Рыбы-клоуны адаптируют половой состав популяции для выживания

Исследователи из KAUST обнаружили, что рыбы-клоуны могут регулировать соотношение полов в своей популяции на молекулярном уровне в ответ на изменения условий окружающей среды.

"Некоторые виды рыб, особенно коралловых рифов, способны менять пол в течение жизни", — пояснил Тимоти Раваси из программы по экологической эпигенетике KAUST. "Это явление известно как последовательный гермафродитизм".

Эта особенность делает сообщества рыб более устойчивыми к нарушениям, которые в противном случае могли бы оказаться катастрофическими для их репродуктивных возможностей. Например, "семья" рыб-клоунов обычно состоит из одной взрослой самки, одного взрослого самца и нескольких молодых особей. Если самка исчезает, оставшийся самец изменяет уровень гормонов, чтобы превратиться в самку, восстанавливая прежний баланс полов.

Точная биология этого процесса была неясна. Раваси и его коллеги из KAUST поставили задачу выявить изменения в экспрессии генов в мозге и гонадах, которые управляют процессом последовательного гермафродитизма. Они сравнили профили активности генов у полностью развитых самцов и самок, а также у самцов на нескольких стадиях процесса трансформации.

Через две недели после изоляции от самки исследователи обнаружили явные изменения в экспрессии генов в мозге самцов, которые, по-видимому, предвещают начало смены пола. Комплементарные изменения в экспрессии генов в гонадах стали очевидными несколькими неделями позже.

Впоследствии исследователи смогли картировать генетический механизм, управляющий этим процессом.

"Мы определили большое количество кандидатных молекулярных путей, которые потенциально способны точно настраивать и, следовательно, контролировать соотношение полов в популяции рыб", — отмечает Раваси.

Одним из ключевых кандидатов является ген, кодирующий фермент ароматазу, который, как известно, участвует в выработке эстрогена. Ароматаза была высоко экспрессирована как в мозге, так и в гонадах рыб, адаптирующихся к изменениям соотношения полов. Исследовательская группа также обнаружила множество других генов, которые, вероятно, взаимодействуют с ароматазой в процессе дегенерации семенников и развития яичников.

Имея эти фундаментальные представления о сложном биологическом процессе, Раваси теперь надеется изучить, как на эту адаптивную способность влияют факторы окружающей среды, в частности, изменение климата.

"Мы не уверены, могут ли потепление и закисление океана повлиять на жёстко контролируемую регуляцию изменения соотношения полов", — сказал он. "Мы систематически подвергаем рыб воздействию условий океана, прогнозируемых на конец века, и пытаемся понять, изменяет ли изменение климата эти молекулярные пути".