Partenogeneze je nepohlavní reprodukce. Typy, příklady u lidí

Partenogeneze je forma nepohlavní reprodukce živé organismy, které zajišťují růst a fyzický vývoj embryí bez předběžného oplodnění vajíček. Tento typ buněčného dělení se vyskytuje u vodních blech, klíšťat, mšic, včel, hlístic, obojživelníků a ryb.

Co je to partenogeneze

Partenogeneze je výsledkem evolučního vývoje živočišného a rostlinného světa. Tento typ asexuální reprodukce je založen na reprodukci potomků výhradně jedinci z matčiny strany. K vývoji nových embryí dochází z vajíčka matky, které nebylo v kontaktu s mužskými reprodukčními buňkami.

Parthenogeneze zajišťuje přežití a zachování druhové rozmanitosti bezobratlých, živočichů a rostlin, které jsou v podmínkách přirozené izolace, nemají fyziologickou možnost páření se svými samci druh.

Princip partenogeneze je založen na tvorbě plnohodnotného vajíčka na konci meiotického stadia. V tomto případě jsou mateřské zárodečné buňky haploidní a obsahují také 2krát méně chromozomů.

Jedinci haploidního typu mají zároveň diploidní počet chromozomů, všechny nebo jen polovinu alel matky. Potomci, kteří následně zdědili celé množství mateřského genetického materiálu partenogenezí, jsou považováni za úplné klony. Partenogenetičtí jedinci s polovinou alel jsou napůl svahy.

Charakteristickým rysem partenogeneze je, že ke tvorbě plných klonů dochází bez použití meiózy. Potomstvo, které se vyvinulo na základě meiózy mateřského genetického materiálu, dostává pouze malou část dědičných alel.

V tomto případě je ve fázi asexuální reprodukce zahájen proces křížení DNA vytvořením několika variací konečného výsledku rozdělení. Partenogenetické potomstvo se reprodukuje na základě několika systémů nepohlavní reprodukce.

V procesu reprodukce určitého druhu zvířat nebo hmyzu pomocí partenogeneze funguje systém pro identifikaci pohlaví XY nebo XO. Samice mají obvykle 2 X chromozomy. Zvířata, která používají systém určování pohlaví typu ZW, obsahují 2 Z-chromozomy (výhradně mužského typu) nebo 2 W-chromozomy (ve většině případů nejsou životaschopné). Partenogenetické potomstvo může mít jeden chromozom Z a jeden W.

V procesu partenogeneze je možné reprodukovat výhradně muže nebo ženy. Asexuální reprodukce, v důsledku které se rodí pouze samice, se nazývá biologický termín telata. Reprodukce pouze samců se označuje jako proces arrhenotoka.

V tomto případě se z vajíček matek, které nebyly oplodněny spermatem, rodí pouze samci. Vejce, která prošla fází fúze s mužskými reprodukčními buňkami, umožňují reprodukci samic. Podobný princip partenogeneze lze pozorovat u včel.

Biologický význam partenogeneze

Partenogeneze je nepohlavní reprodukce, která má pro celý biosystém zeměkoule následující biologický význam:

• uchovává řadu různých druhů zvířat, bezobratlých a rostlin;
• umožňuje reprodukci potomků výhradně samicím bez zapojení genetického materiálu samců;
• eliminuje faktor náhlého přerušení přirozeného reprodukčního procesu;
• zajišťuje stabilní přenos genetického materiálu z matky do dalších generací;
• reguluje rovnováhu číselného poměru samců a samic určitého druhu.

Hlavní výhodou partenogeneze je, že tento typ reprodukce zaručuje přežití konkrétního druhu zvířat, rostlin nebo hmyzu, i když chybí muži.

Klasifikace typů a mechanismů partenogeneze

Reprodukci potomstva prostřednictvím partenogeneze lze provést bez použití meiózy.

V tomto případě je spuštěn mechanismus mitotické oogeneze, který zahrnuje průchod následujících biologických fází:

1. Zralá vajíčka od matky jsou produkována mitotickým dělením.
2. Vývoj embrya probíhá na základě reprodukčních buněk samice.
3. Potomstvo se narodí, reprodukováno partenogenezí pomocí mitotické oogeneze.

Partenogenetičtí jedinci, kteří se vyvinuli v důsledku rozdělení mateřského vejce, zdědí celé množství genetického materiálu a jsou také považováni za úplné klony. Podobná možnost chovu je typická pro mšice a několik dalších druhů bezobratlých.

Partenogeneze založená na mayóze je složitější mechanismus pro nepohlavní reprodukci potomků. V tomto případě dědí potomci pouze část genetického materiálu matky. Křížení DNA zahrnuje přenos dědičných informací ze ženy na embryo, ale s různými variacemi.

Potomci narození podle principu partenogeneze, ale s využitím meiózy, jsou považováni za poloviční svahy matky. Nevýhodou tohoto mechanismu dělení je, že většina mužů narozených tímto způsobem zůstává haploidní. Například mužští mravenci.

Automatický

Partenogeneze je nepohlavní reprodukce, která zahrnuje několik mechanismů reprodukční aktivity živých organismů najednou. Automatik je jedním ze způsobů přenosu genetického materiálu na ženu bez účasti mužských zárodečných buněk.

V tomto případě je diplodie obnovena na základě zdvojnásobení chromozomů, ale bez předběžného dělení buněk před nástupem meiózy a také po jejím dokončení. Tento reprodukční mechanismus se nazývá endomitotický cyklus. Podobného výsledku je dosaženo po fúzi 2 blastomerů.

Automictic poskytuje možnost obnovení ploidie v důsledku následné fúze meiotických produktů. Chromozomy mateřského jedince nejsou v procesu regenerační meiózy odděleny a vytvořená jádra se mohou v určité fázi jejich biologického vývoje spojit se zárodečnými buňkami matky.

Tento reprodukční mechanismus nepohlavní reprodukce byl srovnáván s procedurou vlastního oplodnění. Následně se životaschopné potomstvo narodí autotomie, která zdědí pouze část, nebo celé množství genetické informace od matky.

Genetická složka potomstva je výrazně ovlivněna stadiem endomitózy. Pokud například dojde k fúzi zárodečných buněk matky před nástupem meiózy, pak embrya obdrží více než 50% dědičných informací.

Současně je zachován princip heterozygotnosti. Podobný výsledek reprodukčního dělení je spojen s oddělením homologních chromozomů v anafázi I. Retence heterozygotnosti zcela chybí v případech, kdy k přechodu dochází za podmínek centrální fúze.

Pohlaví potomků

Reprodukce partenogenezí vede k narození úplných nebo částečných klonů matky. V tomto ohledu jsou pohlavím potomstva ženy se stejnými vnějšími charakteristikami a tělesnými funkcemi.

Výjimkou jsou mšice, jejichž reprodukce zahrnuje současné narození samců a samic, což jsou plné klony matky. V tomto případě je jediným rozdílem to, že u mšic samců chybí pouze jeden chromozom X.

Když se do reprodukce potomstva zapojuje meióza, pohlaví potomka přímo závisí na typu apomixe. U těch jedinců, kteří geneticky používají systém identifikace pohlaví XY, se rodí pouze ženy a jejich genom obsahuje 2 X chromozomy.

Živé organismy, které při reprodukci používají systém určování pohlaví ZW, mají potomky genotypu ZW nebo ZZ. V prvním případě se narodí žena a ve druhém muž. Jedinci s genotypem WW nejsou životaschopní.

Potomci se sadou chromozomů ZW se rodí endoreplikací mateřského genetického materiálu před stadiem meiózy nebo centrální fúzí. Vznik nových jedinců s genotypy ZZ a WW je možný pouze v případě terminální fúze, stejně jako v procesu endomitózy ve vaječné buňce.

V přírodě existují jedinci zvířecího světa, jejichž reprodukce zahrnuje narození výhradně žen. Například u ještěrky whiptail. Jedná se o obligátní partenogeny polyploidního typu, které nikdy nerodí muže.

Většina hmyzu blanokřídlých má složitý mechanismus partenogenetické reprodukce. Například u včel medonosných je početní nárůst populace možný pouze tehdy, pokud královna kolonie klade do plástů oplodněná vajíčka. K tomu se musí spojit s několika zástupci mužů - drony.

Z oplodněných vajíček se rodí včelky, které jsou pracujícími včelami zodpovědnými za stavbu, výchovu a péči o mladé potomky, které přinášejí nektar a pyl. Snáší -li včelí královna neoplodněné vajíčko, zrodí se z něj včelí samec - dron.

Volitelný

Partenogeneze je nepohlavní reprodukce, která je charakteristická pro většinu hmyzu a bezobratlých s vysokou úrovní sociální organizace. Fakultativní typ partenogenetického dělení je ve volné přírodě velmi vzácný. Tento typ asexuální reprodukce zajišťuje schopnost ženy reprodukovat budoucí potomky sexuálně i asexuálně.

Mechanismus fakultativní partenogeneze se spouští v kritických situacích. Například když v podmínkách svého přirozeného prostředí matka nemůže najít muže schopného reprodukovat zdravé potomstvo.

Fakultativní partenogeneze je pravidelně zaznamenávána mezi následujícími druhy živých organismů:

• žraloci;
• Komodští draci;
• drůbež pro zemědělské účely;
• hadi.

V procesu fakultativní partenogeneze matka položí vajíčko s živým embryem, ke kterému došlo bez předběžného oplodnění spermií muže. Žraloci okamžitě porodí živé životaschopné potomstvo. Většina genetických vědců se drží verze, že narození mladých jedinců ve zvířatech, která se zpočátku reprodukují sexuálně, je meiotická chyba.

Obligátní

Obligátní partenogeneze je reprodukční mechanismus, který zajišťuje zcela nepohlavní reprodukci živých jedinců. Tato metoda reprodukce potomků je považována za výsledek dlouhé evoluce.

Například u mloků a gekonů je obligátní partenogeneze jediným reprodukčním mechanismem. Existují vědecky zdokumentované případy, kdy došlo k přechodu ze sexuálního na zcela asexuální reprodukce, vznikla na základě mutací mezi velkým počtem jedinců matky jednoho populační druhy.

Dnes je ve volné přírodě asi 80 druhů plazů, 1 druh hadů, obojživelníci a ryby, u nichž samci již nejsou nedílnou součástí reprodukčního systému mechanismus. Při povinné partenogenezi je samice schopna samostatně reprodukovat plnohodnotnou vaječnou buňku s úplným souborem genetického materiálu.

V tomto případě pro narození potomků matka nepotřebuje mužské spermie. Nevýhodou povinné partenogeneze je nedostatek biologické rozmanitosti. Všechny následující generace se rodí jako plné klony matky. Absence mužského genetického materiálu vylučuje možnost opravy genomu poškozeného mutací nebo dědičnými chorobami.

Prevalence jevu

Partenogeneze je nepohlavní rozmnožování, ke kterému dochází mezi zvířaty, bezobratlými, rostlinami a hmyzem. Sexuálně zralí jedinci matky rozmnožují potomky partenogenetickým reprodukčním mechanismem pouze za podmínek jejich přirozeného prostředí. Spoléhání se na tento způsob reprodukce je výhodou pro většinu invazivních druhů eliminuje potřebu najít sexuálního partnera pro oplodnění a další reprodukci potomek.

Ve volné přírodě je partenogenetická reprodukce nedílnou součástí reprodukčního mechanismu u zástupců následujících druhů:

• dafnie;
• hlístice;
• mšice;
• rotátory.

U obratlovců je princip partenogeneze přísně dodržován ještěry, některými druhy obojživelníků, hadů a ptáků. Asexuální reprodukce se u žraloků vyskytuje pravidelně. Plazi se vyznačují vznikem různých forem hybridogeneze a také gynogeneze.

Indukovaná partenogeneze

Indukovaná partenogeneze je stimulována asexuální reprodukcí pomocí genetického materiálu matky. Tento reprodukční mechanismus se spouští v důsledku expozice jednomu nebo několika faktorům vnějších podnětů. Indukovaná partenogeneze je široce používána v laboratorních podmínkách v procesu vědeckých experimentů k získání životaschopných potomků prostřednictvím nepohlavní reprodukce živých organismů.

Parthenogeneze u lidí

Za normálních životních podmínek není partenogeneze lidského těla možná.

Existuje několik vědecky potvrzených faktů o narození dětí se známkami částečného partenogenetického faktoru. V roce 1995 g. byl zaznamenán případ narození chlapce se známkami partenogenetického vývoje. V leukocytech a epiteliálních buňkách kůže dítěte genetická informace od jeho otce zcela chyběla.

Tento jev je vysvětlen vlivem následujících faktorů:

• ve stadiu embryonálního vývoje se neoplodněná vaječná buňka začala samostatně dělit v reprodukčním systému ženy;
• po pohlavním styku nebyl celý buněčný materiál vajíčka oplodněn spermatem;
• ve vztahu k neoplodněným buňkám byl zahájen proces duplikace mateřské DNA;
• došlo k chybnému nárůstu číselného počtu chromozomů na 46 kusů.

Podobný partenogenetický jev u lidí vedl k tomu, že neoplodněné buňky zablokovaly další vývoj jednotlivých tkání těla. Materiál vaječných buněk, který byl oplodněn spermatem, zajišťoval další formování těla dítěte.

Chlapec s částečným partenogenetickým vývojem měl následující patologie:

• asymetrie obličeje způsobená disproporcionalitou jejích jednotlivých částí;
• kognitivní poruchy a poruchy učení;
• absence otcovského genomu ve struktuře leukocytů a kožních buněk.

Vnitřní orgány dítěte, stejně jako další systémy podpory života těla, fungovaly bez poruch. Navzdory zachování celkového zdraví těla byly výsledkem částečné partenogeneze u lidí genetické anomálie jejího vývoje.

Výzkum

Níže uvedená tabulka popisuje vědecké studie, které se věnují studiu případů partenogenetického vývoje u lidí.

Vědci	Podstata výzkumu a vědecké teorie
Helen Sperway	Helen Sperway je genetička se specializací na reprodukční biologii. V roce 1955 na základě výsledků laboratorních studií vypracovala zprávu, ve které připustila možnost „panenského narození“ osoby podle principu partenogeneze. Teoretické informace poskytl H. Sperway, tvořil základ pro další experimenty.
Hwang Woo-Suk	V roce 2004 choval jihokorejský vědecký genetik Hwang Woo-Sok poprvé v biologické laboratoři lidská embrya, která byla získána v důsledku partenogeneze.
Isigaru Matchaki	Vědec z Tokijské univerzity I. Matchaki v roce 2019 vyvinul 7 úspěšných linií kmenových buněk lidského těla, které byly získány v důsledku partenogenetického dělení.

Vědecký výzkum ukazuje, že ve skutečnosti je narození partenogenetického člověka možné, ale s různými genetickými abnormalitami. Laboratorní experimenty v tomto směru jsou omezeny na odstranění kmenových buněk získaných na základě ženského genetického materiálu.

Parthenogeneze a lidské choroby

Nitroděložní vývoj osoby s částečnou partenogenezí může vést k různým genetickým abnormalitám. Předvídat výskyt vrozených chorob v těle je nemožné. Výsledkem partenogenetického porodu jsou nejčastěji vady vzhledu, dysfunkční poruchy centrálního nervového systému. V závislosti na kvalitě genetického materiálu matky je možný projev dědičných chorob s různými příznaky.

Je možné narození partenogenetického dítěte?

V lékařské praxi se občas vyskytují případy narození partenogenetických dětí, k jejichž vzniku došlo z jednoho aktivovaného oocytu. Obecně existuje více než tucet takových anomálií nitroděložního vývoje.

Ve všech případech bez výjimky měly partenogenetické děti vrozené genetické patologie. Neexistují žádná vědecky prokázaná data, že by z vaječné buňky ženy bez předběžného oplodnění sperma, zdravé dítě se narodilo bez známek poruch v práci vnitřních orgánů a systémů životní podpora těla.

Příklady jevu

U některých druhů zvířat, rostlin, hmyzu a bezobratlých je úplná nebo částečná reprodukce partenogenezí součástí jejich reprodukčního mechanismu. Pro člověka je takový způsob plození považován za anomálii, ke které dochází ve fázi početí dítěte.

Příkladem partenogenetického vývoje jsou děti s vrozenými patologiemi těla, které vznikají v důsledku duplikace dědičných informací matky a částečné absence genomu na otcově řádky. Důsledkem partenogenetického vývoje dětí je asymetrie jednotlivých částí těla, kožní onemocnění a vady vnitřních orgánů.

Partenogeneze je jednou z forem nepohlavní reprodukce, která je přítomna u žraloků, mšic, včel, vos a většiny ještěrek různých druhů. Charakteristickým rysem partenogenetického vývoje je tvorba embrya na základě genetického materiálu matky.

Navíc v procesu koncepce není použití mužských spermií vyžadováno. V lékařské praxi neexistují žádné vědecky potvrzené údaje o existenci zcela zdravých dětí, k jejichž narození došlo při částečné partenogenezi.

Video o partenogenezi

Existuje Neposkvrněné početí? Partenogeneze: