Биологи объяснили, как эволюция заставляет лещей менять пол и почему они не останавливаются на одном

Некоторые виды морских лещей (рыбы семейства Sparidae) обладают исключительно гибкой репродуктивной стратегией: они начинают жизнь с одним полом, а завершают её с другим. Это явление, известное как последовательный гермафродитизм, является частью их нормального развития. Недавнее всестороннее исследование 68 видов этих прибрежных рыб позволило биологам не только проследить эволюцию этого полового перехода, но и понять, почему одна из траекторий смены пола требует от самцов рекордного производства сперматозоидов.

Детали

Работу возглавила биолог Сюзанна Пла из Института морских наук Испанского национального исследовательского совета. Её команда сфокусировалась на том, как взаимодействуют смена пола, его определение и окружающая среда, влияя на размножение рыб как в природных, так и в аквакультурных популяциях.

• 60 тысяч африканских пингвинов погибли на двух островах: учёные указали на истинную причину

Семейство Sparidae, насчитывающее около 150 видов, обитающих в тёплых и умеренных морях, оказалось идеальным полигоном для изучения половых систем. В этом семействе сосуществуют две основные стратегии:

1. Последовательный гермафродитизм: рыбы меняют пол только один раз в жизни, обычно достигнув определённого размера или возраста. Сначала они функционируют как один пол, затем — как другой, без возврата к предыдущему.
2. Гонадохоризм: особи имеют фиксированный пол с рождения до смерти.

Исследователи реконструировали генеалогические деревья этих рыб, чтобы понять, как эти разные репродуктивные стратегии возникали и исчезали в течение долгого времени. Ключевым теоретическим объяснением эволюции смены пола является модель преимущества размера. Она утверждает, что половой переход выгоден, если крупный размер тела даёт существенное преимущество одному из полов в привлечении партнёров или в производстве потомства.

Виды смены пола и их "нестабильность"

В семействе морских лещей встречаются почти все известные у рыб половые системы:

• Протоандрия (сначала самец): особи созревают как самцы, оплодотворяя икру на небольших размерах. Затем они вырастают в гораздо более крупных и очень плодовитых самок.
• Протогиния (сначала самка): особи начинают жизнь как самки, а после достижения крупных размеров превращаются в самцов.
• Фиксированный пол (Гонадохоризм).

Сопоставив эти стратегии с генеалогическим деревом, учёные пришли к двум важным выводам: во-первых, виды с фиксированным полом могут эволюционировать в виды, способные менять пол. Во-вторых, последовательный гермафродитизм оказался эволюционно нестабильным состоянием, о чём свидетельствуют многочисленные возвраты к фиксированному полу в разных линиях.

Парадокс маленьких самцов

Чтобы оценить репродуктивные "затраты" каждой стратегии, учёные использовали гонадосоматический индекс (ГСИ) — соотношение веса гонад к общей массе тела. Высокий ГСИ традиционно коррелирует с высокой конкуренцией между самцами за оплодотворение икры.

У самцов с фиксированным полом (гонадохористов) ГСИ был ожидаемо высоким, что соответствует их брачному поведению в крупных группах с массовым одновременным выбросом спермы. Однако настоящим сюрпризом стали самцы, первыми меняющие пол (протоандрические виды): у них был самый высокий средний ГСИ во всей выборке. Это было удивительно, поскольку некоторые из этих видов размножаются парами (один самец и одна самка), где прямая конкуренция не столь интенсивна.

Сюзанна Пла и её коллеги объяснили этот парадокс так: мелкие самцы протоандрических видов, которые впоследствии становятся крупными самками, должны накапливать огромное количество спермы. Это необходимо для компенсации и оплодотворения огромных кладок икры, которые производят их значительно более крупные партнёрши-самки. Таким образом, экстра-ГСИ — это инвестиция, позволяющая небольшим самцам не отставать от репродуктивной способности "гигантов".

Уроки для рыболовства и эволюции

Это исследование подтвердило глобальную эволюционную тенденцию, при которой последовательный гермафродитизм превалирует над одновременным. Оно имеет важное значение для управления рыболовством, поскольку неравномерные инвестиции полов в размножение могут привести к тому, что избирательное изъятие крупных особей из популяции (например, самых крупных самок) может непредсказуемо изменить соотношение полов и, соответственно, репродуктивную систему вида.

Для эволюционных биологов эта работа показывает, насколько изменчивым и пластичным может быть пол в океане. Сопоставив семейную историю, поведенческие стратегии и гонадосоматический индекс, Сюзанна Пла и её коллеги раскрыли сложную эволюционную тайну, скрытую у прибрежных рыб.

Пока морские биологи исследуют гибкость пола под водой, зоологи на суше также продолжают делать неожиданные открытия. В отдалённых районах лесного заповедника на юго-западе Китая во время обычных полевых работ был пойман неуловимый мелкий хищник. Это не просто очередной представитель фауны, а абсолютно новый для науки вид ласки. Это животное, пополнившее семейство куньих, получило уникальное название — Mustela mopbie.

Ещё новости по теме, которые могут заинтересовать:

• Удивительная “нелогичная” рыба, которая как будто противоречит правилам эволюции
• Окрас "соль с перцем": учёные выявили участок ДНК, ответственный за уникальную окраску кошек
• Нос как компас: как собака понимает, что человек опасен