Kas ir partenoģenēze?
Process, ko sauc par partenoģenēzi, ļauj dažādām radībām - no
Viens no visvairāk apspriestajiem partenoģenēzes gadījumiemTas notika ar zebrhaizivi Leoniju, kas dzīvoja kopā ar citām haizivju mātītēm Austrālijas rifu galvenās pārvaldes akvārijā. 2017. gada janvāra beigās zinātnieki publicēja rakstu par to. Lai gan viņas ceļi ar haizivju tēviņu nebija krustojušies trīs gadus, nebrīvē turētais īpatnis dēja olas, no kurām izšķīlās trīs dzīvotspējīgi mazuļi.
Dažus gadus iepriekš zoodārzāLuisvila, tīklveida pitona mātīte vārdā Telma, kura nekad nebija pat redzējusi pitona tēviņu, izdēja sešas olas. No tiem izauga veselīgas jaunas čūskas. Viņas DNS pētījums, kas publicēts Linnean Society Biological Journal, parādīja, ka Thelma ir vienīgais visu čūsku mazuļu vecāks.
Un 2006. gadā Anglijā Komodo pūķa mātīte vārdā Flora paveica līdzīgu varoņdarbu, samulsinot Česteras zooloģiskā dārza turētājus.
Kā tas darbojas?
Partenogeneze pati par sevi ir viendzimuma, vai"Jaunavas" reprodukcija ir viena no tādu organismu seksuālās reprodukcijas formām, kurā sieviešu reproduktīvās šūnas (olšūnas) pieaugušā organismā attīstās bez apaugļošanās. Neskatoties uz to, ka partenogenētiskā reprodukcija nav saistīta ar vīriešu un sieviešu dzimumšūnu saplūšanu, partenoģenēze joprojām tiek uzskatīta par seksuālu reprodukciju, jo organisms attīstās no dzimumšūnas. Tiek uzskatīts, ka partenoģenēze radās divmāju formu evolūcijas laikā.
Seksuālā reprodukcija notiek, piedaloties diviemkomponenti: olšūna un sperma. Katrs no tiem nodrošina pusi no ģenētiskās informācijas, kas nepieciešama, lai izveidotu dzīvo organismu. Bet ar partenogenēzi ķermenis atrod unikālu veidu, kā papildināt gēnus, ko parasti nodrošina sperma.
Olnīcas ražo olas caursarežģīts process - mejoze. Tās laikā šūnas atkārtojas, pārkārtojas un dalās. Šādās olās ir tikai puse no mātes hromosomām, ar vienu katras hromosomas eksemplāru. Tās sauc par haploīdām šūnām (tās, kas satur divas hromosomu kopijas, sauc par diploīdām).
Mejozes procesā parādās blakusprodukti: mazākas šūnas - polāri ķermeņi.
- Vienā partenoģenēzes versijā -automixis, ķermenī polārais ķermenis ir vienots arolu, lai radītu pēcnācējus. Šis process, kas ir dokumentēts haizivīs, smalki sajauc mātes gēnus, lai radītu pēcnācējus, kas līdzinās mātei, bet nerada precīzus viņas klonus.
- Citā partenoģenēzes formāapomiksis, šūnas atkārtojas, izmantojot mitozi.Šajā procesā viena šūna tiek dublēta, lai izveidotu divas diploīdās šūnas. Tādā veidā tiek veikta sava veida ģenētiskā kopija un ielīmēšana. Tā kā šajās šūnās nekad nenotiek mejozes gēnu sajaukšanās process, šādi iegūtie pēcnācēji ir ģenētiski identiski viņu vecāku kloni. Šī partenogenezes forma biežāk sastopama augos.
Lielākajai daļai organismu, kas vairojaspirmajā veidā, izmantojot automiksu, pēcnācēji parasti no mātes saņem divas X hromosomas. Divas X hromosomas, galvenā ģenētiskā noliktava, kas saistīta ar dzimumu, rada tikai sieviešu pēcnācējus.
Bet retos gadījumos dzīvnieki, piemēram, laputuvar iegūt auglīgus vīriešu kārtas pēcnācējus, kas ģenētiski ir identiski mātei, izņemot otrās X hromosomas neesamību. Šie tēviņi parasti ir auglīgi, taču, tā kā tie spēj ražot tikai spermu, kas satur X hromosomas, visi viņu pēcnācēji būs sievietes.
Partenoģenēze ir jānošķir nobezdzimuma reprodukcija, kas vienmēr tiek veikts ar somatisko orgānu un šūnu palīdzību (reprodukcija ar dalīšanos, budding utt.).
Starp citu, notiek partenoģenēze dabiski ir parasta dažu organismu pavairošanas metode dabā unmākslīgs, ko eksperimentāli izraisīja dažādu stimulu iedarbība uz neapaugļotu olu, kurai parasti nepieciešama apaugļošana.
Kopumā partenoģenēzi iedala arīģeneratīvs, vai haploīds, unsomatisks(tas var būt diploīds vai poliploīds).Ģeneratīvās partenoģenēzes laikā ķermeņa dalīšanās šūnās tiek novērots haploīds hromosomu skaits (n); šis gadījums ir salīdzinoši rets (haploīdi tēviņi ir drone bites). Somatiskās partenoģenēzes laikā ķermeņa dalīšanās šūnās tiek novērots sākotnējais diploīds (2n) vai poliploīds (Zn, 4n, 5n, retāk pat 6n un 8n) hromosomu skaits.
Partenoģenēze dzīvniekiem
Partenogenezes sākotnējā forma ir elementāra vaielementāra partenoģenēze ir raksturīga daudzām dzīvnieku sugām gadījumos, kad to olšūnas paliek neauglotas. Parasti embriju partenogeneze ir ierobežota līdz embriju attīstības sākumposmam; tomēr dažreiz attīstība sasniedz pēdējos posmus.
Miljoniem gadu dzīvnieki ir vairojušiescaur partenogenēzi, kas vispirms parādījās dažos mazākajos un vienkāršākajos organismos. Zinātnieki uzskata, ka progresīvākiem dzīvniekiem, piemēram, mugurkaulniekiem, spēja vairoties aseksuāli ir pēdējais sugu mēģinājums nelabvēlīgos apstākļos. Tas var izskaidrot, kāpēc partenogenēze ir iespējama tik daudzām tuksneša un salu sugām.
Daphnia pulex ar Parthenogenesis olu
Lielākā daļa dzīvnieku, kas pavairo arPartenoģenēze ir mazi bezmugurkaulnieki, piemēram, bites, lapsenes, skudras un laputu, kas var pārmaiņus dzimumattiecībās un nedzimumā. Partenoģenēzi novēro vairāk nekā 80 mugurkaulnieku sugas, no kurām aptuveni puse ir zivis vai ķirzakas. Reti sarežģīti mugurkaulnieki, piemēram, haizivis, čūskas un lielas ķirzakas, paļaujas uz nedzimtu vairošanos, tāpēc Leoni un citi sākotnēji neizpratnē zinātniekus.
Atšķirtobligāta partenoģenēze, kurā olas spēj tikai partenoģenētiski attīstīties, unneobligātikurā olšūnas var attīstīties uncaur partenogenēzi un apaugļošanās rezultātā (piemēram, daudzos hymenopterans dzīvos no neapaugļotām olām attīstās bites, tēviņi (bezpilota lidaparāti), bet no apaugļotām olām - mātītes (karalienes un strādājošās bites).
Daudzas dzīvnieku sugas, kurām nav tēviņu, ir spējīgas ilgstoši vairoties, izmantojot partenoģenēzi - pastāvīga partenoģenēze. Dažās sugās kopā ar partenoģenētisko sieviešu rasi pastāv biseksuāla rase (sākotnējā suga), kas dažreiz aizņem citu apgabalu -ģeogrāfiskā partenoģenēze(caurules tauriņi, daudzas vaboles, tūkstoškājaiņi, mīkstmieši, rotifers, dafnijas, mugurkaulnieki - ķirzakas u.c.).
Vai ir mākslīga partenogeneze?
Mākslīgā partenoģenēze dzīvniekiem pirmo reiziieguvis krievu zoologs Aleksandrs Tihomirovs. 1886. gadā viņš spēja parādīt, ka neapaugļotas zīdtārpiņu olšūnas var izraisīt attīstību ar spēcīgu skābju, berzes un citu kairinošu vielu šķīdumiem. Vēlāk Žaks Lēbs un citi zinātnieki mākslīgo partenogenēzi ieguva daudziem dzīvniekiem, galvenokārt jūras bezmugurkaulniekiem, kā arī dažiem abiniekiem (varde) un pat zīdītājiem (truši).
Mākslīgo partenoģenēzi izraisa hipertonisko vai hipotonisko šķīdumu iedarbība uz olām (osmotiskspartenoģenēze), iedurot olu ar adatu, kas samitrināta ar hemolimfu (traumatiskspartenoģenēze), pēkšņa atdzišana un īpaši sildīšana (temperatūrapartenoģenēze), kā arī skābju, sārmu un citu ķīmisku vielu iedarbība.
Ar mākslīgās partenogenezes palīdzību parastiir iespējams iegūt tikai sākotnējos organisma attīstības posmus; pilnīga partenoģenēze tiek sasniegta reti, lai gan pilnīgas partenogenēzes gadījumi ir zināmi pat mugurkaulniekiem.
2003. gadā Attīstības institūta zinātniekišūnu tehnoloģijai (Masačūsetsā, ASV) 4 no 28 pārbaudītajiem pērtiķiem izdevās iegūt pilnvērtīgus embrijus no neapaugļotām olām. Tas bija saistīts ar īpašu ķīmisku vielu, kas stimulē olšūnas dalīšanos.
Panākt pirmās partenogenētiskās dzemdībaszīdītājiem 2004. gadā sekoja Tokijas Lauksaimniecības universitātes zinātnieki. Biologi izmantoja viņu izstrādāto haploidizācijas tehnoloģiju, tas ir, sieviešu peles somatisko šūnu mākslīgu pārveidošanu par haploīdām (līdzīgi kā vīriešu, tā sieviešu gametām) šūnām. Tad laboratorijas apstākļos bija iespējams panākt šo šūnu saplūšanu, "maldinot" ar īpašu tehnoloģiju palīdzību, genomisko nospiedumu. Un, visbeidzot, jau mātes organismā embrijs sāka attīstīties no šūnas.
Vai cilvēks var vairoties ar partenoģenēzi?
Personai ir zināmi gadījumi, kad ir reibumāstresa situācijās ar augstu temperatūru un citās ekstremālās situācijās olšūna var sākt dalīties, pat ja tā nav apaugļota, bet 99,9% gadījumu tā drīz nomirst.
Diskusijās par partenoģenēzi tas ir neizbēgamiIzvirzās tēma par vienu no galvenajām kristietības dogmām - Jaunavas Marijas nevainojamā ieņemšana. Vai evaņģēlija tradīcijas nesaglabā pierādījumus par cilvēka partenoģenētisko dzimšanu? Šīs versijas pretinieki norāda, ka, ja tas tā būtu, Jēzus mazulītei būtu jādzimst meitenei – protams, jo olšūnā nav Y hromosomu.
Diemžēl daba ir uzcēlusi spēcīgu barjeru cilvēka partenoģenēzes ceļā.
Nav zināms, ka neviens zīdītājs vairojas šādā veidā, jo atšķirībā no vienkāršākiem organismiem zīdītāji paļaujas uz procesu, ko sauc par genoma nospiedumu.
Fakts ir tāds, ka embrijam attīstāsZīdītājam, tēlaini izsakoties, nav vienaldzīgi, kurš to vai citu gēnu dabūjis no mammas vai tēta. Gēns, kas ir atbildīgs par kāda dzīvībai svarīga orgāna attīstību, vienkārši nedarbosies vai neizpaudīsies, ja tam ir nepareizs dzimuma marķieris. Ja pēcnācējam būtu tikai viens no vecākiem, daži gēni vispār nevarētu tikt aktivizēti, veidojot pēcnācējus. dzīvotnespējīgs. Tieši tāpēc, pat piespiežot zīdītāja olšūnu dalīties, teiksim, ar kādu ārēju stimulu palīdzību, nav izredžu, ka rezultātā piedzims dzīvotspējīgs organisms. Genomiskā nospiedums bloķēs embrija attīstību agrīnā stadijā. Ja vien, protams, neiejaucas gēnu inženierija.
Solo izdzīvošanas stratēģija
Dažos ļoti retos gadījumos dzīvnieku sugas vairojas tikai partenoģenēzes ceļā. Viena no šīm sugām ir ķirzaka Aspidoscelis uniparens, kuras visas ir mātītes.
Tuksneša pļavu vaigu astes (Aspidoscelis uniparens) Ņūmeksikā
Dažos kukaiņos, salamandrās un plakanāstārpi, dīvainā kārtā, spermas klātbūtne izraisa partenoģenēzi. Spermas šūnas sāk procesu, iekļūstot olšūnā, bet vēlāk deģenerējas, atstājot tikai mātes hromosomas. Šajā gadījumā sperma tikai izraisa olšūnas attīstību - tā nedod nekādu ģenētisku ieguldījumu.
Iespēja reproducēt aseksuāli ļaujdzīvnieki nodod savus gēnus, netērējot enerģiju, meklējot pārinieku, un tādējādi var palīdzēt saglabāt sugu sarežģītos apstākļos. Piemēram, ja pārraudzības ķirzaka ierodas tuksneša salā, tā vien var radīt populāciju, izmantojot partenoģenēzi.
Tomēr, tā kā katrs cilvēksģenētiski identiskas Komodo pūķu mātes un viņu meitas būs neaizsargātākas pret slimībām un vides izmaiņām nekā ģenētiski izmainītā grupa. Piemēram, dažos Ņūmeksikas apgabalos dažām sieviešu kārtas ķirzaku populācijām ir gandrīz identisks ģenētiskais profils.
Lasīt vairāk
Vētrainākā vieta uz Zemes: kāpēc Drake Passage ir visbīstamākais ceļš uz Antarktīdu
Jauns urāna savienojums pārspēj anomālas vadītspējas rekordu
Mars Express palīdzēja uzzināt, kur un kā pazuda ūdens no Sarkanās planētas