Социальное поведение мозамбикской тилапии (Oreochromis mossambicus), произрастающей на юге Африки, очень сложное. Со строгим иерархическим ранжированием среди мужчин борются на так называемых аренах ухаживания. Самцы тилапии ртом выкапывают землю в песке посреди арены с целью привлечь самок для нереста в этих гнездах.
В то же время они действуют агрессивно, чтобы не подпускать других самцов. Было замечено, что доминирующие мужчины чаще мочатся и выделяют большее количество мочи в воду во время драк по сравнению с их подчиненными соперниками. Моча содержит феромоны, снижающие агрессивное поведение других мужчин. Соединения также заманивают самок в гнездо и изменяют их гормональный статус, ускоряя созревание ооцитов.
Таким образом, феромоны помогают синхронизировать нерест самок и внешнее оплодотворение самцами и, таким образом, увеличивают шансы на репродуктивный успех. Тилапии также демонстрируют такое поведение в неволе, что делает их идеальной модельной системой для воспроизводимых биологических анализов. Тина Келлер-Коста и ее коллеги из Центра морских наук Университета Алгарве в Фару, Португалия, а также исследовательская группа биосинтеза / ЯМР Института химической экологии Макса Планка в Йене, Германия, определили химическое вещество. структура сигнальных молекул у самцов тилапии и изучена их функция. Она собирала образцы мочи у доминирующих самцов и очищала их в несколько этапов, проверяя их на биологическую активность в качестве феромонов после каждого этапа..
Два стероида как основные компоненты в моче
В результате были получены два чистых вещества, химическая структура которых была выяснена с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Их идентичность была подтверждена химическим синтезом: «Две структуры представляют собой стереоизомеры или зеркальные изображения стероида прегнанового типа, связанного с глюкуроновой кислотой», – сказал Бернд Шнайдер, руководитель лаборатории ЯМР в Йене, обобщая результаты анализа.
И мужчины, и женщины показали очень чувствительную реакцию на запах этих двух стероидов. Хотя два феромонных компонента стимулируют гормональную систему самок и запускают нерест, сами по себе они не способны снизить агрессивное поведение соперничающих самцов.
Таким образом, исследователи предполагают, что моча доминирующих мужчин должна содержать дополнительные вещества, которые еще предстоит идентифицировать, которые способствуют этому эффекту в сложной смеси. До сих пор химически идентифицировано очень мало феромонов рыб. «Наше открытие позволит провести дальнейшие исследования, например, механизмов восприятия и обработки этих химических сигналов мозгом, чтобы вызвать реакцию, в данном случае созревание ооцитов и поведенческие изменения», – говорит Тина Келлер-Коста, которая провела эксперименты для своей кандидатской диссертации.
Способы борьбы с инвазивными видами рыб и преимущества для аквакультуры пищевой рыбы
Помимо семейства карповых, тилапии относятся к наиболее важным съедобным рыбам, выращиваемым в промышленных масштабах. Однако их аквакультура во многих тропических и субтропических водах привела к неконтролируемому росту популяции и распространению этого вида. Использование феромонов может помочь оптимизировать аквакультуру видов тилапии за счет повышения фертильности самок и снижения агрессии между конкурирующими самцами.
Феромоны также могут помочь контролировать агрессивное поведение этих рыб, которое угрожает экологическому балансу многих экосистем.