Ce este partenogeneza?
Un proces numit partenogeneză permite o varietate de creaturi - de la
Unul dintre cele mai discutate cazuri de partenogenezăs-a întâmplat cu Leonie, rechinul zebră care trăiește cu alte femele de rechin la Acvariul Reef HQ din Australia. La sfârșitul lunii ianuarie 2017, oamenii de știință au publicat un articol despre asta. Deși nu se încrucișase cu un rechin mascul de trei ani, specimenul captiv a depus ouă care au eclozat în trei pui viabili.
Cu câțiva ani mai devreme la grădina zoologicăLouisville, o femelă piton reticulat pe nume Thelma, care nu văzuse niciodată un piton mascul, a depus șase ouă. Din ei au ieșit șerpi tineri sănătoși. Un studiu al ADN-ului ei, publicat în Biological Journal of the Linnean Society, a arătat că Thelma este singurul părinte al tuturor puiilor de șerpi.
Și în 2006, în Anglia, o femeie dragon de Komodo, numită Flora, a realizat o ispravă similară, derutantând paznicii grădinii zoologice Chester.
Cum funcționează?
Partenogeneza în sine este de același sex sauReproducerea „virgină” este una dintre formele de reproducere sexuală a organismelor, în care celulele reproductive feminine (ouă) se dezvoltă într-un organism adult fără fertilizare. Deși reproducerea partenogenetică nu este însoțită de fuziunea gametilor masculini și feminini, partenogeneza este încă considerată reproducere sexuală, deoarece organismul se dezvoltă din celula germinală. Se crede că partenogeneza a apărut în timpul evoluției formelor dioice.
Reproducerea sexuală are loc cu participarea a doicomponente: ovul și spermă. Fiecare oferă jumătate din informațiile genetice necesare pentru a crea un organism viu. Dar, cu partenogeneză, corpul găsește o modalitate unică de a umple genele furnizate în mod normal de spermă.
Ovarele produc ovule prinproces complex - meioza. În timpul acesteia, celulele se reproduc, se reorganizează și se divid. Astfel de ouă conțin doar jumătate din cromozomii mamei, cu câte o copie a fiecărui cromozom. Acestea se numesc celule haploide (cele care conțin două copii ale cromozomilor se numesc diploide).
În procesul de meioză, apar subproduse: celule mai mici - corpuri polare.
- Într-o versiune a partenogenezei -automixis, în corp corpul polar este unitou pentru a crea urmași. Acest proces, care a fost documentat la rechini, amestecă subtil genele mamei pentru a crea descendenți care seamănă cu mama, dar nu creează clone exacte ale ei.
- Într-o altă formă de partenogeneză,apomixis, celulele se replică prin mitoză.În acest proces, o celulă este duplicată pentru a crea două celule diploide. În acest fel, se efectuează un fel de copiere și lipire genetică. Deoarece aceste celule nu suferă niciodată procesul de amestecare a genelor meiozei, descendenții obținuți în acest mod sunt clone identice genetic ale părinților lor. Această formă de partenogeneză este mai frecventă la plante.
Pentru majoritatea organismelor care se reproducîn primul mod, prin automixis, descendenții primesc de obicei doi cromozomi X de la mama lor. Doi cromozomi X, principalul depozit genetic, legat de sex, produc doar descendenți feminini.
Dar, în rare ocazii, animale precum afidelepot produce descendenți masculi fertili care sunt identici genetic cu mama lor, cu excepția absenței unui al doilea cromozom X. Acești masculi sunt de obicei fertili, dar din moment ce sunt capabili să producă doar spermatozoizi care conțin cromozomi X, toți descendenții lor vor fi femele.
Partenogeneza trebuie distinsă dereproducere asexuată, care se desfășoară întotdeauna cu ajutorul organelor și celulelor somatice (reproducere prin divizare, înmugurire etc.).
Apropo, partenogeneza are loc natural este o metodă normală de reproducere a unor organisme din natură șiartificial, cauzată experimental de acțiunea diferiților stimuli asupra unui ou nefertilizat, care în mod normal are nevoie de fertilizare.
În general, partenogeneza este, de asemenea, împărțită îngenerativ, sau haploid șisomatic(poate fi diploid sau poliploid).În timpul partenogenezei generative, se observă un număr haploid de cromozomi (n) în celulele în diviziune ale corpului; acest caz este relativ rar (masculii haploizi sunt albine de trântori). În timpul partenogenezei somatice, se observă un număr inițial de cromozomi diploid (2n) sau poliploid (Zn, 4n, 5n, rar chiar 6n și 8n) în celulele care se divizează ale corpului.
Partenogeneza la animale
Forma originală a partenogenezei este rudimentară saupartenogeneza rudimentară este caracteristică multor specii de animale în cazurile în care ouăle lor rămân nefertilizate. De regulă, partenogeneza embrionară este limitată la etapele inițiale ale dezvoltării embrionare; cu toate acestea, uneori dezvoltarea atinge ultimele stadii.
De milioane de ani, animalele s-au reprodusprin partenogeneză, care a apărut pentru prima dată în unele dintre cele mai mici și simple organisme. Oamenii de știință cred că pentru animalele mai avansate, cum ar fi vertebratele, capacitatea de reproducere asexuată a devenit ultima încercare a speciilor în condiții nefavorabile. Acest lucru poate explica de ce este posibilă partenogeneza la atâtea specii de deșert și insule.
Daphnia pulex cu ou de Partenogeneză
Majoritatea animalelor care se reproduc prin intermediulPartenogeneza, sunt nevertebrate mici, cum ar fi albinele, viespile, furnicile și afidele, care pot alterna între reproducere sexuală și asexuată. Partenogeneza este observată la peste 80 de specii de vertebrate, dintre care aproximativ jumătate sunt pești sau șopârle. Rareori vertebrate complexe, cum ar fi rechinii, șerpii și șopârlele mari, se bazează pe reproducerea asexuată, astfel încât Leoni și alții au derutat inițial oamenii de știință.
Distingepartenogeneză obligatorie, în care ouăle sunt capabile doar de dezvoltare partenogenetică șiopționalla care ouăle se pot dezvolta șiprin partenogeneză și ca rezultat al fertilizării (la mulți himenopteri, de exemplu, albinele, masculii (dronele) se dezvoltă din ouă nefertilizate, iar femelele (regine și albine lucrătoare) se dezvoltă din ouă fertilizate.
Multe specii de animale care nu au masculi sunt capabile de reproducere pe termen lung prin partenogeneză - partenogeneză constantă. La unele specii, alături de rasa feminină partenogenetică, există o rasă bisexuală (specia originală), ocupând uneori o zonă diferită -partenogeneză geografică(fluturi purtători, mulți gândaci, milipede, moluște, rotifere, dafnii, vertebrate - șopârle etc.).
Există partenogeneză artificială?
Partenogeneza artificială la animale pentru prima datăobținut de zoologul rus Alexander Tikhomirov. În 1886, a reușit să arate că ouăle de viermi de mătase nefertilizate pot fi induse să se dezvolte cu soluții de acizi puternici, frecare și alți iritanți. Ulterior, partenogeneza artificială a fost obținută de Jacques Loeb și alți oameni de știință la multe animale, în principal la nevertebrate marine, precum și la unii amfibieni (broască) și chiar la mamifere (iepure).
Partenogeneza artificială este cauzată de acțiunea asupra ouălor soluțiilor hipertonice sau hipotonice (osmoticpartenogeneză), prin înțeparea oului cu un ac umezit cu hemolimfă (traumaticpartenogeneză), răcire bruscă și mai ales încălzire (temperaturapartenogeneza), precum și acțiunea acizilor, alcalinelor și a altor substanțe chimice.
De obicei, prin partenogeneză artificialăeste posibil să se obțină doar etapele inițiale ale dezvoltării organismului; partenogeneza completă este rar realizată, deși cazurile de partenogeneză completă sunt cunoscute chiar și la vertebrate.
În 2003, oamenii de știință de la Institutul de Dezvoltaretehnologia celulară (Massachusetts, SUA) a reușit să obțină embrioni cu drepturi depline din ouă nefertilizate la 4 din 28 de maimuțe testate. Acest lucru s-a datorat unei substanțe chimice speciale care stimulează divizarea oului.
Obțineți prima naștere partenogeneticămamiferele au reușit în 2004 de oamenii de știință de la Universitatea Agricolă din Tokyo. Biologii au aplicat tehnologia haploidizării dezvoltată de aceștia, adică transformarea artificială a celulelor somatice ale unui șoarece feminin în celule haploide (asemănătoare cu gametii masculi sau feminini). Apoi, în condiții de laborator, a fost posibil să se realizeze fuziunea acestor celule, „înșelând” cu ajutorul tehnologiilor speciale, amprentare genomică. Și, în cele din urmă, deja în organismul matern, embrionul a început să se dezvolte din celulă.
Poate o persoană să se reproducă prin partenogeneză?
O persoană a cunoscut cazuri când se afla sub influențăsituații stresante de temperaturi ridicate și în alte situații extreme, un ou de sex feminin poate începe să se împartă, chiar dacă nu este fertilizat, dar în 99,9% din cazuri moare în curând.
În discuțiile despre partenogeneză, este inevitabilApare tema uneia dintre principalele dogme ale creștinismului - concepția imaculată a Fecioarei Maria. Oare tradițiile evanghelice nu păstrează dovezi ale nașterii partenogenetice a omului? Oponenții acestei versiuni subliniază că, dacă ar fi așa, pruncul Iisus ar trebui să se nască fată – desigur, din cauza absenței cromozomilor Y din ou.
Din păcate, natura a ridicat o barieră puternică pe calea partenogenezei umane.
Nu se știe că niciun mamifer se reproduce în acest fel, deoarece, spre deosebire de organismele mai simple, mamiferele se bazează pe un proces numit amprentare genomică.
Cert este că pentru un embrion în curs de dezvoltarePentru un mamifer, la figurat vorbind, nu este indiferent cine a primit cutare sau cutare genă de la mama sau de la tata. O genă responsabilă pentru dezvoltarea unui organ vital pur și simplu nu va funcționa sau nu se va exprima dacă are un marker sexual greșit. Dacă urmașul ar avea un singur părinte, unele gene nu ar putea fi activate deloc, făcând urmașii neviabil . De aceea, chiar dacă forțezi un ou de mamifer să se dividă, să zicem, cu ajutorul unor stimuli externi, nu există nicio șansă ca în rezultat să se nască un organism viabil. Amprentarea genomică va bloca dezvoltarea embrionului în stadiile incipiente. Dacă, desigur, nu intervine ingineria genetică.
Strategia de supraviețuire solo
În unele cazuri foarte rare, speciile de animale se reproduc exclusiv prin partenogeneză. Una dintre aceste specii este șopârla Aspidoscelis uniparens, toate fiind femele.
Deșert-pășuni Whiptail (Aspidoscelis uniparens) în New Mexico
La unele insecte, salamandre și platviermi, în mod ciudat, prezența spermei declanșează partenogeneză. Spermatozoizii încep procesul, pătrunzând în ou, dar ulterior degenerează, lăsând doar cromozomii materni. În acest caz, sperma declanșează doar dezvoltarea ovulului - nu aduce nicio contribuție genetică.
Capacitatea de reproducere asexuată permiteanimalele își transmit genele fără a irosi energie în căutarea unui partener și, astfel, pot ajuta la menținerea speciei în condiții dificile. De exemplu, dacă o șopârlă monitoare ajunge pe o insulă pustie, ea singură poate crea o populație prin partenogeneză.
Cu toate acestea, din moment ce fiecare persoană vaidentice genetic, mamele dragonului de Komodo și fiicele lor vor fi mai vulnerabile la boli și schimbări de mediu decât grupul modificat genetic. De exemplu, în unele zone din New Mexico, unele populații de șopârle femele au profiluri genetice aproape identice.
Citeste mai mult
Cel mai furtunos loc de pe Pământ: de ce Pasajul Drake este cel mai periculos traseu spre Antarctica
Noul compus de uraniu bate recordul de conductivitate anormală
Mars Express a ajutat să afle unde și cum a dispărut apa de pe Planeta Roșie