Тяжелые металлы «поменяли пол» морским черепахам

Когда наступает время вывода детенышей, самки зеленых морских черепах (Chelonia mydas) возвращаются туда, где когда-то сами появились на свет, — они плывут к песчаным пляжам. Там животные строят гнезда и откладывают яйца. 

Морские черепахи — одни из тех рептилий, пол будущего потомства которых зависит от температуры. Если у млекопитающих пол определяется набором половых хромосом, которые оказались в яйцеклетке после оплодотворения, то у рептилий на него влияет температура окружающей среды уже во время развития яйца. Она вызывает ряд эпигенетических и гормональных изменений на стадии эмбриона. В более прохладных гнездах из яиц вылупляются самцы, в более теплых — самки.  

Поскольку глобальная температура продолжает повышаться, все больше эмбрионов морских черепах развиваются в самок. Например, ученые заметили, что в одной из популяций зеленых морских черепах на севере Большого Барьерного рифа у берегов Австралии в последние годы на 100 детенышей рождается только один самец. 

Группа исследователей из Университета Гриффита (Австралия) под руководством Артура Барраза обнаружила еще одну опасность, с которой сталкиваются морские черепахи. Выяснилось, что к нарушению «баланса» полов у этих рептилий, а именно — к перевесу в сторону самок, могут приводить еще и загрязняющие вещества, попадающие в живую природу из-за деятельности человека. Результаты работы опубликованы в журнале Frontiers in Marine Science. 

Из предыдущих исследований известно, что продукты антропогенного загрязнения нарушают работу эндокринных и репродуктивных систем многих рептилий. Что касается морских черепах, то по большей части такие исследования с ними не проводили. Но зоологи давно знают, что загрязняющие вещества могут накапливаться в организмах этих животных из-за того, что черепахи находят себе пищу вблизи «грязных территорий». Затем самки могут передавать эти вещества потомству во время откладывания яиц. 

Барраз и его коллеги предположили, что «загрязнители», которые передаются от самок морских черепах к детенышам, влияют на формирование пола эмбриона. Чтобы это проверить, ученые собрали на пляже рифового острова Херон 17 кладок яиц (в одной кладке может содержаться до 100 яиц) вскоре после того, как их отложили самки, и перезахоронили рядом с датчиками, отслеживающими температуру внутри гнезда и на поверхности пляжа один раз в час. Когда детеныши вылупились, исследователи усыпили маленьких черепах из 16 кладок и изучили их половые органы, чтобы определить пол.

После ученые удалили печень у вылупившихся детенышей и с помощью масс-спектрометрии, а также биоанализа измерили количество содержавшихся в органе загрязнений.

Оказалось, что из 16 кладок в 11 на свет появилось больше самок, чем должно было исходя из температурных данных. В трех кладках самцов получилось больше, чем ожидалось, а в двух количество самцов и самок соответствовало расчетам, основанным на температурных показателях.

В организмах детенышей, вылупившихся из кладок с бóльшим числом самок, ученые обнаружили высокое содержание кобальта, свинца, бария и сурьмы. А у детенышей из «кладок самцов» уровень этих тяжелых металлов в организмах был гораздо ниже.

«Практически все эти тяжелые металлы [попали в живую природу как] результат промышленной деятельности человека», — пояснил Барраз.

Авторы заключили, что «загрязнители» могут действовать как ксеноэстрогены — синтетические соединения, имитирующие эстроген. То есть такие вещества имитируют функцию женского гормона эстрогена и «перенаправляют» развитие плода в сторону самок.

Ученые отметили, что результаты пока говорят только о корреляции и их нельзя рассматривать как однозначные доказательства того, что тяжелые металлы действительно отвечают за смену пола у зеленых черепах. Тем не менее Барраз уверен, что будущие исследования подтвердят выводы его команды. 

Зеленые морские черепахи занесены в Красную книгу исчезающих видов Международного союза охраны природы. Им угрожают браконьеры, столкновения с лодками, разрушение среды обитания и рыболовные снасти. Теперь ускорить их вымирание могут глобальное потепление и загрязняющие вещества, которые нарушают в популяциях соотношения полов. Взрослым самкам становится все труднее найти себе пару для продолжения рода. 

Отметим, что во время исследования было убито очень много зеленых черепах. Учитывая, что эти животные находятся в Красной книге, в ряде стран получить одобрение этического комитета на такую работу не удалось бы. Однако команда Барраза получила одобрение у политического руководства Австралии.