Qu'est-ce que la parthénogenèse?
Un processus appelé parthénogenèse permet à une variété de créatures - de
L'un des cas de parthénogenèse les plus discutéss'est produit avec Léonie, le requin zèbre vivant avec d'autres requins femelles au Reef HQ Aquarium d'Australie. Fin janvier 2017, des scientifiques ont publié un article à ce sujet. Bien qu’elle n’ait pas croisé la route d’un requin mâle depuis trois ans, le spécimen captif a pondu des œufs qui ont éclos pour donner naissance à trois petits viables.
Quelques années plus tôt au zooLouisville, une femelle python réticulé nommée Thelma, qui n'avait jamais vu de python mâle, a pondu six œufs. De jeunes serpents en bonne santé en sont sortis. Une étude de son ADN, publiée dans le Biological Journal of the Linnean Society, a montré que Thelma est le seul parent de tous les bébés serpents.
Et en 2006, en Angleterre, une femelle dragon de Komodo nommée Flora a accompli un exploit similaire, déconcertant les gardiens du zoo de Chester.
Comment ça marche?
La parthénogenèse elle-même est homosexuelle, ouLa reproduction «vierge» est l'une des formes de reproduction sexuée d'organismes dans laquelle les cellules reproductrices femelles (œufs) se développent dans un organisme adulte sans fécondation. Bien que la reproduction parthénogénétique ne s'accompagne pas de la fusion des gamètes mâles et femelles, la parthénogenèse est toujours considérée comme une reproduction sexuée, puisque l'organisme se développe à partir de la cellule germinale. On pense que la parthénogenèse est survenue au cours de l'évolution des formes dioïques.
La reproduction sexuée se produit avec la participation de deuxcomposants: ovule et sperme. Chacun fournit la moitié des informations génétiques nécessaires pour créer un organisme vivant. Mais avec la parthénogenèse, le corps trouve un moyen unique de reconstituer les gènes normalement fournis par le sperme.
Les ovaires produisent des ovules grâce àprocessus complexe - méiose. Pendant ce temps, les cellules se répliquent, se réorganisent et se divisent. Ces œufs ne contiennent que la moitié des chromosomes de la mère, avec une copie de chaque chromosome. On les appelle cellules haploïdes (celles contenant deux copies de chromosomes sont appelées diploïdes).
Dans le processus de méiose, des sous-produits apparaissent: des cellules plus petites - des corps polaires.
- Dans une version de la parthénogenèse -automixe, dans le corps le corps polaire est uni àœuf pour créer une progéniture. Ce processus, qui a été documenté chez les requins, mélange subtilement les gènes de la mère pour créer une progéniture qui ressemble à la mère mais ne crée pas de clones exacts d'elle.
- Dans une autre forme de parthénogenèse,apomixie, les cellules se répliquent par mitose.Dans ce processus, une cellule est dupliquée pour créer deux cellules diploïdes. De cette manière, une sorte de copier-coller génétique est réalisée. Puisque ces cellules ne subissent jamais le processus de mélange des gènes de la méiose, les descendants ainsi obtenus sont des clones génétiquement identiques de leurs parents. Cette forme de parthénogenèse est plus fréquente chez les plantes.
Pour la plupart des organismes qui se reproduisentdans un premier temps, par automixie, la progéniture reçoit généralement deux chromosomes X de sa mère. Deux chromosomes X, la principale réserve génétique, liée au sexe, ne produisent que des descendants femelles.
Mais en de rares occasions, des animaux comme les puceronspeuvent produire des descendants mâles fertiles génétiquement identiques à leur mère, à l'exception de l'absence d'un deuxième chromosome X. Ces mâles sont généralement fertiles, mais comme ils ne sont capables de produire que des spermatozoïdes contenant les chromosomes X, tous leurs descendants seront des femelles.
La parthénogenèse doit être distinguée dereproduction asexuée, qui est toujours réalisée à l'aide d'organes et de cellules somatiques (reproduction par division, bourgeonnement, etc.).
À propos, la parthénogenèse se produitNaturel est une méthode normale de reproduction de certains organismes dans la nature etartificiel, causée expérimentalement par l'action de divers stimuli sur un œuf non fécondé, qui a normalement besoin d'une fécondation.
En général, la parthénogenèse est également divisée engénératif, ou haploïde, etsomatique(il peut être diploïde ou polyploïde).Au cours de la parthénogenèse générative, un nombre haploïde de chromosomes (n) est observé dans les cellules en division du corps ; ce cas est relativement rare (les mâles haploïdes sont des faux-bourdons). Au cours de la parthénogenèse somatique, un nombre initial de chromosomes diploïdes (2n) ou polyploïdes (Zn, 4n, 5n, rarement même 6n et 8n) est observé dans les cellules en division du corps.
Parthénogenèse chez les animaux
La forme originale de parthénogenèse est rudimentaire, oula parthénogenèse rudimentaire est caractéristique de nombreuses espèces animales dans les cas où leurs œufs restent non fécondés. En règle générale, la parthénogenèse embryonnaire est limitée aux stades initiaux du développement embryonnaire; cependant, le développement atteint parfois ses dernières étapes.
Depuis des millions d'années, les animaux se reproduisentpar la parthénogenèse, qui est apparue pour la première fois dans certains des organismes les plus petits et les plus simples. Les scientifiques pensent que pour les animaux plus avancés tels que les vertébrés, la capacité de se reproduire de manière asexuée est devenue la dernière tentative pour les espèces dans des conditions défavorables. Cela peut expliquer pourquoi la parthénogenèse est possible chez tant d'espèces désertiques et insulaires.
Daphnia pulex avec œuf de parthénogenèse
La plupart des animaux qui se reproduisent au moyen deParthénogenèse, sont de petits invertébrés tels que les abeilles, les guêpes, les fourmis et les pucerons qui peuvent alterner entre reproduction sexuée et asexuée. La parthénogenèse est observée chez plus de 80 espèces de vertébrés, dont environ la moitié sont des poissons ou des lézards. Rarement des vertébrés complexes tels que les requins, les serpents et les grands lézards dépendent de la reproduction asexuée, alors Leoni et d'autres ont d'abord déconcerté les scientifiques.
Distinguerparthénogenèse obligatoire, dans lequel les œufs ne sont capables que de développement parthénogénétique, etoptionnelauquel les œufs peuvent se développer etpar parthénogenèse et à la suite de la fécondation (chez de nombreux hyménoptères, par exemple, les abeilles, les mâles (bourdons) se développent à partir d'œufs non fécondés et les femelles (reines et ouvrières) se développent à partir d'œufs fécondés.
De nombreuses espèces d'animaux qui n'ont pas de mâles sont capables de se reproduire à long terme par parthénogenèse - parthénogenèse constante. Chez certaines espèces, à côté de la race femelle parthénogénétique, il existe une race bisexuelle (l'espèce d'origine), occupant parfois une zone différente -parthénogenèse géographique(papillons porteurs de cas, de nombreux coléoptères, mille-pattes, mollusques, rotifères, daphnies, vertébrés - lézards, etc.).
Existe-t-il une parthénogenèse artificielle?
Parthénogenèse artificielle chez les animaux pour la première foisobtenu par le zoologiste russe Alexander Tikhomirov. En 1886, il a pu montrer que des œufs de vers à soie non fécondés peuvent être induits à se développer avec des solutions d'acides forts, de friction et d'autres irritants. Par la suite, la parthénogenèse artificielle a été obtenue par Jacques Loeb et d'autres scientifiques chez de nombreux animaux, principalement chez les invertébrés marins, ainsi que chez certains amphibiens (grenouille) et même mammifères (lapin).
La parthénogenèse artificielle est provoquée par l'action sur les œufs de solutions hypertoniques ou hypotoniques (osmotiqueparthénogenèse), en piquant l'œuf avec une aiguille imbibée d'hémolymphe (traumatiqueparthénogenèse), refroidissement brutal et surtout échauffement (Températureparthénogenèse), ainsi que l'action des acides, des alcalis et d'autres produits chimiques.
Au moyen de la parthénogenèse artificielle, généralementil est possible d'obtenir uniquement les stades initiaux du développement de l'organisme; la parthénogenèse complète est rarement obtenue, bien que des cas de parthénogenèse complète soient connus même chez les vertébrés.
En 2003, des scientifiques du Development Institutetechnologie cellulaire (Massachusetts, États-Unis) a réussi à obtenir des embryons à part entière à partir d'œufs non fécondés chez 4 singes sur 28 testés. Cela était dû à un produit chimique spécial qui stimule la division de l'œuf.
Réaliser la première naissance parthénogénétiquemammifères réussis en 2004 par des scientifiques de l'Université agricole de Tokyo. Les biologistes ont utilisé la technologie de l'haploïdisation développée par eux, c'est-à-dire la transformation artificielle des cellules somatiques d'une souris femelle en cellules haploïdes (similaires aux gamètes mâles ou femelles). Ensuite, dans des conditions de laboratoire, il a été possible de réaliser la fusion de ces cellules, «trompant» à l'aide de technologies spéciales, l'empreinte génomique. Et, enfin, déjà dans l'organisme maternel, l'embryon a commencé à se développer à partir de la cellule.
Une personne peut-elle se reproduire par parthénogenèse?
Une personne a des cas connus lorsqu'elle est sous influencesituations stressantes de températures élevées et dans d'autres situations extrêmes, un œuf femelle peut commencer à se diviser, même s'il n'est pas fécondé, mais dans 99,9% des cas, il meurt rapidement.
Dans les discussions sur la parthénogenèse, il est inévitableLe thème de l'un des principaux dogmes du christianisme revient : la conception immaculée de la Vierge Marie. Les traditions évangéliques ne conservent-elles pas des preuves de la naissance parthénogénétique de l'homme ? Les opposants à cette version soulignent que, si tel était le cas, l'enfant Jésus devrait naître fille - bien sûr, en raison de l'absence de chromosomes Y dans l'œuf.
Malheureusement, la nature a érigé une barrière puissante sur le chemin de la parthénogenèse humaine.
Aucun mammifère ne se reproduit de cette façon car, contrairement aux organismes plus simples, les mammifères dépendent d’un processus appelé empreinte génomique.
Le fait est que pour un embryon en développementPour un mammifère, au sens figuré, il n'est pas indifférent de savoir qui a reçu tel ou tel gène de maman ou papa. Un gène responsable du développement d'un organe vital ne fonctionnera tout simplement pas ou ne s'exprimera pas s'il possède le mauvais marqueur sexuel. Si la progéniture n'avait qu'un seul parent, certains gènes ne pourraient pas du tout être activés, ce qui rendrait la progéniture non viable. C'est pourquoi, même si vous forcez un œuf de mammifère à se diviser, par exemple à l'aide de certains stimuli externes, il n'y a aucune chance qu'un organisme viable naisse. L’empreinte génomique bloquera le développement de l’embryon dès les premiers stades. À moins, bien sûr, que le génie génétique n’intervienne.
Stratégie de survie en solo
Dans certains cas très rares, les espèces animales se reproduisent exclusivement par parthénogenèse. L'une de ces espèces est le lézard Aspidoscelis uniparens, tous femelles.
Désert-grassland Whiptail (Aspidoscelis uniparens) au Nouveau Mexique
Chez certains insectes, salamandres et platsvers, curieusement, la présence de spermatozoïdes déclenche la parthénogenèse. Les spermatozoïdes commencent le processus, pénétrant dans l'ovule, mais dégénèrent plus tard, ne laissant que les chromosomes maternels. Dans ce cas, le sperme ne déclenche que le développement de l'ovule - il n'apporte aucune contribution génétique.
La capacité de se reproduire de manière asexuée permetles animaux transmettent leurs gènes sans gaspiller d'énergie à la recherche d'un partenaire, et peuvent ainsi aider à maintenir l'espèce dans des conditions difficiles. Par exemple, si un varan arrive sur une île déserte, il peut à lui seul créer une population par parthénogenèse.
Cependant, puisque chaque personnegénétiquement identiques, les mères dragons de Komodo et leurs filles seront plus vulnérables aux maladies et aux changements environnementaux que le groupe génétiquement modifié. Par exemple, dans certaines régions du Nouveau-Mexique, certaines populations de lézards femelles ont des profils génétiques presque identiques.
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