Как температура определяет, является ли черепаха крутым парнем или горячей цыпочкой

При более высоких температурах вылупляется больше самок черепах, но новые исследования показывают, что эти самки также обладают большей способностью к производству яиц, даже до того, как их пол установлен.

© Авторские права принадлежат ГррлУченый | организовано Форбс | LinkTr.ee

Недавнее исследование показало, что у черепах, подвергшихся воздействию более высоких температур окружающей среды, увеличилось количество зародышевых клеток — специализированных клеток, которые развиваются в яйца — что приводит к развитию большего количества самок черепах. Любопытно, что исследователи обнаружили, что присутствие большего количества зародышевых клеток сами себя влияют на то, разовьется ли отдельная черепаха в самку.

У некоторых рептилий, включая черепах, есть биологическая стратегия, известная как определение пола в зависимости от температуры. Это молекулярный процесс, при котором пол эмбрионов определяется температурой инкубации, которой подвергаются эмбрионы на критически важном этапе их развития. В случае с черепахами более высокие температуры приводят к увеличению числа вылупившихся самок, тогда как более низкие температуры приводят к увеличению количества вылупившихся самцов.

Эмбриональные черепахи начинаются с бипотенциальной гонады, которая может развиться либо в мужские, либо в женские репродуктивные органы (рис. 1). Предыдущие исследования показали, что при более низких температурах инкубации нерепродуктивные (соматические) клетки гонады дифференцируются в специальные опорные клетки для функции яичка и развития сперматозоидов, тогда как более высокие температуры запускают эти соматические клетки для дифференцировки в специальные опорные клетки для яичников. развитие и функционирование. Вероятно, в этом замешаны гормоны.

«Определение пола по температуре — это не просто один из механизмов», — говорит специалист по биологии развития Бланш Капель, старший автор исследования и почетный профессор клеточной биологии имени Джеймса Б. Дьюка. Университет Дьюка Медицинская школа, говорится в заявление. Одной из областей специализации профессора Кейпела является изучение определения пола у красноухих черепах в зависимости от температуры. Элегантное письмо Trachemysисследуя биологию зародышевых клеток в его семенниках и яичниках.

«Похоже, что более высокие температуры постепенно влияют на определение пола через несколько типов клеток эмбриона», — сказал профессор Кейпел.

Примечательно, что это исследование показало, что по мере повышения температуры инкубации зародышевые клетки становятся более многочисленными, и их большее количество, по-видимому, стимулирует феминизацию. Это, по словам морского биолога Бориса Тезака, ведущего автора исследования. Доктор Тезак специализируется на определении пола у морских черепах в зависимости от температуры, и в настоящее время он изучает это явление в качестве исследователя с докторской степенью в группе профессора Кейпела.

Доктор Тезак в настоящее время исследует, как повышение температуры повлияет на резервуар зародышевых клеток в эмбрионах черепах и приведет ли это к развитию менее физически здоровых самок. Чтобы лучше понять это, он инкубирует кладки яиц красноухих ползунков при постоянной температуре в лаборатории. Эти яйца были получены от заводчика черепах в Луизиане.

Один инкубатор поддерживается при температуре 26° по Цельсию, и он производит больше самцов. Другой находится при температуре 31 ° C, и он производит больше самок. По мере развития этих черепашьих эмбрионов их можно визуально осматривать, освещая яйца ярким светом. Используя этот метод, доктор Тезак и его сотрудники обнаружили, что эмбрионы, инкубированные при более высокой температуре, заметно крупнее и активнее внутри яйца.

«Температуры, которые производят самок, также являются температурами, которые увеличивают количество зародышевых клеток», — отметил д-р Тезак (рис. 2). Это явление наблюдается и у других неродственных групп животных. Например, также известно, что увеличение количества половых клеток регулирует развитие самок рыб.

«Мы выдвигаем гипотезу о том, что существует «золотая середина» температуры», — отметил профессор Кейпел. «Есть короткий диапазон, когда вы получаете большое количество зародышевых клеток, а за его пределами вы начинаете видеть снижение».

Чтобы проверить свою гипотезу о том, что чем больше зародышевых клеток, тем больше самок черепах, доктор Тезак и его сотрудники удалили некоторые зародышевые клетки из эмбрионов красноухих черепах, выращенных при промежуточной температуре, которая обычно дает соотношение самцов и самок 50:50. Как они и предсказывали, удаление зародышевых клеток увеличило количество детенышей мужского пола.

В случае красноухих ползунков температурно-зависимый половой диморфизм в количестве зародышевых клеток оптимизирует репродуктивную способность самок, когда эмбрион инкубируется при стимулирующей самку температуре 31°C. Но что происходит, когда яйца этих черепах инкубируют при более высоких температурах?

«Мы инкубировали некоторые яйца при температуре 33,5 градуса, что всего на два с половиной градуса выше оптимальной температуры для самок», — сообщил доктор Тезак. «Это создало несколько действительно шатких эмбрионов — были циклопы и двуглавые эмбрионы».

«Мы еще не подсчитали их зародышевые клетки», — добавил доктор Тезак.

С точки зрения эволюции определение пола в зависимости от температуры кажется особенно опасным, особенно потому, что глобальные температуры так быстро повышаются, так почему же эта стратегия сохраняется? Почему он эволюционировал так много раз и у стольких животных?

«Самка, которая вылупляется с большим количеством зародышевых клеток, по-видимому, более приспособлена к репродуктивной функции — это увеличивает ее репродуктивный потенциал, чтобы нести больше яиц», — объяснил доктор 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».

Таким образом, можно сказать, что эволюция не следует установленному плану.

Определение пола в зависимости от температуры не ново для науки; она развивалась много раз и по-разному на древе жизни.

«Он появлялся повсюду», — утверждает доктор Тезак.

Но другие линии животных, которые также демонстрируют чувствительную к температуре детерминацию пола, возможно, развили этот механизм по своим собственным экологическим или эволюционным причинам. Например, предполагается, что чувствительное к температуре определение пола может быть выгодным, когда условия окружающей среды по-разному влияют на репродуктивную способность самцов и самок. Хотя это простая концепция, ее сложно проверить, потому что большинство позвоночных с чувствительным к температуре половым развитием имеют большую продолжительность жизни и задержку полового созревания, поэтому сложно измерить репродуктивную пригодность этих животных на протяжении всей жизни.

Ввиду этих проблем, что, по мнению ученых, они могут обнаружить у других рептилий, имеющих противоположный образец определения пола (горячие самцы и холодные самки) от красноухих черепах? А как насчет рептилий с разной оптимальной температурой для развития каждого пола? Доктор Тезак и его команда уже изучают этот вопрос у аллигаторов, которые удовлетворяют обоим условиям.

«Интересный вопрос заключается в том, видим ли мы больше зародышевых клеток у обоих видов при этой температуре», — сказал доктор Тезак.

Поскольку изменение климата приводит к еще большему повышению глобальной температуры, очевидно, что эта экологическая ситуация повлияет на чувствительные к температуре виды, что поднимает вопрос: что может ждать черепах и других чувствительных к температуре животных в будущем?

Источник:

Б. Тезак, Б. Стракова, Д. Д. Фуллард, С. Дюпон, Дж. Макки, К. Вебер и Б. Капел (2023). Более высокие температуры напрямую увеличивают количество зародышевых клеток, способствуя феминизации красноухих черепах., Текущая биология | дои:10.1016/j.куб.2023.06.008

---

ША-256: 9ab94921e06b203a216cb219d873f92ea4083642075e2e0be632939cd42949aa

Социальные сети: Голубое небо | CounterSocial | LinkedIn | мастодонт | ЯМы | Пост.Новости | спорный | Подстек | Трибель | Тамблер | Твиттер