Temperatura wody zmienia płeć ryb – przełomowe odkrycie chińskich naukowców

Naukowcy z Chin dokonali fascynującego odkrycia, które może zrewolucjonizować nasze rozumienie biologii płci u ryb oraz przynieść znaczące korzyści dla akwakultury. Jak wykazały badania opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Water Biology and Security (WBS), temperatura otoczenia bezpośrednio wpływa na zmianę płci u węgorza białego (Monopterus albus), jedynej słodkowodnej ryby, która naturalnie zmienia płeć z żeńskiej na męską.

Węgorz biały, znany również jako wąż ryżowy, od dawna intrygował biologów swoją wyjątkową zdolnością do zmiany płci. Do tej pory jednak naukowcy nie w pełni rozumieli molekularne mechanizmy stojące za tym procesem. Zespół badawczy pod kierownictwem profesora Yuhua Sun dostarczył pierwsze bezpośrednie dowody na związek między temperaturą a aktywacją kaskady genów determinujących płeć u tego gatunku.

Badania wykazały, że podwyższona temperatura aktywuje geny determinujące płeć męską w tkance jajnika węgorza białego. Co ciekawe, mechanizm ten zależy od białka Trpv4 – kanału jonowego wrażliwego na temperaturę, który reguluje napływ wapnia do komórki. Ten sygnał termiczny uruchamia skomplikowaną kaskadę procesów molekularnych, prowadzącą ostatecznie do zmiany płci.

Jednym z kluczowych odkryć jest rola tak zwanego przejścia epitelialno-mezenchymalnego (EMT), w którym komórki nabłonka jajnika mogą przekształcać się w komórki Sertoliego, charakterystyczne dla gonad męskich. Proces ten stanowi molekularny pomost między płcią żeńską a męską u tych fascynujących stworzeń.

Aby dojść do tych wniosków, zespół badawczy przeprowadził kompleksową analizę transkryptomu tkanek gonadowych na różnych etapach zmiany płci, a także wykonał szereg eksperymentów zarówno in vitro, jak i in vivo. Wyniki jednoznacznie wskazują, że sygnały termiczne są odbierane przez termoreceptory, takie jak Trpv4 i Trpm5, a następnie przekazywane do mechanizmów determinacji płci.

Odkrycie to ma ogromne znaczenie zarówno dla podstawowych nauk biologicznych, jak i dla praktycznych zastosowań. Z naukowego punktu widzenia, wypełnia ono istotną lukę w zrozumieniu, jak czynniki środowiskowe wpływają na fundamentalne procesy biologiczne, takie jak determinacja płci. Pokazuje również elastyczność genomu i jego zdolność do reagowania na bodźce zewnętrzne.

W kontekście akwakultury, odkrycie otwiera drzwi do bardziej ekologicznych i ekonomicznych metod zarządzania hodowlą węgorza białego, który jest ważnym gatunkiem hodowlanym szczególnie w Chinach. Kontrola temperatury mogłaby stać się prostym i efektywnym narzędziem do regulowania stosunku płci w populacjach hodowlanych, co może znacząco poprawić wydajność produkcji.

„Hodowcy ryb mogliby manipulować temperaturą, aby uzyskać pożądany stosunek płci w populacji, co ułatwiłoby zarządzanie rozrodem" – wskazują autorzy badania, podkreślając praktyczne zastosowania swojego odkrycia.

Warto zauważyć, że technologia zmiany płci jest już powszechnie stosowana w akwakulturze do produkcji populacji jednopłciowych, co poprawia wzrost i wydajność hodowli różnych gatunków ryb, takich jak tilapie czy węgorze. Jednak w przypadku węgorza białego, kontrola temperatury wydaje się prostszym i potencjalnie bardziej ekonomicznym rozwiązaniem niż stosowane obecnie metody hormonalne.

Odkrycie to rodzi również ważne pytania dotyczące wpływu zmian klimatycznych na dzikie populacje węgorza białego. Globalne ocieplenie i wynikające z niego podwyższone temperatury wód mogą potencjalnie zakłócać naturalny stosunek płci w dzikich populacjach, co może mieć dalekosiężne konsekwencje dla ekosystemów i bioróżnorodności.

Naukowcy podkreślają, że chociaż ich badania dostarczyły przełomowych odkryć, temat wymaga dalszych analiz. Mechanizmy molekularne stojące za zmianą płci indukowaną temperaturą mogą być jeszcze bardziej złożone niż obecnie rozumiemy. Konieczne są dalsze badania, aby w pełni opisać dynamikę tego fascynującego procesu biologicznego i lepiej przewidzieć jego konsekwencje ekologiczne.