气候变化引起的压力如何改变鱼类激素对繁殖产生巨大影响

1981年，科学家发现暴露在高温下的雌鱼会发育出睾丸而不是卵巢。此后，针对不同动物物种的1,100多项研究(其中包括400项针对淡水鱼的研究)也发现了类似的结果。

这提出了几个问题。

为什么会出现这种情况?这该如何解释?它是否会长期损害鱼类种群?我们的研究表明，解释这一现象的一个关键因素是气温升高导致应激激素的过度产生。

没有时间适应

鱼类生殖器官对环境变化具有高度适应性，因为与哺乳动物不同，它们具有简单的结构。值得注意的是，即使是水体条件的微小变化也会直接而显着地影响鱼类的新陈代谢和生理机能。

鱼类利用环境因素使繁殖成功与季节条件相一致，从而发挥其优势。例如，一些鱼类，如黄鲟，会在春季水温升高的情况下繁殖。

然而，气候变化带来的突然的环境变化正在极大地影响鱼类种群，并迫使其中一些鱼类迁移到更合适的繁殖栖息地。

温度可以使雌鱼变成雄鱼

研究雌鱼如何通过温度变化变成雄性(或雄性化)已经取得了重大突破。当鱼暴露在超出正常范围的温度下时，它们会感到压力，并会产生高水平的应激激素，称为皮质醇。几种鱼类就是这种情况，例如阿根廷银鱼、青鳉鱼和斑马鱼。

有趣的是，产生皮质醇的酶也负责产生鱼类中最有效的雄性激素，称为11-酮睾酮。这种雄性激素的作用是触发鱼类雄性性征的发育。

如果鱼类因高温而承受压力，即皮质醇增加，就会破坏鱼类幼虫的荷尔蒙平衡，导致睾丸发育。雄激素的过量产生导致在高温下雄性发育的数量多于雌性。

不仅仅是压力

2019年，我们的研究小组证明，通过基因编辑工具阻断应激受体可以完全抑制高温引起的鱼类雄性化。这些结果首次表明，大脑是热应激引起的男性化的驱动因素。

在我们于2023年发表在《细胞与分子生命科学》上的新研究中，我们进一步证明，除了应激激素之外，甲状腺激素也参与了鱼类的雄性化。通过基因编辑，我们再次能够阻断压力受体，并表明当鱼类经历压力时，甲状腺激素途径会受到影响。

据观察，当通过联合使用化学药物抑制皮质醇和甲状腺激素的产生时，没有女性被男性化。了解鱼类性别决定背后的分子机制有助于预测气候变化引起的温度如何影响未来的鱼类种群。

污染的作用

众所周知，杀虫剂和增塑剂等几种环境污染物会扰乱动物体内的激素平衡。这些污染物被称为内分泌干扰化学物质，会导致鱼类性器官发育异常。

随着气候变化，影响性发育的环境因素现在成为一个主要问题。最近，气温波动剧烈，忽高忽低，超出了大多数鱼类的可接受范围。这些变化会导致高温事件、酸化和缺氧，从而扭曲鱼类的性别比例，使鱼类偏向雄性，甚至导致鱼类种群全部为雄性。

在河流和湖泊中，厄尔尼诺或拉尼娜的年际事件也会因气候变化而改变，从而导致严重的洪水或干旱。这会加剧鱼类的压力，而鱼类种群中雌性太少会导致鱼类种群崩溃，给我们所有人的生物多样性带来可怕的后果。

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