Ампутация глазных стебельков заставляет креветок размножаться: как это работает?⁠⁠

В промышленном разведении креветок есть одна почти варварская процедура — удаление глазных стебельков. На первый взгляд, это выглядит жестоко и бессмысленно: зачем лишать животных части тела? Но для аквакультуры это вопрос выживания. В природе черные тигровые креветки (Penaeus monodon) охотно размножаются, однако в неволе их репродуктивный цикл даёт сбой. Самки останавливаются на ранних стадиях развития яичников, и фермеры сталкиваются с парадоксом: вырастить креветок можно, а получить от них потомство — почти невозможно. Ампутация глазных стебельков стала решением этой проблемы, но чтобы понять, как она работает, нужно заглянуть вглубь биологических механизмов.

Глазные стебельки креветок — это не просто органы зрения. В их основании скрывается крошечный, но критически важный орган — X-орган синусовой железы. Это центр управления нейроэндокринной системой, вырабатывающий гормоны, которые регулируют рост, линьку и, что особенно важно, размножение. Один из таких гормонов — гонад-ингибирующий (GIH) — действует как «стоп-кран» для репродукции. Он подавляет синтез вителлогенина, белка, из которого формируется желток яиц. В природе уровень GIH снижается при наступлении благоприятных условий для нереста, но в неволе этого не происходит. Удаление глазных стебельков физически устраняет источник гормона, снимая блок с репродуктивной системы.

Эффект проявляется стремительно. Уже через сутки после ампутации в яичниках креветок активируются гены, связанные с гонадолиберином (GnRH) — гормоном, который у позвоночных стимулирует выработку половых клеток. Этот сигнал запускает каскад реакций: повышается уровень кальция в клетках, активируются кальмодулин и кальнексин — белки, регулирующие передачу гормональных сигналов. Одновременно включаются гены, ответственные за синтез прогестерона, который завершает созревание яйцеклеток. Через неделю после процедуры уровень вителлогенина в яичниках увеличивается в 240 раз, а сами органы меняют цвет с белого на темно-зеленый — признак готовности к нересту.

Однако гормоны — лишь часть истории. Созревание яичников требует огромных энергетических затрат. Микрочиповые исследования показали, что через 4–7 дней после ампутации в клетках креветок резко активируются гены, связанные с производством энергии. NADH-дегидрогеназа, цитохром С-оксидаза и другие компоненты дыхательной цепи начинают работать на максимуме, чтобы обеспечить синтез желтка. Это объясняет, почему даже после успешной абляции креветкам необходимо особое питание.

В дикой природе креветки получают необходимые ресурсы из разнообразного рациона, включающего водоросли, мелких беспозвоночных и детрит. В неволе их часто кормят гранулированными смесями, но этого недостаточно. Эксперименты показали, что добавление в рацион полихет — морских червей, богатых полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК) и стероидами — резко повышает шансы на успешное созревание. ПНЖК встраиваются в мембраны клеток яичников, а прогестерон из червей усиливает оогенез. Без этих веществ энергия, высвобожденная после абляции, тратится впустую: креветки могут синтезировать желток, но его качество и количество остаются низкими.

Сама процедура ампутации отработана до мелочей. Чаще всего используют одностороннее удаление — пережимают стебелек пинцетом и отрывают, иногда прижигая рану для предотвращения кровопотери. Регенерация занимает до полугода, но повторная операция обычно не требуется: одного вмешательства хватает для запуска репродуктивного цикла. Однако у метода есть обратная сторона. Ускоренный метаболизм приводит к частым линькам, истощая ресурсы организма. Качество икры снижается: у некоторых видов, например, у розовой креветки (Farfantepenaeus brasiliensis), потомство от аблированных самок менее жизнеспособно. Ослабляется и иммунитет — подавляются гены, ответственные за выработку антимикробных пептидов, что повышает риск инфекций.

Ученые ищут способы заменить абляцию. Один из подходов — РНК-интерференция: введение двуцепочечной РНК, которая «выключает» ген GIH. Эксперименты на черных тигровых креветках показали, что это стимулирует созревание яичников без физического вмешательства. Другой вариант — оптимизация условий содержания. Например, для банановой креветки (Penaeus merguiensis) затемнение резервуаров имитирует эффект абляции, вероятно, влияя на выработку мелатонина. Третий путь — разработка кормов с добавками, стимулирующими синтез половых гормонов. В 2016 году компания Seajoy начала коммерческое производство креветок, выращенных без абляции, используя комбинацию специальных кормов и управления соотношением полов в резервуарах. Пока эти методы уступают в эффективности традиционным, но прогресс есть. Вопрос лишь в том, что пока экономическая эффективность альтернативных способов совершенно не впечатляет.

Ампутация глазных стебельков — это грубый, но эффективный способ «загрузить» репродуктивную систему креветок. За ним стоит сложная цепь событий: от блокировки гормонов до перестройки метаболизма на клеточном уровне. Однако, проблемы здоровья животных остаются очень острыми. Этическая проблема тоже имеет место быть, к примеру, в отдельных странах Европы технология запрещена и активно ведутся исследования альтернативы. Но пока эта процедура остаётся необходимым звеном в цепочке, которая превращает личинку креветки в деликатес.

Источник, по которому написан данный материал: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3168472/

P.S. Ранее текст был опубликован в сообществе CatTech, паблике, который посвящён истории технологий (и не только), там ещё много всего интересного. Это один из пабликов семьи исторического сообщества Катехизис Катарсиса, он же Cat.Cat, давно известный на Пикабу.

P.P.S. Уважаемые читатели, на пикабу очень специфичная ситуация с показом старых постов, если вам понравился этот материал предлагаю посмотреть иные мои тексты, все ссылки ведут на пикабу, а не в телеграмм-канал:
Серия о литературе, посвящённой Северу: Исповедь чукотского жителя; Гостеприимная Арктика; Экспедиция «Жаннетты»; Синсё-мару: как японец открыл Россию и создал книгу про это

Серия истории археологии: Марселино Санс де Саутуола – археолог, которому не верили; Эмиль Картальяк - человек, который принизил и возвысил Марселино Саутуола.

Серия "История личности": Дмитрий Ильин, герой Чесменского сражения

Серия "История кулинарии": Форикол: карательный норвежский деликатес; Деликатесы кухни древнего Рима, восстановленные рецепты.