Vad är parthenogenes?
En process som kallas partenogenes tillåter en mängd olika varelser - från
Ett av de mest diskuterade fallen av partenogenesinträffade med Leonie zebrahajen som bodde med andra honhajar vid Australiens Reef HQ Aquarium. I slutet av januari 2017 publicerade forskare en artikel om det. Även om hon inte hade korsat vägar med en hajhane på tre år, lade det fångna exemplaret ägg som kläcktes till tre livskraftiga ungar.
Några år tidigare på djurparkenLouisville, en kvinnlig nätpython vid namn Thelma, som aldrig ens hade sett en pytonhane, lade sex ägg. Friska unga ormar dök upp ur dem. En studie av hennes DNA, publicerad i Biological Journal of the Linnean Society, visade att Thelma är den enda föräldern till alla ormungar.
Och 2006, i England, åstadkom en kvinnlig komododrake vid namn Flora en liknande bedrift, vilket förbryllade djurhållarna i Chester Zoo.
Hur fungerar det?
Parthenogenes i sig är av samma kön, eller"Jungfru" -reproduktion är en av formerna för sexuell reproduktion av organismer, där kvinnliga reproduktionsceller (ägg) utvecklas i en vuxen organism utan befruktning. Även om parthenogenetisk reproduktion inte åtföljs av fusion av manliga och kvinnliga könsorgan, betraktas parthenogenes fortfarande som sexuell reproduktion, eftersom organismen utvecklas från könscellen. Man tror att parthenogenes uppstod under utvecklingen av dioecious former.
Sexuell reproduktion sker med deltagande av tvåkomponenter: ägg och spermier. Var och en ger hälften av den genetiska information som behövs för att skapa en levande organism. Men med parthenogenes hittar kroppen ett unikt sätt att fylla på generna som normalt tillhandahålls av spermierna.
Äggstockarna producerar ägg genomkomplex process - meios. Under det replikerar cellerna, omorganiseras och delar sig. Sådana ägg innehåller bara hälften av moderns kromosomer, med en kopia av varje kromosom. Dessa kallas haploida celler (de som innehåller två kromosomkopior kallas diploida).
I processen med meios uppträder biprodukter: mindre celler - polära kroppar.
- I en version av partenogenes -automixis, i kroppen är polarkroppen förenad medägg för att skapa avkomma. Denna process, som har dokumenterats i hajar, blandar subtilt moderns gener för att skapa avkommor som liknar modern men inte skapar exakta kloner av henne.
- I en annan form av partenogenes,apomixisceller replikerar genom mitos.I denna process dupliceras en cell för att skapa två diploida celler. På detta sätt utförs en slags genetisk kopiering och klistra in. Eftersom dessa celler aldrig genomgår processen att blanda gener av meios är de avkommor som erhålls på detta sätt genetiskt identiska kloner av sina föräldrar. Denna form av parthenogenes är vanligare hos växter.
För de flesta organismer som reproducerar sigpå första sättet, genom automixis, får avkommorna vanligtvis två X-kromosomer från sin mor. Två X-kromosomer, det huvudsakliga genetiska förrådet, kopplat till kön, producerar endast kvinnliga avkommor.
Men i sällsynta fall, djur som bladlösskan producera fertila manliga avkommor som är genetiskt identiska med sin mor, förutom frånvaron av en andra X-kromosom. Dessa män är vanligtvis fertila, men eftersom de bara kan producera spermier som innehåller X-kromosomerna, kommer alla deras avkommor att vara kvinnor.
Partenogenes bör särskiljas frånasexuell fortplantning, som alltid utförs med hjälp av somatiska organ och celler (reproduktion genom delning, spirande, etc.).
Förresten, partenogenes sker naturlig är en normal metod för reproduktion av vissa organismer i naturen ochartificiell, orsakas experimentellt av verkan av olika stimuli på ett obefruktat ägg, som normalt behöver befruktas.
I allmänhet är partenogenesen också indelad igenerativ, eller haploid, ochsomatisk(det kan vara diploid eller polyploid).Under generativ partenogenes observeras ett haploid antal kromosomer (n) i kroppens delande celler; detta fall är relativt sällsynt (haploida hanar är drönarbin). Under somatisk partenogenes observeras ett initialt diploid (2n) eller polyploid (Zn, 4n, 5n, sällan ens 6n och 8n) antal kromosomer i kroppens delande celler.
Partenogenes hos djur
Den ursprungliga formen av parthenogenes är rudimentär, ellerrudimentär partenogenes är karakteristisk för många djurarter i fall där deras ägg förblir ofödda. Som regel är embryonal parthenogenes begränsad till de initiala stadierna av embryonal utveckling; ibland når utvecklingen dock sina slutliga etapper.
I miljontals år har djur reproduceratsgenom parthenogenes, som först uppträdde i några av de minsta och enklaste organismerna. Forskare tror att för mer avancerade djur som ryggradsdjur har förmågan att reproducera asexually blivit det sista försöket för arter under ogynnsamma förhållanden. Detta kan förklara varför partenogenes är möjlig i så många öken- och öarter.
Daphnia pulex med Parthenogenesis ägg
De flesta djur som reproducerar sig med hjälp avParthenogenesis, är små ryggradslösa djur som bin, getingar, myror och bladlöss som kan växla mellan sexuell och asexuell reproduktion. Partenogenes observeras hos mer än 80 ryggradsdjur, varav ungefär hälften är fisk eller ödlor. Sällan har komplexa ryggradsdjur som hajar, ormar och stora ödlor förlitat sig på asexuell reproduktion, så Leoni och andra förbluffade ursprungligen forskare.
Skilja påobligatorisk parthenogenes, där ägg endast är kapabla till partenogenetisk utveckling, ochfrivilligdär ägg kan utvecklas ochgenom parthenogenes och som ett resultat av befruktning (i många hymenopteraner, till exempel bin, utvecklas män (drönare) från obefruktade ägg, och honor (drottningar och arbetarbin) utvecklas från befruktade ägg.
Många djurarter som inte har hanar är kapabla till långvarig reproduktion genom partenogenes - konstant parthenogenes. Hos vissa arter, tillsammans med den partenogenetiska kvinnliga rasen, finns det en bisexuell ras (den ursprungliga arten), som ibland upptar ett annat område -geografisk parthenogenes(fodralbärande fjärilar, många skalbaggar, tusenfotingar, blötdjur, hjuldjur, daphnia, ryggradsdjur - ödlor, etc.).
Finns det konstgjord partenogenes?
Artificiell partenogenes hos djur för första gångenerhållen av den ryska zoologen Alexander Tikhomirov. 1886 kunde han visa att obefruktade silkesmaskägg kan induceras att utvecklas med lösningar av starka syror, friktion och andra irriterande ämnen. Därefter erhölls konstgjord partenogenes av Jacques Loeb och andra forskare i många djur, främst hos marina ryggradslösa djur, såväl som hos vissa amfibier (groda) och till och med däggdjur (kanin).
Artificiell parthenogenes orsakas av verkan på ägg av hypertoniska eller hypotoniska lösningar (osmotiskpartenogenes), genom att sticka ägget med en nål fuktad med hemolymfa (traumatiskpartenogenes), plötslig nedkylning och särskilt uppvärmning (temperaturpartenogenes), såväl som verkan av syror, alkalier och andra kemikalier.
Med hjälp av artificiell parthenogenes, vanligtvisdet är möjligt att bara uppnå de inledande stadierna av organismens utveckling; fullständig partenogenes uppnås sällan, även om fall av fullständig partenogenes är kända även hos ryggradsdjur.
År 2003 forskare från utvecklingsinstitutetcellteknologi (Massachusetts, USA) lyckades få fullfjädrade embryon från obefruktade ägg hos 4 av 28 testade apor. Detta berodde på en speciell kemikalie som stimulerar delningen av ägget.
Uppnå den första partenogenetiska födelsendäggdjur lyckades 2004 av forskare från Tokyo Agricultural University. Biologer använde tekniken för haploidisering som utvecklats av dem, det vill säga den artificiella omvandlingen av somatiska celler från en kvinnlig mus till haploida (liknar antingen manliga eller kvinnliga könsceller). Sedan, under laboratorieförhållanden, var det möjligt att uppnå fusion av dessa celler, "bedra" med hjälp av specialteknik, genomisk imprinting. Och slutligen, redan i moderorganismen, började embryot utvecklas från cellen.
Kan en person reproducera genom partenogenes?
En person har känt fall under påverkani stressiga situationer med höga temperaturer och i andra extrema situationer kan ett kvinnligt ägg börja dela sig, även om det inte befruktas, men i 99,9% av fallen dör det snart.
I diskussioner om partenogenes är det oundvikligtTemat för en av kristendomens huvuddogmer kommer upp - Jungfru Marias obefläckade befruktning. Bevarar inte evangelietraditionerna bevis på människans partenogenetiska födelse? Motståndare till den här versionen påpekar att, om det vore så, skulle Jesusbarnet behöva födas som flicka - naturligtvis på grund av frånvaron av Y-kromosomer i ägget.
Tyvärr har naturen byggt upp en kraftfull barriär på vägen för mänsklig partenogenes.
Inga däggdjur är kända för att reproducera sig på detta sätt eftersom däggdjur, till skillnad från enklare organismer, förlitar sig på en process som kallas genomisk prägling.
Faktum är att för ett utvecklande embryoFör ett däggdjur är det bildligt talat inte likgiltigt för vem som fått den eller den genen från mamma eller pappa. En gen som ansvarar för utvecklingen av något vitalt organ kommer helt enkelt inte att fungera eller uttrycka sig om den har fel könsmarkör. Om avkomman bara hade en förälder skulle vissa gener inte kunna aktiveras alls, vilket gör att avkomman icke livskraftig. Det är därför, även om du tvingar ett däggdjursägg att dela sig, till exempel med hjälp av några yttre stimuli, finns det ingen chans att en livskraftig organism kommer att födas som ett resultat. Genomisk prägling kommer att blockera utvecklingen av embryot i de tidiga stadierna. Om inte gentekniken ingriper förstås.
Ensam överlevnadsstrategi
I vissa mycket sällsynta fall reproducerar djurarter uteslutande genom parthenogenes. En av dessa arter är ödlan Aspidoscelis uniparens, som alla är kvinnliga.
Öken-gräsmark Whiptail (Aspidoscelis uniparens) i New Mexico
I vissa insekter, salamandrar och plattmaskar, konstigt nog utlöser förekomsten av spermier partenogenes. Spermaceller startar processen, tränger in i ägget, men degenererar senare och lämnar bara moderns kromosomer. I det här fallet utlöser spermierna bara äggets utveckling - det ger inget genetiskt bidrag.
Förmågan att reproducera asexually tillåterdjur överför sina gener utan att slösa bort energi på att leta efter en kompis och kan därmed hjälpa till att hålla arten under svåra förhållanden. Till exempel om en ödla anländer till en öde ö kan den ensam skapa en befolkning genom parthenogenes.
Men eftersom varje person kommergenetiskt identiska kommer komodo-drakmammor och deras döttrar att vara mer sårbara för sjukdomar och miljöförändringar än den genetiskt förändrade gruppen. Till exempel, i vissa områden i New Mexico, har vissa populationer av honödlor nästan identiska genetiska profiler.
Läs mer
Den stormigaste platsen på jorden: varför Drake Passage är den farligaste vägen till Antarktis
Ny uranförening slår rekord för avvikande ledningsförmåga
Mars Express hjälpte till att ta reda på var och hur vattnet försvann från den röda planeten