Новое исследование объясняет, как и почему температура определяет пол черепах

Известно, что более тёплые температуры приводят к появлению большего числа самок черепах из яиц. Новое исследование Университета Дьюка показывает, что у этих самок также выше потенциал яйцекладки, даже до того, как их пол окончательно определился.

Это открытие может объяснить, почему у многих животных, помимо черепах, существует температурозависимое определение пола, и почему эта система сохраняется, несмотря на кажущийся рискованным механизм. Оно также даёт тревожный взгляд на последствия глобального потепления.

Исследование, опубликованное 23 июня в журнале Current Biology, показало, что количество «зародышевых клеток» (предшественников яйцеклеток) у эмбриона увеличивается при более высоких температурах инкубации. Более того, сами эти клетки играют роль в формировании эмбриона как самки.

«Температурное определение пола — это не один механизм, — сказала старший автор Бланш Кейпел. — Более высокие температуры, по-видимому, влияют на определение пола постепенно, через несколько типов клеток эмбриона».

«Температуры, которые производят самок, — это те же температуры, которые увеличивают количество зародышевых клеток», — сказал ведущий автор исследования Борис Тезак. Само по себе большее количество этих клеток, по-видимому, и стимулирует феминизацию.

Чтобы доказать, что большее количество зародышевых клеток приводит к появлению самок, исследователи удалили часть этих клеток у эмбрионов красноухих слайдеров, инкубированных при промежуточной температуре, которая должна была дать соотношение полов 50/50. В результате они получили больше самцов, чем ожидалось.

Температурозависимое определение пола, которое, как считается, эволюционировало независимо много раз, кажется рискованной стратегией в условиях изменения климата. Учёные полагают, что причина её устойчивости — репродуктивное преимущество.

«Самка, вылупившаяся с большим количеством зародышевых клеток, предположительно, имеет более высокую репродуктивную приспособленность — это увеличивает её потенциал по вынашиванию большего числа яиц, — сказал Тезак. — Если это делает её более репродуктивно успешной, это во многом объясняет, почему температурозависимое определение пола сохраняется».

С ростом глобальных температур возникает вопрос: что произойдёт с черепахами и другими видами, чувствительными к температуре? «Мы будем изучать, как дальнейшее повышение температуры повлияет на пул зародышевых клеток. Будет ли это производить менее приспособленных самок?»

В лаборатории яйца красноухих слайдеров инкубируют при постоянных температурах: 26 °C (дает больше самцов) и 31 °C (оптимально для самок). Эмбрион, инкубированный в тепле, заметно крупнее и активнее.

«Мы предполагаем, что существует «золотая середина» температуры, — сказала Кейпел. — Есть небольшой диапазон, где вы получаете большое количество зародышевых клеток, а за его пределами начинается спад».

Инкубация яиц при 33.5 °C (всего на 2.5 градуса выше оптимальной для самок) привела к появлению аномальных эмбрионов (циклопы, двухголовые). Количество их зародышевых клеток ещё не подсчитано.

Лаборатория также готовится получить яйца аллигаторов для продолжения экспериментов. У аллигаторов самки появляются при низких температурах, а самцы — при высоких, что противоположно модели у черепах. Однако «низкая» температура у аллигаторов соответствует «высокой» у черепах (31 °C), и оба вида производят самок при 31 °C. «Интересный вопрос, увидим ли мы больше зародышевых клеток у обоих видов при этой температуре», — сказал Тезак.