Що таке партеногенез?

У цьому матеріалі розберемося, що таке партеногенез, кажучи простими словами, яких видів він буває, які його біологічні основи, чи можливий партеногенез у людей.

Партеногенез – що це?

Партеногенез - це дивовижне явище в біології, при якому потомство розвивається з неоплодотворених яєць. багатьох видів, пропонуючи унікальні приклади адаптації та виживання.

Партеногенез - це одна з форм статевого розмноження організмів, при якій яйцеклітини розвиваються в дорослому організмі без запліднення, тобто без участі особин чоловічої статі.

Види Партеногенезу

1. Облігатний партеногенез.Це процес, при якому вид розмножується виключно партеногенетично.
2. Факультативний партеногенезВиди, які використовують цей метод, можуть розмножуватися як сексуально, так і партеногенетично. Це зазвичай спостерігається у деяких видів рослин, а також у крабів та комах.
3. Аутоміктичний партеногенезЦей тип включає мейотичне поділ, при якому генетичний матеріал рекомбінує.

Біологічні засади

Партеногенез ґрунтується на здатності яйцеклітини розвиватися без запліднення сперматозоїдом.Залежно від виду та типу партеногенезу, генетичний матеріал у яйцеклітині може залишатися незмінним або проходити через процеси, що створюють генетичну різноманітність.

Екологічне та еволюційне значення

1. Швидке розмноження. Партеногенез дозволяє швидко збільшувати популяцію, особливо за умов обмежених ресурсів чи відсутності партнерів для розмноження.
2. Генетична різноманітність. Хоча партеногенетичне розмноження часто призводить до клонування, деякі форми як аутоміктичний партеногенез сприяють генетичному розмаїттю.
3. Адаптація та виживання. Види, що використовують партеногенез, можуть адаптуватися до умов навколишнього середовища, що змінюються, особливо коли сексуальне розмноження утруднене.

Приклади у природі

Партеногенез у природі зустрічається у різноманітних видів, від комах до рептилій. Ось кілька прикладів:

1. Комарі-цеце. Деякі види комарів-цеце здатні до партеногенезу, що дозволяє їм розмножуватися та поширюватися, навіть коли самців немає в окрузі.
2. Попелиці. Попелиці часто використовують партеногенез для швидкого збільшення своєї популяції, особливо в сприятливих умовах.
3. Деякі види рептилій. Наприклад, армавірська ящірка (Darevskia unisexualis) та деякі види геконів розмножуються партеногенетично.
4. Акули. У деяких випадках у акул, що містяться в зоопарках без самців, спостерігався партеногенез, що призводить до народження живих дитинчат.
5. Бджоли. У бджіл дрони (самці) розвиваються з незапліднених яєць за допомогою партеногенезу.
6. Деякі види змій. Види, такі як американські гримучі змії та пітони, демонстрували здатність до партеногенезу.

Чи можливий партеногенез у людей?

Партеногенез у людей у ​​природних умовах вважається неможливим. Це пов'язано з кількома ключовими біологічними та генетичними факторами:

1. Імпринтинг генів. У ссавців, включаючи людину, є явище, відоме як генетичний імпринтинг. Це означає, що деякі гени повинні бути успадковані від певного батька (матері чи батька) для розвитку плода. У партеногенезі відсутній внесок батьківських генів, що робить розвиток нежиттєздатним.
2. Генетична різноманітність. Сексуальне розмноження забезпечує генетичну різноманітність, яка є ключовим для здоров'я та виживання виду. Партеногенез спричинив би клонування, знижуючи генетичну різноманітність.
3. Біологічні та фізіологічні обмеження. Людське тіло і репродуктивна система еволюціонували для розмноження шляхом сексуального способу, і вони не мають механізмів підтримки партеногенетичного розвитку.

Загалом, якщо Ваша дівчина намагається переконати Вас у тому, що її вагітність є наслідком партеногенезу, то, швидше за все, вона бреше, а найімовірнішою причиною є те, що її запліднив інший самець.

У той час як партеногенез був штучно індукований в лабораторних умовах у деяких видів тварин, у людей такі експерименти вважаються етично неприпустимими і є значними науковими та медичними викликами.

Самці не потрібні: як і які тварини розмножуються без участі сперматозоїдів

Деякі тварини можуть виробляти потомство без парування з допомогою партеногенезу. Як це у них виходить? Чи можливий такий варіант розмноження у людини? Розповідаємо головне про незвичайне явище природи.

Читайте «Хайтек» у

Що таке партеногенез?

Процес, званий партеногенезом, дозволяє різним істотам – від медоносних бджіл до гримучих змій – розмножаться без участі самця. Це форма статевого розмноження, у якому розвиток організму походить із жіночої статевої клітини (яйцеклітини) без запліднення її чоловічої (сперматозоїд). Один із найбільш обговорюваних випадків партеногенезу стався з акулою-зеброю Леоні, яка мешкає разом з іншими акулами-самками в Австралійському акваріумі Reef HQ. Наприкінці січня 2017 року вчені опублікували статтю про неї. Хоча вона не перетиналася з самцем акули вже три роки, ця спіймана в неволі особина відклала яйця, з яких вилупилися три життєздатні дитинчата. Декількома роками раніше в зоопарку Луїсвілля самка сітчастого пітона на ім'я Тельма, яка ніколи навіть не бачила пітона-самця, відклала шість яєць. Із них з'явилися здорові молоді змії. Дослідження її ДНК, опубліковане в Біологічному журналі Ліннеївського товариства, показало, що Тельма є єдиним батьком усіх змієнят. А у 2006 році в Англії самка комодського варана на ім'я Флора здійснила аналогічний подвиг, спантеличивши охоронців зоопарку Честера.

Як це працює?

Сам собою партеногенез — це одностатеве, чи «невинне» розмноження — одне із форм статевого розмноження організмів, коли він жіночі статеві клітини (яйцеклітини) розвиваються у дорослому організмі без запліднення. Хоча партеногенетичне розмноження не супроводжується злиттям чоловічих і жіночих гамет, партеногенез все ж таки вважається статевим розмноженням, так як організм розвивається зі статевої клітини. Вважається, що партеногенез виник у процесі еволюції роздільностатевих форм.Статеве розмноження відбувається за участю двох компонентів: яйцеклітини та сперматозоїда. Кожен надає половину генетичної інформації, яка потрібна на створення живого організму. Але при партеногенезі організм знаходить унікальний спосіб заповнення генів, які зазвичай забезпечуються сперматозоїдом.

• В одній із версій партеногенезу — автоміксису, в організмі полярне тіло поєднується з яйцеклітиною для створення потомства Цей процес, задокументований в акул, злегка перетасовує материнські гени для створення потомства, схожого на матір, але не створення її точних клонів.

• В іншій формі партеногенезу, апоміксисі, клітини реплікуються за допомогою мітозу У цьому процесі одна клітина дублюється, щоб створити дві диплоїдні. Таким чином здійснюється своєрідне генетичне копіювання та вставка. Оскільки ці клітини ніколи не піддаються процесу змішування генів мейозу, нащадки, отримані таким чином, є генетично ідентичними клонами своїх батьків. Ця форма партеногенезу найчастіше зустрічається у рослин.

Для більшості організмів, які розмножуються першим способом за допомогою автоміксису, потомство зазвичай отримує дві Х-хромосоми від своєї матері. Дві Х-хромосоми, основна генетична комора, зчеплена зі статтю, дають потомство лише жіночої статі.

Але в окремих випадках такі тварини, як попелиця, можуть виробляти плідне потомство чоловічої статі, яке генетично ідентичне своїй матері, за винятком відсутності другої Х-хромосоми. Ці самці зазвичай плідні, але оскільки вони здатні виробляти тільки сперму, що містить Х-хромосоми, все їхнє потомство буде самками.

Партеногенез слід відрізняти від безстатевого розмноження, яке здійснюється завжди за допомогою соматичних органів та клітин (розмноження розподілом, брунькуванням тощо).

До речі, партеногенез буває природний — нормальний спосіб розмноження деяких організмів у природі та штучний, що викликається експериментально дією різних подразників на незапліднену яйцеклітину, яка в нормі потребує запліднення.

Взагалі партеногенез ділять також на генеративний, або гаплоїдний, та соматичний (він може бути диплоїдним та поліплоїдним). При генеративному партеногенезі в клітинах тіла, що діляться, спостерігається гаплоїдна кількість хромосом (n); цей випадок щодо рідкісний (гаплоїдні самці - трутні бджіл). При соматичному партеногенезі в клітинах тіла, що діляться, спостерігається вихідне диплоїдне (2n) або поліплоїдне (Зn, 4n, 5n, рідко навіть 6n і 8n) число хромосом.

Партеногенез у тварин

Вихідна форма партеногенезу - зародковий, або рудиментарний партеногенез - властивий багатьом видам тварин у тих випадках, коли їхні яйця залишаються незаплідненими. Як правило, зародковий партеногенез обмежується початковими стадіями зародкового розвитку; проте іноді розвиток досягає кінцевих стадій.

За мільйони років тварини відтворювалися за допомогою партеногенезу, який вперше з'явився у деяких із найменших і найпростіших організмів. Вчені вважають, що для більш розвинених тварин, таких як хребетні, здатність до безстатевого розмноження стала останньою спробою для видів, що знаходяться в несприятливих умовах. Це може пояснити, чому партеногенез можливий у таких видів пустельних і острівних видів.

Більшість тварин, що розмножуються за допомогою партеногенезу, - це дрібні безхребетні, такі як бджоли, оси, мурахи і попелиці, які можуть чергуватись між статевим і безстатевим розмноженням. Партеногенез спостерігається у більш ніж 80 видів хребетних, близько половини з яких – риби чи ящірки. Рідко коли складні хребетні, такі як акули, змії та великі ящірки, покладаються на безстатеве розмноження, тому Леоні та інші спочатку ставили вчених у глухий кут.

Розрізняють облігатний партеногенез, при якому яйця здатні тільки до партеногенетичного розвитку, та факультативний, при якому яйця можуть розвиватися і за допомогою партеногенезу, і в результаті запліднення (у багатьох перетинчастокрилих комах, наприклад, у бджіл, з незапліднених яєць розвиваються самці (трутні), з запліднених - жіночі особини (матки та робочі бджоли).

Багато видів тварин, що не мають самців, здатні до тривалого розмноження шляхом партеногенезу. константний партеногенез. У деяких видів поряд з партеногенетичною жіночою расою існує двостатева раса (початковий вигляд), що іноді займає інший ареал. географічний партеногенез (метелики чохлоношки, багато жуків, багатоніжок, молюсків, коловраток, дафнії, з хребетних — ящірки та ін.).

А чи буває штучний партеногенез?

Штучний партеногенез у тварин вперше отримано російським зоологом Олександром Тихомировим. В 1886 йому вдалося показати, що незапліднені яйця тутового шовкопряда можна спонукати до розвитку розчинами сильних кислот, тертям та іншими подразниками.Надалі штучний партеногенез був отриманий Жаком Льобом та іншими вченими у багатьох тварин, головним чином у морських безхребетних, а також у деяких земноводних (жаба) і навіть ссавців (кролик).

Штучний партеногенез викликають дією на яйця гіпертонічних або гіпотонічних розчинів (осмотичний партеногенез), уколом яйця голкою, змоченою гемолімфою (травматичний партеногенез), різким охолодженням і особливо нагріванням (температурний партеногенез), а також дією кислот, лугів та інших хімікатів.

З допомогою штучного партеногенезу зазвичай вдається отримувати лише початкові стадії розвитку; Повний партеногенез досягається рідко, хоча відомі випадки повного партеногенезу навіть у хребетних тварин.

У 2003 році вченим з Інституту розвитку клітинної технології (штат Массачусетс, США) вдалося отримати повноцінні ембріони з незапліднених яйцеклітин у 4 з 28 макак. Це сталося завдяки особливому хімічному препарату, що стимулює поділ яйцеклітини.

Досягти першого партеногенетичного народження ссавців вдалося в 2004 році вченим із Токійського сільськогосподарського університету. Біологи застосували розроблену ними технологію гаплоїдизації, тобто штучного перетворення соматичних клітин самки миші на гаплоїдні (подібні чи то чоловічим, чи жіночим гаметам) клітини. Потім у лабораторних умовах вдалося домогтися злиття цих клітин, «обдуривши» за допомогою спеціальних технологій геномний імпринтинг. І, нарешті, вже у материнському організмі з клітини почав розвиватися зародок.

Чи може людина розмножуватись партеногензом?

У людини відомі випадки, коли під впливом стресових ситуацій високих температур та інших екстремальних ситуаціях жіноча яйцеклітина може почати ділиться, навіть якщо не запліднена, але в 99,9% випадків вона незабаром гине.

У міркуваннях про партеногенез неминуче спливає тема одного з головних догматів християнства — непорочного зачаття Діви Марії. Чи не зберігають євангельські перекази свідчення про партеногенетичне народження людини? Противники цієї версії вказують на те, що, якби це було так, немовля Ісус мав би народитися дівчинкою — зрозуміло, через відсутність у яйцеклітині Y-хромосом.

На жаль, на шляху партеногенезу людини споруджено потужний заслін природою.

Відомо, що ніякі ссавці не відтворюються таким чином, тому що, на відміну від більш простих організмів, ссавці покладаються на процес, який називається геномним імпринтингом.

Справа в тому, що для зародка ссавця, що розвивається, образно кажучи, не байдуже, від кого дістався той чи інший ген — від мами або від тата. Ген, який відповідає за розвиток якогось життєвого важливого органу, просто не буде працювати, проявляти себе, якщо він має неправильний статевий маркер. Якщо у потомства був лише один з батьків, деякі гени не змогли б активуватися взагалі, що зробило потомство нежиттєздатним. Саме тому, навіть якщо змусити яйцеклітину ссавця ділитися, скажімо, за допомогою зовнішніх подразників, немає жодних шансів на те, що в результаті на світ з'явиться життєздатний організм. Геномний імпринтинг заблокує розвиток зародка ранніх стадіях. Якщо, звісно, ​​у справу не втрутиться генна інженерія.

Стратегія одиночного виживання

У деяких дуже рідкісних випадках види тварин розмножуються виключно шляхом партеногенезу.

У деяких комах, саламандр і плоских черв'яків, як не дивно, наявність сперми запускає партеногенез. генетичного внеску.

Здатність до безстатевого розмноження дозволяє тваринам передавати свої гени, не витрачаючи енергію на пошук партнера, і, таким чином, може допомогти підтримувати вигляд у складних умовах. Наприклад, якщо варан прибуває на безлюдний острів, вона може створити популяцію за допомогою партеногенезу.

Однак, оскільки кожна людина буде генетично ідентичною, матері комодських варанів та їх дочки будуть більш вразливими до хвороб та змін навколишнього середовища, ніж генетично змінена група. Наприклад, у деяких районах Нью-Мексико деякі популяції самок ящірок мають майже ідентичний генетичний профіль.

Читати далі