Гормоны в китовом усе помогают понять репродукцию гренландских китов
Диких животных сложно изучать физиологически из-за трудностей с отловом и наблюдением в естественной среде. Учёные всё чаще анализируют стероидные гормоны (тестостерон, прогестерон, кортизол) из кератинизированных тканей — перьев, волос, когтей. Однократный забор образца даёт запись колебаний уровня гормонов за период роста ткани. Этот метод теперь применяют для изучения репродукции одного из крупнейших животных — гренландского кита.
«Основная проблема — нет способа отловить живого кита!» — объясняет доктор Кэтлин Хант из New England Aquarium, отмечая, как мало известно об этих китах. Неизвестна частота родов, время спаривания, продолжительность жизни. Хант и её коллеги из New England Aquarium (Бостон) и North Slope Borough (Аляска) используют метод измерения гормонов в кератине (как в волосах или ногтях), чтобы оценить текущее физиологическое состояние китов и получить запись их репродуктивной активности за последние 15–20 лет.
Понимание репродуктивного цикла позволит отслеживать состояние популяции. У родственных гладких китов интервал между беременностями — индикатор неблагополучия популяции. Увеличение интервала между родами может сигнализировать о проблемах. На популяцию гренландских китов влияют коммерческое судоходство, разливы нефти и другие антропогенные факторы. Китов легально добывают, поэтому мониторинг успешности популяции необходим. Но сначала нужно определить, что для них является «нормой».
У китов нет ногтей и почти нет волос. Исследователи осознали, что китовый ус — это, по сути, волос. Гренландские киты используют усовые пластины во рту для фильтрации воды и сбора пищи. Эти длинные пластины могут вырастать более чем на 3 метра и постоянно растут от линии дёсен со скоростью 15–20 см в год, пока их концы стираются. Учёные собрали образцы уса, чтобы проверить наличие в нём гормонов и соответствие их профиля известным данным об отдельных китах.
Ус нельзя извлечь у живого кита, но на Аляске коренные народы легально добывают китов в рамках регулируемой охоты для пропитания. Биологи собирают образцы и данные с добытых китов. Для исследования Хант и коллеги взяли образцы усов у нескольких беременных и небеременных самок, а также у самцов. В лаборатории они измельчили части уса и измерили уровень прогестерона — стероидного гормона, концентрация которого высока при беременности. Учёные предсказали, что в самой свежей части уса (ближе к дёснам) уровень прогестерона будет:
- высоким у беременных самок,
- низким у небеременных самок,
- самым низким у самцов.
Результаты подтвердили гипотезу: стероиды присутствовали в усе и следовали ожидаемой схеме. У беременных самок уровень прогестерона был высоким. У небеременных самок он был низким в свежей части уса, но высоким в участках, выросших в прошлые годы, что указывало на недавнюю беременность. У самцов уровень прогестерона был низким, что соответствует отсутствию беременности. Это подтверждает, что стероидные гормоны откладываются в китовом усе и отражают физиологию кита за последние годы.
Исследователи полны энтузиазма. Поскольку стероиды могут сохраняться в волосах десятилетиями и даже веками, метод может раскрыть не только недавнюю историю современных китов, но и древних — по сохранившимся усовым пластинам. Сейчас учёные работают над валидацией метода, чтобы ответить на фундаментальные вопросы: Как часто киты рожают? В какое время года спариваются? Какова продолжительность беременности? Получив ответы, они смогут точнее оценивать здоровье популяции и способствовать её защите.
Исследование было представлено на ежегодной конференции Society for Integrative and Comparative Biology в 2015 году.