У рапаны из популяций Крыма самки не маскулинизируются даже в самых загрязненных бухтах

текст Игорь Бондарев, кандидат биологических наук Институт морских биологических исследований РАН, Севастополь
иллюстрации Галя Панченко

В результате экологических изменений Черного моря за последние несколько десятков лет у берегов Крыма появились карликовые и другие необычные формы раковин рапаны, а в половых железах моллюсков с нормальной морфологией каротиноиды, похоже, начинают уступать место другим пигментам. На Атлантическом побережье США и западном побережье Черного моря у самок рапаны часто обнаруживаются признаки гермафродитизма, но крымские рапаны предпочитают оставаться в традиционных рамках.

Карлики и другие "чудеса"

За жизнью рапаны следят ученые всех причерноморских государств. Самыми длительными и многосторонними наблюдениями за моллюском может похвастаться Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского (ранее Севастопольская биологическая станция, потом Институт биологии южных морей). Многолетние данные позволяют замечать новые, порой неожиданные аспекты изменчивости вида. Например, практически полное исчезновение устрицы и резкое падение численности мидии в конце 1990-х годов вынудило рапану перейти на питание более мелкими двустворчатыми моллюсками. В результате появились карликовые рапаны  01, даже целые популяции, состоящие из карликовых особей.

Были также обнаружены повторяющиеся морфологические мутации  02, которые, хотя и довольно редки, но представляют интерес для эволюционистов.

Самки с мужскими признаками

Существенные изменения происходят и с внутренними органами рапаны. Причем эти изменения затрагивают наиболее консервативные системы организма — репродуктивные органы.

По раковине рапаны невозможно определить, самец это или самка. Но если извлечь моллюска из раковины, пол легко определяется по наличию крупного пениса у самца и окраске гонад (половых желез): оранжевых семенников у самцов и желтых яичников у самок рис.02.

В 2006 году американские исследователи обнаружили у значительной части (до 50%) самок рапаны из Чесапикского залива (США) отклонения окраски гонад, связанные с маскулинизацией. У этих женских особей присутствовал редуцированный пенис, а цвет гонад имел оранжевый оттенок, характерный для самцов. Было высказано предположение, что такие отклонения обу-словлены воздействием химических веществ — антропогенных загрязнителей морских вод. В 2009 году румынские исследователи в популяциях западной части Черного моря также обнаружили самок рапаны с мужскими признаками. Такими у румынских берегов оказалось около 30% от общего числа самок.

У рапаны из популяций Крыма за весь период наблюдений самки с пенисом не обнаружены даже в самых загрязненных бухтах. По нашим данным, средний уровень загрязнения пестицидами (изомерами гексахлорциклогексана и пестицидами группы ДДТ) моллюсков в бухте Круглой соответствовал средним значениям концентраций пестицидов в моллюсках из курортного района Мамайя (Румыния). А максимальные показатели хлорорганики в моллюсках из бухты Круглой, не самой грязной бухты Севастополя, были в 1,5-2 раза выше. Тем не менее самки с аномальной окраской гонад в сборах у Крымских берегов присутствовали единично, причем этот признак не был связан с их маскулинизацией. А несколько особей с редуцированным пенисом и "нестандартной" окраской по данным микроскопии оказались самцами.

Исследованный пигмент

Окраска тканей организма зависит от состава и количества в них пигментов. Оранжевый цвет семеннику рапаны придает большое количество пигментных гранул в его оболочке. Наиболее распространенными в природе пигментами оранжевого цвета являются каротиноиды.

Каротиноиды — разнообразная и широко распространенная в природе группа пигментов (в теле рапаны их более 750 разновидностей), выполняющая большой спектр биологических функций. Считается, что это связано с их антиоксидантными свойствами, которые позволяют нейтрализовать активные формы кислорода и свободные радикалы. Каротиноиды не вырабатываются рапаной, а активно накапливаются тканями моллюсков в процессе питания. В 2009 году группа ученых ИМБИ в сотрудничестве с японским исследователем Такаши Маокой зафиксировали в гонадах рапаны восемь видов каротиноидов (около 85% их общего состава). В среднем 61-65% каротиноидов, содержащихся в теле рапаны, сосредоточено в их половых железах. А в период нереста содержание каротиноидов в семенниках самцов почти в 10 раз выше, чем в яичниках самок, и гонады самцов ярче по окраске.

Смена цвета, но не пола

В 2012 году мы обнаружили самца рапаны с темно-коричневым, почти черным цветом гонад рис.01. Но дальнейшие исследования 2013-2014 гг. показали, что эта "аномальная" окраска на самом деле — норма для самцов старше 6 лет из исследованных популяций и не встречается у более молодых особей. Темно-коричневые, до черно-коричневых, гонады характерны для самцов возрастов 8-10 лет, у молодых половозрелых самцов в возрасте от 2 до 3-4 лет гонады окрашены в кремово-бежевые или светло-коричневые тона. Различные оттенки коричневого и отчасти красного цвета в окраске гонад и пищеварительной железы, скорее всего, определяются пигментом меланином.

Сейчас сложно сказать, насколько необратимо изменение окраски гонад, однако этот феномен распространен достаточно широко и не является случайной аномалией. Вероятно, мы имеем дело с устойчивым эволюционным изменением, имеющим экологическую основу. Одной из его причин может быть изменение спектра питания рапаны, произошедшее в большинстве популяций Крыма в конце 1990-х — начале 2000-х годов.

Но одно не вызывает сомнений: вселенец рапана уже давно является неотъемлемым звеном экосистемы Черного моря, и реакции моллюска на изменение условий обитания можно считать информативным биологическим индикатором экологии моря.