Cos'è la partenogenesi?
Un processo chiamato partenogenesi consente una varietà di creature - da
Uno dei casi più discussi di partenogenesiè successo con Leonie, lo squalo zebra, che viveva con altre femmine di squalo al Reef HQ Aquarium in Australia. Alla fine di gennaio 2017, gli scienziati hanno pubblicato un articolo a riguardo. Sebbene non avesse incrociato uno squalo maschio da tre anni, l'esemplare in cattività depose delle uova che si schiusero dando vita a tre cuccioli vitali.
Qualche anno prima allo zooLouisville, una femmina di pitone reticolato di nome Thelma, che non aveva mai visto un pitone maschio, depose sei uova. Da loro emersero giovani serpenti sani. Uno studio sul suo DNA, pubblicato sul Biological Journal of the Linnean Society, ha dimostrato che Thelma è l'unico genitore di tutti i cuccioli di serpente.
E nel 2006, in Inghilterra, una femmina di drago di Komodo di nome Flora ha compiuto un'impresa simile, sconcertando i custodi dello zoo di Chester.
Come funziona?
La stessa partenogenesi è dello stesso sesso, oLa riproduzione "vergine" è una delle forme di riproduzione sessuale di organismi in cui le cellule riproduttive femminili (uova) si sviluppano in un organismo adulto senza fecondazione. Sebbene la riproduzione partenogenetica non sia accompagnata dalla fusione di gameti maschili e femminili, la partenogenesi è ancora considerata riproduzione sessuale, poiché l'organismo si sviluppa dalla cellula germinale. Si ritiene che la partenogenesi sia nata durante l'evoluzione delle forme dioiche.
La riproduzione sessuale avviene con la partecipazione di duecomponenti: uovo e sperma. Ciascuno fornisce metà delle informazioni genetiche necessarie per creare un organismo vivente. Ma con la partenogenesi, il corpo trova un modo unico per reintegrare i geni normalmente forniti dallo sperma.
Le ovaie producono uova attraversoprocesso complesso - meiosi. Durante questo processo, le cellule si replicano, si riorganizzano e si dividono. Tali ovuli contengono solo la metà dei cromosomi materni, con una copia di ciascun cromosoma. Queste sono chiamate cellule aploidi (quelle contenenti due copie cromosomiche sono chiamate diploidi).
Nel processo di meiosi compaiono sottoprodotti: cellule più piccole - corpi polari.
- In una versione della partenogenesi -automixis, nel corpo con cui è unito il corpo polareuovo per creare prole. Questo processo, che è stato documentato negli squali, mescola sottilmente i geni della madre per creare prole che assomigliano alla madre ma non creano suoi cloni esatti.
- In un'altra forma di partenogenesi,apomissia, le cellule si replicano attraverso la mitosi.In questo processo, una cella viene duplicata per creare due cellule diploidi. In questo modo viene eseguita una sorta di copia e incolla genetica. Poiché queste cellule non subiscono mai il processo di miscelazione dei geni della meiosi, i discendenti ottenuti in questo modo sono cloni geneticamente identici dei loro genitori. Questa forma di partenogenesi è più comune nelle piante.
Per la maggior parte degli organismi che si riproducononel primo modo, attraverso l'automixis, la prole riceve solitamente due cromosomi X dalla madre. Due cromosomi X, il principale deposito genetico, legato al sesso, producono solo prole femminile.
Ma in rare occasioni, animali come gli afidipuò produrre prole maschio fertile geneticamente identica alla madre, tranne che per l'assenza di un secondo cromosoma X. Questi maschi sono generalmente fertili, ma poiché sono in grado di produrre solo spermatozoi contenenti i cromosomi X, tutta la loro prole sarà femmine.
La partenogenesi dovrebbe essere distinta dariproduzione asessuata, che viene sempre eseguito con l'aiuto di organi e cellule somatiche (riproduzione per divisione, germogliamento, ecc.).
A proposito, la partenogenesi avviene naturale è un normale metodo di riproduzione di alcuni organismi in natura eartificiale, causato sperimentalmente dall'azione di vari stimoli su un uovo non fecondato, che normalmente necessita di fecondazione.
In generale, anche la partenogenesi è divisa ingenerativo, o aploide, esomatico(può essere diploide o poliploide).Durante la partenogenesi generativa, nelle cellule in divisione del corpo si osserva un numero aploide di cromosomi (n); questo caso è relativamente raro (i maschi aploidi sono api fuchi). Durante la partenogenesi somatica, nelle cellule in divisione del corpo si osserva un numero iniziale diploide (2n) o poliploide (Zn, 4n, 5n, raramente anche 6n e 8n).
Partenogenesi negli animali
La forma originale della partenogenesi è rudimentale, oLa partenogenesi rudimentale è caratteristica di molte specie animali nei casi in cui le loro uova rimangono non fecondate. Di regola, la partenogenesi embrionale è limitata alle fasi iniziali dello sviluppo embrionale; tuttavia, a volte lo sviluppo raggiunge le sue fasi finali.
Per milioni di anni gli animali si sono riprodottiattraverso la partenogenesi, apparsa per la prima volta in alcuni degli organismi più piccoli e semplici. Gli scienziati ritengono che per gli animali più avanzati, come i vertebrati, la capacità di riprodursi asessualmente sia l'ultimo tentativo per le specie in condizioni avverse. Questo potrebbe spiegare perché la partenogenesi sia possibile in così tante specie di deserti e isole.
Daphnia pulex con uovo di partenogenesi
La maggior parte degli animali che si riproducono per mezzo diPartenogenesi, sono piccoli invertebrati come api, vespe, formiche e afidi che possono alternarsi tra riproduzione sessuale e asessuata. La partenogenesi è stata osservata in più di 80 specie di vertebrati, di cui circa la metà sono pesci o lucertole. Raramente vertebrati complessi come squali, serpenti e lucertole di grandi dimensioni si affidano alla riproduzione asessuata, motivo per cui Leoni e altri inizialmente hanno sconcertato gli scienziati.
Distinguerepartenogenesi obbligata, in cui le uova sono capaci solo di sviluppo partenogenetico, eopzionalea cui le uova possono svilupparsi eper partenogenesi e come risultato della fecondazione (in molti imenotteri, ad esempio, le api, i maschi (fuchi) si sviluppano da uova non fecondate e le femmine (regine e api operaie) si sviluppano da uova fecondate.
Molte specie di animali che non hanno maschi sono capaci di riprodursi a lungo termine attraverso la partenogenesi - partenogenesi costante. In alcune specie, insieme alla razza femminile partenogenetica, esiste una razza bisessuale (la specie originaria), che talvolta occupa un'area diversa -partenogenesi geografica(farfalle portatrici, molti coleotteri, millepiedi, molluschi, rotiferi, dafnie, vertebrati - lucertole, ecc.).
Esiste partenogenesi artificiale?
La partenogenesi artificiale negli animali per la prima voltaottenuto dallo zoologo russo Alexander Tikhomirov. Nel 1886, fu in grado di dimostrare che le uova di baco da seta non fecondate possono essere indotte a svilupparsi con soluzioni di acidi forti, attrito e altri irritanti. Successivamente, la partenogenesi artificiale è stata ottenuta da Jacques Loeb e altri scienziati in molti animali, principalmente negli invertebrati marini, così come in alcuni anfibi (rana) e persino nei mammiferi (coniglio).
La partenogenesi artificiale è causata dall'azione sulle uova di soluzioni ipertoniche o ipotoniche (osmoticapartenogenesi), pungendo l'uovo con un ago inumidito con emolinfa (traumaticopartenogenesi), raffreddamento improvviso e soprattutto riscaldamento (temperaturapartenogenesi), nonché l'azione di acidi, alcali e altri prodotti chimici.
Per mezzo di partenogenesi artificiale, di solitoè possibile ottenere solo le fasi iniziali dello sviluppo dell'organismo; La partenogenesi completa si ottiene raramente, sebbene siano noti casi di partenogenesi completa anche nei vertebrati.
Nel 2003, scienziati dell'Istituto per lo sviluppola tecnologia cellulare (Massachusetts, USA) è riuscita a ottenere embrioni a tutti gli effetti da uova non fecondate in 4 scimmie su 28 testate. Ciò era dovuto a una sostanza chimica speciale che stimola la divisione dell'uovo.
Ottieni la prima nascita partenogeneticamammiferi riusciti nel 2004 da scienziati della Tokyo Agricultural University. I biologi hanno utilizzato la tecnologia di aploidizzazione sviluppata da loro, cioè la trasformazione artificiale delle cellule somatiche di un topo femmina in cellule aploidi (simili ai gameti maschili o femminili). Quindi, in condizioni di laboratorio, è stato possibile realizzare la fusione di queste cellule, "ingannando" con l'ausilio di speciali tecnologie, l'imprinting genomico. E, infine, già nell'organismo materno, l'embrione ha iniziato a svilupparsi dalla cellula.
Una persona può riprodursi per partenogenesi?
Una persona ha conosciuto casi quando era sotto l'influenzaIn situazioni stressanti di alte temperature e in altre situazioni estreme, un uovo femminile può iniziare a dividersi, anche se non viene fecondato, ma nel 99,9% dei casi muore presto.
Nelle discussioni sulla partenogenesi, è inevitabileViene fuori il tema di uno dei principali dogmi del cristianesimo: l'immacolata concezione della Vergine Maria. Le tradizioni evangeliche non conservano forse testimonianza della nascita partenogenetica dell'uomo? Gli oppositori di questa versione sottolineano che, se così fosse, il bambino Gesù dovrebbe nascere femmina, ovviamente a causa dell'assenza dei cromosomi Y nell'uovo.
Sfortunatamente, la natura ha eretto una potente barriera sul percorso della partenogenesi umana.
Nessun mammifero è noto per riprodursi in questo modo perché, a differenza degli organismi più semplici, i mammiferi si affidano a un processo chiamato imprinting genomico.
Il fatto è che per un embrione in via di sviluppoPer un mammifero, in senso figurato, non è indifferente chi ha ricevuto questo o quel gene da mamma o papà. Un gene responsabile dello sviluppo di un organo vitale semplicemente non funzionerà o non si esprimerà se ha il marcatore sessuale sbagliato. Se la prole avesse un solo genitore, alcuni geni non sarebbero in grado di attivarsi affatto, rendendo la prole non vitale. Ecco perché, anche se costringi un uovo di mammifero a dividersi, ad esempio con l'aiuto di alcuni stimoli esterni, non c'è alcuna possibilità che come risultato nasca un organismo vitale. L'imprinting genomico bloccherà lo sviluppo dell'embrione nelle fasi iniziali. A meno che, ovviamente, non intervenga l’ingegneria genetica.
Strategia di sopravvivenza in solitaria
In alcuni casi molto rari, le specie animali si riproducono esclusivamente per partenogenesi. Una di queste specie è la lucertola Aspidoscelis uniparens, tutte femmine.
Deserto-prateria Whiptail (Aspidoscelis uniparens) nel Nuovo Messico
In alcuni insetti, salamandre e piattivermi, stranamente, la presenza di spermatozoi innesca la partenogenesi. Gli spermatozoi iniziano il processo, penetrando nell'uovo, ma in seguito degenerano, lasciando solo i cromosomi materni. In questo caso, lo sperma innesca solo lo sviluppo dell'uovo - non fornisce alcun contributo genetico.
La capacità di riprodursi asessualmente lo consentegli animali trasmettono i loro geni senza sprecare energia alla ricerca di un compagno, e quindi possono aiutare a mantenere la specie in condizioni difficili. Ad esempio, se una lucertola monitor arriva su un'isola deserta, da sola può creare una popolazione attraverso la partenogenesi.
Tuttavia, poiché ogni persona lo faràgeneticamente identiche, le madri dei draghi di Komodo e le loro figlie saranno più vulnerabili alle malattie e ai cambiamenti ambientali rispetto al gruppo geneticamente modificato. Ad esempio, in alcune aree del Nuovo Messico, alcune popolazioni di lucertole femmine hanno profili genetici quasi identici.
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