Обмен химическими сигналами между животными является самой древней формой коммуникации. Сигнальные молекулы феромонов регулируют социальное взаимодействие между конспецифичными особями, в частности, половое влечение самцов и самок. Рыбы полагаются на феромоны для запуска социального ответа и координации полового поведения. Исследователи Морского научного центра в университете Алгарве в Фару, Португалии, и института Макса Планка в Йене, Германии, определили эти сигнальные молекулы в моче самцов Мозамбикской тиляпии (Oreochromis mossambicus). Это вещество способствует продукции гормонов и ускоряет созревание ооцитов у самок. Таким образом, Мозамбикская тиляпия является одним из первых видов, для которых определена химическая структура молекул феромонов и их активность.

На видео видно, как самцы Мозамбикской тиляпии в аквариуме строят ямы из песка, в то время как самки плотной стайкой располагаются сверху.

Мозамбикская тиляпия обитает в южной Африке, и у неё очень сложное социальное поведение. Между самцами строится иерархия в боях за самку на, так называемой, аренах для ухаживаний. С целью спариться с самками мужские особи ртом выкапывают ямки в песке по середине арены. Привлекая особей противоположного пола, одновременно они отгоняют соперников. В отличие от более слабых конкурентов, доминантные самцы во время боя чаще мочатся и испускают больше мочи в воду. Последняя содержит феромоны, которые снижают агрессивное поведение других самцов. Эти вещества привлекают самок к гнезду и, посредством ускорения созревания ооцитов, изменяют их гормональный статус. Таким образом, феромоны помогают синхронизировать момент икрометания самок с возможностью оплодотворить икру самцом. Так как тиляпии демонстрируют это половое поведение в неволе, они является прекрасной моделью для изучения репродуктивной биологии.

Тина Келлер-Коста (Tina Keller-Costa0 и её коллеги из Морского научного центра университета Алгарве в Фаро, Португалии, а также исследовательская группа биосинтеза/NMR из института Макса Планка в Йене, Германии, определили химическую структуру сигнальных молекул самцов тиляпии и изучили их функции. Исследователи собрали образцы мочи у доминантных самцов и путем многостадийной обработки очистили их. На каждом этапе очистки они проверяли биологическую активность образца.

Ключевыми феромонами в составе мочи являются два стероидных гормона

Процедура постадийной очистки привела авторов работы к двум соединениям, чья химическая структура была определена с помощью магнитно-резонансной спектроскопии (NMR). По словам Бернарда Шнайдера, заведующего лабораторией магнитно-резонансной спектроскопии в Йене, эти два вещества являются стереоизомерами или зеркальными отражениями стероида беременности, связанного с глюкуроновой кислотой (20α- и 20β- прегнантриол 3-глюкуронат).

Как мужские, так и женские особи имели высокую чувствительность и ответ на эти два стероида. Хотя два феромона стимулировали гормональную систему самок и запускали нерест, сами по себе, они не способны снизить агрессивность самцов конкурентов. По мнению исследователей, моча доминантного самца должна включать дополнительные вещества, которые обладают подобными свойствами.

Вплоть до сегодняшнего дня у рыб химически определена структура малого числа феромонов. «Наша находка открывает поле для дальнейших исследований, в частности, изучения механизмов рецепции и обработки этих сигнальных молекул в головном мозге. Неизвестно, каким образом они запускают каскад реакций дозревания ооцитов и поведенческие изменения.», сказала Тина Келлер-Коста.

Пути контроля инвазивных видов рыб и польза для рыбоводства

В отличие от представителей семейства Карпопвых, тиляпии относятся к наиболее ценным, представленным на рынке, видам рыб. Однако их выращивание во многих тропических и субтропических регионах ведет к неконтролируемому росту популяции и распространению вида. Использование феромонов может помочь оптимизировать аквакультуру тиляпий за счет увеличения плодовитости самок и снижения агрессивности между самцами. Феромоны также помогут контролировать инвазивное поведение этих рыб, которое угрожает экологическому балансу многих экосистем.
——
Tina Keller-Costa, Peter C. Hubbard, Christian Paetz, Yoko Nakamura, José P. da Silva, Ana Rato, Eduardo N. Barata, Bernd Schneider, Adelino V.M. Canario. Identity of a Tilapia Pheromone Released by Dominant Males that Primes Females for Reproduction. Current Biology, 2014

www.sсiеnсеdаily.соm/rеlеаsеs/2014/08/140829115915.htm