Біологи пояснили, як еволюція змушує лящів змінювати стать і чому вони не можуть зупинитися на одній

Деякі види морських лящів (риби родини Sparidae) мають надзвичайно гнучку репродуктивну стратегію: вони починають життя з однією статтю, а завершують його з іншою. Це явище, відоме як послідовний гермафродитизм, є частиною їхнього нормального розвитку. Нещодавнє всебічне дослідження 68 видів цих прибережних риб дозволило біологам не лише простежити еволюцію цього статевого переходу, але й зрозуміти, чому одна з траєкторій зміни статі вимагає від самців вироблення рекордної кількості сперматозоїдів.

Деталі

Роботу очолила біолог Сюзанна Пла з Інституту морських наук Іспанської національної дослідницької ради. Її команда сфокусувалася на тому, як взаємодіють зміна статі, її визначення та навколишнє середовище, впливаючи на розмноження риб як у природних, так і в аквакультурних популяціях.

• 60 тисяч африканських пінгвінів загинули на двох островах: вчені вказали на справжню причину

Родина Sparidae, що налічує близько 150 видів, що мешкають у теплих і помірних морях, виявилася ідеальним полігоном для вивчення статевих систем. У цій родині співіснують дві основні стратегії:

1. Послідовний гермафродитизм: риби змінюють стать лише один раз у житті, зазвичай досягнувши певного розміру або віку. Вони функціонують спочатку як одна стать, потім як інша, без повернення до попередньої.
2. Гонохоризм: особини мають фіксовану стать від народження до смерті.

Дослідники реконструювали генеалогічні дерева цих риб, щоб зрозуміти, як ці різні репродуктивні стратегії виникали та зникали протягом тривалого часу. Ключовим теоретичним поясненням еволюції зміни статі є модель переваги розміру. Вона стверджує, що статевий перехід вигідний, якщо великий розмір тіла дає істотну перевагу одній зі статей у залученні партнерів або у виробництві потомства.

Види зміни статі та їхня "нестабільність"

У сімействі морських лящів зустрічаються майже всі відомі у риб статеві системи:

• Протоандрія (спочатку самець): особини дозрівають як самці, запліднюючи ікру в невеликих розмірах. Згодом вони виростають у набагато більших і дуже плідних самок.
• Протогінія (спочатку самка): особини починають життя як самки, а після досягнення великих розмірів перетворюються на самців.
• Фіксована стать (Гонохоризм).

Зіставивши ці стратегії з генеалогічним деревом, вчені дійшли двох важливих висновків: по-перше, види з фіксованою статтю можуть еволюціонувати у види, що змінюють стать. По-друге, послідовний гермафродитизм виявився еволюційно нестабільним станом, про що свідчать численні повернення до фіксованої статі в різних лініях.

Парадокс маленьких самців

Щоб оцінити репродуктивні "витрати" кожної стратегії, вчені використали гонадосоматичний індекс (ГСІ) – співвідношення ваги гонад до загальної маси тіла. Високий ГСІ традиційно корелює з високою конкуренцією між самцями за запліднення яєць.

У самців із фіксованою статтю (гонохористів) ГСІ був очікувано високим, що відповідає їхній шлюбній поведінці у великих групах із масовим одночасним викидом сперми. Проте, справжньою несподіванкою стали самці, які першими міняли стать (протоандричні види): вони мали найвищий середній ГСІ у всій вибірці. Це було дивно, оскільки деякі з цих видів розмножуються в парах (один самець і одна самка), де пряма конкуренція не є інтенсивною.

Сюзанна Пла та її колеги пояснили цей парадокс так: дрібні самці протоандричних видів, які згодом стануть великими самками, повинні накопичувати величезну кількість сперми. Це необхідне для компенсації та запліднення величезних кладок яєць, які виробляють їхні значно більші партнерки-самки. Таким чином, екстра-ГСІ є інвестицією, що дозволяє невеликим самцям не відставати від репродуктивної здатності "гігантів".

Уроки для рибальства та еволюції

Це дослідження підтвердило глобальну еволюційну тенденцію, де послідовний гермафродитизм переважає над одночасним. Воно має важливе значення для управління рибальством, оскільки нерівномірні інвестиції статей у розмноження можуть призвести до того, що вибіркове вилучення великих особин із популяції (наприклад, найбільших самок) може непередбачувано змінити співвідношення статей і, відповідно, репродуктивну систему виду.

Для біологів-еволюціоністів ця робота показує, наскільки мінливою та пластичною може бути стать в океані. Зіставивши сімейну історію, поведінкові стратегії та гонадосоматичний індекс, Сюзанна Пла та її колеги розкрили складну еволюційну таємницю, приховану у прибережних рибах.

У той час як морські біологи досліджують гнучкість статі під водою, зоологи на суші також не припиняють робити несподівані відкриття. У віддалених районах лісового заповідника на південному заході Китаю під час звичайних польових робіт було спіймано невловимого дрібного хижака. Це не просто черговий представник фауни, а абсолютно новий для науки вид ласки. Ця тварина, що поповнила родину куницевих, отримала унікальну назву – Mustela mopbie.

Ще новини на тему, що можуть зацікавити:

• Дивовижна “нелогічна” риба, яка наче суперечить правилам еволюції
• Окрас "сіль з перцем": вчені виявили ділянку ДНК, відповідальну за унікальне забарвлення котів
• Ніс як компас: як собака розуміє, що людина небезпечна