ไม่จำเป็นต้องมีเพศชาย: สัตว์สืบพันธุ์อย่างไรและอย่างไรโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของสเปิร์ม

Parthenogenesis คืออะไร?

กระบวนการที่เรียกว่า parthenogenesis ช่วยให้สิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด

ผึ้งเพื่อ rattlesnakes สืบพันธุ์โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของผู้ชายมันเป็นรูปแบบของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศซึ่งการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นจากเซลล์เพศหญิง (ไข่) โดยไม่ต้องใส่ปุ๋ยเพศชาย (สเปิร์ม)

หนึ่งในกรณีที่ถูกพูดถึงมากที่สุดของ parthenogenesis เกิดขึ้นกับฉลามม้าลาย Leoni ซึ่งอาศัยอยู่กับฉลามตัวเมียตัวอื่นที่พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ํา Australian Reef HQแม้ว่าเธอจะ  ไม่ได้ข้ามเส้นทางกับฉลามตัวผู้ในสามปี แต่บุคคลที่ถูกจับเป็นเชลยคนนี้ก็วางไข่ที่ฟักออกมาเป็นลูกสามตัว

ไม่กี่ปีก่อนหน้านี้ที่สวนสัตว์หลุยส์วิลล์งูหลามตัวเมียชื่อ Thelma ซึ่งไม่เคยเห็นงูหลาม  ตัวผู้วางไข่หกฟองการศึกษาดีเอ็นเอของเธอซึ่งตีพิมพ์ในวารสารชีวภาพของ Linnean Society พบว่า Thelma เป็นพ่อแม่คนเดียวของงูทั้งหมด

และในปี 2006 ในอังกฤษ มังกรโคโมโดตัวเมียชื่อฟลอร่าก็ทําผลงานคล้ายกันทําให้ผู้ดูแล สวนสัตว์เชสเตอร์งวย

มันทำงานยังไง?

Parthenogenesis ตัวเองเป็นเพศเดียวกันหรือการสืบพันธุ์แบบ "เวอร์จิน" เป็นรูปแบบหนึ่งของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของสิ่งมีชีวิตซึ่งเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย (ไข่) จะพัฒนาในสิ่งมีชีวิตที่โตเต็มวัยโดยไม่มีการปฏิสนธิ แม้ว่าการสืบพันธุ์แบบพาร์ทิโนเจเนติกจะไม่ได้มาพร้อมกับการหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้และเพศเมีย แต่การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ยังถือว่าเป็นการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเนื่องจากสิ่งมีชีวิตพัฒนาจากเซลล์สืบพันธุ์ เชื่อกันว่า parthenogenesis เกิดขึ้นในช่วงวิวัฒนาการของรูปแบบที่แตกต่างกัน

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของสองคนส่วนประกอบ: ไข่และอสุจิ แต่ละอย่างให้ข้อมูลทางพันธุกรรมครึ่งหนึ่งที่จำเป็นในการสร้างสิ่งมีชีวิต แต่ด้วยการสร้างพาร์เธโนเจเนซิสร่างกายพบวิธีพิเศษในการเติมเต็มยีนที่ได้รับจากสเปิร์มตามปกติ

รังไข่ผลิตไข่ผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนที่เรียกว่า meiosis ในระหว่างที่เซลล์ทําซ้ําจัดระเบียบใหม่และแบ่งไข่ดังกล่าวมีเพียงครึ่งหนึ่งของโครโมโซมของแม่ที่มีสําเนาของโครโมโซมแต่ละชุดเซลล์เหล่านี้เรียกว่าเซลล์ haploid (เซลล์ที่มีสําเนาโครโมโซมสองชุดเรียกว่าเซลล์ diploid)

ในกระบวนการไมโอซิสผลพลอยได้จะปรากฏขึ้น: เซลล์ที่เล็กกว่า - ร่างกายที่มีขั้ว

• ในรุ่นหนึ่งของ parthenogenesis,ออโตมิกซิสในร่างกายร่างกาย ขั้วโลกรวมกับไข่เพื่อสร้างลูกหลานกระบวนการนี้ซึ่งได้รับการบันทึกไว้ในฉลามสับเปลี่ยนยีนของมารดาเล็กน้อยเพื่อสร้างลูกหลานคล้ายกับแม่ แต่ไม่ใช่เพื่อสร้างโคลนที่แน่นอนของเธอ

• ในอีกรูปแบบหนึ่งของ parthenogenesisapomixisเซลล์จำลองแบบผ่านไมโทซิสในกระบวนการนี้เซลล์หนึ่งเซลล์จะถูกทำซ้ำเพื่อสร้างเซลล์ซ้ำสองเซลล์ ด้วยวิธีนี้จะมีการคัดลอกและวางพันธุกรรมชนิดหนึ่ง เนื่องจากเซลล์เหล่านี้ไม่เคยผ่านกระบวนการผสมยีนของไมโอซิสลูกหลานที่ได้รับด้วยวิธีนี้จึงมีลักษณะทางพันธุกรรมของโคลนพ่อแม่ รูปแบบของพาร์ทิโนเจเนซิสรูปแบบนี้พบได้บ่อยในพืช

สำหรับสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ที่สืบพันธุ์ในทางแรกโดยออโตมิกซิสลูกหลานมักจะได้รับโครโมโซม X สองตัวจากแม่ของพวกเขา โครโมโซม X สองตัวซึ่งเป็นคลังเก็บพันธุกรรมหลักที่เชื่อมโยงกับเพศผลิตลูกหลานเพศหญิงเท่านั้น

แต่ในบางครั้งสัตว์ที่หายากเช่นเพลี้ยสามารถผลิตลูกหลานเพศผู้ที่เจริญพันธุ์ซึ่งมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกับแม่ของพวกเขายกเว้นกรณีที่ไม่มีโครโมโซม X ตัวที่สอง โดยปกติแล้วตัวผู้เหล่านี้จะเจริญพันธุ์ แต่เนื่องจากพวกมันสามารถผลิตอสุจิที่มีโครโมโซม X เท่านั้นลูกหลานของพวกเขาทั้งหมดจึงเป็นเพศหญิง

Parthenogenesis ควรแตกต่างจากการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศซึ่งมักจะดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของอวัยวะและเซลล์ร่างกาย (การสืบพันธุ์โดยการแบ่งตัวการแตกหน่อ ฯลฯ )

โดยวิธีการที่ parthenogenesis สามารถ ธรรมชาติ เป็นวิธีปกติที่สิ่งมีชีวิตบางชนิดสืบพันธุ์ในธรรมชาติและเทียมซึ่งเกิดจากการทดลองโดยการกระทำของสิ่งเร้าต่างๆบนไข่ที่ไม่ได้รับการปฏิสนธิซึ่งโดยปกติต้องมีการปฏิสนธิ

โดยทั่วไป parthenogenesis ยังแบ่งออกเป็นกำเนิดหรือ haploid และโซมาติกใน parthenogenesis กําเนิดจํานวนโครโมโซม haploid (n) จะถูกสังเกตในเซลล์แบ่งของร่างกาย อันนี้ใน parthenogenesis ร่างกายจํานวน diploid เริ่มต้น (2n) หรือ polyploid (Zn, 4n, 5n, ไม่ค่อยมี 6n และ 8n) จํานวนโครโมโซมในเซลล์ที่แบ่งตัวของร่างกาย

Parthenogenesis ในสัตว์

รูปแบบดั้งเดิมของ parthenogenesis เป็นพื้นฐานหรือการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ขั้นพื้นฐานเป็นลักษณะของสัตว์หลายชนิดในกรณีที่ไข่ของพวกมันยังไม่ได้รับการปฏิสนธิ ตามกฎแล้วการสร้างพาร์ทีโนเจเนซิสของตัวอ่อนจะ จำกัด อยู่ในระยะเริ่มแรกของการพัฒนาตัวอ่อน อย่างไรก็ตามบางครั้งการพัฒนาก็มาถึงขั้นตอนสุดท้าย

เป็นเวลาหลายล้านปีที่สัตว์ได้สืบพันธุ์ผ่านการสร้างพาร์เธโนเจเนซิสซึ่งปรากฏครั้งแรกในสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดและเรียบง่ายที่สุดบางชนิด นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสำหรับสัตว์ขั้นสูงเช่นสัตว์มีกระดูกสันหลังความสามารถในการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศเป็นความพยายามครั้งสุดท้ายสำหรับสิ่งมีชีวิตที่อยู่ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย สิ่งนี้อาจอธิบายได้ว่าเหตุใดการเกิด parthenogenesis จึงเป็นไปได้ในทะเลทรายและเกาะหลายชนิด

Daphnia pulex กับไข่ Parthenogenesis

สัตว์ส่วนใหญ่ที่สืบพันธุ์ด้วยวิธีการParthenogenesis เป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังขนาดเล็กเช่นผึ้งตัวต่อมดและเพลี้ยที่สามารถสลับระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ Parthenogenesis พบได้ในสัตว์มีกระดูกสันหลังมากกว่า 80 ชนิดโดยประมาณครึ่งหนึ่งเป็นปลาหรือกิ้งก่า ไม่ค่อยมีสัตว์มีกระดูกสันหลังที่ซับซ้อนเช่นฉลามงูและกิ้งก่าขนาดใหญ่อาศัยการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศดังนั้น Leoni และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ จึงทำให้งงงวย

แยกแยะการสร้างพาร์เธโนเจเนซิสซึ่งไข่สามารถพัฒนาได้เพียงบางส่วนเท่านั้นและไม่จำเป็นที่ไข่สามารถพัฒนาและผ่านการสร้างเซลล์สืบพันธุ์และอันเป็นผลมาจากการปฏิสนธิ (ในเยื่อพรหมจารีหลายชนิดเช่นผึ้งตัวผู้ (โดรน) พัฒนาจากไข่ที่ไม่ได้รับการผสมพันธุ์และตัวเมีย (ราชินีและผึ้งงาน) พัฒนาจากไข่ที่ปฏิสนธิ

สัตว์หลายชนิดที่ไม่มีตัวผู้สามารถสืบพันธุ์ได้ในระยะยาวโดยอาศัยกระบวนการแบ่งส่วน - parthenogenesis คงที่. ในบางสปีชีส์ เช่นเดียวกับเผ่าพันธุ์หญิง parthenogenetic มีเผ่าพันธุ์กะเทย (สายพันธุ์ดั้งเดิม) บางครั้งครอบครองพื้นที่อื่น -parthenogenesis ทางภูมิศาสตร์(ผีเสื้อที่มีตัวเรือน, แมลงปีกแข็ง, กิ้งกือ, หอย, โรติเฟอร์, แดฟเนีย, สัตว์มีกระดูกสันหลัง - กิ้งก่า ฯลฯ )

มีการสร้างอวัยวะเทียมหรือไม่?

การสร้างอวัยวะเทียมในสัตว์เป็นครั้งแรกได้รับจากนักสัตววิทยาชาวรัสเซีย Alexander Tikhomirov ในปีพ. ศ. 2429 เขาสามารถแสดงให้เห็นว่าไข่ไหมที่ไม่ได้รับการเพาะเลี้ยงสามารถถูกกระตุ้นให้พัฒนาด้วยสารละลายกรดแก่แรงเสียดทานและสารระคายเคืองอื่น ๆ ต่อจากนั้น Jacques Loeb และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ในสัตว์หลายชนิดได้มาจากสัตว์หลายชนิดโดยส่วนใหญ่เป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเลเช่นเดียวกับในสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกบางชนิด (กบ) และแม้แต่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (กระต่าย)

การสร้างพาร์ทิโนเจเนซิสเทียมเกิดจากการกระทำกับไข่ของสารละลายไฮโปโทนิกหรือไฮโปโทนิก (ออสโมติกparthenogenesis) โดยการแทงไข่ด้วยเข็มที่ชุบฮีโมลัมม์ (บาดแผลparthenogenesis) การระบายความร้อนอย่างกะทันหันและโดยเฉพาะอย่างยิ่งความร้อน (อุณหภูมิparthenogenesis) รวมถึงการกระทำของกรด ด่าง และสารเคมีอื่นๆ

โดยปกติแล้วการสร้างพาร์ทิโนเจเนซิสเทียมเป็นไปได้ที่จะได้รับเฉพาะขั้นตอนเริ่มต้นของการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต การสร้างพาร์ทีโนเจเนซิสที่สมบูรณ์นั้นแทบจะไม่ประสบความสำเร็จแม้ว่ากรณีของการสร้างพาร์ทีโนเจเนซิสที่สมบูรณ์จะเป็นที่รู้จักกันในสัตว์มีกระดูกสันหลัง

ในปี 2546 นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์ (แมสซาชูเซตส์สหรัฐอเมริกา) ได้รับตัวอ่อนที่เต็มวัยจากไข่ที่ไม่ได้รับการปฏิสนธิในลิง 4 ใน 28 ตัวที่ได้รับการทดสอบ เกิดจากสารเคมีพิเศษที่กระตุ้นการแบ่งตัวของไข่

บรรลุการเกิด parthenogenetic ครั้งแรกสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประสบความสำเร็จในปี 2547 โดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเกษตรโตเกียว นักชีววิทยาใช้เทคโนโลยี haploidization ที่พัฒนาโดยพวกมันนั่นคือการเปลี่ยนแปลงเทียมของเซลล์ร่างกายของหนูตัวเมียให้เป็นเซลล์เดี่ยว (คล้ายกับเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้หรือเพศเมีย) จากนั้นภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการมันเป็นไปได้ที่จะบรรลุการหลอมรวมของเซลล์เหล่านี้โดย "หลอก" ด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีพิเศษการประทับจีโนม และในที่สุดแล้วในสิ่งมีชีวิตของมารดาตัวอ่อนเริ่มพัฒนาจากเซลล์

บุคคลสามารถสืบพันธุ์โดยการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้หรือไม่?

บุคคลมีกรณีที่รู้จักเมื่ออยู่ภายใต้อิทธิพลสถานการณ์ที่ตึงเครียดจากอุณหภูมิสูงและในสถานการณ์ที่รุนแรงอื่น ๆ ไข่ของตัวเมียสามารถเริ่มแบ่งตัวได้แม้ว่าจะไม่ได้รับการปฏิสนธิ แต่ใน 99.9% ของกรณีจะตายในไม่ช้า

ในการอภิปรายเรื่อง parthenogenesis เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้แก่นเรื่องของหลักคำสอนหลักประการหนึ่งของศาสนาคริสต์เกิดขึ้น - ความคิดอันบริสุทธิ์ของพระแม่มารี ประเพณีพระกิตติคุณไม่ได้เก็บหลักฐานการกำเนิดของมนุษย์ไว้หรือ? ฝ่ายตรงข้ามของเวอร์ชันนี้ชี้ให้เห็นว่า หากเป็นเช่นนั้น เด็กทารกพระเยซูจะต้องประสูติเป็นเด็กหญิง - แน่นอน เนื่องจากไม่มีโครโมโซม Y ในไข่ 

น่าเสียดายที่ธรรมชาติได้สร้างอุปสรรคอันทรงพลังบนเส้นทางแห่งการสร้างมนุษย์ขึ้นมา

ไม่มีสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดใดที่สืบพันธุ์ด้วยวิธีนี้ เนื่องจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมต่างจากสิ่งมีชีวิตทั่วไปที่ต้องอาศัยกระบวนการที่เรียกว่าการประทับตราจีโนม

ความจริงก็คือสำหรับตัวอ่อนที่กำลังพัฒนาสำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม หากพูดโดยนัยแล้ว ไม่สำคัญว่าใครได้รับยีนนี้หรือยีนนั้นจากแม่หรือพ่อ ยีนที่รับผิดชอบในการพัฒนาอวัยวะสำคัญบางส่วนจะไม่ทำงานหรือแสดงออกหากมีเครื่องหมายเพศที่ไม่ถูกต้อง หากลูกหลานมีพ่อแม่เพียงคนเดียว ยีนบางตัวจะไม่สามารถกระตุ้นได้เลย ส่งผลให้ลูกหลานมี ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ นั่นคือเหตุผลที่แม้ว่าคุณจะบังคับให้ไข่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแบ่งตัวด้วยความช่วยเหลือของสิ่งเร้าภายนอก แต่ก็ไม่มีโอกาสที่จะเกิดสิ่งมีชีวิตที่มีชีวิตได้ การประทับตราจีโนมจะขัดขวางการพัฒนาของเอ็มบริโอในระยะแรก เว้นแต่ว่าพันธุวิศวกรรมจะเข้ามาแทรกแซง

กลยุทธ์การอยู่รอดเดี่ยว

ในบางกรณีที่หายากมากสัตว์ชนิดต่างๆจะสืบพันธุ์โดยการสร้างเซลล์สืบพันธุ์โดยเฉพาะ หนึ่งในสายพันธุ์เหล่านี้คือกิ้งก่า Aspidoscelis uniparens ซึ่งทั้งหมดเป็นตัวเมีย

Whiptail ทุ่งหญ้าทะเลทราย (Aspidoscelis uniparens) ในนิวเม็กซิโก

ในแมลงบางชนิดซาลาแมนเดอร์และแบนเวิร์มผิดปกติพอการปรากฏตัวของตัวอสุจิทำให้เกิดการสร้างพาร์เธโนเจเนซิส เซลล์อสุจิเริ่มกระบวนการเจาะไข่ แต่ภายหลังเสื่อมลงเหลือเพียงโครโมโซมของมารดา ในกรณีนี้สเปิร์มจะกระตุ้นให้เกิดการพัฒนาของไข่เท่านั้น แต่ไม่ได้มีส่วนช่วยทางพันธุกรรมใด ๆ

ความสามารถในการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศช่วยให้สัตว์ส่งต่อยีนของพวกมันโดยไม่ต้องเสียพลังงานในการมองหาคู่ครองดังนั้นจึงสามารถช่วยรักษาสายพันธุ์ในสภาวะที่ยากลำบาก ตัวอย่างเช่นหากกิ้งก่ามอนิเตอร์มาถึงเกาะทะเลทรายเพียงอย่างเดียวก็สามารถสร้างประชากรได้

อย่างไรก็ตามเนื่องจากแต่ละคนจะเหมือนกันทางพันธุกรรม แม่มังกรโคโมโดและลูกสาวจะเสี่ยงต่อโรคและการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมมากกว่ากลุ่มที่ดัดแปลงพันธุกรรม ตัวอย่างเช่น ในบางพื้นที่ของนิวเม็กซิโก ประชากรกิ้งก่าตัวเมียบางกลุ่มมีประวัติทางพันธุกรรมที่เกือบจะเหมือนกัน

อ่านเพิ่มเติม

สถานที่ที่มีพายุมากที่สุดในโลก: ทำไม Drake Passage จึงเป็นเส้นทางที่อันตรายที่สุดไปยังแอนตาร์กติกา

สารประกอบยูเรเนียมใหม่ทำลายสถิติการนำไฟฟ้าที่ผิดปกติ

Mars Express ช่วยค้นหาว่าน้ำหายไปจากดาวเคราะห์แดงที่ไหนและอย่างไร