Was ist Parthenogenese?
Ein Prozess namens Parthenogenese ermöglicht es einer Vielzahl von Lebewesen – von
Einer der am meisten diskutierten Fälle von Parthenogeneseereignete sich bei Leonie, dem Zebrahai, der mit anderen Haiweibchen im australischen Reef HQ Aquarium lebte. Ende Januar 2017 veröffentlichten Wissenschaftler einen Artikel darüber. Obwohl sie seit drei Jahren keinem männlichen Hai mehr begegnet war, legte das in Gefangenschaft gehaltene Exemplar Eier, aus denen drei lebensfähige Jungtiere schlüpften.
Ein paar Jahre zuvor im ZooLouisville, ein weiblicher Netzpython namens Thelma, der noch nie einen männlichen Python gesehen hatte, legte sechs Eier. Aus ihnen gingen gesunde junge Schlangen hervor. Eine im Biological Journal der Linnean Society veröffentlichte Studie ihrer DNA ergab, dass Thelma der einzige Elternteil aller Babyschlangen ist.
Und im Jahr 2006 vollbrachte in England ein weiblicher Komodowaran namens Flora eine ähnliche Leistung und verblüffte die Tierpfleger des Chester Zoos.
Wie funktioniert das?
Parthenogenese selbst ist gleichgeschlechtlich oderDie "jungfräuliche" Fortpflanzung ist eine der Formen der sexuellen Fortpflanzung von Organismen, bei denen sich weibliche Fortpflanzungszellen (Eier) in einem erwachsenen Organismus ohne Befruchtung entwickeln. Obwohl die parthenogenetische Reproduktion nicht mit der Fusion männlicher und weiblicher Gameten einhergeht, wird die Parthenogenese immer noch als sexuelle Reproduktion angesehen, da sich der Organismus aus der Keimzelle entwickelt. Es wird angenommen, dass die Parthenogenese während der Entwicklung zweihäusiger Formen auftrat.
Die sexuelle Fortpflanzung erfolgt unter Beteiligung von zwei PersonenBestandteile: Ei und Sperma. Jedes liefert die Hälfte der genetischen Informationen, die zur Schaffung eines lebenden Organismus benötigt werden. Mit der Parthenogenese findet der Körper jedoch einen einzigartigen Weg, um die Gene wieder aufzufüllen, die normalerweise vom Sperma bereitgestellt werden.
Die Eierstöcke produzieren Eierkomplexer Prozess - Meiose. Dabei vermehren, reorganisieren und teilen sich Zellen. Solche Eier enthalten nur die Hälfte der Chromosomen der Mutter, mit einer Kopie jedes Chromosoms. Diese werden haploide Zellen genannt (solche, die zwei Chromosomenkopien enthalten, werden diploide genannt).
Bei der Meiose treten Nebenprodukte auf: kleinere Zellen - Polkörper.
- In einer Version der Parthenogenese -Automixis, in dem Körper ist der Polkörper mit verbundenEi, um Nachkommen zu erzeugen. Dieser bei Haien dokumentierte Prozess verändert auf subtile Weise die Gene der Mutter, um Nachkommen zu erzeugen, die der Mutter ähneln, aber keine exakten Klone von ihr erzeugen.
- In einer anderen Form der ParthenogeneseApomixisZellen replizieren sich durch Mitose.In diesem Prozess wird eine Zelle dupliziert, um zwei diploide Zellen zu erstellen. Auf diese Weise wird eine Art genetisches Kopieren und Einfügen durchgeführt. Da diese Zellen niemals den Prozess des Mischens von Meiosegenen durchlaufen, sind die auf diese Weise erhaltenen Nachkommen genetisch identische Klone ihrer Eltern. Diese Form der Parthenogenese tritt häufiger bei Pflanzen auf.
Für die meisten Organismen, die sich vermehrenIn erster Linie erhalten die Nachkommen durch Automixis normalerweise zwei X-Chromosomen von ihrer Mutter. Zwei X-Chromosomen, das wichtigste genetische Lagerhaus, das mit dem Geschlecht verbunden ist, produzieren nur weibliche Nachkommen.
Aber in seltenen Fällen Tiere wie Blattläusekann fruchtbare männliche Nachkommen hervorbringen, die genetisch mit ihrer Mutter identisch sind, mit Ausnahme des Fehlens eines zweiten X-Chromosoms. Diese Männchen sind normalerweise fruchtbar, aber da sie nur Spermien produzieren können, die die X-Chromosomen enthalten, sind alle ihre Nachkommen Weibchen.
Von der Parthenogenese ist abzugrenzenasexuelle Reproduktion, die immer mit Hilfe somatischer Organe und Zellen durchgeführt wird (Fortpflanzung durch Teilung, Knospung usw.).
Parthenogenese geschieht übrigens natürlich ist eine normale Fortpflanzungsmethode einiger Organismen in der Natur undkünstlich, experimentell verursacht durch die Wirkung verschiedener Reize auf ein unbefruchtetes Ei, das normalerweise befruchtet werden muss.
Im Allgemeinen wird auch die Parthenogenese unterteilt ingenerativ, oder haploid, undsomatisch(es kann diploid oder polyploid sein).Während der generativen Parthenogenese wird in den sich teilenden Zellen des Körpers eine haploide Anzahl von Chromosomen (n) beobachtet; Dieser Fall ist relativ selten (haploide Männchen sind Drohnenbienen). Während der somatischen Parthenogenese wird in den sich teilenden Zellen des Körpers zunächst eine diploide (2n) oder polyploide (Zn, 4n, 5n, selten sogar 6n und 8n) Chromosomenzahl beobachtet.
Parthenogenese bei Tieren
Die ursprüngliche Form der Parthenogenese ist rudimentär oderDie rudimentäre Parthenogenese ist für viele Tierarten charakteristisch, wenn ihre Eier unbefruchtet bleiben. In der Regel beschränkt sich die embryonale Parthenogenese auf die Anfangsstadien der Embryonalentwicklung; Manchmal erreicht die Entwicklung jedoch ihr Endstadium.
Seit Millionen von Jahren vermehren sich Tieredurch Parthenogenese, die zuerst in einigen der kleinsten und einfachsten Organismen auftrat. Wissenschaftler glauben, dass für fortgeschrittenere Tiere wie Wirbeltiere die Fähigkeit, sich ungeschlechtlich zu vermehren, der letzte Versuch für Arten unter widrigen Bedingungen geworden ist. Dies könnte erklären, warum Parthenogenese bei so vielen Wüsten- und Inselarten möglich ist.
Daphnia pulex mit Parthenogenese-Ei
Die meisten Tiere, die sich mittels vermehrenParthenogenese sind kleine Wirbellose wie Bienen, Wespen, Ameisen und Blattläuse, die zwischen sexueller und asexueller Fortpflanzung wechseln können. Parthenogenese wird bei mehr als 80 Wirbeltierarten beobachtet, von denen etwa die Hälfte Fische oder Eidechsen sind. Komplexe Wirbeltiere wie Haie, Schlangen und große Eidechsen sind selten auf asexuelle Fortpflanzung angewiesen, weshalb Leoni und andere Wissenschaftler zunächst verblüfften.
Unterscheidenobligate Parthenogenese, bei dem Eier nur zur parthenogenetischen Entwicklung fähig sind, undOptionalbei denen sich Eier entwickeln können unddurch Parthenogenese und als Ergebnis der Befruchtung (bei vielen Hymenopteren beispielsweise entwickeln sich Bienen, Männchen (Drohnen) aus unbefruchteten Eiern und Weibchen (Königinnen und Arbeiterbienen) aus befruchteten Eiern.
Viele Tierarten, die keine Männchen haben, sind durch Parthenogenese zur langfristigen Fortpflanzung fähig – konstante Parthenogenese. Bei einigen Arten gibt es neben der parthenogenetischen weiblichen Rasse eine bisexuelle Rasse (die ursprüngliche Art), die manchmal ein anderes Gebiet bewohnt -geografische Parthenogenese(Schmetterlinge, viele Käfer, Tausendfüßler, Weichtiere, Rädertiere, Daphnien, Wirbeltiere - Eidechsen usw.).
Gibt es künstliche Parthenogenese?
Zum ersten Mal künstliche Parthenogenese bei Tierenerhalten vom russischen Zoologen Alexander Tikhomirov. 1886 konnte er zeigen, dass unbefruchtete Seidenraupeneier mit Lösungen von starken Säuren, Reibung und anderen Reizstoffen zur Entwicklung gebracht werden können. Anschließend wurde von Jacques Loeb und anderen Wissenschaftlern bei vielen Tieren, hauptsächlich bei wirbellosen Meerestieren, sowie bei einigen Amphibien (Frosch) und sogar Säugetieren (Kaninchen) eine künstliche Parthenogenese durchgeführt.
Künstliche Parthenogenese wird durch die Wirkung von hypertonischen oder hypotonischen Lösungen auf die Eier verursacht (osmotischParthenogenese), indem man das Ei mit einer mit Hämolymphe befeuchteten Nadel sticht (traumatischParthenogenese), plötzliche Abkühlung und insbesondere Erwärmung (TemperaturParthenogenese) sowie die Einwirkung von Säuren, Laugen und anderen Chemikalien.
Meist mittels künstlicher Parthenogenesees ist möglich, nur die Anfangsstadien der Entwicklung des Organismus zu erhalten; Eine vollständige Parthenogenese wird selten erreicht, obwohl Fälle einer vollständigen Parthenogenese selbst bei Wirbeltieren bekannt sind.
Im Jahr 2003 Wissenschaftler des Development InstituteDie Zelltechnologie (Massachusetts, USA) konnte bei 4 von 28 getesteten Affen vollwertige Embryonen aus unbefruchteten Eiern gewinnen. Dies war auf eine spezielle Chemikalie zurückzuführen, die die Teilung des Eies stimuliert.
Erreichen Sie die erste parthenogenetische GeburtSäugetiere wurden im Jahr 2004 von Wissenschaftlern der Tokyo Agricultural University gelungen. Biologen verwendeten die von ihnen entwickelte Technologie der Haploidisierung, dh die künstliche Umwandlung somatischer Zellen einer weiblichen Maus in haploide (ähnlich wie männliche oder weibliche Gameten) Zellen. Dann war es unter Laborbedingungen möglich, die Fusion dieser Zellen zu erreichen, indem mit Hilfe spezieller Technologien, dem genomischen Abdruck, "ausgetrickst" wurde. Und schließlich begann sich der Embryo bereits im mütterlichen Organismus aus der Zelle zu entwickeln.
Kann sich eine Person durch Parthenogenese reproduzieren?
Eine Person hat Fälle bekannt, in denen sie unter Einfluss stehtIn Stresssituationen mit hohen Temperaturen und in anderen Extremsituationen kann sich ein weibliches Ei teilen, auch wenn es nicht befruchtet wird. In 99,9% der Fälle stirbt es jedoch bald ab.
In Diskussionen über Parthenogenese ist dies unvermeidlichEs kommt das Thema eines der wichtigsten Dogmen des Christentums zur Sprache – die unbefleckte Empfängnis der Jungfrau Maria. Bewahren die evangelischen Überlieferungen nicht Beweise für die parthenogenetische Geburt des Menschen? Gegner dieser Version weisen darauf hin, dass das Jesuskind in diesem Fall als Mädchen zur Welt kommen müsste – natürlich aufgrund des Fehlens von Y-Chromosomen in der Eizelle.
Leider hat die Natur eine starke Barriere auf dem Weg der menschlichen Parthenogenese errichtet.
Von keinem Säugetier ist bekannt, dass es sich auf diese Weise fortpflanzt, da Säugetiere im Gegensatz zu einfacheren Organismen auf einen Prozess angewiesen sind, der als genomische Prägung bezeichnet wird.
Tatsache ist, dass es sich um einen sich entwickelnden Embryo handeltFür ein Säugetier ist es im übertragenen Sinne nicht gleichgültig, wer dieses oder jenes Gen von Mama oder Papa hat. Ein Gen, das für die Entwicklung eines lebenswichtigen Organs verantwortlich ist, wird einfach nicht funktionieren oder sich nicht ausdrücken, wenn es den falschen Geschlechtsmarker hat. Wenn der Nachwuchs nur einen Elternteil hätte, könnten einige Gene überhaupt nicht aktiviert werden, wodurch der Nachwuchs entsteht nicht lebensfähig. Deshalb besteht keine Chance, dass dadurch ein lebensfähiger Organismus entsteht, selbst wenn man ein Säugetierei beispielsweise mit Hilfe einiger äußerer Reize zur Teilung zwingt. Durch die genomische Prägung wird die Entwicklung des Embryos im Frühstadium blockiert. Es sei denn natürlich, die Gentechnik greift ein.
Solo-Überlebensstrategie
In einigen sehr seltenen Fällen vermehren sich Tierarten ausschließlich durch Parthenogenese. Eine dieser Arten ist die Eidechse Aspidoscelis uniparens, die alle weiblich sind.
Wüstengrünland-Peitschenschwanz (Aspidoscelis uniparens) in New Mexico
Bei einigen Insekten, Salamandern und FlachWürmer, seltsamerweise, löst das Vorhandensein von Spermien die Parthenogenese aus. Spermien beginnen den Prozess, dringen in die Eizelle ein, degenerieren aber später und lassen nur die mütterlichen Chromosomen zurück. In diesem Fall löst das Sperma nur die Entwicklung der Eizelle aus - es leistet keinen genetischen Beitrag.
Die Fähigkeit, sich ungeschlechtlich zu reproduzieren, ermöglichtTiere geben ihre Gene weiter, ohne Energie für die Suche nach einem Partner zu verschwenden, und können so dazu beitragen, die Art unter schwierigen Bedingungen zu halten. Wenn beispielsweise eine Monitoreidechse auf einer einsamen Insel ankommt, kann sie allein durch Parthenogenese eine Population erzeugen.
Da es jedoch jeder Mensch tun wirdGenetisch identische Komodowaran-Mütter und ihre Töchter sind anfälliger für Krankheiten und Umweltveränderungen als die genetisch veränderte Gruppe. Beispielsweise weisen in einigen Gebieten von New Mexico einige Populationen weiblicher Echsen nahezu identische genetische Profile auf.
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