Морские коньки размножаются не так, как другие животные. Вместо самок за производство потомства у них отвечают самцы. В новом международном исследовании китайские и немецкие ученые проанализировали генетические и клеточные механизмы в основе «мужской беременности» у представителей семейства игловых (Syngnathidae).
Самки морских коньков откладывают икринки в специальный карман на брюхе самцов, где те и оплодотворяются. Находясь в этой выводковой сумке, выполняющей функции матки и плаценты у млекопитающих, эмбрионы получают питательные вещества и кислород из организма отца, пока самец не произведет потомство на свет уже полностью сформированным.
В статье, вышедшей в журнале Nature Ecology & Evolution, специалисты из нескольких вузов КНР и Констанцского университета (Германия) на клеточном уровне изучили, как стала возможна такая реверсия половых ролей. Исследование, в котором применили сравнительные геномные методы и РНК-анализ, показало, что этому способствовали необычные гормональные и иммунные процессы.
Сравнив клетки и клеточные сигналы в плацентах млекопитающих и выводковых сумках самцов морских коньков, ученые выяснили, что, в отличие от первых, у вторых «беременность» протекает без участия типичных женских гормонов. Вместо них центральную роль играют андрогены — мужские половые гормоны. Именно они вызывают утолщение ткани и разрастание сосудов в коже брюха, в результате чего формируется структура, похожая на плаценту млекопитающих.
Внимание исследователей также привлекли отличия со стороны иммунной системы. У живородящих для благополучного вынашивания беременности важно, чтобы организм матери не воспринимал эмбрионы как чужеродные тела и не отторгал их. У многих видов такую иммунную толерантность обеспечивает ген foxp3. Однако у самцов морских коньков его не обнаружили, хотя реакции отторжения у них не происходит. Ученые считают, что в этом случае подавлять иммунный ответ помогают мужские гормоны, поскольку андрогены часто обладают подобными свойствами.
Биологи также отметили, что рыбы семейства игловых, к которым относятся морские коньки, — подходящая модель для изучения эволюционного пути видов от откладывания икры к живорождению. Судя по данным генетических исследований, на начальных этапах липкие икринки могли крепиться к специальной области на теле самцов. Выводковые сумки для защиты потомства и обеспечения его питанием, вероятно, появились уже позднее.