Mikä on partenogeneesi?
Prosessi, jota kutsutaan partenogeneesiksi, sallii erilaisia olentoja - alkaen
Yksi keskusteluimmista partenogeneesitapauksistatapahtui Leonien seeprahain kanssa, joka asui muiden naarashaiden kanssa Australian Reef HQ Aquariumissa. Tammikuun 2017 lopussa tutkijat julkaisivat artikkelin siitä. Vaikka hän ei ollut risteytynyt uroshain kanssa kolmeen vuoteen, vankeudessa ollut yksilö muni munat, joista kuoriutui kolme elinkelpoista pentua.
Muutama vuosi sitten eläintarhassaLouisville, naaras verkkopython nimeltä Thelma, joka ei ollut koskaan edes nähnyt urospytonia, muni kuusi munaa. Niistä nousi esiin terveitä nuoria käärmeitä. Biological Journal of the Linnean Society -lehdessä julkaistu tutkimus hänen DNA:staan osoitti, että Thelma on kaikkien käärmepoikien ainoa vanhempi.
Ja vuonna 2006 Englannissa naaraskomodon lohikäärme nimeltä Flora suoritti samanlaisen saavutuksen, hämmentäen Chesterin eläintarhan pitäjät.
Miten se toimii?
Partenogeneesi itsessään on samaa sukupuolta, tai"Neitsyt" lisääntyminen on yksi organismin seksuaalisen lisääntymisen muodoista, jossa naaraspuoliset lisääntymissolut (munat) kehittyvät aikuisessa organismissa ilman hedelmöitystä. Vaikka partenogeneettiseen lisääntymiseen ei liity uros- ja naaraspuolisten sukusolujen fuusiota, partenogeneesiä pidetään edelleen seksuaalisena lisääntymisenä, koska organismi kehittyy sukusolusta. Uskotaan, että partenogeneesi syntyi kaksikuntoisten muotojen kehityksen aikana.
Seksuaalinen lisääntyminen tapahtuu kahden osallistumallakomponentit: muna ja siittiö. Kukin antaa puolet elävän organismin luomiseen tarvittavasta geneettisestä tiedosta. Mutta partenogeneesin myötä keho löytää ainutlaatuisen tavan täydentää siittiöiden normaalisti tarjoamia geenejä.
Munasarjat tuottavat munia läpimonimutkainen prosessi - meioosi. Sen aikana solut replikoituvat, järjestäytyvät uudelleen ja jakautuvat. Tällaiset munat sisältävät vain puolet äidin kromosomeista, yhden kopion jokaisesta kromosomista. Näitä kutsutaan haploideiksi soluiksi (kaksi kromosomikopiota sisältäviä soluja kutsutaan diploideiksi).
Meioosin prosessissa esiintyy sivutuotteita: pienemmät solut - polaariset kappaleet.
- Eräässä partenogeneesin versiossa -automixis, kehossa polaarinen runko yhdistyymuna jälkeläisten luomiseksi. Tämä prosessi, joka on dokumentoitu haissa, sekoittaa hienovaraisesti äidin geenejä luodakseen jälkeläisiä, jotka muistuttavat emoa, mutta eivät luo hänestä tarkkoja klooneja.
- Toisessa partenogeneesin muodossa,apomixis, solut replikoituvat mitoosin kautta.Tässä prosessissa yksi solu kopioidaan kahden diploidisen solun luomiseksi. Tällä tavalla suoritetaan eräänlainen geneettinen kopiointi ja tahna. Koska näihin soluihin ei koskaan kohdistu meioosigeenien sekoitusprosessia, tällä tavalla saadut jälkeläiset ovat vanhempiensa geneettisesti identtisiä klooneja. Tämä partenogeneesin muoto on yleisempi kasveissa.
Useimmille lisääntyville organismeilleensiksi automisiksin kautta jälkeläiset saavat yleensä äidiltään kaksi X -kromosomia. Kaksi X -kromosomia, tärkein geneettinen varasto, joka liittyy sukupuoleen, tuottaa vain naispuolisia jälkeläisiä.
Mutta harvoin eläimiä, kuten kirvojavoi tuottaa hedelmällisiä urospuolisia jälkeläisiä, jotka ovat geneettisesti identtisiä äitinsä kanssa, paitsi että toista X -kromosomia ei ole. Nämä urokset ovat yleensä hedelmällisiä, mutta koska he kykenevät tuottamaan vain X -kromosomeja sisältäviä siittiöitä, kaikki heidän jälkeläisensä ovat naaraita.
Partenogeneesi tulee erottaasuvuton lisääntyminen, joka suoritetaan aina somaattisten elinten ja solujen avulla (lisääntyminen jakautumalla, orastaminen jne.).
Muuten, partenogeneesi tapahtuu luonnollinen on normaali tapa lisääntyä luonnossa jakeinotekoinenaiheutuu kokeellisesti eri ärsykkeiden vaikutuksesta hedelmöittymättömään munasoluun, joka normaalisti tarvitsee lannoitusta.
Yleensä partenogeneesi jaetaan myösgeneratiivinen, tai haploidi jasomaattinen(se voi olla diploidi tai polyploidi).Generatiivisen partenogeneesin aikana kehon jakautuvissa soluissa havaitaan haploidinen määrä kromosomeja (n); tämä tapaus on suhteellisen harvinainen (haploidit urokset ovat drone-mehiläisiä). Somaattisen partenogeneesin aikana kehon jakautuvissa soluissa havaitaan alkudiploidi (2n) tai polyploidi (Zn, 4n, 5n, harvoin jopa 6n ja 8n) kromosomien määrä.
Partenogeneesi eläimillä
Partenogeneesin alkuperäinen muoto on alkeellinen, taialkeellinen partenogeneesi on ominaista monille eläinlajeille tapauksissa, joissa niiden munat jäävät hedelmöittämättömiksi. Yleensä alkion partenogeneesi rajoittuu alkion kehityksen alkuvaiheisiin; joskus kehitys kuitenkin saavuttaa viimeiset vaiheensa.
Miljoonien vuosien ajan eläimet ovat lisääntyneetpartenogeneesin kautta, joka ilmestyi ensin joillekin pienimmistä ja yksinkertaisimmista organismeista. Tutkijat uskovat, että kehittyneempien eläinten, kuten selkärankaisten, kyky lisääntyä epäsuorasti oli viimeinen yritys lajeille epäsuotuisissa olosuhteissa. Tämä voi selittää, miksi partenogeneesi on mahdollista niin monissa aavikko- ja saarilajeissa.
Daphnia pulex ja Parthenogenesis -muna
Useimmat eläimet, jotka lisääntyvät avullaPartenogeneesi ovat pieniä selkärangattomia, kuten mehiläisiä, ampiaisia, muurahaisia ja kirvoja, jotka voivat vaihdella seksuaalisen ja aseksuaalisen lisääntymisen välillä. Partenogeneesiä havaitaan yli 80 selkärankaisella lajilla, joista noin puolet on kaloja tai liskoja. Harvoin on monimutkaisia selkärankaisia, kuten haita, käärmeitä ja suuria liskoja, jotka ovat riippumattomia lisääntymisestä, joten Leoni ja muut hämmentävät tutkijoita aluksi.
Erottaapakollinen partenogeneesi, joissa munat kykenevät vain partenogeneettiseen kehitykseen, javalinnainenmissä munat voivat kehittyä japartenogeneesin kautta ja hedelmöityksen seurauksena (monissa hymenopteransissa esimerkiksi mehiläiset, urokset (drones) kehittyvät hedelmöittämättömistä munista ja naaraat (kuningattaret ja työmehiläiset) kehittyvät hedelmöitetyistä munista.
Monet eläinlajit, joilla ei ole uroksia, pystyvät lisääntymään pitkällä aikavälillä partenogeneesin kautta - jatkuva partenogeneesi. Joissakin lajeissa, partenogeneettisen naarasrodun ohella, on biseksuaalinen rotu (alkuperäinen laji), joka joskus miehittää eri alueen -maantieteellinen partenogeneesi(koteloperhoset, monet kovakuoriaiset, tuhatjalkaiset, nilviäiset, rotiferit, vesikirput, selkärankaiset - liskot jne.).
Onko olemassa keinotekoista partenogeneesiä?
Keinotekoinen partenogeneesi eläimillä ensimmäistä kertaaVenäläinen eläintieteilijä Alexander Tikhomirov. Vuonna 1886 hän pystyi osoittamaan, että hedelmöittämättömät silkkiäistoukkien munat voidaan kehittää voimakkaiden happojen, kitkan ja muiden ärsyttävien aineiden liuoksilla. Myöhemmin Jacques Loeb ja muut tiedemiehet saivat keinotekoisen partenogeneesin monissa eläimissä, pääasiassa meren selkärangattomissa, sekä joissakin sammakkoeläimissä (sammakko) ja jopa nisäkkäissä (kani).
Keinotekoinen partenogeneesi johtuu hypertonisten tai hypotonisten liuosten vaikutuksesta muniin (osmoottinenpartenogeneesi), pistämällä munaa hemolymfillä kostutetulla neulalla (traumaattinenpartenogeneesi), äkillinen jäähtyminen ja erityisesti kuumennus (lämpötilapartenogeneesi), sekä happojen, alkalien ja muiden kemikaalien vaikutus.
Keinotekoisen partenogeneesin avulla yleensäon mahdollista saavuttaa vain organismin kehityksen alkuvaiheet; täydellinen partenogeneesi saavutetaan harvoin, vaikka täydellisen partenogeneesin tapauksia tunnetaan jopa selkärankaisilla.
Vuonna 2003 kehitysinstituutin tutkijatsoluteknologia (Massachusetts, USA) onnistui saamaan täysimittaisia alkioita hedelmöittämättömistä munista neljässä 28: sta testatusta apinasta. Tämä johtui erityisestä kemikaalista, joka stimuloi munan jakautumista.
Saavuta ensimmäinen partenogeneettinen syntymänisäkkäät menestyivät vuonna 2004 Tokion maatalousyliopiston tutkijoiden toimesta. Biologit käyttivät heidän kehittämäänsä haploidisaatioteknologiaa eli naarashiiren somaattisten solujen keinotekoista muuttamista haploidisoluiksi (samanlaisia kuin uros- tai naaraspuoliset sukusolut). Sitten laboratorio -olosuhteissa oli mahdollista saavuttaa näiden solujen fuusio, "pettää" erikoisteknologioiden, genomisen jäljen avulla. Ja lopulta, jo äidin organismissa, alkio alkoi kehittyä solusta.
Voiko henkilö lisääntyä partenogeneesin avulla?
Henkilöllä on tiedossa tapauksia vaikutuksen alaisenastressaavissa tilanteissa korkeissa lämpötiloissa ja muissa äärimmäisissä tilanteissa naarasmuna voi alkaa jakautua, vaikka se ei olisikin hedelmöittynyt, mutta 99,9%: ssa tapauksista se kuolee pian.
Keskustelussa partenogeneesistä se on väistämätöntäEsiin nousee teema yhdestä kristinuskon tärkeimmistä dogmeista - Neitsyt Marian tahrattomasta sikiämisestä. Eivätkö evankeliumiperinteet säilytä todisteita ihmisen partenogeneettisestä syntymästä? Tämän version vastustajat huomauttavat, että jos näin olisi, Jeesus-vauvan täytyisi syntyä tytönä – tietysti siksi, että munassa ei ole Y-kromosomeja.
Valitettavasti luonto on pystyttänyt voimakkaan esteen ihmisen partenogeneesin tielle.
Yhdenkään nisäkkään ei tiedetä lisääntyvän tällä tavalla, koska toisin kuin yksinkertaisemmat organismit, nisäkkäät luottavat prosessiin, jota kutsutaan genomikirjoitukseksi.
Tosiasia on, että kehittyvälle alkiolleNisäkkäälle kuvaannollisesti sanottuna ei ole välinpitämätöntä, kuka sai tämän tai tuon geenin äidiltä tai isältä. Joidenkin elintärkeiden elinten kehityksestä vastuussa oleva geeni ei yksinkertaisesti toimi tai ilmaise itseään, jos sillä on väärä sukupuolimerkki. Jos jälkeläisellä olisi vain yksi vanhempi, jotkin geenit eivät aktivoituisi ollenkaan, jolloin jälkeläinen elinkelpoinen. Siksi, vaikka pakottaisit nisäkkään munan jakautumaan esimerkiksi ulkoisten ärsykkeiden avulla, ei ole mahdollista, että seurauksena olisi elinkelpoinen organismi. Genominen imprinting estää alkion kehityksen alkuvaiheessa. Ellei tietysti geenitekniikka puutu asiaan.
Yksin selviytymisstrategia
Joissakin hyvin harvinaisissa tapauksissa eläinlajit lisääntyvät yksinomaan partenogeneesin avulla. Yksi näistä lajeista on lisko Aspidoscelis uniparens, jotka kaikki ovat naaraita.
Aavikko-nurmi Whiptail (Aspidoscelis uniparens) New Mexicossa
Joissakin hyönteisissä, salamantereissa ja litteissämatoja, kummallista kyllä, siittiöiden läsnäolo laukaisee partenogeneesin. Siittiöt aloittavat prosessin tunkeutumalla munasoluun, mutta myöhemmin rappeutuvat, jättäen vain äidin kromosomit. Tässä tapauksessa siittiö vain käynnistää munasolun kehittymisen - se ei vaikuta geneettisesti.
Mahdollisuus lisääntyä epäsuorasti mahdollistaaeläimet välittävät geenejään tuhlaamatta energiaa kumppanin etsimiseen, ja voivat siten auttaa säilyttämään lajin vaikeissa olosuhteissa. Esimerkiksi jos valvonta -lisko saapuu autiolle saarelle, se yksin voi luoda populaation partenogeneesin avulla.
Kuitenkin, koska jokainen henkilöGeneettisesti identtiset Komodon lohikäärmeen äidit ja heidän tyttärensä ovat alttiimpia taudeille ja ympäristön muutoksille kuin geneettisesti muunneltu ryhmä. Esimerkiksi joillakin New Mexicon alueilla joillakin naarasliskojen populaatioilla on lähes identtiset geneettiset profiilit.
Lue lisää
Myrskyisin paikka maan päällä: miksi Drake Passage on vaarallisin reitti Etelämantereelle
Uusi uraaniyhdiste rikkoo ennätyksen poikkeavan johtavuuden suhteen
Mars Express auttoi selvittämään, mistä ja miten vesi katosi Punaisesta planeetasta