تغییر جنسیت در میگوی وانامی
میگوی سفید اقیانوس آرام (Penaeus vannamei) یکی از مهم‌ترین گونه‌های اقتصادی میگو در سراسر جهان است که به‌خاطر رشد سریع و سازگاری بالا با آبزی‌پروری شناخته می‌شود. بااین‌حال، این گونه تفاوت‌های جنسی قابل‌توجهی نشان می‌دهد، به‌طوری‌که معمولاً ماده‌ها از نظر اندازه بزرگ‌تر از نرها هستند. این ویژگی باعث ایجاد علاقه فزاینده‌ای به پرورش جمعیت‌های تمام‌ماده برای به حداکثر رساندن بهره‌وری و سودآوری در صنعت آبزی‌پروری شده است.
تحقیقات اخیر، پتانسیل 17β-استرادیو (E2)که یک هورمون جنسی زنانه است را برای ایجاد تغییر جنسیت در میگوهای نر و تبدیل آن‌ها به ماده‌های عملکردی را بررسی کرده است.
یک مطالعه نوآورانه که توسط دانشمندان موسسه اقیانوس‌شناسی آکادمی علوم چین در مجله BMC Genomics منتشر شده است، مکانیسم‌های مولکولی این فرآیند را روشن کرده و بینش‌های جدیدی در مورد نقش سیستم نورواندوکرین در تغییر جنسیت ارائه می‌دهد.
نقش 17β-استرادیول در تغییر جنسیت
یکی از روش‌های امیدوارکننده برای دستیابی به جمعیت‌های تمام‌ماده، تغییر جنسیت القاشده توسط هورمون، به‌ویژه با استفاده از 17β-استرادیول (E2) است. E2 هورمونی جنسی است که نقش مهمی در رشد جنسی ماده 5ا دارد و مطالعات نشان داده است که می‌تواند در گونه‌های مختلف آبزی باعث ایجاد ویژگی‌های ماده شود. بااین‌حال، مکانیسم‌هایی که از طریق آن E2 در سخت‌پوستان تغییر جنسیت ایجاد می‌کند، هنوز به‌طور کامل شناخته نشده است.
مطالعه انجام‌شده توسط وانگ، اثرات مواجهه طولانی‌مدت با E2 بر سیستم نورواندوکرینمیگوی vannamei را بررسی کرد. محققان پست لاروهای مرحله PL5 تا PL85 را در معرض E2 با غلظت 2 میلی‌گرم در لیتر قرار دادند. نتایج قابل‌توجه بود: نسبت ماده به نر در گروه تیمارشده به 2.56:1 تغییر یافت، درحالی‌که در گروه کنترل این نسبت تقریباً 1:1 بود.
حدود 47.93 درصد از میگوهای نر، تغییر جنسیت داده و به ماده‌های فنوتیپی (نئوماده) تبدیل شدند.
تأثیر بر رشد و بقا
درحالی‌که مواجهه با E2 تأثیر قابل‌توجهی بر نرخ بقای میگوها نداشت، اما تأثیر قابل‌توجهی بر رشد آن‌ها گذاشت. نرهای تیمارشده با E2 که تغییر جنسیت ندادند (گروه EM)، رشد کمتری نسبت به نرهای گروه کنترل(CM) control males داشتند. این مهار رشد به آسیب‌های عصبی احتمالی ناشی از انتقال عصبی بیش‌ازحد نسبت داده شد که مسیرهای سیگنالینگ کلیدی مانند PI3K-Akt و چرخه سلولی را مختل کرد.
در مقابل، نئوماده‌ها (گروهNF) تأخیر رشد قابل‌توجهی نشان ندادند، که نشان می‌دهد تغییر جنسیت ممکن است مقاومت خاصی در برابر اثرات مهارکننده رشد E2 ایجاد کند.
بینش‌های ترانسکریپتومی از سیستم نورواندوکرین
این مطالعه از توالی‌یابی RNA (RNA-seq) برای تحلیل ترانسکریپتوم‌های بافت‌های نورواندوکرین، ازجمله گانگلیون ساقه چشم، مغز، گانگلیون قفسه سینه و طناب عصبی شکمی استفاده کرد.
محققان ، 1795 ژن با بیان متفاوت (DEG) را بین گروه‌های CM،EM و NF شناسایی کردند. به‌طور قابل‌توجهی، گروه EM نشان داد که ژن‌های دخیل در چرخه سلولی و مسیرهای سیگنالینگ PI3K-Akt که برای رشد و تکثیر سلولی حیاتی هستند، کاهش می‌یابد. این کاهش به احتمال زیاد به مهار رشد مشاهده شده در گروه EM کمک کرده است.
در گروهNF، (neofemales) کاهش قابل‌توجه در مسیرهای مرتبط با تعاملات گیرنده-لیگاند نورو‌اکتیو و سیناپس‌های دوپامینرژیک مشاهده شد. این مسیرها برای انتقال عصبی و نوروپلاستیسیتی ضروری هستند که نشان می‌دهد E2 ممکن است با تعدیل اتصال تنظیم‌کننده‌های نوروسیگنالینگ بر هویت جنسی و تفاوت‌های مورفولوژیکی تأثیر بگذارد.
استروئیدوژنز و سیگنالینگ انسولین
یکی از یافته‌های کلیدی این مطالعه، فعال‌سازی استروئیدوژنز در گروه NF بود. ژن‌های دخیل در بیوسنتز هورمون‌های استروئیدی، مانند StAR3، 3βHSD و 17βHSD، به طور قابل‌توجهی تنظیم مثبت شدند، که نشان‌دهنده افزایش سطح استروژن و یک مکانیسم خودتنظیمی ممکن برای حفظ هموستاز استروژن است.این فعال‌سازی استروئیدوژنزی احتمالاً عاملی حیاتی در موفقیت تغییر جنسیت القاشده توسط E2 است.
در مقابل، مسیر سیگنالینگ انسولین در گروه NF مهار شد. گیرنده های شبه انسولین، از جمله IGFBP و ILPR، به نوعی، خود تنظیم شده بودند که ممکن است بر سیگنال دهی هورمون غدد آندروژنیک شبه انسولین IAG (insulin-like androgenic gland hormone) تأثیر بگذارد. IAG برای تمایز جنسی نر در سخت‌پوستان ضروری است و تغییر آن ممکن است به فرایند ماده‌سازی مشاهده‌شده در گروه NF کمک کرد5 باشد.
پیامدها برای صنعت پرورش میگو
یافته‌های این مطالعه پیامدهای مهمی برای صنعت پرورش میگو دارد. با درک مکانیسم‌های مولکولی پشت تغییر جنسیت القاشده توسط E2، ممکن است استراتژی‌های مؤثرتری برای تولید جمعیت‌های تمام‌ماده ایجاد شود. این امر می‌تواند منجر به افزایش بهره‌وری و سودآوری شود و همچنین فواید زیست‌محیطی مانند کاهش خطر جمعیت‌های مهاجم میگوهای فراری را به همراه داشته باشد.
نتیجه‌گیری
مطالعه وانگ گامی مهم در درک اثرات E2 بر سیستم نورواندوکرین P. vannamei به شمار می‌رود. این تحقیق تعامل پیچیده بین انتقال عصبی، استروئیدوژنز و علامت دهی (سیگنالینگ) انسولین را در فرایند تغییر جنسیت برجسته می‌کند. این بینش‌ها نه‌تنها درک ما از زیست‌شناسی سخت‌پوستان را عمیق‌تر می‌نماید، بلکه راه را برای رویکردهای نوآورانه در آبزی‌پروری میگو باز می‌کند و تکنیک‌های دیگری مانند هیبریداسیون میگو را برای افزایش بهره‌وری تکمیل می‌کند.
با توجه به رشد تقاضا برای شیوه‌های پایدار و کارآمد در آبزی‌پروری، مطالعاتی از این دست برای توسعه فناوری‌های جدید ضروری خواهند بود.
این مطالعه از طریق پروژه CARS-48، برنامه دانش پژوهان Taishan و بنیاد علوم پسادکترای شاندونگ تأمین مالی شده است.
یانگ یو آزمایشگاه کلیدی زیست‌فناوری تکثیر و آبزی‌پروری پایدار، موسسه اقیانوس‌شناسی، آکادمی علوم چینگ‌دائو چین ، آزمایشگاه زیست‌شناسی دریایی و زیست‌فناوری، مرکز علوم و فناوری دریایی چینگ‌دائو چین. ایمیل: yuyang@qdio.ac.cn
