ПАРТЕНОГЕНЕЗА: ОТ КАКВО СЕ СЪСТОИ, ВИДОВЕ, ОРГАНИЗМИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В партеногенеза е производството на ембрион от женски гамети, без генно принос от мъжки полови клетки, със или без евентуалното развитие на възрастен. В повечето случаи няма участие на мъжката гамета в репродуктивния процес.

Има обаче един конкретен случай на партеногенеза, наречена финогенеза, в която е необходимо тяхното участие. В този случай спермата навлиза в яйцеклетката и я активира, за да започне развитието на нов организъм.

Poeciliopsis gracilis, вид риба от Централна Америка, с партеногенетично размножаване. Снимка на Колети, Т. Взета и редактирана от fishbase.de

Партеногенезата е много често срещано явление сред растенията и животните. Съществуват оценки, че тя може да възникне до 1% от общия брой на известните видове.

Това е начин на възпроизводство, който може да се появи на практика във всички големи групи животни и растения. Изключението може би е в по-развитите таксони, като teretanosperms и бозайници, в които няма надеждни записи за тяхното възникване.

Какво е партеногенеза?

Най-простата концепция за партеногенезата показва, че това е развитието на яйцеклетката в нов индивид, без да се извършва оплождане. Въпреки това, при много животни ембрионите, произведени без оплождане, страдат от висока смъртност.

В някои други случаи съгласуването на мъжката гама е необходимо само за активиране на развитието. Следователно може да се каже, че партеногенезата се състои в „производството на ембрион от женска гамета без никакъв генетичен принос от мъжка гамета с или без евентуално развитие при възрастен“.

Видове

В зависимост от цитологичните механизми, партеногенезата може да бъде от няколко вида, включително:

-Ticoparthenogenesis

Нарича се още факултативна партеногенеза, тя се нарича по този начин, когато развитието на неоплодени яйца се случва от време на време и спонтанно. Този вид партеногенеза се среща много често при животни.

Според някои автори това е единственият реален тип партеногенеза. Образуването на гамети при атикопартеногенезата може да включва или да не включва мейотични разделения. В зависимост от наличието или отсъствието на мейоза, тази партеногенеза от своя страна може да бъде разделена на:

Апомиктична партеногенеза

Нарича се още амейотичен или диплоиден. В това има потискане на мейозата. Потомството се развива от неоплодени яйца, чрез митотично деление.

То поражда организми, които са генетично идентични на майката. Този тип партеногенеза обикновено се среща в ротификатори и повечето групи членестоноги.

Автоматична партеногенеза

Нарича се също мейотичен или хаплоиден. В този процес се поддържа мейозата. Възстановяването на диплоидното състояние става чрез дублиране или сливане на гамети, произведени от майката. Този тип партеногенеза се среща много често при насекоми.

-Ginogenesis

Гиногенезата е особен вид сексуална репродукция. При това е необходимо спермата да проникне в овула, за да активира ембрионалното развитие.

Но, обратно на нормалното оплождане, сливането на мъжките и женските ядра не се случва. След сливането на гамета хромозомите на сперматозоидите се дегенерират в цитоплазмата на яйцеклетката или могат да бъдат изхвърлени от зиготата.

Гиногенетичният ембрион ще се развива само за сметка на ядрото на яйцеклетката. Поради това гиногенетичните кученца са идентични женски на майката.

Този тип размножаване може да се случи, когато гиногенетичните женски се чифтосват с бисексуални мъжки от същия или сродни видове. Някои автори не го смятат за подходяща партеногенеза.

-Hybridgenesis

Това е "хемиклонален" начин на възпроизвеждане. При това родителите от различни видове се чифтосват и произвеждат хибриди. Половината от генома се предава по полов път, докато другата половина е "клонално".

Сперматозоидите се сливат в ядрото на яйцеклетката и бащините гени се експресират в соматични тъкани, но те системно се изключват от зародишната линия. Само майката ще предаде генома на следващото поколение.

Този тип партеногенеза обикновено се среща при рибни видове от рода Poeciliopsis и също е наблюдаван в пустинната мравка Cataglyphis hispanica.

Други видове

Някои автори предпочитат по-утилитарна класификация на този тип възпроизвеждане, разграничавайки партеногенезата на два други типа:

-Географска партеногенеза

Характеризира се с едновременното съществуване на бисексуална форма и партеногенетична форма, в един вид или във видове, които са филогенетично близки, но имат различно географско разпространение.

Партеногенетичните организми са склонни да заемат различен диапазон от близките си роднини, които се възпроизвеждат сексуално. Асексуалните организми са склонни да имат по-голямо разпространение на ширина или надморска височина, на острови, в ксерофилни среди или в нарушени местообитания.

Този вид партеногенеза е наблюдавана при някои видове растения, червеи, ракообразни, насекоми и гущери.

-Циклична партеногенеза

Организмите могат да се възпроизвеждат както сексуално, така и партеногенетично. По време на някои периоди от годината само женските се произвеждат чрез партеногенеза.

Въпреки това, в други периоди женските ще произвеждат както жени, така и мъже, които ще се размножават сексуално.

Произход на партеногенетични родове

При бисексуални видове, където потомството се произвежда чрез партеногенеза, те обикновено произвеждат партеногенетични женски. Тези новопоявили се еднопосочни родове могат да се различават значително фенотипно и генотипично от техните бисексуални роднини. Има няколко механизма, които могат да доведат до тези партеногенетични линии.

Спонтанен

Загубата на сексуално взаимодействие настъпва чрез мутации в гени, които потискат мейозата, променят индуцирането на секса от условията на околната среда и регулират хормоналната експресия.

В крайни случаи мутацията може да действа, като "поправя" генотипа на строго партеногенетична линия, която може да произведе партеногенетични мъже и жени.

Чрез хибридизация

Хибридизацията е най-разпространеният начин за получаване на партеногенетични родове при животни и може да се наблюдава при охлюви, насекоми, ракообразни и най-многосексуални гръбначни животни.

Те произхождат от кръстосването на два бисексуални вида, които имат висока хетерозиготност и типични алели на родителски видове. При тях мейозата може да бъде пречка, причинявайки загуба на сексуалност.

Заразен произход

Проявява се чрез хибридизация между партеногенетични женски и мъжки от същия или близкороден вид. Смята се, че тя е основната причина за полиплоидията в еднополовите организми.

Генетичният поток между сексуални и партеногенетични родове позволява разпространението на гените по заразен начин. Поради това сексуалните организми от своя страна могат да възникнат или да създадат нова партеногенетична линия.

Инфекциозен произход

Wolbachia pipientis е вид бактерия от типа протеобактерии, която пренася около 20% от всички видове насекоми.

Той е отговорен за репродуктивните манипулации в своите домакини, като цитоплазмена несъвместимост, феминизация на генетични мъже, смърт на мъже и партеногенеза. Той заразява членестоноги и нематоди.

Предава се родителски. Тази бактерия е способна да индуцира партеногенеза в паразитоидни оси от рода Trichogramma, както и при акари и други членестоноги.

От друга страна, Xiphinematobacter, друга бактерия, засяга нематодите на Dorylaimida, също причинявайки партеногенеза.

Мултиаузален произход

При много видове партеногенетичните линии се генерират от един механизъм. Въпреки това, при други видове те могат да възникнат чрез различни механизми. Например, партеногенетичните линии на остракодите често имат двоен произход.

Диплоидните клонинги произхождат от спонтанна загуба на сексуалност, докато полиплоидните клонове възникват при хибридизация между партеногенетични мъжки и женски от същия или сродни видове.

Друг пример е случаят с листната въшка Rhopalosiphum padi. При този вид партеногенетичните родове могат да възникнат от три различни произхода: спонтанен, хибриден или заразен.

Организми, в които се наблюдава партеногенеза

ротаториите

Сред ротиферите има видове, които се размножават само чрез женска апомиктична партеногенеза и видове, които редуват тази партеногенеза с обикновена сексуална репродукция.

Преходът между асексуално и сексуално възпроизвеждане се контролира от околната среда. Успехът на ротиферни видове, които са загубили напълно сексуално възпроизводство, се дължи, според някои автори, на натрупването на мутации по време на експоненциално апомиктично партеногенетично възпроизвеждане.

Това, заедно с „митотичното“ кръстосване, би позволило да се получи достатъчно генотипично разнообразие, за да се адаптира към различните условия на околната среда. По този начин би било премахнато голямо предимство на сексуалната репродукция.

Миди

Съобщава се за партеногенеза за някои видове мекотели на стомаха. Сред тези видове са Potamopyrgus antipodarum, Tarebia granifera и всички видове от рода Melanoides.

Всички представители на последния род, с изключение на диплоидната раса на M. tuberculata, са полиплоидни.

Ракообразни

Този вид възпроизвеждане е документиран за много групи ракообразни, включително нотостракоси, контостракоси, аностракоси, кладоцерани, декаподи и остракоди.

При Кладоцера типичната форма на възпроизвеждане е чрез циклична партеногенеза. Женските се размножават партеногенетично от пролетта до лятото.

Когато условията на околната среда са неблагоприятни, организмите се възпроизвеждат сексуално, за да се образуват енцистни яйца, които могат да преживеят дълги периоди на покой.

Ракообразни Cladocera Daphnia longispina с партеногенетични яйца. Снимка от Роланд Бирке / Фотобиблиотека / Гети Имидж. Взето и редактирано от thinkco.com

Мраморните раци (Procambarus fallax forma virginalis) са единствените известни ракообразни ракообразни, които се размножават само чрез партеногенеза.

Гръбначни

Сред хрущялните риби, партеногенезата се среща най-малко в орлов лъч, акула зебра и акула с чук. Съобщава се за хибриджнеза при костеливи риби за видове от рода Poecilliopsis.

Някои други риби могат да редуват сексуално и партеногенетично възпроизвеждане. Много видове гущери се възпроизвеждат чрез партеногенеза. Смята се, че хибридизацията е основната причина за този вид възпроизводство в тях.

Има съобщения за тикопартеногенеза и при други групи влечуги, главно питони и други змии. При птиците е наблюдавана спонтанна партеногенеза при пилета, пуйки и някои видове пъдпъдъци.

При бозайниците майчините и бащините геноми са необходими за нормалното ембрионално развитие. Поради това партеногенезата не се среща естествено в тези организми.

Това е постигнато експериментално в лабораторията. Индуцираната партеногенеза обаче често води до анормално развитие.

Растения

Много растителни видове представят добре дефинирани модели на географска партеногенеза, при която партеногенетичните форми са разположени повече към студените зони. Междувременно сексуалните форми са по-тропически от техните асексуални връстници.

Препратки

1. C. Simon, F. Delmonte, C. Rispe, T. Crease (2003). Филогенетични връзки между партеногени и техните сексуални роднини: възможните пътища за партеногенеза при животни. Биологичен вестник на Линейското общество.
2. G. Scholtz, A. Braband, L. Tolley, A. Reiman, B. Mittmann, C. Lukhaup, F. Steuerwald, G. Vogt (2003). Партеногенеза в аутсайдер рак. Nature.
3. U. Mittwoch (1978). Статия за преглед на партеногенезата. Списание за медицинска генетика.
4. NB Tcherfas (1971). Естествена и изкуствена гиногенеза на рибите. В: Семинар / Учебна екскурзия FAO 1971 в СССР по генетична селекция и хибридизация на култивираните риби. 19 април - 29 май 1968 г. Лекции. Отчет FAO / UNDP (TA), възстановен от fao.org/.
5. PA Eyer, L. Leniaud, H. Darras и S. Aron (2013). Хибридогенеза чрез thelytokous parthenogenesis в две пустинни мравки Cataglyphis. Молекулярна екология.
6. RKK Koivisto, HR Braig (2003). Микроорганизми и партеногенеза. Биологичен вестник на Линейското общество.