Ученые Камчатского государственного университета имени Витуса Беринга совместно с коллегами из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН и Института биологии развития имени Н.К. Кольцова РАН выяснили, что определяет формирование разных экологических форм лососевых рыб. Результаты исследования показали, что ключевую роль в этом процессе играют температура воды и гормоны щитовидной железы, а не только генетические различия.
Исследование было посвящено гольцу-мальме, который обитает в реке Камчатка и озере Кроноцком. По данным Камчатского государственного университета имени Витуса Беринга, в этих водоемах существуют три формы одной рыбы: крупная хищная, средняя, питающаяся донными организмами, и небольшая насекомоядная. Несмотря на совместное обитание, они практически не скрещиваются, поскольку возвращаются на нерест в разные участки с различной температурой воды.
Чтобы выяснить влияние температуры, ученые в течение 2015–2016 годов наблюдали за условиями на нерестилищах, а затем вырастили икру разных форм в лаборатории при строго контролируемых температурных режимах. На каждом этапе развития специалисты измеряли содержание гормонов щитовидной железы и следили за формированием костей черепа у мальков.
Эксперименты показали, что икра, развивающаяся в холодной воде, получает от матери больший запас гормона Т4 и развивается быстрее. В теплой воде запас гормона оказывается ниже, поэтому развитие замедляется. Различия проявляются еще до того, как у молоди начинает полноценно работать собственная щитовидная железа.
Для проверки результатов исследователи вырастили икру одной и той же формы при разных температурах. Оказалось, что в холодной воде мальки приобретали признаки хищной формы, а в теплой — особенности карликовой. В отдельной серии опытов ученые искусственно изменяли уровень гормона Т3, сохраняя одинаковую температуру. Выяснилось, что гормональный фон влияет на скорость формирования скелета даже сильнее, чем температура окружающей среды.
По словам научного сотрудника Камчатского государственного университета имени Витуса Беринга Евгения Есина, исследования позволили описать механизм, при котором температура среды через работу щитовидной железы регулирует темпы развития рыбы. Авторы считают, что такая особенность помогает одному виду быстро приспосабливаться к разным условиям без изменений генома. В дальнейшем ученые планируют продолжить исследования на базе создаваемого в КамГУ «Кампуса первооткрывателей» в рамках федеральной программы развития научной инфраструктуры.
