Инь в янь. Почему мидии меняют пол: шокирующее открытие ученых

Глобальное потепление и загрязнение Мирового океана заставляют морских обитателей идти на радикальные меры. Российские ученые из Севастополя выяснили, как стресс, тяжелые металлы и дизельное топливо провоцируют массовую смену пола у мидий и устриц Черного моря. Рассказываем, почему экологические катастрофы превращают самок в самцов, как моллюски адаптируются к худшим условиям и какие эволюционные механизмы включаются у черноморской фауны на грани выживания. В материале — данные экспериментов и мнения ученых ИнБЮМ.

Медь и дизтопливо: как загрязнение воды и потепление меняют самок мидий на самцов

Поводов для «волнений» у двустворчатых моллюсков, обреченных всю жизнь пребывать на одном месте, хватает. Это изменение среды, в которой они существуют.

Как сообщил старший научный сотрудник отдела аквакультуры и морской фармакологии Федерального исследовательского центра «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского» РАН (ФИЦ ИнБЮМ), кандидат географических наук Марк Попов, проведенные эксперименты доказали, что температурный стресс — потепление воды — может вызывать смену пола у мидий. Такую же реакцию вызывает загрязнение воды.

В обычной популяции мидий — а в Черном море обитает средиземноморский вид — при комфортных условиях соотношение «мальчиков» и «девочек» примерно один к одному. Хотя бывают небольшие отклонения.

«Когда я готовила диссертацию, то изучала мидийные сообщества в разных локациях Крымского полуострова и стала сталкиваться с отклонениями в соотношении полов в сторону увеличения самцов, — рассказала „АиФ-Крым“ старший научный сотрудник отдела аквакультуры и морской фармакологии, ФИЦ ИнБЮМ, кандидат биологических наук Наталья Челядина. — Количество самцов в несколько раз превышало число самок.

Мы провели ряд экспериментов по выяснению причин сдвига половой структуры в сторону увеличения самцов, и пришли к выводу, что у мидий происходит смена пола и процесс этот однонаправленный — то есть, самки превращаются в самцов, но „сильный пол“ изменениям не подвергается. Мы в этом убедились, когда проводили эксперимент и воздействовали на моллюсков гормонами: все самки сменили пол. А самцы, даже при воздействии женских гормонов, сохранили его. Объяснить это можно тем, что существование самца требует меньше жизненных ресурсов, и шансы на выживание конкретной особи выше».

Ученые изучали реакцию мидий на повышение температуры воды, добавление в воду СПАВ (синтетических поверхностно-активных веществ), дизельного топлива, соединений меди. Дизтопливо чаще всего попадает в воду с различных судов. Медь входит в состав корабельной краски, поэтому тоже является обычным для моря загрязнителем.

Наталья Челядина сообщила, что острее всего моллюски реагировали на медь в воде, и помимо смены пола была отмечена высокая смертность: у 82-85 % выживших самок были обнаружены одновременно мужские и женские половые клетки. Дизтопливо подтолкнуло 73-77 % «самок» сменить пол.

Миф о чистоте воды: почему крупные мидии растут в грязной акватории

Некоторые мидии женского пола к радикальным изменениям не стремятся, а превращаются в гермафродитов, имея комплекс генетического материала обоих полов. В природе они у мидий тоже появляются, обычно их 1-3 % в популяции. Но вот в неблагоприятных условиях количество гермафродитов резко возрастает.

Нельзя сказать, что для популяции мидий такой дисбаланс — катастрофа. Процесс размножения все равно будет проходить.

«Мидии достаточно примитивны, они неплохо приспосабливаются к изменениям среды: солености, температуры, загрязнителям, — пояснила Наталья Челядина. — Как выяснилось, мидии небольших размеров быстрее реагируют на стресс и меняют пол».

Кстати, люди ошибочно полагают, что если мидия крупная и мясистая то выросла в хороших условиях и в чистой воде. Ничего подобного: размер означает только то, что у нее было достаточно пищи. Так, ученые самых «толстеньких» мидий фиксировали в Артбухте Севастополя, которую трудно назвать чистой акваторией. А «худенькие» попадались на Донузлаве, Кацивели, где все экологические условия были намного лучше.

Смена пола у устриц и рыб: стратегии выживания в Черном море

Меняют пол не только мидии, но и устрицы. Причем могут делать это несколько раз. В молодости быть самцами, а с возрастом превращаться в самок. Известно, что подтолкнуть их к этому может значительное преобладание особей какого-то пола в популяции. Восстанавливается баланс за счет смены пола частью устриц. При этом чем теплее вода, тем чаще у них происходит превращение. Зависит оно также от количества пищи и кислотности воды. В последнем случае самцы чаще вступают в ряды представительниц женского пола.

Одна из работ ведущего научного сотрудника отдела бентоса ФИЦ ИнБЮМ Игоря Бондарева была посвящена рапане, давнему вселенцу в Черное море. Эти моллюски водятся в разных морях и океанах, и были отмечены случаи превращения самок в самцов на побережье Атлантического океана США, а также в Черном море, у берегов Румынии. Чуть меньше трети самок популяции приобрели «мужскую» оранжевую окраску половых желез и отрастили, пусть и не полноценные, но все же характерные для самцов органы.

Загрязнение моря в Румынии не сильно отличается от того, что у севастопольских берегов. Но в бухте Круглой, где велось наблюдение за рапанами, оно по хлороганическим веществам, было даже в полтора раза выше. Однако самки с аномальной окраской половых желез попадались крайне редко, и в самцов они не превращались.

Водятся в Черном море и рыбы, склонные к переменам пола. Самки морского юнкера проживают жизнь в двух ипостасях. Сначала в «натуральном» виде, продолжая род. Потом, видимо, когда ресурс тела несколько исчерпывается, превращаются в самцов.

Черноморский окунь, он же смарида, тоже избрал необычную стратегию выживания вида. Рождаются все рыбы самками, размножаются. А через два-три года становятся самцами. Смысл тоже в том, что производство мужских половых клеток требует меньше энергии. Самцы всегда крупнее, ярче раскрашены. И довольно внимательны к своим дамам: они выбирают и сторожат подходящие для нереста места, дожидаясь внимания самок.

Защитный механизм даже предусматривает ситуацию, когда убыль самцов становится критической. Тогда самые крупные самки могут досрочно начать превращение.