Hormoni un gēni

Gūpiju mazuļu dzimuma attiecība metienā: 50% tēviņu, 50% mātīšu.

 

             Akvāriju dzīve piedāvā akvāriju turētājam ne mazums noslēpumu. Pat pieredzējušus akvāristus pārsteidz pilnvērtīgu, nārstojošu šķēpnešu, pecīliju un starpformu mātīšu pārtapšana par tēviņiem vai gadījumi, kad atsevišķi audzēta un turētā gūpiju māte piepeši piedzimst mazuļi un tie visi ir mātītes. Dažreiz no ārzemēm ievestas zivis neizdodas saglabāt tikai tāpēc, ka piedzimst tikai viena dzimuma mazuļi.

             Piemērus nav tālu jāmeklē, piemēram, žurnāla „Makšķerēšana” 1986. gada 6. numura 30.lpp, kurā ir raksts par dzimuma attiecībām rasboras mazuļiem (Rasbora heteromorpha). Ne mazāk pārsteidzoši ir presē sastopamie raksti par rezultatīviem dzimuma izmainīšanas gadījumiem tulapijām, gūpijām, karūsām, karpām, forelei, simai, lasim un dažām citām zivīm, izmantojot hormonus.

             Šādi gadījumu akvāriju turētāju vidē izraisa daudz strīdu: vieni apšauba paziņojuma ticamību, citi apspriež notikuma cēloņus, citiem atkal interesē vai var izmantot hormonus zivju pavairošanā un selekcijā.

             Interese par šādiem eksperimentiem man radās pirs pusgadsimta, vēl skolas laikā, kad izlasīju M.Zavadskova grāmatu „Dzimums un tā pazīmju attīstība (formu izveides analīze”, izdota 1922. gadā Maskavā. Daudz vēlāk izlasīju rakstu žurnālā „Aquarien Terrarien” (VDR) par amerikāņu zinātnieka M.Gordona pētījumiem, kuros izmantojot metiltesteronu (sintētisks analogs dabīgam vīrišķam dzimuma hormonam – testosteronam) gūpiju mātēm tika panākta košu krāsu izpausme. Noskaidroju, ka amerikāņu akvāriju turētāji veiksmīgi izmanto šo metodi gūpiju selekcijā (G.R.Akseldorfs, V.Vinters, 1957), nolēmu to izmēģināt pats.

             Par pētījuma rezultātiem pastāstīšu nedaudz vēlāk, bet sākumā jātiek skaidrībā ar dzimuma noteikšanas procesu zivīm, jo savādāk nevar izskaidrot iepriekš minētos gadījumus.

             Vispirms jāzina, ka dažādām sugu zivīm dzimuma noteikšanās process ir atšķirīgs, tātad hormonu lietošanas mērķiem, metodēm un efektivitātei arī jābūt dažādai.

             Vairumam zivju ir dažādi dzimumi: ir gan mātītes, gan tēviņi, bet eksistē arī hermofrodīti. Tās var iedalīt 2 grupās: sinhronie – zivis, kurām vīrišķie un sievišķie orgāni attīstās vienlaicīgi un ir iespējama pašapaugļošanās (akmens asaris – Serranus scriba, Rivulus marmoratus); un secīgie – dzīves laikā zivis secīgi izmaina dzimumu un pašapaugļošanās nav iespējama (jūras asaris – Sparidae dzimta; daži gubani no Labridae dzimtas). Pēc V.S.Kirpičnikova domām (1969) abu tipu hermafrodītiem ģenētiskasi dzimuma noteikšanas mehānisms neeksistē. Ja tā tas ir, tad hormonu izmantošanai, ar mērķi izcelt dzimumam raksturīgās krāsas iezīmes vai citas pazīmes, nav jēgas.

             Atsevišķi hermafrodīti eksemplāri ir sastopami arī zivīm, kurām ir izteiks dzimuma iedalījums: sīgām, karpām, gūpijām. Karpām un gūpijām, kā izrādījās, ir iespējama pašapaugļošanās (H.Špurvajs, 1957). Tādi var izskaidrot gadījumus, kad nevainīgas gūpiju mātes dzemdē mazuļus, kas visi izrādās tikai mātītes.

             Vairumam zivju, ieskaitot tās, kurām pa retam uzrodas hermafrodīti, ir izteikti ģenētiskie mehānismi, pēc kuriem tiek noteikts mazuļu dzimums.

             Par primitīvāko tipu var uzskatīt poligēnu dzimuma noteikšanu: vīrišķie un sievišķie gēni atrodas daudzās hromosomās, bet kā virzīsies attīstība atkarīgs no šo gēnu sabalansētības. Speciālas dzimuma hromosomas neeksistē. Katrs atsevišķs gēns, veicinot sievišķo vai vīrišķo dzimumu, salīdzinoši maz ietekmē attīstību, tāpēc apkārtējās vides izmaiņas, dzimuma attiecība visā populācijā, genotipiskā vide var veicināt atsevišķu pieaugušu eksemplāru dzimuma maiņu (šķēpneši – Xiphophorus helleri, dažas pecīlijas – Poecilia (limia) vittata, P.(limia) caudofasciata). Pēc maniem novērojumiem, turot Pecīliju mātītes metiltesterona šķīdumā, tāda pat koncentrācijā kā gūpijām, pamatā gadījumu noved pie to pārtapšanas pilnvērtīgos tēvos.

             Pilnvērtīgāks ir dzimuma noteikšanas mehānisms, kas raksturīgs vairumam kaula zivīm, kurā noteicoša loma ir dzimuma hromosomām. Tas raksturīgs gūpijām, pecīlijām (Xiphophorus maculatus, X. Variatus) un vairumam mūsu akvāriju zivīm.

             Divdzimumu augiem un dzīvniekiem ķermeņa šūnās katra hromasoma ir pārstāvēta ar tā saucamām homoloģiskām hromosomām, kas veidojas viena no tēva, otra no mātes organisma. Dzimuma šūnas (spermatozoīds un olšūna) satur tikai vienu no 2 homoloģiskām hromosomām.

             Karotipā (hromosomu komplekta pazīmes tiek raksturotas ar skaitu, izmēru, hromosomu formu), kas katrai sugai atšķirīgs, dzimuma hromosomas ir izņēmums : atšķirībā no pārējām hromosomām viena dzimuma hromosoma ir homologa tiek saukta par nepāra.

             Zivīm, tāpat kā citiem dzīvniekiem un augiem ir 2 dzimuma noteikšanas tipi: no vīrišķā vai sievišķā heterogenitāte (neviendabīga). Zivīm ir izplatīta vīrišķā heterogenitāte (mātītes XX, tēviņi XY). Dotajā gadījumā homologa nav Y hromosoma, kas nosaka vīrišķā dzimuma attīstību.

             Ģenētiska indivīda dzimuma noteikšana notiek apaugļošanās brīdī, tas ir, saplūstot vīrišķai un sievišķai gametai. Ja ir vīrišķā heterogenitāte, tad mātītes veido tikai viena veida olšūnas (zivīm – ikrus) – tās visas nes tikai X hromosomas, bet tēviņi veido 2 veidu spermatozoīdus– ar X un ar Y hromosomām. Apaugļošanas laikā, olšūnā nonākot spermatozoīdam ar X hromosomu, tiek nodrošināta mātīšu dzimšana (X+X=XX), bet ar Y hromosomu – tēviņu (X+Y=XY). Vīrišķā heterogenitāte raksturīga gūpijām, pecīlijām X.maculatus no Meksikas. Interesanti, ka tai pašai pecīlijas tikai no Hondurasas ir mātīšu heterogenitāte. Sievišķā heterogenitāte tāpat raksturīga 3 veidu gambūzijām.

             Mātīšu heterogenitātes gadījumā saglabājas tāds pats dzimuma noteikšanas princips kā tēvu heterogenitātes gadījumā, tikai šoreiz dzimums nav atkarīgs no spermatozoīda tipa, bet gan no olšūnas. Vienāda dažādu gemetu saplūšanas varbūtība parasti nodrošina aptuveni vienādu mātīšu un tēviņu pēcnācēju skaitu.

             Pēc V.S.Kurpičnikova (1969) domām apkārtējās vides ietekmē (temperatūra utt.) dzima noteikšanas mehānisma izmaiņas iespējamas arī zivīm, kurām ir dzimumam hromosomas. Eksperimentāli tas pierādās tikai izmantojot dzimuma hormonus uz zivīm to attīstības sākuma stadijās. Raksturīgi, ka „pārvērsto” zivju dzimums, kas iegūts attīstoties hormonu ietekmē, tāpat kā citas dzīves laikā izveidojušās pazīmes, pēcnācējiem netiek nodotas un tās atkal nosaka dzimumam hromosomas. Citiem vārdiem – hormoni neietekmē genotipu. To pamato arī T.I.Jamomoto (1953, 1958) veiktie eksperimenti. Viņš deva tikko no ikriem izšķīlušiem Oryzias latipes mazuļiem estronu (sievišķais dzimumam hormons), pievienojot to barībai: 1250 vienības uz 1 g barības; un tā sintētisko analogu – stilbestronu (5000 vienības uz 1g barības) 8 mēnešus. Visi mazuļi bija mātītes, bet hormonu ietekmē pārvērstie zivtiņu tēvi, joprojām saglabāja vīrišķo dzimuma hromosomu komplektu. Šis pašas zivtiņās mazuļu vīrišķo dzimuma hormonu analoga - metiltesterona ietekmē (25-50 µg uz 1g barības) no mātītēm pārtapa par tēviem, saglabājot sievišķo dzimuma hromosomu komplektu.

             Šo iespēju – izmainīt dzimumam sadalījumu, neizmainot dzimumam hromosomu komplektu, P.A.Vunders izskaidro ar to, ka organismā nonākušie hormoni paātrina vai apspiež induktoru rašanos (hormonu vai hormona veida vielas), kuras kontrolē dzimuma noteikšanas gēns.

             Iepazīstoties ar Jamomoto darbiem, nolēmu neaprobežoties savos eksperimentos tikai ar pieaugušu mātīšu krāsojuma izmaiņām metiltesterona ietekmē, bet arī pamēģināt, audzējot hormonu šķīdumā gūpijas genotipiskas mātītes pārvērst tēvos un iegūt no tiem pēcnācējus. Metiltesterona šķīdumu izgatavoju pēc M.Gordona ieteiktās receptes: 0,1g metiltesterona izšķīdināju 100 cm3 70% etil- vai metilspirtā, kuram pēc tam pievienoju 900 cm3destilēta ūdens. Ieguvu 1l šķīduma, kuru ik pēc dienas pievienoju akvārijam ar zivīm pēc principa – 1 piliens uz 1l ūdens.

             Pētījumu, turot šādas koncentrācijas metiltesterona šķīdumā gūpiju mātītes, parādīja, ka, lai „attīstītos” vairums krāsas plankumu uz mātītes ķermeņa un spurām, pietiek ar 3-4 nedēļām. Jaunas, nevainīgas mātītes iekrāsojās ātrāk nekā vecākas jau nārstojušās mātes. Jaunu mātīšu (2-4 mēnešu vecas) turēšana hormonu šķīdumā var izraisīt neatgriezenisku neauglību, tai pat laikā vecas, nobriedušas mātītes var atrasties šķīdumā 30-35 diennaktis nezaudējot vairošanās spējas. Izņemot krāsojumu, šādām mātītēm palielinās muguras un aste4s spuras izmēri, bet anālā spura kļūst spica. Anālās spuras izteikts saasinājums liecina, ka hormonu terapija ir jāpārtrauc, savādāk mātītes nevairosies. Pirms likt iekrāsotās mātītes pie tēviņiem, tās uz 35-40 diennaktīm jānovieto tīrā ūdenī, lai atjaunotu auglību. Periodiski turot mātītes hormonu šķīdumā un tīrā ūdenī, man izdevās panākt būtisku astes un muguras spuras palielināšanos, saglabājot zivju auglību. Izmantojot lielākas koncentrācijas hormonu šķīdumu, var panākt mātīšu neauglību.

             Iekrāsošanās ātrums, auglības zaudēšana un tās atjaunošanas iespēja atkarīga, pārējos vides faktorus nemainot, ne tikai no mātītes izmēra, vecuma un sugas, bet arī no individuālām iezīmēm: viena vecuma mātītes no viena metiena atšķirīgi reaģē uz hormonu terapiju. Tāpēc, lai nezaudētu mātīšu vairošanās spējas, tās ieteicams sākt apstrādāt ar hormoniem pēc mazuļu iegūšanas. Pēc iekrāsošanas pabeigšanas var šķirot nederīgās mātītes un to mazuļus.

             Apaugļotas mātītes, kuras tiek pakļautas metiltesterona iedarbībai, var dzemdēt mazuļus, kuri var būt jau krāsoti. Ja mazuļus audzē metiltesterona šķīdumā, tad var iegūt metienu, kurā būs tikai tēviņi. Ja hormonu šķīdumā audzē mazuļus, kuri dzimuši zivij, kas nav turēta hormonu šķīdumā, tad par tēviņiem pārtop tikai daļa genotipa mātīšu. Pārējās, pārceļot tās uz tīru ūdeni, pārdzīvo atpakaļ ejošu attīstību , pakāpeniski zaudējot tēviņu iezīmes. Daļa no tām pilnībā atgūs mātītes izskatu un spējas vairoties, bet lielais vairums būs neauglīgi hermafrodīti ar mātītes formas ķermeni.

             Metiltesterona šķīdumā audzētos tēviņus pēc krāsojuma var nekļūdīgi sadalīt 2 grupās: genotipa tēviņi (XY) un genotipa mātītes (XX). Genotipa tēviņi ir „bagātīgāk” krāsoti, jo tiem ir krāsu plankumi, kas raksturīgi tēviņiem un mātītēm, bet invertiem tēviņiem (genotipa mātītes) ir krāsu plankumi, kas raksturīgi tikai mātītēm. Tieši šīs, pirms hormonu apstrādes, nepamanāmās pazīmēs mātītes nodod saviem dēliem, kuriem tās kļūst pamanāmas, pateicoties augstākam vīrišķo hormonu līmenim organismā (vīrišķie un sievišķie hormoni attīstās katrā indivīdā, bet to daudzuma attiecība ir dažāda).

             Invertie tēviņi (genotipa mātītes) spēj vairoties, bet to pēcnācēji ir tikai genotipa mātītes; mazuļi no hormonu šķīdumā audzētiem genotipa tēviņiem, kas nav zaudējuši auglību, kā parasti, sastāv no vienāda skaita normālu mātīšu un tēviņu.

             Pieaugušas, dzimuma briedumu sasniegušas mātītes man pārvērst auglīgos tēviņos neizdevās, kaut arī mēģināju izmantot arī augstākas hormonu devas un ilgāku apstrādes laiku. Apstrādātās mātītes aktīvi aplido normālās mātītes un kāzu deju laikā tik pat kā neatšķiras no normāliem tēviņiem, bet mazuļus izdot neizdevās. Pagaidām vēl neesmu noskaidrojis, kas par vainu: vai tās nespēj producēt spermatozoīdus, vai astes spura pilnībā nepārtop par gonopodiju. Interesanti, ka inverto tēviņu meitas pārvērst tēviņos man izdevās ļoti, ļoti reti.

             Protams, ka ar šiem eksperimentiem nepietiek, lai izdarītu secinājumus. Tie ir interesanti pēc savas būtības, bet diez vai tiem atradīsies pielietojums akvāriju zivsaimniecībā. Bet tomēr, kad pavairojot zivis, tiek iegūti tikai viena dzimuma pārstāvji un pretējo dzimumu nav kur iegūt, varbūt ir vērts riskēt un ar hormoniem izmainīt dzimumu daļai metiena mazuļu.

             Interesanti ir ilgstoši (6 un vairāk mēnešus) gūpiju mazuļu, kuri dzimuši hormonu šķīdumā, audzēšanas rezultāti. Pāris gadus nodarbojos ar zaļa ķermeņa plīvursatu gūpiju pavairošanu. To astes un muguras spuru klāj ir zaļas krāsas raksts. Astes un muguras spuras forma ir vienāda tik pat kā visiem tēviem: būtiskas novirzes no standarta netika novērotas vairākās paaudzēs. Šajā sugas gūpijā man nepatika, ka ne visām mātītēm hormonu šķīdumā parādījās raksturīgais ķermeņa krāsojums (agrāk uzskatīja, ka šī pazīme saistīta ar tēviņiem, bet vēlāk izrādījās, ka tā un daudzas citas pazīmes var tik nodotas no mātītes).

             Lai pavairojot, izmantotu tikai man vajadzīgās mātītes, sāku tās iekrāsot pēc mazuļu iegūšanas. Pāris mātītes iznērsa mazuļus metiltesterona šķīdumā, kur tie auga vairākus mēnešus. Liels bija mans pārsteigums, kad metienā atradu tēviņus un hermafrodītas mātītes, kuras pēc astes spuras formas varēja pieskaitīt pie viesiem man zināmiem standartiem: asstūru plīvurastes, karoga astes, lirveidīgas astes, adatastes. Izmainījās arī astes spuras zīmējums: smalkais „sietiņš” pārtapa par „paklāju”.

             Diemžēl navaru neko pateikt par hormona dozāciju mazuļu augšanas laikā, jo hormons periodiski netika dots, bet bija mirkļi, kad tā koncentrācija bija augstāka. Nemainīgs bija tikai viens faktors: metiltesterona šķīdumā ievietoju mātītes, kuras pirms apstrādes dzemdēja tipiskus plīvurspuru tēviņus.

             Šī neplānotā eksperimenta rezultāti ļauj pieņemt, ka dzimuma hormoni var būtiski ietekmēt ne tikai spuru lielumu, bet arī to formu. Tālākiem pētījumiem jāpierāda vai ir vērts pielietot hormonus, lai paātrinātu mātīšu pārbaudi pēc mazuļiem, ja selekcionāru interesē tikai noteiktas formas spuras.

             Vienā gūpiju „iekrāsošanas” pētījumā, nomainīju metiltesteronu ar citu analogu vīrišķo dzimumam hormonu – metilēndrostendinolu. Pievienoju to tieši ūdenī 0,25-0,5 mg/l. Šo hormonu, tāpat kā metiltesteronu, uzskata par ūdenī nešķīstošu, bet, lai iekrāsotu gūpiju mātītes, pietiek ar to klātbūtni vien. „Iekrāsošanās” process noritēja nedaudz savādāk, nekā ar metiltesteronu: krāsu pārejas no vienas uz otru nebija tik izteikta. Metiltesteronā mātīšu augšanas tempi samazinājās, bet metilēndrostendinolā – paātrinājās. Ja ņem vērā, ka arī vīrišķie dzimuma hormoni (androgēni) un sievišķie (estrogēni) tiek veiksmīgi izmantoti lopkopībā un zivsaimniecībā augšanas stimulēšanai, tad var secināt, ka metilēndrostendinola izraustā paātrinātā augšana saistīta ar veiksmīgāki šķīduma koncentrācijas izvēli nekā metiltesterona gadījumā.

             H.G.Petcolds (1960) ziņo (bez dozācijas norādīšanas), ka ūdenim pievienotais tireodīns aizkavē gūpiju attīstību, bet ļauj tās izaudzēt par 1/7 ielākas (garākas) nekā parasti. Šo iespēju apstiprina pētījumi ar lasi, pievienojot ūdenim 0,1-10 mg/l tiredīna (Jaržombeks V.V. u.c. 1986).

             Šķiet, ka augšanas stimulācijai zivīm un citiem dzīvniekiem labāk izmantot no hipofīzes ekstraktētus somatotropos hormonus (augšanas hormoni), bet sintētiskie to analogi vēl nav izveidoti, bet dabīgos var iegūt tikai nenozīmīgās devās. Akvāriju zivsaimniecībā to var izmantot tikai lielu zivju augšanas stimulēšanai, kurām var veikt injekcijas (tā ievadīšana organismā ar barību nav efektīva, jo barības traktā tas zaudē aktivitāti), tāpēc būtu interesanti ar akvārija zivīm atkārtot pētījumus, kurus veica uz tritoniem un kurkuļiem. Pamatojoties uz literatūrā pieejamām ziņām, S.S.Švarcs (1980) apgalvo, ka tritonu un kurkuļu barošana ar moluska gaļu (diemžēl molusku veids nav norādīts) būtiski paātrina augšanas procesus.

             Iespējams, ka augšanas paātrināšana hormonu ietekmē, tāpat kā citas individuālā attīstībā iegūtās iezīmes nav mantojamas, tāpēc izmantot hormonus, lai radītu lielākas vai ātrāk augošas zivis nav jēgas.

Šajā rakstā, mans mērķis nebija dot gatavs receptes, man vienkārši gribējās parādīt akvāriju turētājiem, cik svarīgi ir risinot kādus jautājumus, meklēt atbildes zinātniskajā literatūrā un eksperimentēt pašam, jo tas āluj izparst daudzas parādības, kas norisinās akvārijos.


Rakstu tulkoja Normunds Griķītis

Orģinālteksts J. Aleksandrovs

Veidots ar Mozello - labo mājas lapu ģeneratoru.

 .