У морских коньков наблюдается необычный способ размножения, отличный от большинства других животных. Функция производства потомства возложена на самцов, а не на самок. В рамках недавнего международного исследования ученые из Китая и Германии изучили генетические и клеточные механизмы, лежащие в основе «мужской беременности» у морских коньков и других представителей семейства игловых (Syngnathidae).
Самки морских коньков откладывают икринки в специальный карман на брюхе самцов, где те и оплодотворяются. Находясь в этой выводковой сумке, выполняющей функции матки и плаценты у млекопитающих, эмбрионы получают питательные вещества и кислород из организма отца, пока самец не произведет потомство на свет уже полностью сформированным.
В статье, вышедшей в журнале Nature Ecology & Evolution, ученые из нескольких китайских университетов и Констанцского университета (Германия) провели клеточное исследование, чтобы выяснить, как произошла инверсия половых ролей. Используя сравнительный геномный анализ и РНК-анализ, исследование выявило, что этому способствовали аномальные гормональные и иммунные реакции.
Сравнив клетки и клеточные сигналы в плацентах млекопитающих и выводковых сумках самцов морских коньков, ученые выяснили, что, в отличие от первых, у вторых «беременность» протекает без участия типичных женских гормонов. Вместо них центральную роль играют андрогены — мужские половые гормоны. Именно они вызывают утолщение ткани и разрастание сосудов в коже брюха, в результате чего формируется структура, похожая на плаценту млекопитающих.
Внимание исследователей также привлекла работа иммунной системы. Для успешного вынашивания беременности у живородящих необходимо, чтобы организм матери не распознавал эмбрионы как инородные объекты и не вызывал их отторжение. У многих видов такую иммунную невосприимчивость обеспечивает определенный ген foxp3. Однако это вещество не было выявлено у самцов морских коньков, несмотря на отсутствие у них реакции отторжения. Исследователи полагают, что подавление иммунного ответа в данном случае может быть связано с мужскими гормонами, так как андрогены нередко проявляют подобные характеристики.
Биологи также отметили, что рыбы семейства игловых, морские коньки представляют собой удобный объект для исследования эволюции, связанной с переходом от икрометания к живорождению. Генетические данные свидетельствуют о том, что на первых этапах развития икринки могли прикрепляться к специализированной зоне на теле самцов. Защитные выводковые сумки, предназначенные для охраны потомства и его кормления, скорее всего, возникли на более поздних этапах эволюции.