Гермафродитизм

Гермафродитизм (на ім'я грецького бога Гермафродіта (ін.-грец. Ἑρμαφρόδιτος)) - одночасна або послідовна наявність у організму чоловічих і жіночих статевих ознак і репродуктивних органів.

Розрізняють природний гермафродитизм, властивий різним видам тварин та рослин (однодомність) та аномальний (патологічний) гермафродитизм нормально роздільностатевих тварин (див. Гінандроморфізм, Інтерсексуальність).

Природний гермафродитизм

Гермафродитизм досить поширений у природі — як у рослинному світі (у разі зазвичай використовуються терміни однодомність чи багатодомність), і серед тварин. Більшість вищих рослин є гермафродитами, у тварин гермафродитизм поширений передусім серед безхребетних — низки кишечнополостных, переважної більшості плоских, деяких кільчастих і круглих черв'яків, молюсків, ракоподібних (зокрема, більшості видів усоногих раків) і комах (кокцид.

Серед хребетних гермафродитами є багато видів риб, причому найчастіше гермафродитизм у риб, що населяють коралові рифи.

При природному гермафродитізм особина здатна продукувати як чоловічі, так і жіночі гамети, при цьому можлива ситуація, коли здатність до запліднення мають обидва типи гамет (функціональний гермафродитизм), або тільки один тип гамет (афункціональний гермафродитизм).

Гермафродитизм є одним із різновидів статевого розмноження: організми-гермафродити продукують чоловічі та жіночі гамети, злиття яких утворює зиготу в статевому процесі.Оскільки основною еволюційною перевагою статевого розмноження є рекомбінація генетичного матеріалу батьківських особин при перехресному заплідненні (екзогамії), в ході еволюції у більшості видів виробилися різні форми гермафродитизму, що запобігають самозаплідненню (автогамію), а у багатьох водоростей, грибів, грибів - Серед гельмінтів (паразитичних черв'яків) самозапліднення досить поширене.

Синхронний гермафродитизм

При синхронному гермафродитізм особина здатна одночасно продукувати і чоловічі, і жіночі гамети.

У рослинному світі така ситуація найчастіше призводить до самозапліднення, що зустрічається у багатьох видів грибів, водоростей та квіткових рослин (самозапилення у самофертильних рослин).

У тваринному світі самозапліднення при синхронному гермафродитизм зустрічається у гельмінтів, гідр і молюсків, а також деяких риб (Rivulus marmoratus) однак у більшості випадків автогамія запобігається будовою статевих органів, при якому перенесення власних сперматозоїдів у жіночі статеві органи особини фізично неможливе (молюски, зокрема, аплізії, війкові черв'яки), або неможливістю злиття власних диференційованих гамет у життєздатну зиготу.

Відповідно, при екзогамному синхронному гермафродитизмі спостерігається два типи копулятивної поведінки:

• взаємне запліднення, при якому обидві копулюючі особини виконують роль одночасно самців і самок (найчастіше серед безхребетних, як приклад можна навести дощових хробаків, виноградних равликів)
• послідовне запліднення — одна з особин відіграє роль самця, а інша самки; Hypoplectrus і Serranus).

Біолог СПбГУ: равлики-псевдогермафродити можуть допомогти зрозуміти, наскільки забруднені моря Арктики

Постдок СПбГУ Іван Нехаєв вивчив равликів і вперше виявив, що у дорослих самок виду Boreocingula martyni виростають недорозвинені чоловічі статеві органи.

Всі представники роду Boreocingula. Перший ряд: Boreocingula martyni, Boreocingula alaskana, Boreocingula sirenkoi.

Постдок Санкт-Петербурзького державного університету Іван Нехаєв вивчив равликів з роду Boreocingula - крихітних черевоногих розміром всього півсантиметра - і вперше виявив, що мікромолюски можуть виявляти ознаки псевдогермафродитизму: у дорослих самок виду Boreocingula martyni виростають недорозвинені.

Що цікаво, равликів із рідкісною аномалією знайшли у забруднених припортових районах Арктики, тому у перспективі цих молюсків можна використовувати для моніторингу стану навколишнього середовища. Результати дослідження опубліковані в журналі Polar Biology.

«Деякі види молюсків є повністю гермафродитами (у них є і чоловічі, і жіночі статеві органи), досить рідко в інших видів стать може змінюватися протягом життя, до того ж вкрай рідко зустрічається аномалія, коли у особини однієї статі починають розвиватися статеві ознаки іншої статі», - розповів співробітник Лабораторії макроекології та біогеографії безхребетних СПбДУ.

Новий для науки вид Boreocingula sirenkoi та фотографії деталей його морфологічної будови, отримані за допомогою електронного скануючого мікроскопа / © Іван Нехаєв

Саме така незвичайна метаморфоза сталася з дорослими статевозрілими самками мікромолюски Boreocingula martyni: у всіх равликів Іван Нехаєв виявив невеликий пеніс.

Карта Арктики та Субарктики з точками, де знаходили молюсків. Трикутниками відзначені місця виявлення нового виду Boreocingula sirenkoi; гуртки - Boreocingula martyni; ромби - Boreocingula alaskana; зірочки - Boreocingula castanea; П'ятикутники - Boreocingula globulus / ©Іван Нехаєв

Зразки цього виду були зібрані в бухті Роджерс на острові Врангеля і в бухті Певек на Чукотці - припортових територіях, забруднених оловоорганічних сполук. Ці речовини раніше активно використовували у фарбах для суден, тому що токсичні склади не давали кораблям обростати морськими організмами — молюсками та ракоподібними.

Міжнародна конвенція, яка заборонила застосовувати на судах протизворотні системи з оловоорганічними сполуками, набула чинності відносно нещодавно — у вересні 2008 року, тому негативний вплив на морські екосистеми спостерігається досі.

Як розповів постдок СПбГУ, існують дослідження, проведені, наприклад, на молюсках з іншого сімейства (Мурексах), які показують явний зв'язок між числом особин з такою самою аномалією та концентрацією оловоорганічних сполук в їхньому середовищі.

Це було показано в експериментах вчених із Тунісу.При цьому сьогодні дослідникам невідомі жодні інші причини, крім забруднення навколишнього середовища, через які молюски можуть стати псевдогермафродитами.

«Це дозволяє нам висунути гіпотезу про те, що мікромолюски Boreocingula martyni можна використовувати для біоіндикації морських забруднень, — розповів Іван Нехаєв. — Справа в тому, що сьогодні виходить дешевше набрати кілька десятків равликів і розкрити їх, аніж робити аналізи проб води. Таку роботу можна проводити, скажімо, на спеціально обладнаних станціях біля узбережжя — знадобляться стереомікроскоп і спеціально навчена людина. До того ж щільність поширення мікромолюсків набагато вища, ніж у великих організмів, — їх легше знайти».

Фрагменти статевої системи молюсків Boreocingula martyni: у центрі – копулятивний орган самця. З боків - недорозвинені компілятивні органи, виявлені у самок / © Іван Нехаєв

Усього біолог СПбГУ проаналізував близько 1000 особин із колекцій Зоологічного інституту РАН, а також наукових установ Данії, Норвегії та США. У досліджуваному матеріалі зустрічаються молюски, зібрані як і 1830-ті роки, і у кінці 2000-х.

До того ж у цій роботі дослідник описав раніше невідомий науці вид мікромолюсків — Boreocingula sirenkoi, названий так на честь Бориса Сиренка — головного наукового співробітника Лабораторії морських досліджень Зоологічного інституту РАН, який зробив великий внесок у вивчення морських молюсків Росії.

Дослідження підтримано грантом Російського наукового фонду №18-74-00010 та грантом президента Росії для молодих кандидатів наук №MK-4797.2018.4.