Новое открытие показывает, как и почему температура определяет пол черепах

Известно, что при более высоких температурах больше черепашьих яиц вылупляются самками, но новое исследование Университета Дьюка показывает, что эти самки также обладают более высокой способностью к производству яиц, даже до того, как их пол установлен.

Это открытие может объяснить, почему у многих животных, помимо черепах, определение пола зависит от температуры, и почему эта система сохраняется, несмотря на то, что она кажется рискованной стратегией. Это также может дать тревожное представление о том, что может произойти в мире с потеплением.

Что обнаружили исследователи, как опубликовал 23 июня журнал Текущая биология, заключается в том, что количество «зародышевых клеток» — предяйцеклеток, — которые несет эмбрион, увеличивается при более высоких температурах инкубации. На самом деле они обнаружили, что сами зародышевые клетки играют роль в превращении эмбриона в женщину.

«Определение пола по температуре — это не просто один из механизмов», — сказала старший автор Бланш Капель, заслуженный профессор клеточной биологии Джеймса Б. Дьюка в Медицинской школе Дьюка. «Похоже, что более высокие температуры постепенно влияют на определение пола через несколько типов клеток в эмбрионе».

По словам Бориса Тезака, исследователя с докторской степенью в лаборатории Capel, который руководил этим проектом, сами более многочисленные зародышевые клетки, по-видимому, стимулируют феминизацию. «Температуры, которые производят самок, также являются температурами, которые увеличивают количество зародышевых клеток», — сказал он.

Известно, что большее количество зародышевых клеток также контролирует развитие самок у рыб, сказал Капель. Но чтобы доказать, что большее количество зародышевых клеток приводит к появлению самок черепах, они удалили несколько зародышевых клеток из эмбрионов красноухой черепахи, выращенных при промежуточной температуре, которая должна была дать пропорции 50-50, и увидели больше самцов, чем ожидалось.

Ученые знали о температурно-зависимом развитии пола на протяжении десятилетий и обнаружили его во многих различных частях древа жизни, по-видимому, потому, что он эволюционировал несколько раз и разными способами.

«Он появлялся повсюду», — сказал Тезак. «Это кажется действительно рискованной стратегией, особенно в контексте колебаний погоды и изменения климата, так почему же эта система должна сохраняться?»

Они думают, это потому, что половое развитие в зависимости от температуры создает репродуктивное преимущество.

«Самка, которая вылупляется с большим количеством зародышевых клеток, по-видимому, более приспособлена к репродуктивной функции — это увеличивает ее репродуктивный потенциал, чтобы нести больше яиц», — сказал Тезак. «Мы связали женский путь с увеличением количества зародышевых клеток, и если это действительно сделает ее более способной к репродуктивной функции, это будет иметь большое значение для объяснения того, почему сохраняется температурно-зависимое половое развитие».

Поскольку глобальные температуры продолжают расти, возникает вопрос: что будет с черепахами и другими чувствительными к температуре производителями? «Мы посмотрим, как дальнейшее повышение температуры повлияет на пул зародышевых клеток», — сказал Тезак. «Будет ли это производить менее приспособленных женщин?»

Чтобы ответить на эти вопросы, Тезак заботливо выращивает кладки яиц красноухих ползунков, полученных от заводчика из Луизианы, в пластиковых коробках, наполненных влажной средой и хранящихся при постоянной температуре в лаборатории. Один инкубатор работает при температуре 26 градусов по Цельсию, производя больше самцов. Другой находится при 31 градусе, оптимальной температуре для производства большего количества самок.

Когда он достает по одному из каждого, чтобы проверить их прогресс при очень ярком свете, эмбрион, который инкубировался при более высокой температуре, становится заметно больше и активнее внутри яйца.

«Мы предполагаем, что существует «золотая середина» температуры», — сказал Кейпел. «Существует короткий диапазон, когда вы получаете большое количество зародышевых клеток, а за его пределами вы начинаете видеть снижение», — сказал Кейпел.

«Мы инкубировали несколько яиц при температуре 33,5 градуса, что всего на два с половиной градуса выше оптимальной температуры для самок», — сказал Тезак. «Это создало несколько действительно шатких эмбрионов — были циклопы и двуглавые эмбрионы. Мы еще не подсчитали их зародышевые клетки».

Лаборатория также собирается принять несколько яиц аллигатора, чтобы продолжить температурные эксперименты. Известно, что аллигаторы производят самок при низких температурах, а самцов — при высоких, в отличие от красноухой черепахи. Однако низкая температура у аллигаторов такая же, как и высокая у черепах, поэтому оба вида производят самок при температуре 31 градус Цельсия. «Интересный вопрос заключается в том, видим ли мы больше зародышевых клеток у обоих видов при этой температуре», — сказал Тезак.