У рыбы-клоуна смена пола с мужского на женский начинается в мозге

Рыба-клоун (анемоновая рыба) — удивительный пример смены пола. Она начинает жизнь как самец, но может превратиться в самку при определённых обстоятельствах, например, если единственная самка в группе погибает. Новое исследование показало, что эта смена пола сначала происходит в мозге рыбы и лишь позже затрагивает гонады — иногда с задержкой в месяцы или годы.

«Мы обнаружили, что если поместить вместе двух самцов, они дерутся, и победитель становится самкой, — сказал профессор психологии Джастин Роудс, поведенческий нейробиолог, руководивший исследованием. — Но первым меняется мозг, в частности та его часть, которая контролирует гонады».

По словам исследователей, результаты, опубликованные в журнале Hormones and Behavior, описывают первый известный пример животного, у которого смена пола происходит в мозге раньше, чем в половых органах.

У рыб-клоунов доминируют самки. Они образуют пару с одним самцом, самым крупным из доступных, для пожизненного спаривания. Каждая пара живёт в актинии («похожей на перевёрнутую медузу»), которая защищает их от хищников своими жалящими щупальцами. Рыбы-клоуны, по-видимому, невосприимчивы к их укусам. Самки откладывают икру, а самцы её оплодотворяют. После этого мать защищает гнездо от хищников, а отец ухаживает за икрой.

Иногда на одной актинии с парой могут жить другие, не участвующие в размножении самцы. Если самка исчезает, её самец-партнёр почти сразу начинает проявлять женское поведение, например, агрессивно защищать гнездо. А следующий по размеру самец занимает его место.

Но изначально у рыбы, ведущей себя как самка, остаются мужской мозг и мужские гонады. Исследователи хотели выяснить, начинается ли переход от самца к репродуктивно активной самке с мозга или с гонад. Они провели эксперименты в лаборатории, где объединяли в пары самцов рыб-клоунов и отслеживали их развитие. Всего они наблюдали за 17 парами.

В течение минут или часов после помещения в один аквариум один из двух самцов становился доминантным и начинал вести себя как самка.

«Мы думали, что как только рыба понимает, что она доминирует, её гонады сразу начнут меняться, — сказал Роудс. — На самом деле этого не произошло. Гонады оставались мужскими, пока менялся мозг».

Исследователи сосредоточились на структуре мозга, регулирующей функцию гонад, — преоптической области. У самок она намного больше, чем у самцов, с примерно вдвое большим количеством нейронов.

«Мы отслеживали изменения в преоптической области, изменения в гонадах и в гормонах крови, — сказал Роудс. — Мы подсчитывали нейроны в преоптической области, брали образцы крови для анализа половых гормонов и исследовали гонады, чтобы определить соотношение яйцеклеток и тестикулярной ткани».

В течение шести месяцев после объединения в пару доминантная рыба увеличила свою преоптическую область до размера, неотличимого от такового у других самок рыб-клоунов.

«Через шесть месяцев эта часть мозга полностью меняется с мужской на женскую, — сказал Роудс. — Но гонады ещё не изменились, то есть они всё ещё мужские».

Любой биолог, изучающий рыб-клоунов, определил бы рыбу на этой стадии как самку. «Кроме того, если вы спросите других рыб, они скажут вам, что это самка». Самцы рыб-клоунов не будут драться с самкой, но самки будут сражаться друг с другом до смерти. Именно так другие рыбы и реагировали на доминантную особь.

«Это очень чёткая демонстрация того, что пол мозга и пол гонад могут быть разъединены, — сказал Роудс. — Это самка или самец? У неё женский мозг, но мужские гонады».

Вопреки ожиданиям исследователей, доминантные рыбы, похоже, не спешили полностью превращать свои гонады в женские. Только три из 17 доминантных рыб совершили полный переход к репродуктивным самкам с жизнеспособными яйцеклетками в гонадах. Одна из трёх отложила икру.

Остальные пары, казалось, находились в состоянии ожидания — с женским мозгом и мужскими гонадами. Исследователи наблюдали за ними три года, и рыбы так и не совершили полного перехода.

«Мы не знаем точно, чего они ждут, — сказал Роудс. — Может быть, они ждут, чтобы вырасти больше и производить больше икры. Может быть, у них не складываются отношения как у пары».