравится, что кобудаи обычно меняются с женщины на мужчину.Другие, как рыба-клоун, от самца к самке поступают наоборот. Третьи могут переключаться туда и обратно в зависимости от обстоятельств, например, различные коралловые бычки. И по крайней мере один вид, мангровая рыбка-убийца, живет полностью гермафродитным существованием, самооплодотворяясь на протяжении всей своей репродуктивной жизни.

… и если это было недостаточно сложно: почти все рыбы способны менять пол на эмбриональной стадии, если подвергаются воздействию одного или нескольких факторов окружающей среды, включая кислотность воды, паразитов, химические загрязнители, и температура.

Почему рыбы должны так широко изменять свои гендерные способности?

«Это вопрос на 60 миллионов фунтов стерлингов — если бы у меня был ответ, я бы каждую неделю попадал в ведущий мировой журнал Nature», — говорит профессор Чарльз Тайлер, репродуктолог из Университета Эксетера, изучающий, как загрязняющие вещества окружающей среды влияют на рыбу. населения.

Основная причина их чрезвычайной пластичности, по его словам, кроется в огромном количестве и разнообразии видов.

«Подумайте об этом — рыба существует уже 500 миллионов лет: сегодня существует более 26 000 описанных живых видов.Сравните это с примерно 200 миллионами лет существования млекопитающих и тем фактом, что нас меньше 6000 видов », — говорит он. «У рыб просто больше разнообразия: благодаря эволюционной радиации они более широко приспособлены к широкому кругу экологических ниш. И там, где вы получаете вариации, вы получаете разнообразие во всех отношениях, в том числе в том, как они воспроизводятся ».

Действительно, для многих видов, таких как кобудаи, способность менять пол очень адаптивна.Если отдельная рыба может воспроизводиться самкой в ​​течение первой части своей жизни, а затем продолжать размножаться самцом в остальное время, она эффективно удваивает свою репродуктивную способность. Возможность сменить пол увеличивает шансы передачи генов, если экологические или социальные обстоятельства должны измениться.

Многие виды рыб, такие как кобудаи, известны как «последовательные гермафродиты»: они могут постоянно менять пол в определенный момент своей жизни.

Большинство «последовательных гермафродитов» известны как «протогинные» (греч. «Сначала женщина»): они переключаются с женщины на мужчину.Сюда входят кобудаи, другие губаны, многие виды рыб-попугаев и множество рифовых рыб. У большинства протогинных рыб некоторые рыбы начинают жизнь самцами, некоторые в какой-то момент переключаются с самок на самцов, а некоторые остаются самками на протяжении всей своей жизни. Однако у других видов гендерный перекос может быть более значительным: например, у Potter Angelfish, Centropyge potteri , все рыбы начинают жизнь самками, а все самцы в какой-то момент были самками.

Другие последовательные гермафродиты известны как «протандрозы» («сначала самец»): самцы могут переключиться на самку в определенный момент своей жизни при определенных обстоятельствах.Хотя смена пола от самца к самке встречается реже, чем протогиния, смена пола от самца к самке встречается у самых разных рыб, в том числе у австралийского баррамунди ( Lates calcarifer ), морского леща дорады ( Sparus aurata ) и черного порги ( Acanthopagrus schlegeli ). ). Например, у рыбы-клоуна-анемона Кларка ( Amphiprion clarkii ) самки крупнее самцов (противоположная ситуация для кобудаев). Они живут небольшими группами в составе защитных морских анемонов с одной парой размножающихся самцов и самок и несколькими второстепенными не размножающимися рыбами.Из-за нехватки места редко бывает больше двух рыб. Когда доминирующая самка умирает, самый крупный самец превращается в самку.

Как отмечали авторы научной статьи 2009 года в журнале Sexual Development: «В популярном мультфильме« В поисках Немо »самец анемон-рыбы теряет своего партнера и вынужден бороться в одиночку, чтобы вырастить свое потомство. Немо. В реальной жизни отец Немо, вероятно, сменил бы пол после смерти своей подруги, а затем создал бы пару с мужчиной.”

Почему переключения? Как у видов с первыми самцами (протандрические), так и с первыми самками (протогинные) это изменение, по-видимому, объясняется «гипотезой преимущества в размере»: для некоторых рыб выгодно иметь другой пол, когда они достигают определенного размера. У первобытных рыб, таких как кобудаи, где один доминирующий самец господствует над гаремом более мелких самок, удобно стать самцом в более позднем возрасте, когда он станет крупнее. Для протандрических рыб, таких как рыба-клоун, большие самки более плодовиты, чем более мелкие, поэтому распространение спермы, когда они маленькие, и вынашивающие яйца, когда большие, эффективно «Серийные гермафродиты» — могут меняться в обоих направлениях в зависимости от условий окружающей среды.Например, коралловые бычки (Gobiodon и Paragobiodon) живут в расщелинах коралловых рифов, очень мало передвигаются в течение своей жизни и имеют ограниченные возможности для поиска новых партнеров для спаривания. Если какие-то две рыбы, которые случайно найдут друг друга, могут образовать пару самца и самки — независимо от пола, когда они встречаются, — это будет выгодно.

Как рыбы достигают этого мастерства переключения пола? Во-первых, пол большинства рыб не определяется хромосомами: птицы и млекопитающие на самом деле необычны тем, что пол потомства определяется таким образом почти повсеместно. Амфибии, рептилии и рыбы используют множество методов для определения пола потомства. Часто пол определяется температурой — например, большинство рыб в более теплой воде будут развиваться как самцы.

«Все сводится к очень важному ферменту под названием« ароматаза », — объясняет профессор Стефано Мариани из Салфордского университета, изучающий эволюционное происхождение смены пола у рыб. «Это своего рода молекулярный волшебник: он может превращать« андрогенные »гормоны в эстрогенные гормоны, которые могут преобразовывать гонады в яичники.«Поскольку гонады рыб содержат клетки-предшественники как для ткани яичников, так и для ткани яичек, быстрый поток эстрогена или тестостероноподобных гормонов может щелкнуть переключателем и вызвать развитие новой ткани. Более того, это изменение может быть гораздо более быстрым, чем долгая трансформация кобудай — у синего губана переход от самки к самцу завершается всего за восемь дней.

Привычка менять пол, по-видимому, выработалась в ходе эволюции рыб несколько раз в разных семьях, и, хотя во всех них играет роль набор генетических и гормональных триггеров, фермент ароматаза, по-видимому, является ключевым фактором.

Более того, этот фермент также играет важную роль в том, что происходит с рыбами, которые меняют пол не в силу социальных обстоятельств, а в ответ на факторы окружающей среды. «Поскольку этот фермент чувствителен к температуре, его можно включать или выключать в зависимости от того, насколько теплая вода», — объясняет профессор Мариани, — поэтому в более теплой воде развивается больше самцов.

Другие факторы, такие как химические загрязнители, изменение кислотности воды и наличие бактериального кишечного паразита Wolbachia, могут влиять на активность ароматазы в развивающихся эмбрионах рыб.

Что касается пресноводных рыб, то точно установлено, что химические загрязнители, такие как пестицид атразин, сток удобрений от животноводства, этинилэстрадиол (активный ингредиент противозачаточных таблеток), исказили половую популяцию диких популяций рыб. . Даже крошечные количества могут иметь серьезные последствия: в одном контролируемом исследовании в Канаде, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи искусственно поддерживали постоянный уровень 17 α-этинилэстрадиола в изолированном озере в течение семи лет. Результат: стабильная концентрация всего шесть нанограммов на литр воды «феминизировала» так много самцов в «интерсексуальных рыб», что популяция полностью исчезла.

«И это были чертовски низкие уровни», — говорит профессор Мария Сепульведа из Университета Пердью.

Однако в пресноводных прудах и озерах загрязнители могут концентрироваться, тогда как в открытом океане — даже в заливах и устьях — химические вещества быстро растворяются. Таким образом, влияние искусственных химикатов на пол рыб мало изучено.

«Но то, что очень немногие люди смотрели на это в морской среде, не означает, что это не проблема — это просто означает, что это мало изучено», — говорит профессор Сепульведа. «Если бы вы подвергали морскую рыбу воздействию химического вещества, которое, как вы знаете, вызывает интерсекс у пресноводных рыб, я бы ожидал увидеть аналогичные эффекты».

Даже если доказательства воздействия синтетических загрязнителей на морских животных отсутствуют, ученые уже продемонстрировали, что температура может оказывать сильное влияние на соотношение полов в популяциях — морских или пресноводных. Исследование, опубликованное в 2008 году в журнале PLoS ONE, в котором были изучены 59 видов, показало, что повышение температуры воды всего на 1-2 градуса по Цельсию может изменить соотношение полов с 1: 1 до 3: 1 (три самца на каждую самку) в обоих случаях. океанические и водные виды.

Профессор Тайлер говорит, что если мы действительно хотим понять, что происходит в дикой природе — за пределами исследовательских лабораторий или изолированных озер в дикой природе Канады, — нам нужны исследования, которые могут учесть совокупное воздействие всех химических веществ, гормонов и температуры. изменения и социальные факторы, которые сочетаются в реальном мире.В конце концов, отмечает он, было обнаружено, что более 800 искусственных химикатов влияют на гормоны — как маскулинизирующие, так и феминизирующие.

«Ученые часто упускают из виду общую картину, потому что мы пытаемся взглянуть на эффекты одного химического вещества, тогда как на самом деле мы должны смотреть на действие целой группы химических веществ — в сочетании с другими факторами, такими как температура», — говорит он. Что происходит, когда вы их объединяете?

Профессор Тайлер продемонстрировал на рыбке данио Данио рерио — «модельном организме», геном которого был секвенирован и изучался в лаборатории в течение десятилетий — комбинация противогрибкового клотримазола и изменение температуры воды в аквариуме на пять градусов может привести к к синергетическому эффекту на соотношение полов — другими словами, не аддитивному, а умноженному.

«Мы показали, что если вы объедините изменения температуры с лекарственным средством, которое влияет на ароматазу, комбинированное воздействие на соотношение полов будет намного больше, чем то, что вы увидите с отдельными объектами», — объясняет он.

Или, как резко сказано в названии статьи: «Скорость изменения климата и загрязнения в популяциях рыбок данио снижается».

Со своей стороны, доктор Мариани не уверен, есть ли достаточные доказательства того, что какие-либо человеческие факторы могут влиять на соотношение полов в морских популяциях — но если что-то и могло, так это температура. «Я думаю, что это стоит изучить, поскольку это хорошая рабочая гипотеза», — говорит он.

Воздействие изменения климата на соотношение полов уже беспокоит морских биологов, которые изучают других животных, которые зависят от температуры, чтобы определить пол эмбрионов. Исследователи из Университета Суонси предсказали в журнале Nature Climate Change в 2014 году, что на основе сценариев потепления, предсказанных Межправительственной группой экспертов по изменению климата, соотношение полов у черепах на островах Зеленого Мыса в Атлантике может быть искажено до 90% или больше на некоторых участках песка (более теплые температуры искажают соотношение рептилий в сторону самок, а у рыб — наоборот).

Однако, по словам ведущего автора доктора Жака-Оливье Лалоэ (сейчас работает в Университете Дикина в Австралии), основная проблема заключается не в воздействии на секс. «Температурный диапазон, при котором развиваются яйца, относительно узок — если температура в песке слишком низкая или слишком высокая, яйца не будут развиваться должным образом и эмбрион погибнет», — говорит он. Более поздние расчеты с использованием данных МГЭИК предсказывают, что выживаемость яиц морских черепах может упасть до 59% -79% к 2100 году.

«Наступает момент, когда, несмотря на большую популяцию самок, гнезда просто становятся нежизнеспособными — яйца будут вариться в песке.”

Узнайте, где смотреть Blue Planet II в вашей стране и как вы можете помочь спасти наши океаны.

Зои Кормье
Изображение Тони Ву

Что мы узнаем от рыб, которые могут менять пол всего за 10 дней

Голубоголовый губан — рыба, обитающая небольшими социальными группами на коралловых рифах в Карибском море. Только самец имеет голубую голову, что свидетельствует о его социальном превосходстве над гаремом желто-полосатых самок.

Если этого самца исключить из группы, происходит нечто экстраординарное: самая большая самка в группе меняет пол и становится самцом.Ее поведение меняется в считанные минуты. В течение десяти дней ее яичники превращаются в семенники, производящие сперму. В течение 21 дня она выглядит полностью мужской.

Но как губаны меняют пол и почему эволюция выбрала эту систему?

Кроме того, учитывая, что рыбы имеют общие гены, определяющие пол, с млекопитающими, может ли понимание этого дать новое понимание того, как работает секс у людей и других животных?

Как происходит преобразование?

Причина смены пола у синеголового губана и некоторых других видов — социальная.Когда самец удаляется, самая крупная самка сразу же ощущает его отсутствие и в тот же день принимает полноценное поведение самца.

Как этот социальный сигнал трансформируется в молекулярное действие, остается загадкой, но, вероятно, это связано со стрессом. Высокий уровень гормона стресса кортизола связан с определением пола в зависимости от температуры у других рыб и рептилий. Кортизол, вероятно, изменяет репродуктивную функцию, влияя на уровень половых гормонов.

Стресс может быть объединяющим механизмом, который направляет информацию об окружающей среде на смену пола.

Наше исследование проследило изменения в активности всех 20 000 генов голубого губана во время трансформации самки в самца.

Прочитайте больше: Половая жизнь рептилий может сделать их уязвимыми к изменению климата

Неудивительно, что мы обнаружили, что ген, вырабатывающий женский гормон (эстроген), быстро отключается, и включаются гены, ответственные за выработку мужских гормонов (андрогенов).

Сотни других генов, необходимых для того, чтобы быть женскими (включая гены, которые производят компоненты яйцеклетки), также постепенно отключаются, в то время как гены, необходимые для мужского пола (включая гены, которые создают компоненты сперматозоидов), включаются.

Эпигенетика

Мы также заметили изменения в активности важных для развития генов, роль которых в определении пола остается неизвестной. Сюда входят гены, которые, как известно, «эпигенетически» регулируют активность других генов.

Эпигенетика относится к регулированию «над геном». Например, есть много видов рыб и рептилий, у которых пол развивающихся эмбрионов определяется факторами окружающей среды, такими как температура, при которой инкубируются яйца. Пол определяется не разными генами, а окружающей средой, влияющей на активность этих генов.

Подобные механизмы регулируют смену пола у взрослых рыб, поэтому это может быть важно для преобразования социального сигнала в молекулярное действие.

Удивительно, но мы увидели включение некоторых мощных генов, которые активны в эмбрионах и стволовых клетках. Эти гены удерживают клетки в нейтральном эмбрионоподобном состоянии, из которого они могут созревать (дифференцироваться) в ткани любого типа. Они также могут возвращать дифференцированные клетки в состояние, подобное эмбриону.

Это говорит о том, что переход от яичников к семенникам у губанов включает обращение вспять процесса дифференцировки клеток — то, о чем ученые спорят на протяжении десятилетий.

Какие преимущества?

Исследователи определили более 500 видов рыб, которые регулярно меняют пол во взрослом возрасте.

Рыбы-клоуны начинают жизнь самцами, затем превращаются в самок, а кобудаи — наоборот. Некоторые виды, в том числе бычки, могут менять пол взад и вперед. Трансформация может быть вызвана возрастом, размером или социальным статусом.

Прочитайте больше: Изменение климата может нарушить гендерный баланс, но рыба может склонить его обратно

Смена пола является преимуществом, когда репродуктивная ценность человека выше, чем у одного пола, когда он маленький, и выше, чем у другого пола, когда он становится больше.

Если самки выигрывают больше, чем самцы от того, что они крупнее (потому что они могут откладывать больше яиц), то смена пола с самца на самку является наиболее выгодной. Но если (что касается губанов) самцы получают больше от крупного размера, потому что они могут лучше защищать свою территорию размножения и спариваться со многими самками, смена пола от самки к самцу является оптимальной.

Смена пола также может принести пользу популяции, восстанавливающейся после перелова, который часто нацелен на более крупную рыбу и оставляет в популяции дефицит одного пола. Таким образом, механизм замены отсутствующего пола был бы преимуществом.

Почему люди не могут менять пол естественным путем?

Самцы и самки губанов различаются по размеру, окраске, поведению, но особенно по репродуктивным органам — яичникам и семенникам.

Смена пола у губана включает полное перестройку гонад от яичника, вырабатывающего яйцеклетки, до семенника, производящего сперму.

Эта рыба отличается от других рыб, которые обычно меняют пол, когда становятся достаточно большими. Их гонады содержат как мужские, так и женские ткани, и смена пола происходит, когда одна перерастает другую.Итак, рыбы используют всевозможные стратегии, чтобы получить от секса максимум удовольствия.

Напротив, люди и другие млекопитающие определяют пол через ген в Y-хромосоме только мужского пола. Этот ген запускает образование семенников у эмбриона, которые высвобождают мужские гормоны и направляют развитие ребенка по мужскому типу.

Прочитайте больше: Что делает вас мужчиной или женщиной? Генетик Дженни Грейвс объясняет

Половая система человека далеко не такая гибкая, как у рыб или рептилий.Нет никаких доказательств того, что какие-либо факторы окружающей среды влияют на определение пола эмбрионов млекопитающих, не говоря уже о том, чтобы вызывать изменение пола у взрослых.

Тем не менее, у людей со всеми позвоночными (включая рыб) имеется около 30 генов, контролирующих дифференцировку яичников или семенников. Мутация в любом из этих генов может склонить развитие к мужскому или женскому полу, что приведет к атипичному половому развитию, но не к смене пола.

Возможно, понимание эпигенетических изменений пола рыб может дать нам ценную информацию, поскольку мы боремся с новыми идеями о человеческом поле и гендере.

Страница не найдена | Наука в Польше

Уважаемый читатель,

В соответствии с резолюцией Европейского парламента и Совета от 27 апреля 2016 г. о защите физических лиц в отношении обработки персональных данных и о свободном перемещении таких данных и отменяющую Директиву 95/46 / EC (Общие правила защиты данных), мы информируем вас, что мы обрабатываем ваши данные.
Администратором данных является Фонд PAP со штаб-квартирой в Варшаве, ул. Брацкая, 6/8., 00-502 Варшава.
Рассматриваемые данные — это данные, которые собираются, когда вы используете наши услуги, включая веб-сайты и другие функции, предоставляемые Фондом PAP, в основном записанные в файлы cookie и другие идентификаторы Интернета, которые устанавливаются на наших веб-страницах нами и надежные партнеры PAP SA.
Собранные данные используются исключительно для следующих целей:
• предоставление услуг в электронном виде
• выявление злоупотреблений услугами
• статистические измерения и улучшение

Правовой основой для обработки данных является также предоставление и улучшение услуги как обеспечение безопасности, что составляет юридически обоснованный интерес администратора. Данные могут быть предоставлены по запросу администратора данных юридическим лицам, принадлежащим к юридическим лицам, которые имеют право на получение данных на основании действующих правовых норм. Лицо, которого касаются данные, имеет право на доступ к данным, их исправление и удаление, а также ограничение их обработки. Лицо также может отозвать свое согласие на обработку персональных данных.
Все уведомления, касающиеся защиты личных данных, следует направлять по адресу: fundacja @ pap.pl или письменно по адресу: Foundation of the PAP, 6/8 Bracka St., 00-502 Warsaw, с пометкой: «защита личных данных».

Подробнее о принципах обработки персональных данных и правах Пользователя можно узнать в Политике конфиденциальности. Узнать больше Я согласен

Правдоподобное объяснение смены пола у рыб

Мы — вид, движимый любопытством, и нанесли на карты даже самые отдаленные места. Мы даже отправляли людей на Луну! И все же более 80% океанов Земли остаются неизученными.

Изучение этих водоемов представляет особый интерес для биологов в связи с теорией, согласно которой жизнь зародилась в океанах. По оценкам, первая рыба появилась на Земле примерно 500 миллионов лет назад, а млекопитающие появились примерно 200 миллионов лет назад.

Это означает, что рыбы демонстрируют большое разнообразие, эффект усугубляется разнообразием окружающей среды, в которой они живут. биолог учиться.Это могло бы помочь более подробно ответить на вопрос о том, какое эволюционное преимущество дает разнополая принадлежность.

Организм, который может менять свой пол

Один интересный предмет в этой заметке — гермафродиты.

Гермафродит — это организм, который имеет мужские и женские репродуктивные органы и производит гаметы, обычно связанные как с мужчинами, так и с женщинами. Часто встречается у цветковых растений и беспозвоночных. Он назван в честь Гермафродита, который в греческой мифологии является сыном Афродиты и Гермеса.

Одним из специфических типов гермафродизма является последовательный гермафродизм. Это организмы, которые могут менять свой пол в зависимости от факторов окружающей среды. Есть три вида последовательных гермафродитов:

• Протандри — организм, рожденный мужчиной и превращающийся в женщину. Например. Рыба-клоун
• Протогиния — организм, рожденный самкой и превращающийся в самца. Например. Губаны
• Двунаправленные сменщики пола — организмы, которые могут менять свой пол в любом направлении.Например. Lythrypnus dalli, бычок с синими полосами

Что движет сменой пола у рыб?

Будучи эмбрионом, все рыбы чувствительны к физическим условиям, таким как кислотность и температура воды, и это может повлиять на их пол. Температура может быть важным фактором при выборе пола рыбы.

СВЯЗАННЫЙ: РЫБА ТАКЖЕ МОЖЕТ СЧИТАТЬ, ГОВОРИТ НОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Более теплые воды обычно приводят к рождению большего числа самцов у некоторых рыб, а некоторые виды взрослых рыб также могут менять пол в зависимости от внешних факторов. Социальная среда также может привести к смене пола у взрослых рыб.

Известно, что около 500 видов рыб меняют пол во взрослом возрасте. В отличие от млекопитающих, пол рыбы определяется не только хромосомами. Смена пола может быть вызвана высвобождением определенных гормонов.

Азиатский губан

Одной из наиболее известных рыб, меняющих пол, является азиатский губан, также называемый кабудай. Кабудай, превращающийся из женщины в мужчину, был заснят на камеру и представлен в эпизоде ​​передачи BBC Blue Planet — II.

Видео привлекло внимание широкой общественности к этому явлению.

Кабудай, или Semicossyphus reticulatus , — это вид губанов, обитающих в западной части Тихого океана. Женщина-кабудай может сменить пол с женского на мужской за пару месяцев.

Возникающий самец Кабудай более агрессивен и имеет выпуклый подбородок и голову по сравнению с самкой.

Одна из теорий, объясняющих, почему эти рыбы меняют пол, заключается в том, что они могут передавать больше генов, будучи самцами.Согласно этой модели, более молодая рыба меньшего размера имеет большую репродуктивную ценность как самки, в то время как больший размер самца дает более взрослой рыбе больше шансов передать свои гены.

Другая рыба, меняющая пол

Голубые губаны — еще один вид губанов, меняющих пол. Они живут группами на коралловых рифах в Карибском море. Эти губаны могут рождаться самцами или самками, но самки могут менять пол позже в жизни.

В отличие от Кабудаи, голубоголовый губан может сменить пол менее чем за 20 дней. Это изменение обратимо.

Голубоголовый губан недавно стал предметом совместных исследований, проводимых группой новозеландских ученых и профессором Дженни Грейвс, генетиком из Университета Ла-Троб и обладателем премии Prime. Премия министра науки в 2017 году.

Их выводы были опубликованы в июльском выпуске журнала Science Advances за 2019 год.

Исследовательская группа использовала высокопроизводительное секвенирование РНК и эпигенетический анализ, чтобы выявить процесс того, как и когда определенные гены выключаются и включаются в головном мозге и гонаде, что позволяет сменить пол. Смена пола проявляется в изменении химических маркеров, контролирующих экспрессию генов ДНК.

Они обнаружили, что смена пола полностью изменила генетический код гонады. Сначала отключаются гены в яичнике. Затем включается новый генетический путь, который способствует формированию семенников.

Рыба-клоун — еще один вид, знакомый многим по фильму В поисках Немо .

Это протандрические рыбы, обитающие в теплых водах, обычно существующие в симбиозе мутуализма с морскими анемонами. Это дало им название «Анемоновые рыбы». Протандрические рыбы составляют меньшинство среди рыб, меняющих пол.

Рыбы-клоуны живут небольшими группами, с одной доминирующей гнездящейся парой и несколькими не размножающимися подчиненными.Когда самка умирает, доминирующий самец меняет пол и выбирает новую половинку из числа подчиненных.

Необычное сексуальное поведение животных: могут ли хомяки менять пол?

Это городской миф о том, что хомяки могут менять пол. Однако есть некоторые амфибии и рептилии, которые демонстрируют ту или иную форму гермафродитизма.

Некоторые слизни и лягушки одновременно являются гермафродитами. В отличие от последовательных гермафродитов, одновременные гермафродиты имеют и мужские, и женские половые органы одновременно.

Еще более странно, что банановые слизни, как известно, участвуют в апофалляции, откусывая пенис партнера. Апофалированный слизень все еще может спариваться как самка. Было высказано предположение, что апофалляция может быть стратегией предотвращения повторного спаривания партнера в качестве самца, увеличивая выделение ресурсов на производство яиц.

Некоторые ящерицы и один вид змей могут подвергаться партеногенезу. Это форма бесполого размножения, при которой яйцеклетка полностью или частично клонируется, что позволяет самке самооплодотворяться.Все потомство, полученное таким образом, — самки.

Заключение

Изучение таких биологических процессов может дать ценную информацию о генетических процессах, что, возможно, даже приведет к множеству практических приложений.

Исследование губанов дает представление о механизмах активации генов. Он также предоставляет информацию о том, как химические маркеры ДНК контролируют экспрессию генов и помогают клеткам запоминать свою конкретную функцию в организме.

Подобные исследования однажды могут помочь раскрыть методы контроля активности генов.

Голубой губан переключается с самки на самца всего за 20 дней

Автор: Майкл Ле Пейдж

Самки синеголового губана могут стать самцами

Wild Horizons / Universal Images Group через Getty Images

Для многих рыб смена пола — нормальная часть жизни. Впервые мы выяснили, как именно это делает один из этих видов — небольшая рыба-чистильщик, называемая синеголовым губаном.

Эрика Тодд из Университета Отаго в Новой Зеландии и ее коллеги удалили нескольких самцов синеголового губана с нескольких участков на рифах у Ки-Ларго во Флориде. Это побуждает самок менять пол. Затем они ловили смену самок через равные промежутки времени и смотрели, что происходит в их телах, вплоть до уровня включения или выключения генов.

Реклама

Они обнаружили, что потеря самцов вызывает стресс у некоторых самок.Они становятся более агрессивными и начинают ухаживать за мужчинами.

У особей, которые становятся доминирующими в социальной группе, гены, связанные с женскими гормонами, отключаются через день или два, и их цвет начинает меняться — самки этого вида желто-коричневые (см. Выше), а самцы зеленые. и синий.

В то же время ткани яичников, производящие яйцеклетки, начинают сокращаться и замещаться тканями, производящими сперму. Всего за 8-10 дней зрелые яичники превращаются в семенники, и рыба может спариваться с самками и давать потомство.

Примерно через 20 дней рыба приобретает полную мужскую окраску, и процесс завершается. «Голубоголовый определенно отличается своей скоростью», — говорит Тодд. «Другие виды занимают гораздо больше времени».

Однако, поскольку рыбы живут всего около двух или трех лет, эти 20 дней составляют значительную часть их продолжительности жизни, эквивалентную 2 годам жизни человека.

Около 500 видов рыб могут менять пол — факт, давно известный биологам, но недавно привлекший более широкое внимание, когда в документальном фильме «Голубая планета II», рассказанном Дэвидом Аттенборо, было показано, как азиатские губаны меняют пол.Самки рыб чаще всего превращаются в самцов, но у некоторых видов, включая рыб-клоунов, самцы превращаются в самок.

По крайней мере, у одного вида, ястреба, обитающего на юге Японии, самки могут не только превращаться в самцов, но и снова превращаться в самок, если того требуют обстоятельства. Для одного вида креветок обратно менять не нужно. Он начинается с самца, но становится гермафродитом — феномен, известный как протандрический одновременный гермафродитизм.

Раскрыты секреты рыб, меняющих пол — ScienceDaily

Можно считать само собой разумеющимся, что пол животного устанавливается при рождении и не меняется.

Однако около 500 видов рыб меняют пол во взрослом возрасте, часто в ответ на сигналы окружающей среды. Как эти рыбы меняют пол, до сих пор оставалось загадкой.

Секреты рыб, меняющих пол, впервые были раскрыты в результате международного сотрудничества под руководством ученых Новой Зеландии, в том числе генетика из Университета Ла Троб и лауреата Премии премьер-министра в области науки профессора Дженни Грейвс 2017 года. Результаты были опубликованы сегодня в журнале Science Advances .

«Я слежу за синеголовым губаном в течение многих лет, потому что смена пола происходит очень быстро и вызывается визуальным сигналом», — сказал профессор Грейвс.

«Как секс может так впечатляюще повернуть вспять, оставалось загадкой на протяжении десятилетий. Гены не изменились, поэтому, должно быть, их включают и выключают сигналы».

Голубоголовые губаны живут группами на коралловых рифах Карибского моря. Доминирующий самец — с голубой головой — защищает гарем желтых самок. Если удалить самца, самая большая самка станет самцом всего за 10 дней.Она меняет свое поведение за минуты, цвет — за часы. Ее яичник становится семенником, и к 10 дням он производит сперму.

Используя новейшие генетические подходы — высокопроизводительное секвенирование РНК и эпигенетический анализ — исследователи обнаружили, когда и как определенные гены выключаются и включаются в головном мозге и гонаде, что может привести к смене пола.

Исследование важно для понимания того, как гены выключаются и включаются в процессе развития у всех животных (включая человека), и как окружающая среда может влиять на этот процесс.

«Мы обнаружили, что смена пола включает в себя полную генетическую перестройку гонад», — сказала доктор Эрика Тодд из Университета Отаго, соавтор исследования.

«Гены, необходимые для поддержания яичников, сначала отключаются, а затем постепенно включается новый генетический путь, способствующий формированию семенников».

Со-ведущий автор, кандидат наук Оскар Ортега-Рекальде, также из Университета Отаго, сказал, что удивительная трансформация также возможна благодаря изменениям в клеточной «памяти».«

«Химические маркеры ДНК контролируют экспрессию генов и помогают клеткам запоминать свою конкретную функцию в организме. Наше исследование важно, потому что оно показывает, что смена пола включает в себя глубокие изменения этих химических меток», — сказал г-н Ортега-Рекальде.

La Trobe Дженни Грейвс сказала, что проект связан с исследованиями смены пола у австралийских драконьих ящериц, над которыми она сотрудничает с исследователями из Университета Канберры.

«У драконьих ящериц триггером смены пола является температура, которая перекрывает гены мужских половых хромосом и заставляет эмбрионы развиваться как женские», — сказал профессор Грейвс.

«Изменение пола у драконов и губанов связано с некоторыми из одних и тех же генов, поэтому я думаю, что мы смотрим на древнюю систему экологического контроля активности генов».

История Источник:

Материалы предоставлены Университетом Ла Троб . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Преимущество размеров самцов движет эволюцией смены пола у рифовых рыб — ScienceDaily

Некоторые виды рыб, особенно рыбы-попугаи и губаны, обитающие на коралловых рифах, меняют свой биологический пол с возрастом, начиная жизнь самками, а затем становясь функционально самцами. Новая работа Калифорнийского университета в Дэвисе показывает, что этот последовательный гермафродитизм развивается, когда более крупные самцы получают преимущество в репродуктивном успехе — например, защищая постоянную территорию спаривания.

«Люди задаются вопросом, почему возникла такая смена пола», — сказала Дженнифер Ходж, научный сотрудник отдела эволюции и экологии Колледжа биологических наук Калифорнийского университета в Дэвисе. Статья о работе Ходжа, научного сотрудника Франческо Сантини и профессора Питера Уэйнрайта опубликована в Интернете в журнале The American Naturalist .

Рыбы — единственные позвоночные животные, у которых в течение жизни наблюдается такая смена пола. Преобладающая теория заключается в том, что последовательное переключение с самки на самца происходит, когда более выгодно воспроизводить самку, когда она маленькая, и самцом, когда она большая — обстоятельства, которые могут измениться в зависимости от социального и брачного поведения вида.

Однако доказательства, подтверждающие эту идею, отсутствуют.

Крупные самцы могут удерживать территорию

Брачное поведение этой группы рыб сильно различается.У некоторых видов самцы защищают территорию и монополизируют на ней одну или несколько самок. Другие создают «ток», или временную территорию, которую посещают самки. А у некоторых видов рыба спаривается, вообще не создавая территории.

Системы спаривания, требующие защиты территории или самок, дают возможность более крупным самцам быть более успешными в воспроизводстве.

«Крупные самцы могут контролировать партнеров и ресурсы, создавая территорию с едой и укрытием», — сказал Ходж.

Ходж, Сантини и Уэйнрайт проверили эту теорию, изучив 89 видов губанов и рыб-попугаев с различными системами спаривания. Они использовали данные последовательности ДНК, чтобы восстановить дерево взаимоотношений между видами рыб и отнести их к разным системам спаривания на основе опубликованных исследований.

«Наши результаты являются одними из первых сравнительных свидетельств, подтверждающих теорию о том, что последовательный гермафродитизм развивается, когда для данного пола размножение более эффективно при определенном размере», — сказал Ходж.По ее словам, преимущество в размере увеличивается от лекоподобных к гаремическим системам спаривания, равно как и вероятность того, что все самцы популяции будут производными от самок, изменивших пол.

История Источник:

Материалы предоставлены Калифорнийским университетом — Дэвис . Оригинал написан Энди Феллом. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.