Морские черепахи могут оказаться более устойчивыми к глобальному потеплению, чем мы думали

Морские черепахи, возможно, смогут лучше справиться с изменением климата, чем мы думали. Биологи обеспокоены тем, что рептилии могут оказаться на грани исчезновения, поскольку более теплые условия будут способствовать развитию большинства яиц черепах в самок. Но оказывается, что у животных есть генетическая система безопасности, которая может помочь им сохранить более равномерный баланс между полами даже при повышении температуры.

«Мы считаем, что обнаружили способность черепах приспосабливаться к окружающей среде, в которой они находятся», — говорит Крис Эйсагирре в Лондонском университете королевы Марии.

Пол детенышей морских черепах не определяется определяющей пол хромосомой, как это происходит у многих животных. включая людей – а по температуре внутри гнезда. Лабораторные исследования показали, что при более низких температурах в гнезде больше птенцов будут самцами, а при более высоких – самками, что приводит к опасениям, что глобальное потепление приведет к тому, что еще больше черепах вылупятся самками.

Например, генетическое исследование 2018 года обнаружили, что около 99 процентов молодых зеленых черепах (Челония Мидас) в возрасте от 4 до 20 лет, происходящие из более теплых мест гнездования на Большом Барьерном рифе в Австралии, были самками. Моделирование, основанное на таких результатах, привело к опасениям, что без достаточного количества самцов морские черепахи население будет сокращаться.

Тем не менее, фактическое положение дел после вылупления остается загадкой, поскольку вы не можете сказать, какого пола черепаха, пока ей не исполнится несколько месяцев, если только вы не убьете ее для проверки, поэтому полевые данные о поле вылупившихся черепах скудны.

Чтобы обойти эту проблему, Эйсагирре и его коллеги провели лабораторные и полевые эксперименты с черепахами-логгерхедами (Каретта Каретта).

В первой части своей работы они собрали в общей сложности 240 яиц из семи гнезд логгерхедов на пляжах округа Палм-Бич, штат Флорида. Они помещали яйца в искусственные инкубаторы при одной из трех температур: 27°C (81°F), температуре, способствующей развитию самцов; 30°C (86°F), «основная температура для равного количества мужчин и женщин», и 32°C (90°F), что должно привести к появлению женщин.

Когда птенцам было от 1 до 3 дней, команда собрала образцы крови, а затем выращивала черепах в неволе в течение нескольких месяцев, пока они не стали достаточно большими для проверки пола с помощью операции замочной скважины и лапароскопической камеры.

Сравнение данных секвенирования генома, полученных из образцов крови, с определением пола показало, что независимо от температуры, при которой инкубировались яйца, самцы и самки черепах имели разные закономерности в активности сотен генов из-за эпигенетический процесс известный как метилирование ДНК. Около 383 генов были гиперметилированы у женщин – то есть они были менее активны, чем ожидалось – и 394 гена были гиперметилированы у мужчин. Многие из этих генов документально подтвердили свою роль в развитии пола. Это означало, что исследователи могли определить пол детеныша черепахи только по образцу крови.

Команда использовала эти знания в полевом исследовании, собрав 29 недавно отложенных кладок яиц головастых черепах на пляжах острова Сал в Кабо-Верде у побережья Западной Африки. Каждую кладку они разделили, закопав одну половину в защищенном месте на глубине 55 сантиметров – там, где было бы прохладнее, а другую – на 35 сантиметров ниже, где было бы теплее, и следили за температурой.

Когда исследователи секвенировали образцы клеток крови 116 детенышей, половины из «прохладных» глубин и половины из «теплых», они обнаружили больше самцов, чем ожидалось, учитывая температуру, которой подвергались яйца. Фактически, модели, основанные на температуре инкубации, переоценили продуктивность вылупившихся самок на 50–60 процентов.

Это говорит о том, что помимо предоставления инструмента для определения пола черепах, работа показывает, что существуют молекулярные механизмы, которые помогают черепахам справляться с изменениями климата, изменяя чувствительность развития их половых органов к температуре, говорит Эйсагирре.

«Мы не говорим, что феминизации нет, потому что она есть, и мы не говорим, что изменения климата не существует, потому что оно есть и оно ускоряется», — говорит он. «Мы говорим, что когда популяции достаточно велики, когда существует достаточное разнообразие, тогда виды [can] эволюционируют в ответ на климат, в котором они живут».

Работа подтверждается недавние доказательства командой, включающей Грэм Хейс в Университете Дикина в Австралии, показавшие, что вылупляется больше самцов морских черепах, чем предполагалось, если предположить, что температура является единственным фактором определения пола. Эти результаты показывают, как основная температура, при которой соотношение полов черепах составляет 50:50, может быть адаптирована к местным условиям, говорит Хейс.

По его словам, у черепах есть и другие механизмы смягчения последствий потепления. К ним относятся гнездование в начале года и модели миграции в районы размножения снижение влияния феминизации. «Самки черепах, как правило, не размножаются каждый год, но самцы путешествуют к местам размножения чаще, чем самки», — говорит Хейс. «Таким образом, соотношение полов при размножении более сбалансировано, чем фактическое соотношение полов у взрослых особей».

По словам Эйсагирре, такая поведенческая адаптация хороша, но только что вылупившиеся детеныши по-прежнему подвергаются воздействию сильной жары, из-за чего оставляет стойкие изменения метилирования ДНКпоэтому признаки молекулярной адаптации — еще лучшая новость для этих уязвимых рептилий.