Как изменение климата влияет на соотношение полов у устриц

Повышение уровня углекислого газа влияет не только на климат, но и на химический состав океанов. Когда соленая вода поглощает углекислый газ, она становится кислой, что изменяет экосистему водных животных. Но как именно закисление океана влияет на животных, чей генетический состав может меняться в зависимости от сигналов окружающей среды? Исследование, опубликованное в журнале ACS Environmental Science & Technology, отвечает на этот вопрос через «глаза» устриц.

Устрицы, в отличие от млекопитающих и птиц, не имеют хромосом, которые диктуют их пол в момент оплодотворения. Двустворчатые моллюски полагаются на факторы окружающей среды, которые запускают генетические сигналы, определяющие, являются ли они самцами или самками – механизм, известный как экологическое определение пола. В предыдущих исследованиях изучалось, как сигналы окружающей среды, такие как температура и доступность пищи, могут изменять соотношение самок и самцов у водных животных, но изменение уровня pH не учитывалось. Поэтому исследовательская группа под руководством Синь Дана и Венгатесена Тиягараджана изучила, как закисление океана может повлиять на соотношение полов устриц в разных поколениях, как в инкубаториях, так и в дикой природе.

Исследователи собрали первое поколение устриц для исследования в дикой природе и поместили их в два разных резервуара: один с нейтральным pH, а другой с немного более кислой водой, чтобы имитировать закисление океана. Потомство диких устриц (второе поколение) в кислом резервуаре имело более высокое соотношение самок и самцов, чем потомство, появившееся в резервуаре с нейтральным pH.

Затем они пересадили устриц второго поколения из кислого резервуара в две разные естественные среды обитания: одну с нейтральным pH и одну с кислым pH. Устрицы третьего поколения имели более высокое соотношение самок и самцов независимо от pH среды обитания, что демонстрирует, что опосредованное pH определение пола может быть трансгенерационным для устриц.

Аналогичным образом, опосредованное pH определение пола происходило и у потомства контрольной группы. Когда устриц второго поколения из контрольной группы пересаживали в кислую естественную среду обитания, их потомство имело более высокое соотношение самок и самцов, чем устрицы из контрольной группы, пересаженные в естественную среду обитания с нейтральным pH.

Команда также изучила взаимосвязь между pH и определением пола с помощью генетического анализа. Результаты показали, что серия генов, участвующих в развитии самок, включалась в ответ на кислый pH, тогда как другой набор генов, участвующих в развитии самцов, отключался. Эти результаты раскрывают новый триггер для экологического определения пола у устриц.

Синь Дан сообщает, что это исследование является первым, в котором задокументировано смещенное соотношение полов в сторону самок в нескольких поколениях, вызванное воздействием низкого pH. Он отмечает, что результаты расширяют наше понимание экологического определения пола и подчеркивают возможное влияние будущих глобальных изменений на размножение и динамику популяций моллюсков и других морских организмов.

Следующие шаги исследователей включают изучение этого явления у других морских животных, чтобы лучше понять генетическую регуляцию в ответ на изменение климата и проверить применение определения пола по pH в аквакультуре устриц.