ليست هناك حاجة للذكور: كيف وماذا تتكاثر الحيوانات دون مشاركة الحيوانات المنوية

ما هو التوالد العذري؟

تسمح عملية تسمى التوالد العذري بوجود مجموعة متنوعة من المخلوقات - من

نحل العسل إلى الأفاعي الجرسية - تكاثردون مشاركة الذكر. هذا هو شكل من أشكال التكاثر الجنسي الذي يحدث فيه تطور الكائن الحي من خلية تناسلية أنثوية (البويضة) دون إخصاب من خلية ذكرية (الحيوانات المنوية).

واحدة من أكثر حالات التوالد العذري التي تمت مناقشتهاحدث لليوني أن القرش الحمار الوحشي يعيش مع إناث أسماك القرش الأخرى في Reef HQ Australia Aquarium. وفي نهاية يناير 2017، نشر العلماء مقالًا حول هذا الموضوع. على الرغم من أنها لم تلتقي بذكر قرش منذ ثلاث سنوات، إلا أن العينة الأسيرة وضعت بيضًا فقس إلى ثلاثة صغار قابلة للحياة.

قبل بضع سنوات في حديقة الحيوانلويزفيل، أنثى ثعبان شبكي تدعى ثيلما، والتي لم يسبق لها أن رأت ذكرًا من قبل، وضعت ست بيضات. خرجت منهم ثعابين صغيرة صحية. وأظهرت دراسة الحمض النووي الخاصة بها، والتي نشرت في المجلة البيولوجية لجمعية لينيان، أن ثيلما هي الوالد الوحيد لجميع الثعابين الصغيرة.

وفي عام 2006، في إنجلترا، قامت أنثى تنين كومودو تدعى فلورا بإنجاز مماثل، مما حير حراس حديقة حيوان تشيستر.

كيف يعمل؟

التوالد العذري نفسه هو نفس الجنس ، أوالتكاثر "العذراء" هو أحد أشكال التكاثر الجنسي للكائنات ، حيث تتطور الخلايا التناسلية الأنثوية (البويضات) في كائن بالغ دون إخصاب. على الرغم من أن التكاثر التوالدي لا يصاحبه اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية ، إلا أن التوالد العذري لا يزال يعتبر تكاثرًا جنسيًا ، حيث يتطور الكائن الحي من الخلية الجرثومية. يُعتقد أن التوالد العذري نشأ أثناء تطور الأشكال ثنائية المسكن.

يحدث التكاثر الجنسي بمشاركة اثنينالمكونات: البويضة والحيوانات المنوية. يوفر كل منها نصف المعلومات الجينية اللازمة لتكوين كائن حي. ولكن مع التوالد العذري ، يجد الجسم طريقة فريدة لتجديد الجينات التي توفرها الحيوانات المنوية بشكل طبيعي.

يقوم المبيضان بإنتاج البيض من خلالهعملية معقدة - الانقسام الاختزالي. وخلالها، تتكاثر الخلايا وتعيد تنظيمها وتنقسم. تحتوي هذه البويضات على نصف كروموسومات الأم فقط، مع نسخة واحدة من كل كروموسوم. وتسمى هذه الخلايا أحادية الصيغة الصبغية (تسمى تلك التي تحتوي على نسختين من الكروموسوم ثنائية الصيغة الصبغية).

في عملية الانقسام الاختزالي ، تظهر المنتجات الثانوية: خلايا أصغر - أجسام قطبية.

• في نسخة واحدة من التوالد العذري -المزج التلقائيفي الجسم يتحد الجسم القطبي معهبيضة لتكوين ذرية. هذه العملية، التي تم توثيقها في أسماك القرش، تقوم بتعديل جينات الأم بمهارة لإنشاء ذرية تشبه الأم ولكن لا تخلق نسخًا دقيقة لها.

• وفي شكل آخر من أشكال التوالد العذري،أبوميكسيس، تتكاثر الخلايا من خلال الانقسام.في هذه العملية ، يتم تكرار خلية واحدة لإنشاء خليتين مزدوجتين. بهذه الطريقة ، يتم إجراء نوع من النسخ واللصق الجيني. نظرًا لأن هذه الخلايا لا تخضع أبدًا لعملية خلط جينات الانقسام الاختزالي ، فإن النسل الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة هو استنساخ متطابق وراثيًا لوالديه. هذا الشكل من التوالد العذري أكثر شيوعًا في النباتات.

بالنسبة لمعظم الكائنات الحية التي تتكاثرفي الطريقة الأولى ، من خلال المزج التلقائي ، يتلقى النسل عادةً اثنين من الكروموسومات X من أمهم. اثنان من الكروموسومات X ، المخزن الجيني الرئيسي ، المرتبطين بالجنس ، ينتجان فقط ذرية من الإناث.

لكن في حالات نادرة ، حيوانات مثل حشرات المنيمكن أن تنتج ذرية خصبة متطابقة وراثيًا مع أمهاتهم ، باستثناء عدم وجود كروموسوم X ثانٍ. عادة ما تكون هذه الذكور قادرة على الإنجاب ، ولكن نظرًا لأنهم قادرون فقط على إنتاج الحيوانات المنوية التي تحتوي على الكروموسومات X ، فإن جميع نسلهم سيكونون من الإناث.

ينبغي التمييز بين التوالد العذريالتكاثر اللاجنسي، والتي يتم إجراؤها دائمًا بمساعدة الأعضاء والخلايا الجسدية (التكاثر عن طريق الانقسام ، والتبرعم ، وما إلى ذلك).

بالمناسبة، يحدث التوالد العذري طبيعي >> صفة هي طريقة طبيعية لتكاثر بعض الكائنات الحية في الطبيعة ومصطنع، ناتج تجريبيًا عن عمل محفزات مختلفة على بويضة غير مخصبة ، والتي تحتاج عادةً إلى الإخصاب.

بشكل عام، وينقسم التوالد العذري أيضا إلىتوليدي، أو فرداني، وجسدي(يمكن أن يكون ثنائي الصيغة الصبغية أو متعدد الصيغة الصبغية).أثناء التوالد العذري التوالدي، يُلاحظ وجود عدد فردي من الكروموسومات (ن) في خلايا الجسم المنقسمة؛ هذه الحالة نادرة نسبيًا (الذكور أحادي الصيغة الصبغية هم نحل بدون طيار). خلال التوالد العذري الجسدي، يتم ملاحظة عدد أولي ثنائي الصيغة الصبغية (2n) أو متعدد الصيغة الصبغية (Зn، 4n، 5n، ونادرًا حتى 6n و8n) من الكروموسومات في خلايا الجسم المنقسمة.

التوالد العذري في الحيوانات

الشكل الأصلي للتوالد العذري بدائي ، أوالتوالد العذري البدائي هو سمة للعديد من الأنواع الحيوانية في الحالات التي يظل فيها بيضها غير مخصب. كقاعدة عامة ، يكون التوالد العذري الجنيني مقصورًا على المراحل الأولى من التطور الجنيني ؛ ومع ذلك ، يصل التطوير أحيانًا إلى مراحله النهائية.

لملايين السنين ، تتكاثر الحيواناتمن خلال التوالد العذري ، الذي ظهر لأول مرة في بعض أصغر الكائنات الحية وأبسطها. يعتقد العلماء أنه بالنسبة للحيوانات الأكثر تقدمًا ، مثل الفقاريات ، كانت القدرة على التكاثر اللاجنسي هي المحاولة الأخيرة للأنواع في ظل ظروف غير مواتية. قد يفسر هذا سبب إمكانية التوالد العذري في العديد من الأنواع الصحراوية والجزرية.

Daphnia pulex مع بيضة التوالد العذري

معظم الحيوانات التي تتكاثر عن طريقالتوالد العذري ، هي اللافقاريات الصغيرة مثل النحل والدبابير والنمل وحشرات المن التي يمكن أن تتناوب بين التكاثر الجنسي واللاجنسي. لوحظ التوالد العذري في أكثر من 80 نوعًا من الفقاريات ، نصفها تقريبًا من الأسماك أو السحالي. نادرًا ما تعتمد الفقاريات المعقدة مثل أسماك القرش والثعابين والسحالي الكبيرة على التكاثر اللاجنسي ، لذلك حير ليوني وآخرون العلماء في البداية.

يميزتلزم التوالد العذري، حيث يكون البيض قادرًا فقط على التطور العذري، وخياريحيث يمكن أن يتطور البيض ومن خلال التوالد العذري ، ونتيجة للإخصاب (في العديد من غشاء البكارة ، على سبيل المثال ، يتطور النحل والذكور (ذكور) من بيض غير مخصب ، وتنمو الإناث (الملكات والنحل العامل) من البويضات المخصبة.

العديد من أنواع الحيوانات التي ليس لديها ذكور قادرة على التكاثر على المدى الطويل من خلال التوالد العذري - التوالد العذري المستمر. في بعض الأنواع، إلى جانب الجنس الأنثوي التوالدي، يوجد جنس ثنائي الجنس (النوع الأصلي)، يحتل أحيانًا منطقة مختلفة -التوالد الجغرافي(الفراشات الحاملة للعلبة، والعديد من الخنافس، والمئويات، والرخويات، والدوارات، والدفنيا، والفقاريات - السحالي، وما إلى ذلك).

هل هناك تكاثر اصطناعي؟

التوالد العذري الاصطناعي في الحيوانات لأول مرةحصل عليها عالم الحيوان الروسي الكسندر تيخوميروف. في عام 1886 ، كان قادرًا على إثبات أن بيض دودة القز غير المخصب يمكن تحريضه على التطور باستخدام محاليل الأحماض القوية والاحتكاك والمهيجات الأخرى. في وقت لاحق ، حصل جاك لوب وعلماء آخرون على التوالد العذري الاصطناعي في العديد من الحيوانات ، وخاصة في اللافقاريات البحرية ، وكذلك في بعض البرمائيات (الضفدع) وحتى الثدييات (الأرانب).

يحدث التوالد العذري الاصطناعي عن طريق التأثير على بيض المحاليل مفرطة التوتر أو منخفضة التوتر (تناضحيالتوالد العذري)، عن طريق وخز البيضة بإبرة مبللة بالدملمف (مؤلمالتوالد العذري)، والتبريد المفاجئ وخاصة التدفئة (درجة الحرارةالتوالد العذري)، فضلا عن عمل الأحماض والقلويات والمواد الكيميائية الأخرى.

عن طريق التوالد العذري الاصطناعي ، عادةمن الممكن الحصول على المراحل الأولى فقط من تطور الكائن الحي ؛ نادرًا ما يتحقق التوالد العذري الكامل ، على الرغم من أن حالات التوالد العذري الكامل معروفة حتى في الفقاريات.

في عام 2003 ، علماء من معهد التنميةتمكنت تقنية الخلايا (ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية) من الحصول على أجنة كاملة من بيض غير مخصب في 4 قرود من أصل 28 قردًا تم اختبارها. كان هذا بسبب مادة كيميائية خاصة تحفز انقسام البويضة.

تحقيق أول ولادة تكاثريةالثدييات نجحت في عام 2004 من قبل علماء من جامعة طوكيو الزراعية. قام علماء الأحياء بتطبيق تقنية haploidization التي طوروها ، أي التحول الاصطناعي للخلايا الجسدية لفأر أنثى إلى خلايا أحادية العدد (على غرار الأمشاج الذكرية أو الأنثوية). ثم ، في ظل ظروف المختبر ، كان من الممكن تحقيق اندماج هذه الخلايا ، "خداع" بمساعدة التقنيات الخاصة ، البصمة الجينومية. وأخيرًا ، بدأ الجنين في التطور من الخلية بالفعل في كائن الأم.

هل يمكن لأي شخص أن يتكاثر بالتوالد العذري؟

أن يكون الشخص قد عرف حالات تحت التأثيرفي المواقف العصيبة من درجات الحرارة المرتفعة وفي المواقف المتطرفة الأخرى ، يمكن أن تبدأ بويضة الأنثى في الانقسام ، حتى لو لم يتم تخصيبها ، ولكن في 99.9٪ من الحالات تموت قريبًا.

في المناقشات حول التوالد العذري، فإنه أمر لا مفر منهيأتي موضوع أحد العقائد الرئيسية للمسيحية - الحبل بلا دنس بمريم العذراء. ألا تحتفظ تقاليد الإنجيل بدليل على ولادة الإنسان بالتوالد العذري؟ ويشير معارضو هذه النسخة إلى أنه إذا كان الأمر كذلك، فإن الطفل يسوع يجب أن يولد فتاة - بالطبع، بسبب غياب كروموسومات Y في البويضة.

لسوء الحظ، أقامت الطبيعة حاجزا قويا على طريق التوالد العذري البشري.

من المعروف أنه لا توجد ثدييات تتكاثر بهذه الطريقة، لأن الثدييات، على عكس الكائنات الأكثر بساطة، تعتمد على عملية تسمى البصمة الجينية.

والحقيقة هي أنه بالنسبة للجنين الناميبالنسبة للثدييات، من الناحية المجازية، فهي ليست غير مبالية بمن حصل على هذا الجين أو ذاك من الأم أو الأب. إن الجين المسؤول عن تطور بعض الأعضاء الحيوية ببساطة لن يعمل أو يعبر عن نفسه إذا كان لديه علامة جنسية خاطئة. إذا كان للنسل والد واحد فقط، فلن تتمكن بعض الجينات من التنشيط على الإطلاق، مما يجعل النسل غير قابلة للحياة. ولهذا السبب، حتى لو أجبرت بيضة حيوان ثديي على الانقسام، على سبيل المثال، بمساعدة بعض المحفزات الخارجية، فليست هناك فرصة لولادة كائن حي قابل للحياة نتيجة لذلك. سوف تمنع البصمة الجينية تطور الجنين في المراحل المبكرة. ما لم تتدخل الهندسة الوراثية بالطبع.

استراتيجية البقاء على قيد الحياة الفردي

في بعض الحالات النادرة جدًا ، تتكاثر الأنواع الحيوانية حصريًا عن طريق التوالد العذري. واحدة من هذه الأنواع هي السحلية أسبيدوسيليس أحادي القطب ، وكلها من الإناث.

Whiptail الصحراوي العشبي (Aspidoscelis uniparens) في نيو مكسيكو

في بعض الحشرات والسمندل والمسطحةالديدان ، ومن الغريب أن وجود الحيوانات المنوية يؤدي إلى التوالد العذري. تبدأ خلايا الحيوانات المنوية العملية ، مخترقة البويضة ، لكنها تتدهور لاحقًا ، تاركة فقط كروموسومات الأم. في هذه الحالة ، يؤدي الحيوان المنوي فقط إلى نمو البويضة - ولا يقوم بأي مساهمة وراثية.

القدرة على التكاثر اللاجنسي يسمحتنقل الحيوانات جيناتها دون إهدار الطاقة في البحث عن رفيقة ، وبالتالي يمكن أن تساعد في الحفاظ على الأنواع في الظروف الصعبة. على سبيل المثال ، إذا وصلت سحلية المراقبة إلى جزيرة صحراوية ، فيمكنها وحدها أن تخلق مجموعة سكانية من خلال التوالد العذري.

ومع ذلك، لأن كل شخص سوفستكون أمهات تنين كومودو المتطابقات وراثيًا وبناتهن أكثر عرضة للأمراض والتغيرات البيئية من المجموعة المعدلة وراثيًا. على سبيل المثال، في بعض مناطق نيو مكسيكو، تمتلك بعض مجموعات إناث السحالي سمات وراثية متطابقة تقريبًا.

قراءة المزيد

أعنف مكان على وجه الأرض: لماذا يعتبر ممر دريك أخطر طريق إلى القارة القطبية الجنوبية

مركب اليورانيوم الجديد يحطم الرقم القياسي في التوصيل الشاذ

ساعدت شركة Mars Express في معرفة مكان وكيفية اختفاء المياه من الكوكب الأحمر