Samiec w ciąży? Naukowcy odkryli sekret koników morskich

Naukowcy z Uniwersytetu w Konstancji we współpracy z ekspertami z South China Sea Institute for Oceanography w Guangzhou, Uniwersytetu w Kilonii oraz Uniwersytetu Harvarda, dokonali przełomowego odkrycia w świecie biologii. Pod kierownictwem prof. Axela Meyera zbadali koreańskie koniki morskie (Hippocampus haema), u których – wbrew znanym schematom biologicznym – to samce zachodzą w ciążę i rodzą potomstwo.

Męska ciąża została dokładnie przeanalizowana na poziomie molekularnym i komórkowym. Wnioski są niezwykłe – samce pełnią funkcję biologiczną typową dla samic, a proces odbywa się bez udziału żeńskich hormonów.

Jak działa kieszeń lęgowa u koników morskich?

Hippocampus haema to wyjątkowy gatunek ryby z rodziny Syngnathidae, u którego samce posiadają wyspecjalizowaną strukturę zwaną kieszenią lęgową. To właśnie do niej samice składają jaja, które są następnie zapładniane przez samca. Kieszeń ta pełni funkcję podobną do macicy i łożyska ssaków. W jej wnętrzu rozwijają się zarodki, zaopatrywane w tlen i składniki odżywcze bezpośrednio z ciała ojca. Kieszeń lęgowa ulega w czasie ciąży znaczącym zmianom. Tkanka tej części ciała grubieje i rozwija sieć naczyń krwionośnych, tworząc środowisko optymalne dla wzrostu zarodków.

Męskie hormony przejmują kontrolę nad ciążą

Największym zaskoczeniem dla naukowców było odkrycie, że cały proces ciąży u samców koników morskich zachodzi bez udziału estrogenów – typowych hormonów żeńskich, znanych z roli w ciążach ssaków. Zamiast tego, kluczową rolę pełnią androgeny, czyli hormony męskie. Jak tłumaczy prof. Axel Meyer, to właśnie androgeny odpowiadają za rozwój i funkcjonowanie kieszeni lęgowej. Powodują one pogrubienie skóry brzucha oraz rozwój naczyń krwionośnych, umożliwiających transport substancji odżywczych i gazów.

To przełomowe odkrycie pokazuje, że ewolucja ciąży u koników morskich obrała zupełnie inną ścieżkę niż u ssaków. Mimo że efekt końcowy – rozwinięcie zarodków wewnątrz ciała rodzica – jest podobny, mechanizmy hormonalne są całkowicie odmienne.

Brak genu foxp3, a jednak zarodki nie są odrzucane

Jednym z kluczowych problemów biologicznych w ciąży jest tolerancja immunologiczna. Organizm matki – lub w tym przypadku ojca – musi rozpoznać zarodki jako nieszkodliwe, mimo że są one genetycznie od niego różne. U wielu gatunków żyworodnych za ten mechanizm odpowiada gen foxp3. Tymczasem u koników morskich gen ten w ogóle nie występuje. Mimo to nie dochodzi do reakcji immunologicznej.

Zespół badawczy podejrzewa, że androgeny mogą również działać jako immunosupresanty – tłumią odpowiedź immunologiczną organizmu samca, co pozwala na utrzymanie zarodków w kieszeni lęgowej bez ich odrzucenia. To kolejna niezwykła adaptacja, która czyni męską ciążę u koników morskich jednym z najbardziej nietypowych zjawisk w królestwie zwierząt. Te ryby mają też inne wyjątkowe zdolności. Koniki morskie pływają powoli, ale atakują w 0,002 sekundy.

Gdzie żyje Hippocampus haema i jak się rozmnaża?

Hippocampus haema to gatunek występujący naturalnie w północno-zachodnim Pacyfiku – głównie w Cieśninie Koreańskiej, Morzu Japońskim oraz u północno-wschodnich wybrzeży wyspy Honsiu. Żyje w wodach przybrzeżnych, preferując miękkie, płytkie dno – najczęściej do głębokości 18 m.

Rozród Hippocampus haema odbywa się w cieplejszych miesiącach – od kwietnia do października lub od maja do listopada. Dorosłe osobniki osiągają długość 6 do 8 centymetrów, choć zdarzają się również osobniki dorastające do 11 centymetrów. Samce rozpoczynają dojrzałość płciową przy długości ok. 5 cm, gdy ich kieszeń lęgowa jest w pełni rozwinięta.

W trakcie jednego cyklu rozrodczego w kieszeni lęgowej samca może rozwijać się od 20 do 76 zarodków (średnio 38,3). Dla porównania, samica wytwarza przeciętnie 47,2 jaj. Stosunek liczby samic do samców wynosi 1:1,7, co sugeruje przewagę liczebną samców w populacji. Zebrane dane nie tylko rzucają światło na unikatową strategię rozrodczą Hippocampus haema, ale także ukazują możliwości, jakie daje ewolucja w zakresie odwrócenia ról płciowych.

Źródło: Nature Ecology & Evolution