PARTENOĢENĒZE: NO KĀ TĀ SASTĀV, VEIDI, ORGANISMI - BIOLOĢIJA - 2025

Parthenogenesis ir ražošanas embrija no sieviešu gametas bez gēnu ieguldījums no vīriešu gametas, ar vai bez iespējamo pārveidošanu par pieaugušo. Vairumā gadījumu vīriešu dzimuma gamete nepiedalās reproduktīvajā procesā.

Tomēr ir īpašs partenoģenēzes gadījums, ko sauc par vingnoģenēzi, kurā nepieciešama viņu līdzdalība. Šajā gadījumā sperma iekļūst olšūnā un to aktivizē, lai sāktu jauna organisma attīstību.

Poeciliopsis gracilis, zivju suga no Centrālamerikas, kurai ir partenoģenētiska reprodukcija. Coletti, T. fotogrāfija. Uzņemts un rediģēts no fishbase.de

Parthenoģenēze ir ļoti izplatīta parādība augos un dzīvniekos. Tiek lēsts, ka tas var saslimt līdz 1% no visu zināmo sugu skaita.

Tas ir reprodukcijas veids, kas var rasties praktiski visās lielās dzīvnieku un augu grupās. Iespējams, ka izņēmums ir attīstītākajos taksonos, piemēram, ģimnāzijās un zīdītājos, kuros nav ticamu reģistru par to parādīšanos.

Kas ir partenoģenēze?

Vienkāršākā partenoģenēzes koncepcija norāda, ka tā ir olšūnas attīstība jaunā indivīdā, neveicot apaugļošanos. Tomēr daudziem dzīvniekiem embriji, kas ražoti bez apaugļošanas, cieš no augstas mirstības.

Dažos citos gadījumos dzimumšūnas vienlaicīga klātbūtne ir nepieciešama tikai, lai aktivizētu attīstību. Šī iemesla dēļ var teikt, ka partenoģenēze sastāv no "embrija iegūšanas no sieviešu dzimuma gametas bez jebkāda ģenētiska ieguldījuma no vīriešu dzimuma gametām ar vai bez iespējamas attīstības pieaugušajam".

Veidi

Atkarībā no iesaistītajiem citoloģiskajiem mehānismiem partenoģenēze var būt vairāku veidu, tai skaitā:

-Tikopartenoģenēze

To sauc arī par fakultatīvo partenoģenēzi, ja to sauc par gadījumiem, kad spontāni notiek neapstrādātu olšūnu attīstība. Šis partenoģenēzes veids ir ļoti izplatīts dzīvniekiem.

Pēc dažu autoru domām, tas ir vienīgais reālais partenoģenēzes veids. Gamēta veidošanās atikopartenoģenēzē var būt vai nav saistīta ar meiotiskiem dalījumiem. Atkarībā no meiozes esamības vai neesamības šo partenoģenēzi savukārt var iedalīt:

Apomiktiskā partenoģenēze

Saukts arī par ameiotisku vai diploīdu. Tajā notiek meiozes nomākšana. Pēcnācēji attīstās no neapauglētām olām caur mitotisko dalījumu.

Tas rada organismus, kas ir ģenētiski identiski mātei. Šis partenoģenēzes veids parasti notiek rotifērijās un lielākajā daļā posmkāju grupu.

Automātiska partenoģenēze

Saukts arī par meiotisku vai haploīdu. Šajā procesā meioze tiek uzturēta. Diploīdā stāvokļa atjaunošana notiek ar mātes ražoto gametu dublēšanos vai saplūšanu. Šāda veida partenoģenēze kukaiņos notiek ļoti bieži.

-Ginoģenēze

Gynoģenēze ir īpašs seksuālās reprodukcijas veids. Šajā laikā spermai ir nepieciešams iekļūt olšūnā, lai aktivizētu embriju attīstību.

Bet pretēji normālai apaugļošanai vīriešu un sieviešu kodolu saplūšana nenotiek. Pēc gametu saplūšanas spermas hromosomas deģenerējas olšūnas citoplazmā vai var tikt izvadītas no zigota.

Ginoģenētiskais embrijs attīstīsies tikai uz olšūnas kodola rēķina. Tādēļ ginekoloģiski mazuļi ir identiski mātītēm.

Šāda veida reprodukcija var notikt, ja mutes dobuma ģenētiski mātītes pārojas ar biseksuāliem tēviņiem no tām pašām vai radniecīgām sugām. Daži autori to neuzskata par pareizu partenoģenēzi.

-Hibridēze

Tas ir "hemiclonal" reproducēšanas veids. Tajā dažādu sugu vecāki pārojas un ražo hibrīdus. Puse no genoma tiek pārnesta seksuāli, bet otra puse - “kloniski”.

Sperma saplūst olšūnas kodolā, un tēvijas gēni tiek izteikti somatiskajos audos, bet tie sistemātiski tiek izslēgti no dīgļa līnijas. Tikai māte nodos genomu nākamajai paaudzei.

Šis partenoģenēzes veids parasti notiek Poeciliopsis ģints zivju sugās, un tas ir novērots arī tuksnesī un Cataglyphis hispanica.

Citi veidi

Daži autori dod priekšroku šā reprodukcijas veida utilitāriskākai klasifikācijai, diferencējot partenoģenēzi divos citos veidos:

-Ģeogrāfiskā partenoģenēze

To raksturo biseksuālas formas un partenoģenētiskas formas līdzāspastāvēšana vienā sugā vai sugās, kas ir filoģenētiski tuvas, bet kurām ir atšķirīgs ģeogrāfiskais izplatība.

Parthenoģenētiskie organismi mēdz aizņemt dažādus diapazonus no tuviem radiniekiem, kuri pavairot seksuāli. Aseksuālu organismu izplatība parasti ir augstāka gan gareniski, gan gareniski, salās, kserofilā vidē vai traucētos biotopos.

Šāda veida partenoģenēze novērota dažām augu, tārpu, vēžveidīgo, kukaiņu un ķirzakņu sugām.

-Cikliska partenoģenēze

Organismi var vairoties gan seksuāli, gan partenoģenētiski. Dažos gada periodos partenoģenēzes rezultātā tiek ražotas tikai mātītes.

Tomēr citos periodos mātītes dzemdēs gan mātītes, gan tēviņus, kas reproduktīvi seksuāli.

Partenoģenētisko cilmes izcelsme

Divdzimumu sugās, kurās pēcnācējus iegūst partenoģenēze, tās parasti producē partenoģenētiskas mātītes. Šīs jaunās uniseksuālās līnijas var fenotipiski un genotipiski ļoti atšķirties no to biseksuālajām radniecīgajām sugām. Ir vairāki mehānismi, kas var izraisīt šīs partenoģenētiskās cilmes.

Spontāns

Seksuālās mijiedarbības zaudēšana notiek ar gēnu mutāciju palīdzību, kas nomāc meiozi, vides apstākļus modificē dzimuma indukciju un regulē hormonālo izpausmi.

Ārkārtējos gadījumos mutācija varētu darboties, “labojot” stingri partenoģenētiskas cilmes genotipu, kas varētu radīt partenoģenētiskus vīriešus un sievietes.

Ar hibridizācijas palīdzību

Hibridizācija ir visizplatītākais veids, kā iegūt partenoģenētiskas cilmes dzīvniekiem, un to var novērot gliemežos, kukaiņos, vēžveidīgajos un lielākajā daļā uniseksuālu mugurkaulnieku.

To izcelsme ir divu biseksuālu sugu krustošanās, kurām ir augsta heterozigotitāte un tipiskas vecāku sugu alēles. Tajos mejoze var būt šķērslis, izraisot seksualitātes zaudēšanu.

Lipīga izcelsme

Tas notiek, hibridizējoties starp partenoģenētiskām mātītēm un vienas vai cieši saistītas sugas tēviņiem. Tiek uzskatīts, ka tas ir galvenais poliploīdijas cēlonis viendzimuma organismos.

Gēnu plūsma starp seksuālo un partenoģenētisko līniju ļauj gēniem izplatīties lipīgā veidā. Sakarā ar to seksuālie organismi savukārt var rasties vai radīt jaunu partenoģenētisko līniju.

Infekcioza izcelsme

Wolbachia pipientis ir aizsargājamo proteobaktēriju baktēriju suga, kas pārnēsā apmēram 20% no visām kukaiņu sugām.

Tas ir atbildīgs par reproduktīvajām manipulācijām ar saviem saimniekiem, piemēram, par citoplazmas nesaderību, ģenētisko vīriešu feminizāciju, vīriešu nāvi un partenoģenēzi. Tas inficē posmkājus un nematodes.

To pārraida vecākiem. Šī baktērija spēj ierosināt partenoģenēzi Trichogramma ģints parazitoīdu lapsenēs, kā arī ērcītēs un citos posmkājos.

No otras puses, Xiphinematobacter, vēl viena baktērija, ietekmē Dorylaimida nematodes, izraisot arī parthenogenesis.

Daudznozaru izcelsme

Daudzās sugās partenoģenētiskās līnijas tiek ģenerētas ar vienu mehānismu. Tomēr citās sugās tās var rasties, izmantojot dažādus mehānismus. Piemēram, ostracod partenogenetic līnijām bieži ir divējāda izcelsme.

Diploīdie kloni rodas no spontānas seksualitātes zaudēšanas, turpretī poliploīdie kloni rodas no hibridizācijas starp partenoģenētiskiem tēviņiem un mātītēm no tām pašām vai radniecīgām sugām.

Vēl viens piemērs ir laputu Rhopalosiphum padi gadījums. Šajās sugās partenoģenētiskās cilmes var rasties no trim dažādām izcelsmēm: spontānas, hibrīdas vai lipīgas.

Organismi, kuros notiek partenoģenēze

Rotiferi

Starp Rotifera sugām ir sugas, kuras vairojas tikai pēc sievietes apomātiskās partenoģenēzes, un sugas, kas šo partenoģenēzi pārmaiņus aizstāj ar parasto seksuālo reprodukciju.

Pāreju starp aseksuālu un seksuālu reprodukciju kontrolē vide. Pēc dažu autoru domām, riferu sugu panākumi, kas pilnībā zaudējuši seksuālo pavairošanu, ir saistīti ar mutāciju uzkrāšanos eksponenciālas apomiktiskas partenoģenētiskas reprodukcijas periodos.

Tas kopā ar "mitotisko" šķērsošanu ļautu iegūt pietiekamu genotipisko daudzveidību, lai pielāgotos dažādiem vides apstākļiem. Tādā veidā tiktu izslēgta liela seksuālās reprodukcijas priekšrocība.

Gliemenes

Ir ziņots par partenoģenēzi dažām vēžveidīgo gliemju sugām. Starp šīm sugām pieder Potamopyrgus antipodarum, Tarebia granifera un visas Melanoides ģints sugas.

Visi pēdējās ģints pārstāvji, izņemot M. tuberculata diploīdās rases, ir poliploīdi.

Vēžveidīgie

Šis reprodukcijas veids ir dokumentēts daudzām vēžveidīgo grupām, ieskaitot notostracos, conchostracos, anostracos, cladocerans, decapods un ostracods.

Cladocera tipiskā reprodukcijas forma ir cikliska partenoģenēze. Mātītes pavairojas partenoģenētiski no pavasara līdz vasarai.

Ja vides apstākļi ir nelabvēlīgi, organismi vairojas seksuāli, lai veidotos olšūnas, kas ilgstoši var izdzīvot miera stāvoklī.

Vēžveidīgais Cladocera Daphnia longispina ar partenoģenētiskām olām. Rolanda Birkes fotogrāfija / Fotokultūra / Getty Image. Ņemts un rediģēts no domaco.com

Marmora krabji (Procambarus fallax forma virginalis) ir vienīgie zināmie vēžveidīgie, kas veidojas bezkaulas, un kuri tikai vairojas partenoģenēzes ceļā.

Mugurkaulnieki

Starp skrimšļainajām zivīm partenoģenēze notiek vismaz ērgļa stari, zebras haizivs un āmura galvas haizivs. Ir ziņots par hibridēzi kaulainās zivīs Poecilliopsis ģints sugām.

Dažas citas zivis var pārmaiņus seksuāli vai daļējihenoģenētiski vairoties. Daudzas ķirzakas sugas vairojas partenoģenēzes ceļā. Tiek uzskatīts, ka hibridizācija ir galvenais šāda veida reprodukcijas cēlonis tajās.

Tikopartenoģenēze ir novērota arī citās rāpuļu grupās, galvenokārt pitonos un citās čūskās. Putniem spontāna partenoģenēze novērota vistām, tītariem un dažām paipalu sugām.

Zīdītājiem normālai embriju attīstībai ir nepieciešami mātes un tēva genomi. Tādēļ partenoģenēze šajos organismos nenotiek dabiski.

Tas ir panākts eksperimentāli laboratorijā. Tomēr inducētā partenoģenēze bieži izraisa patoloģisku attīstību.

Augi

Daudzām augu sugām ir skaidri definēti ģeogrāfiskās partenoģenēzes modeļi, kad partenoģenētiskās formas atrodas vairāk auksto zonu virzienā. Tikmēr seksuālās formas ir vairāk tropiskas nekā viņu aseksuālie vienaudži.

Atsauces

1. C. Simon, F. Delmonte, C. Rispe, T. Crease (2003). Filoģenētiskās attiecības starp partenogēniem un viņu seksuālajiem radiniekiem: iespējamie dzīvnieku partenoģenēzes ceļi. Linnean biedrības bioloģiskais žurnāls.
2. G. Scholtz, A. Braband, L. Tolley, A. Reiman, B. Mittmann, C. Lukhaup, F. Steuerwald, G. Vogt (2003). Partenoģenēze vēžveidīgajos vēžos. Daba.
3. U. Mittwoch (1978). Partenoģenēzes pārskata raksts. Medicīnas ģenētikas žurnāls.
4. NB Tcherfas (1971). Zivju dabiskā un mākslīgā ģinoģenēze. In: FAO 1971. gada seminārs / mācību ekskursija PSRS par audzētu zivju ģenētisko selekciju un hibridizāciju. 1968. gada 19. aprīlis - 29. maijs. Lekcijas. FAO / UNDP (TA) rep., Atgūts no fao.org/.
5. PA Eijers, L. Leniauds, H. Darrs un S. Ārons (2013). Hibridoģenēze, izmantojot thelytokous parthenogenesis divās Cataglyphis tuksneša skudrās. Molekulārā ekoloģija.
6. RKK Koivisto, HR Braig (2003). Mikroorganismi un partenoģenēze. Linnean biedrības bioloģiskais žurnāls.