реверсия пола у рыб
Самки 500 видов рыб умеют быстро превращаться в самцов. Как и зачем они это делают?
Практически все мы убеждены в том, что пол каждого живого организма определяется в ходе развития в утробе матери, и сохраняется на всю жизнь. Однако, в природе существует около 500 видов рыб, которые при необходимости могут менять свой пол и превращаться из самок в самцов, и наоборот. Как и зачем они это делают, для ученых до сих пор оставалось загадкой, но группа исследователей из Новой Зеландии наконец-то смогла ответить на этот вопрос. Они объяснили этот процесс на примере рыб под названием таласома синеголовая, которые обитают в Карибском море.
Эти тропические рыбы живут группами, в которых насчитываются несколько самок и всего лишь один самец. Особь мужского пола выделяется среди них голубой расцветкой головы, и в основном занимается поиском пищи и защитой самок от хищников. Такой образ жизни очень опасен, поэтому самцы нередко теряются или погибают, поэтому одной из самок волей-неволей приходится самой превращаться в самца и брать своих подружек под свою защиту.
Одна из рыб, которая может менять пол, называется кабудай. Ее второе имя — губан. Самки этой рыбы удивительным образом за несколько месяцев превращаются в самцов. После этого самка, превратившись в самца, вызывает на поединок других самцов и выгоняет их со своей территории. Как же кабудай может менять пол?
После трансформации пола самка начинает нападать на самца
Зачем рыбы меняют пол?
Изменение пола происходит за рекордно короткий срок — самка обретает мужественный характер за считанные минуты, а цвет ее головы меняется за несколько часов. Ее яичники, в которых образуются женские половые клетки, яйцеклетки, превращаются в мужские яички всего за 10 дней, и начинают производить сперматозоиды.
Особи таласомы синеголовой: синий самец и желтые самки
Ученые давно не могли объяснить, каким именно образом происходит этот процесс, но теперь тайна наконец-то раскрылась. Исследователи провели эксперимент, в ходе которого самостоятельно убрали самцов из несколько групп рыб и тем самым заставили самок менять свой пол. В ходе этого процесса, ученые тщательно следили за всеми изменениями, происходящими внутри организмов рыб.
Рекомендуем почитать: Белые акулы могут выдержать многое — даже содержание тяжелых металлов в крови
Они считают, что после пропажи самца, самки начинают испытывать большой стресс, из-за которого клетки женских половых органов начинают стремительно умирать. В то же время, в их организмах начинают вырабатываться мужские клетки, из которых позже образуются мужские органы. В ходе всех этих процессов у самок, соответственно, начинает меняться внешний вид и характер.
Какие рыбы могут менять пол?
По мнению исследователей, такие же процессы происходят в организмах и других удивительных рыб, которые умеют менять свой пол. Самыми известными представителями таких видов являются рыбы-клоуны, но в их группах смена пола происходит с точностью наоборот. Дело в том, что большинство из них рождаются самцами, и главными рыбами в группе являются крупными самки. Когда главная самка умирает, один из самцов меняет свой пол на женский.
После публикации результатов исследования, появились ученые, которые с ними не согласны. Например, профессор Мэтью Гробер из Государственного университета штата Джорджия задался вопросом — почему рыбы не меняют пол, когда испытывают ежедневный стресс? По его мнению, ученые из Новой Зеландии явно что-то упустили, и процесс смены пола запускается еще и по какой-то другой, неизвестной на данный момент причине.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих материалов нашего сайта!
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Будущее человечества — вопрос, требующий серьезного подхода с привлечением многих экспертов. Потому что это интересно и чрезвычайно важно. Ресурс Scientific …
В 1846 году пациент с опухолью на шее решил первым попробовать нечто радикальное, возможно, даже отчаянное: анестезию. Вдыхание эфирного газа перед тем, как …
Если температура поднимется выше определенного порога, клетка коллапсирует и умрет. Одно из самых простых объяснений этого недостатка теплостойкости состоит …
Реверсия пола у рыб
Гермафродитизм
У многих рыб имеется закономерный гермафродитизм. В настоящее время постоянные гермафродиты известны у представителей четырех семейств: Serranidae, Sparidae, Maenidae и Centracanthidae; все морские рыбы, главным образом тропических и субтропических широт.
Истинные гермафродиты подразделяются на: а) функциональных, или синхронных, и б) нефункциональных. У рыб первой группы в гонадах различается яичниковая и семенниковая части, и одновременно могут находиться как зрелые яйца, так и сперма. Самооплодотворения, как правило, у этих рыб не происходит, хотя у некоторых видов оно возможно. Так, Кларк (Clark, 1959) отмечает, что изолированные в аквариуме особи функционального гермафродита Serranellus subligarius откладывают оплодотворенную икру. Л. П. Салехова (1963) проводила оплодотворение икры каменного окуня Serranus scriba L. спермой той же особи и показала, что развитие икры протекает нормально, хотя лучшая выживаемость бывает при перекрестном оплодотворении. Однако в природных условиях, вероятно, самооплодотворения не происходит, и каждая особь выполняет поочередно то функцию самки, то функцию самца.
К группе синхронных гермафродитов принадлежат многие виды п/сем. Serraninae (сем. Serranidae), как Hypoplectrus unicolor (Walb.), Prionodes phoebe (Poey), P. tabacarius (Cuvier a. Valeric), P. tigrinus (Bloch) (Smith, 1959).
По данным Л. П. Салеховой (1961), в популяции Diplodus annularis есть как раздельнополые особи, так и гермафродиты, причем процент гермафродитных особей уменьшается с возрастом. Так, среди 4-летних рыб самок 60/6, самцов 20% и гермафродитов 20%, а среди 6-летних гермафродитов всего 3%.
Биологический смысл закономерного гермафродитизма не всегда еще ясен. Протогиния и соотношение полов, сдвинутое в сторону преобладания самок на младших возрастах, видимо, есть приспособление для увеличения скорости воспроизводства в крайне неблагоприятных условиях. Так, Monopterus albus обладает коротким периодом размножения, и он сумел приспособиться к крайне нестабильным условиям жизни на рисовых полях. После сухого периода популяция быстро восстанавливается благодаря тому, что все кормовые ресурсы используются в первую очередь для обеспечения жизни особей, функционирующих как самки; это приводит к повышению численности популяции. Пережившие неблагоприятный период особи становятся самцами. Эти рыбы крупнее, они продуцируют больше спермы и способны нерестовать с несколькими самками.
Протандрия встречается несколько реже. Она, очевидно, связана с тем, что более мелкие особи, функционирующие как самцы, в состоянии обеспечить успешное осеменение икры, а более крупные особи, становящиеся самками, повышают плодовитость популяции.
В случае синхронных гермафродитов обеспечивается возможность восстановления популяции даже при сохранении единичных особей.
Строгое распределение гермафродитных видов по указанным группам гермафродитов не всегда возможно. Детальное изучение развития гонад в течение нескольких лет на одном поколении морского карася Diplodus annularis, проведенное Л. П. Салеховой (1961), показало, что у этого вида встречаются и раздельнополые особи, и функциональные гермафродиты и наблюдается протандрия. Таким образом, диапазон половых изменений у этого вида гораздо шире, чем указывали ранее другие исследователи. У старых рыб в связи с угасанием половой функции также может наблюдаться реверсия пола, что было отмечено у самок гольяна, карпов, речной камбалы (Анисимова, 1956, 1956а; Bullough, 1940; Микельсаар, 1958; наблюдения А. П. Макеевой).
То мальчик, то девочка: узнайте какие рыбы меняют пол
Мир рыб разнообразен. Каждый вид по-своему уникален и поражает гаммой расцветок, особенностью поведения, размерами и формами. Примером может служить губан рыба из вида лучепёрых, класса костных. В семействе губановых 65 родов и 505 видов, размеры от 7 см (губан чистильщик) до 2,5 метра весом до 200 кг. Это хейлины, обитающие в Индийском и Тихом океанах, фото которых впечатляет. Самое удивительное в том, что все виды губанов могут менять пол.
Описание
Ареал обитания рыбы губан от севера — восточной части Атлантического океана, Индийский океан и западной части Тихого океана, прибрежных вод Португалии – до Марокко, Средиземного, встречается даже в Чёрном море. Обитает рыба на глубинах в основном от 1 до 50 метров. Такие представители, как пятнистый губан, могут постигать глубину в 200 метров.
Обладают удлинённым телом, покрытым роговой чешуёй, большим удлинённым ртом с большими толстыми губами со складками внутри, коническими, похожими на резцы зубами.
Расцветка этого вида очень разнообразная и очень яркая, сочетая многообразие различных цветов и оттенков. Это разнообразие меняется в течение всей жизни, а средняя продолжительность рыб может достигать 17 лет. Окрас у самок и самцов разный. Чаще всего самки мене яркие, чем самцы. Молодняк тоже резко отличается окрасом от взрослых особей.
Присутствие окраса присуще только живым экземплярам, если рыба замерла, то окрас пропадает. Отдельные экземпляры могут флюоресцировать.
Описание любимых мест обитания – в прибрежной зоне среди камней и скал, не сильно заросших водорослями. Проявляют активность в основном днём, ночью прячутся в прибрежных укрытиях. Рацион питания: ракообразные, черви, моллюски, рыба.
В одно гнездо могут откладывать икру несколько самок. В течение инкубации самец рьяно охраняет место кладки, до появления мальков, после этого опека родителя прекращается.
Растут мальки очень медленно. Среда обитания – верхние слои воды. Питаются планктоном. Маленькие по природному размеру губаны прекрасно себя чувствуют в аквариуме.
Рыба по характеру территориальная, агрессивно относится к своим сородичам, меньшим по размеру. Если условия содержания отклоняются от оптимальных в сторону ухудшения, молодь испытывают стресс, и тогда появляется избыток самцов. Если же условия изменяются в сторону улучшения, то преобладают самочки. Они выносливы и неприхотливы к условиям содержания.
Процесс смены пола
Знакомство с жизнью рыб вызывает удивление: как они могут приспосабливаться к условиям их жизненного пространства? А их фантастические проделки по смене пола просто шокируют воображение. К подобным метаморфозам прибегают не все виды, но перечень тех, кто это может делать, довольно-таки широк и насчитывает порядка 350 видов. В их число входит и губан, фото которого можно найти в интернете.
Все губаны относятся к протогиническим гермафродитам. Это когда все самцы с возрастом становятся самками. Загадку этого фантастического превращения не могли разгадать на протяжении многих десятилетий.
С появлением новейших методов генетических исследований учёные обнаружили, когда и как конкретные гены включаются и выключаются при изменении пола. Данное исследование важно тем, что оно даёт понимание, как окружающая среда может оказывать влияние на генетический процесс.
Что же влияет на изменение пола:
Какие ещё рыбы меняют пол
В мире рыб, способных изменить пол, насчитывается около 500 видов. И происходит это у них уже в зрелом возрасте. В основном, это рыбы, проживающие в коралловых рифах. У рыб гермафродитов половая принадлежность может меняться в течение жизни. Они выполняют свои функции то как самцы, то как самки.
У семейства морских окуней происходит последовательная смена пола. Вначале жизни они являются самцами, а затем происходит кардинальная перестройка половой функции, и они становятся самками.
Рыбы-попугаи из самок могут превращаться в самцов.
К груперов гермафродитами рождаются самки. Когда они вырастают, становятся самцами. Все крупные особи – самцы.
Дорадо – рыба, в течение жизни изменяющая пол. До возраста 1-2 года она функционирует как самец, а после начинает метать икру.
Рыба-клоун – протандрический (меняющий пол) гермафродит. У этого вида все наоборот: вся молодь – самцы, но со временем могут становиться рыбами-женщинами. Они соблюдают строгую иерархию. Самая крупная особь – самка, поменьше – самец, потом идут подростки. При гибели самки представитель сильного пола получает высшую ступень иерархии и занимает место главной рыбы.
Это далеко не весь перечень. Смена пола у морских рыб в естественных условиях – явление частое, чего не наблюдается у пресноводных представителей. По мнению учёных, это объясняется отсутствием просчёта наличия пищи и присутствия постоянного полового партнёра по сравнению с коралловыми обитателями. Рядом с нами тоже обитают виды, изменяющие пол – аквариумные рыбки, экзотические и распространённые – скалярии, гупии и ряд других живородящих.
Определение пола у рыб. Соотношение полов, реверсия и эволюция пола
У всех позвоночных животных пол индивидуума определяется генетически, то есть комбинацией половых хромосом, доставшихся от каждого из родителей при оплодотворении яйцеклетки. Но кроме генетических факторов, на определение пола у рыб могут влиять также температура и соленость воды, в которой развивается зародыш, соотношение периодов света и темноты. Определение пола под влиянием внешних условий называется фенотипическим, или модификационным.
Например, большинство рождающихся ранней весной, при пониженных температурах, атерин (Atlantic silverside) становятся самками. А рыбы, развивающиеся позже при более высокой температуре, вырастают самцами. Это имеет огромное значение для выживаемости данного вида. Численность потомства напрямую зависит от плодовитости самок. Так как в данном случае самки растут дольше самцов, они имеют большой размер и соответственно могут дать много икры, поскольку размер их половых органов пропорционален размеру тела, чего не наблюдается у самцов.
Реверсия пола. Существенный сдвиг соотношения организмов в сторону одного из полов имеет как теоретическое, так и практическое значение, т. к. один из полов обычно более продуктивен.
Методы регуляции пола применяются в зависимости от типа определения пола и биологических и хозяйственных особенностей вида. При фенотипическом переопределении пола, если действие генов реализуется посредством гормонов, половые признаки изменяются при пересадке половых органов одного пола другому или при введении в организм гормонов противоположного пола, а также некоторых аминокислот. Степень фенотипических изменений пола зависит от особенностей вида и дозы введённого препарата. Однако лишь в редких случаях (у некоторых рыб и земноводных) особи с фенотипически переопределённым полом продуцируют гаметы, противоположные их генотипическому полу. В следующем поколении, если действие гормонов прекращается, снова вступает в силу генетический механизм определения пола.
Уже давно было замечено, что самки рыб под воздействием определенных условий (среды, гормональных препаратов и т. п.) превращаются в самцов (гамбузиевые, меланохромисы и т. д.). Женский половой гормон (эстрол) и мужской (метилтестостерон) при добавлении в воду или корм переопределяют пол. Японский генетик Ямамото превратил самок золотых рыбок в самцов. При дальнейшем разведении все потомство оказалось женским.
На сегодняшний день рыбоводы научились менять пол рыб, воздействуя небольшими дозами гормонов на икру.
Также повреждение эндокринной системы самих рыб может стать причиной преимущественного рождения особей одного пола. Вредные выбросы промышленных заводов вызывают нарушения в эндокринной системе рыб на ранних стадиях развития, что резко меняет соотношение полов в сторону преимущественного развития самцов.
Меченосцы (Xiphophorus maculatus) имеют четко определенную систему половых хромосом, но с некоторыми вариациями между различными популяциями рыб. Так мексиканская популяция имеет XX-XY систему определения пола, в то время как некоторые другие популяции имеют W-хромосомы помимо X и Y. Хромосомы X и Y не имеют видимых отличий.
У гуппи акроцентрическая Y-хромосома состоит из проксимального сегмента, гомологичного району на Х-хромосоме, с которым они спариваются на стадии ранней пахитены, и дистального сегмента, отличного от сегментов Х-хромосомы, который не спаривается с Х-хромосомой на стадии ранней пахитены, но образует синапсы позже. Он включает в себя уже известный пол-определяющий район и бросающийся в глаза вариабельный гетерохроматиновый район, чья структура зависит от индивидуальной линии Y-хромосомы.
Какие рыбы меняют пол в течение жизни
Рыба, меняющая пол, приспособлена к выживанию в условиях, когда встретить партнера затруднительно. Детеныши, рожденные такой особью, полностью идентичны с ней по генетическому коду, поскольку рыба оплодотворяет себя самостоятельно, без использования посторонних генетических материалов.
Причины смены пола у рыб в природе
Подводные обитатели меняют пол по ряду причин:
Как происходит смена пола
Ученые наблюдали данный процесс на примере группы самок, от которых отселили всех самцов. Для отслеживания процессов использовались РНК-секвенирование, эпигенетический анализ.
Из-за воздействия неблагоприятных внешних факторов (утраты возможности к размножению) рыбка начинает испытывать стресс. В организм начинают выделяться гормоны, разрушающие половую систему.
Одновременно начинают вырабатываться вещества, под влиянием которых образуются мужские половые органы. Одновременно изменяются внешний вид, поведение.
Гонада, половая железа особи, в процессе смены пола полностью перестраивается. Сначала отключаются гены, ответственные за выработку женских половых гормонов. Лишь после этого активизируются системы, вырабатывающие андрогены.
Какие виды рыб могут менять пол
Кроме клоунов и попугаев, способностью к перемене половой принадлежности обладают чистильщики-губаны (кобудай). Они проживают небольшими группами из главной пары и окружающих ее молодых особей. Если погибает главный самец, партнерша занимает его место.
Превратиться в представителя другого пола способны также сибасы, ангелы-пигмеи, гуппи, некоторые разновидности акул, представители семейства аравановых. Ученые обнаружили подобную способность примерно у 350-500 видов.
Интересные факты
Таласомы синеголовые, обитающие на территории Карибского моря, живут группами. Головы самцов данного вида синего цвета. Из-за этого они выделяются на фоне самок, проживающих с ними.
Обязанностью самца становятся поиск пищи, защита женских особей. Такой образ жизни опасен, поэтому нередко рыбка погибает либо теряется.
За несколько минут главная самка начинает выглядеть как самец, окрашивает половину своего тела в голубой цвет, берет на себя обязанности погибшего. Яичники превращаются в яички в течение 10 суток.
Рыба дорадо не аквариумная рыба но она тоже меняет пол в течении жизни. Дорадо Это протандрический гермафродит. До 1-2х лет рыба является мужской особью а после может метать икру.
Да меняют и даже могут полностью прекратить размножение если в аквариуме большая плотность воды.
Пецилий и гуппи, меченосцы, рыбка клоун и попугай, губан (кобудай).
Таласома синеголовая (Thalassoma bifasciatum)меняет пол через 4 года.