Рыба - это мастера по переменам пола животного мира.
Из всех животных эта рыба наиболее сексуальна.Азиатская овчарка,превращается в мужчину. Через много месяцев трансформированный мужчина выходит из своего логова уже на много больше чем прежде, с семенниками, огромным луковичным лбом и агрессивным характером. Теперь даже больше, чем существующий доминирующий самец, с которым он ранее спаривался, когда был женщиной, новый мужчина побеждает старого альфу в жестокой битве за господство.
Некоторые, как кобудай, обычно меняются от женщин к мужчинам. Другие делают наоборот, от мужчины к женщине. Третьи могут переключаться с начало быть женщиной,потом мужчиной и наоборот,как множество быков-коралловых обитателей. И по крайней мере один вид, мангровый убийца, живет полностью гермафродитическим существованием, самоопыляющимся для всей их репродуктивной жизни.
... и если это не было достаточно сложным: почти у всех рыб есть способность переключать секс на стадии эмбриона, если подвергается одному или нескольким из нескольких факторов окружающей среды, включая кислотность воды, паразитов, химических загрязнителей и температуры ,
Почему рыба должна настолько широко распространяться в своих возможностях для перемены пола?
Загрязняющие вещества окружающей среды влияют на популяции рыб,основной причиной их крайней пластичности является огромное количество и разнообразие видов.
«Подумайте об этом - рыба существует около 500 миллионов лет: сегодня существует более 26 000 описанных живых видов. Сравните это с примерно 200 миллионами лет, которые были у млекопитающих, и тем фактом, что нас насчитывается менее 6 000 человек ». «У рыб просто больше разнообразия: благодаря эволюционной радиации они более широко адаптированы к широкому кругу экологических ниш. И где вы получаете вариации, вы получаете разнообразие во всех отношениях, в том числе о том, как они воспроизводятся ».
Действительно, для многих видов, таких как кобудай, способность переключать секс очень адаптивна. Если отдельная рыба может воспроизводить как самку для первой части ее жизни, то продолжать размножаться как мужчина для остальных, она эффективно удваивает свой репродуктивный выход. Возможность переключать секс максимизирует шансы передачи генов, если изменения окружающей среды или социальные обстоятельства должны измениться.
Многие виды рыб, такие как кобудай, известны как «последовательные гермафродиты»: они могут постоянно переключаться на секс в определенный момент их жизни.
Большинство «последовательных гермафродитов» известны как «прототипные» (греческие для «женских первых»): они переходят от женского к мужскому. Это включает в себя кобудай, другие виды, множество видов рыб-попугаев и большое количество рифовых рыб. У большинства прогоистых рыб некоторые рыбы начнут жить как мужчины, в какой-то момент некоторые из них перейдут от женского к мужчине, а некоторые останутся как женщины в течение всей своей жизни. Однако у других видов сексуальный перекос может быть более экстремальным: например, у Поттера-ангела, например , Centropyge potteri , все рыбы начинают жить как самки, и все мужчины были в одной точке женщины.
Другие последовательные гермафродиты известны как «проталкивающие» («мужские первые»): мужчины могут переключиться на женщин в определенный момент своей жизни при правильных обстоятельствах. Хотя они встречаются менее часто, чем протогины, изменения пола от мужчины к женщине встречаются у самых разных рыб, в том числе австралийских баррамунди ( Late calcarifer ), морского покрова ( Sparus aurata ) и черного порги ( Acanthopagrus schlegeli ). В клоунной рыбе Clark's anemonefish ( Amphiprion clarkii), например, самки больше, чем мужчины (противоположность ситуации для кобудай). Они живут небольшими группами в защитных морских анемонах с одной размножающейся мужской и женской парой и несколькими подчиненными нерестилищами. Редко бывает более двух размножающихся рыб, из-за просто ограничений пространства. Когда доминирующая женщина умирает, самый крупный самец превращается в самку.
Из мультфильма « Нахождение Немо »самка-анемонец теряет своего помощника и должна бороться одна, чтобы поднять своего потомка Немо. В реальной жизни отец Немо, вероятно стал бы женщиной и заменил Немо мать.
Почему коммутаторы? Как у мужчин, так и из первых (протоноидных) видов, гипотеза о преимуществах размера, похоже, объясняет изменение: для некоторых рыб выгодно иметь другой пол после достижения определенного размера. В протогинных рыбах, таких как кобудай, где один доминирующий самец держится за гарем меньших самок, удобнее становиться мужчиной в более поздней жизни, когда он больше. Для проталкивающей рыбы, такой как клоун, крупные самки более плодородны, чем более мелкие, поэтому распространение спермы при небольших яйцах,они более эффективны.
Однако королевские игры по смене пола в рыбе, известны как «двунаправленные гермафродиты» или «серийные гермафродиты», могут изменяться взад и вперед в любом направлении в зависимости от условий окружающей среды. Например, коралловые бычки (Gobiodon и Paragobiodon) живут внутри трещин, внутри коралловых рифов, очень мало движутся в течение их жизни и имеют ограниченную возможность найти новых -партнеров. Если какие-либо две рыбы, которые могут найти друг друга, могут образовать мужскую пару-парню - независимо от пола, когда они встречаются, это было бы выгодно.
Как рыба справляется с этим навыком переключения пола? Во-первых, пол большинства рыб не определяется хромосомами: птицы и млекопитающие на самом деле необычны в том, что секс потомков почти повсеместно определяется таким образом. Амфибии, рептилии и рыбы используют различные методы определения пола потомства. Часто температура определяет пол - большинство рыб будут предпочтительно развиваться, например, у мужчин в более теплой воде.
«Это сводится к очень важному ферменту под названием« ароматаза », эволюционное происхождение изменений пола у рыб. «Это немного молекулярный волшебник: он может изменить гормоны андрогенов в эстрогенные гормоны, которые могут трансформировать гонады в яичники». Поскольку гонады рыб содержат клетки-предшественники как для яичников, так и для яичек, быстрый поток либо эстрогена, либо тестостероноподобные гормоны могут переворачивать переключатель и вызывать развитие новой ткани. Более того, изменение может быть гораздо более быстрым, чем длительная трансформация кобудай - в синей гвоздике переход от женщины к мужчине завершается всего за восемь дней.
Привычка переключать секс, по-видимому, развивалась во время эволюции рыбы несколько раз в отдельных семьях, хотя во всех них вступает в игру набор генетических и гормональных триггеров.
Более того, этот фермент также имеет решающее значение в том, что происходит у рыб, которые меняют пол, а не социальные условия в ответ на экологические факторы. «Поскольку этот фермент чувствителен к температуре, его можно включить или выключить в зависимости от того, насколько является теплой вода», поэтому в большинстве мужчин развиваются в более теплой воде.
Другие факторы, такие как химические загрязнители, изменения кислотности воды и бактериальный кишечный паразит Wolbachia могут влиять на активность ароматазы при развитии эмбрионов рыб.
О пресноводных рыбах хорошо известно, что химические загрязнители, такие как акстразин, пестицид, сток удобрений и отходов по животноводству, этинилэстрадиол (активный ингредиент в таблетке для контроля над рождаемостью), все перекосили популяции диких рыб. Даже крошечные суммы могут иметь глубокие последствия: в одном контролируемом исследовании в Канаде,исследователи искусственно сохраняли уровень 17 α-этинилэстрадиола в изолированном озере в течение семи лет.
Однако в пресноводных водоемах и озерах загрязняющие вещества могут концентрироваться, тогда как в открытом океане - даже в бухтах и эстуариях - химикаты становятся быстро разведенными. Таким образом, влияние искусственных химических веществ про рыбный секс мало изучено.
Даже если отсутствуют доказательства влияния синтетических загрязняющих веществ на морских животных, ученые уже продемонстрировали, что температура может оказать глубокое влияние на соотношение полов в популяции - будь то морская или пресноводная. Повышение температуры воды всего на один-два градуса Цельсия может изменить соотношение полов от 1: 1 до 3: 1 (три мужчины для каждой женщины) в обоих океанических и водных видов.
Профессор Тайлер говорит, что если мы действительно хотим понять, что происходит в дикой природе - за пределами исследовательских лабораторий или изолированных озер в канадской пустыне - нам нужны исследования, которые могут привести к кумулятивному воздействию всех химических веществ, гормонов, изменений температуры и социальных факторов, которые бы объединились в реальном мире. В конце концов, отмечает он, было обнаружено, что более 800 искусственных химикатов вмешиваются в гормоны.
«Ученые часто пропускают большую картину, потому что мы пытаемся взглянуть на эффекты одного химиката, когда мы действительно должны смотреть на воздействие целой группы химических веществ в сочетании с другими факторами, такими как температура» Что происходит, когда вы их объединяете?
Профессор Тайлер продемонстрировал у рыбок Данио рерио - «модельный организм», у которого в течение десятилетий был изучен его геном и изучался в лаборатории на протяжении десятилетий - сочетание противогрибкового клотримазола и пятикратное изменение температуры воды в резервуаре могло привести к синергетическому эффекту на соотношение полов - другими словами, не аддитивный, а умноженный.
«Мы показали, что если вы комбинируете изменения температуры с фармацевтическими препаратами, которые влияют на ароматазу, комбинированное воздействие на соотношение полов намного больше, чем то, что вы увидите с отдельными лицами».
Со своей стороны, д-р Мариани не уверен, есть ли достаточные доказательства, показывающие, что любые человеческие факторы могут влиять на соотношение полов морских популяций, но если что-нибудь может, это будет температура. «Я думаю, что это стоит исследовать, поскольку это хорошая рабочая гипотеза».
Воздействие изменения климата на соотношение полов уже беспокоит морских биологов, которые изучают других животных, которые зависят от температуры, чтобы определить пол эмбрионов, основываясь на сценариях потепления, предсказанных Межправительственной группой экспертов по изменению климата, соотношение полов у черепах на островах Кабо-Верде в Атлантике может искажаться до 90% или больше в некоторых участках песка.
Основная проблема не влияет на пол. «Термический диапазон, на котором развиваются яйца, относительно узкий, если температура в песке слишком низкая или слишком высокая, яйца не будут развиваться должным образом, и эмбрион умрет».
«Наступает момент, когда, несмотря на наличие большого женского населения, гнезда просто не будут жизнеспособны - яйца будут по существу погибать».