KamchatkaMedia, 20 июля. Учёные установили, что три экологические формы гольца-мальмы в реке Камчатка и озере Кроноцком — хищная, бентосоядная и карликовая — формируются не из-за различий в генах, а под влиянием температуры воды во время нереста и материнского запаса гормонов щитовидной железы. Об этом сообщает пресс-служба КамГУ имени Витуса Беринга.
"Научный сотрудник Камчатского государственного университета имени Витуса Беринга Евгений Есин, совместно с коллегами из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН и Института биологии развития имени Н.К. Кольцова РАН, установил механизм, определяющий формирование экологических форм (зарождающихся видов) лососевых рыб. Результаты опубликованы в журнале Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution",
— говорится в сообщении.
Работа была выполнена в рамках Межведомственной комплексной программы научных исследований на территории Камчатского края и прилегающих акваторий в 2024-2026 годах.
Генетический анализ, проведённый ранее теми же исследователями, показал, что гибриды между формами редки, а различия закрепляются через выбор места нереста: каждая форма возвращается на нерест туда, где сама вылупилась, и эти участки различаются по температуре воды. Хищная форма нерестится в самой холодной воде, карликовая — в самой тёплой, бентофаги занимают промежуточное положение.
Чтобы понять, как температура связана с обликом рыбы, учёные в течение двух лет — с 2015 по 2016 — фиксировали температурный режим нерестилищ. Затем собрали икру от нескольких самок и самцов каждой формы на пике нереста и вырастили мальков в лаборатории при точно контролируемой температуре воды — с погрешностью в тысячные доли градуса. На каждой стадии развития, от вылупления до окостенения черепа, у мальков измеряли содержание гормонов щитовидной железы Т3 и Т4, а скелет окрашивали специальным красителем, чтобы проследить, как идёт окостенение девяти костных элементов черепа.
Выяснилось, что икра, развивающаяся в холодной воде, получает от матери повышенный запас гормона Т4 и проходит все стадии развития ускоренными темпами. Икра из тёплой воды получает пониженный гормональный запас и развивается медленнее. Разница в скорости развития проявляется ещё до того, как у малька появляется собственная работающая щитовидная железа.
Эксперименты
Исследования камчатских ученых. Фото: КамГУ имени Витуса Беринга
Чтобы отделить эффект температуры от наследственных различий между формами, исследователи взяли икру одной бентосоядной формы и вырастили её партиями при разных температурных режимах, имитирующих условия нереста трёх форм. Мальки одного происхождения, выращенные в холодной воде, приобретали ускоренное развитие и черты хищной формы; выращенные в тёплой — замедленное развитие и черты карликовой формы.
В отдельной серии экспериментов авторы изменили гормональный статус мальков напрямую, при одинаковой стандартной температуре: части рыб вводили гормон Т3, у другой части его синтез подавляли препаратом. Уровень гормона повлиял на скорость окостенения скелета сильнее, чем температура.
"Мы получили целостную схему: температура развития управляет активностью щитовидной железы, а та уже определяет темп развития и скорость окостенения. Хищные формы развиваются быстро при высоком гормональном обеспечении в холодной воде, карликовые — медленно при пониженном гормональном запасе в тёплой воде. Важно, что эффект предсказуем и воспроизводится в эксперименте: рыба одного происхождения при разной температуре нереста закономерно смещается либо к облику хищника, либо к облику карлика",
— рассказал Евгений Есин.
Такой механизм позволяет виду быстро расходиться на формы, приспособленные к разным нишам, без изменений в геноме — за счёт материнского гормонального программирования потомства. Похожая роль щитовидной железы в регуляции теплообмена известна у млекопитающих и птиц. А у рыб, чувствительных к температуре воды на ранних стадиях жизни, этот механизм может влиять на устойчивость популяций к потеплению рек и озёр.
Исследования гольца мальмы продолжатся на базе создаваемого в КамГУ им. Витуса Беринга "Кампуса первооткрывателей", реализуемого в рамках федерального проекта "Создание сети современных кампусов" национального проекта "Молодёжь и дети" по поручению Президента РФ. Новая инфраструктура позволит расширить экспериментальную базу для изучения адаптивных механизмов у камчатских лососёвых рыб.
