Ученые из Университета Оклахомы под руководством профессора Розмари Кнап (Rosemary Knapp) обнаружили, что при определенных концентрациях этого гормона у женских особей гамбузии обыкновенной (Gambusia affinis), хорошо известной многим аквариумистам, удлинялись шестой и пятый лучи заднего плавника. Так у них формировались гонаподиумы — мужские репродуктивные органы, характерные для самцов этого вида. Более того, под действием гормона стресса у самок менялось свойственное им поведение — они пытались спариться с окружающими их соседками.
Гамбузии — живородящие. Поэтому для них свойственно внутреннее оплодотворение и яркий половой диморфизм. Семенная жидкость попадает от самца в организм самки по небольшому желобку, который расположен на его удлиненном хвостовом плавнике. Поэтому у самца хвостовой плавник устроен иначе, чем у самки. Несколько его лучей (третий, четвертый, пятый и шестой) более удлиненные. На них также находятся всевозможные шипики и крючки — ими самцы удерживают самку во время спаривания.
Химия и репродуктивная функция
О том, что некоторые химические вещества могут влиять на репродуктивную функцию позвоночных, ученые узнали в начале 90−х годов XX века. Например, тогда стало известно о существовании эндокринных деструкторов. Эти вещества попадают в среду при производстве красителей, пластмасс, моющих средств и гербицидов и влияют на репродуктивную функцию многих позвоночных, в том числе и человека. Действуют они подобно гормону эстрогену, блокируя выработку мужских гормонов.
Другой пример: совсем недавно ученые обнаружили половые уродства у жаб ага, обитающих на полях, где применяют различные удобрения, гербициды и пестициды. У жаб присутствовали и мужские, и женские репродуктивные органы.
Мужеподобные самки
«Стероидные половые гормоны играют ключевую роль в половом диморфизме позвоночных — это известно. Но нам впервые удалось показать, что вторичные половые признаки изменяются под действием гормона стресса. К сожалению, мы пока не можем ответить на вопрос, каков механизм таких изменений. Мы предполагаем, что в процессе задействован определенный фермент, который одновременно выполняет две функции — инактивирует кортизол и катализирует синтез мужских половых гормонов», — говорит Кнап.
Ученые пришли к такому заключению после эксперимента: они отобрали 84 самки гамбузий и поместили каждую в отдельный контейнер с чистой водой. Затем в контейнеры на определенное время подсаживали самцов и ждали спаривания. Чтобы удостовериться, что с репродуктивной функцией самок все в порядке, ученые наблюдали за рождением у них потомства. Если самки справлялись с этой задачей, то мальков и самцов выпускали на волю, а с самками продолжали экспериментировать, добавляя к ним в воду разные концентрации кортизола.
Через месяц самок усыпили и начали изучать их плавники. В качестве интегрального признака, который показывал степень удлинения заднего плавника или развитие гонаподиума, ученые выбрали соотношение длины четвертого и шестого лучей.
Оказалось, что максимально мужские половые признаки у самок проявились при концентрации кортизола 0,5 мг/л. В этом случае у 85% всех самок удлинялся задний плавник.
Во второй части эксперимента самок поместили в более просторный аквариум, где плавали и самцы, и стали наблюдать за их поведением. «Все самки при дозе 0,5 мг/л пытались спариться с особями женского пола. За 10 минут они совершали до 45 таких попыток. При концентрации 0,1 мг/л — лишь пять попыток. Такое поведение им совсем не свойственно. Например, в контроле (в чистой воде) они такой потребности вообще не испытывали», — говорит Кнап.
Исследование команды профессора Розмари Кнап Stress hormone masculinizes female morphology and behaviour опубликовано в последнем номере Biology Letters.
