Parthenogenese er aseksuel reproduktion. Typer, eksempler på mennesker

Parthenogenese er en form for aseksuel reproduktion levende organismer, som sørger for vækst og fysisk udvikling af embryoner uden forudgående befrugtning af æg. Denne type celledeling forekommer i vandlopper, flåter, bladlus, honningbier, nematoder, padder og fisk.

Hvad er parthenogenese

Partenogenese er resultatet af den evolutionære udvikling af dyre- og planteverdenen. Denne type aseksuel reproduktion er baseret på reproduktion af afkom udelukkende af moderindivider. Udviklingen af ​​nye embryoner sker fra moderens æg, som ikke har været i kontakt med mandlige reproduktive celler.

Parthenogenese sikrer overlevelse og bevarelse af artsdiversiteten af ​​hvirvelløse dyr, dyr og planter, som er i betingelser for naturlig isolation, ikke har den fysiologiske mulighed for at parre sig med hanner af deres arter.

Princippet om parthenogenese er baseret på dannelsen af ​​et fuldgyldigt æg i slutningen af ​​det meiotiske stadie. I dette tilfælde er moderens kønsceller haploide og indeholder også 2 gange færre kromosomer.

På samme tid har individer af haploide typen et diploid antal kromosomer, alle eller kun halvdelen af ​​moderens alleler. De afkom, der efterfølgende arvede hele mængden af ​​modergenetisk materiale ved parthenogenese, anses for at være fuldkloner. Partenogenetiske individer med halvdelen af ​​allelerne er halvskråninger.

Et særpræg ved parthenogenese er, at dannelsen af ​​fulde kloner sker uden brug af meiose. De afkom, der har udviklet sig på grundlag af meiose af moderens genetiske materiale, modtager kun en lille del af de arvelige alleler.

I dette tilfælde startes processen med DNA -krydsning på stadiet med aseksuel reproduktion med oprettelsen af ​​flere variationer af det endelige resultat af division. Parthenogenetiske afkom formerer sig på basis af flere systemer for aseksuel reproduktion.

I reproduktionsprocessen for en bestemt art af dyr eller insekter ved hjælp af parthenogenese fungerer systemet til identifikation af køn af XY eller XO. Hunnerne har normalt 2 X -kromosomer. Dyr, der anvender ZW-kønsbestemmelsessystemet, indeholder 2 Z-kromosomer (udelukkende af hantypen) eller 2 W-kromosomer (i de fleste tilfælde er de ikke levedygtige). Partenogenetiske afkom kan have et Z- og et W -kromosom.

I processen med parthenogenese er det muligt at reproducere udelukkende hanner eller hunner. Aseksuel reproduktion, som følge af hvilken kun hunner fødes, kaldes det biologiske udtryk kalve. Reproduktion af kun mænd omtales som arrhenotoka -processen.

I dette tilfælde er det kun hanner, der fødes af mødreæg, der ikke er blevet befrugtet af sædceller. Ægceller, der har passeret fusionstrinnet med mandlige reproduktive celler, tillader reproduktion af hunner. Et lignende princip for parthenogenese kan observeres hos honningbier.

Den biologiske betydning af parthenogenese

Parthenogenese er aseksuel reproduktion, som har følgende biologiske betydning for hele klodens biosystem:

• bevarer en række forskellige dyrearter, hvirvelløse dyr og planter;
• tillader reproduktion af afkom udelukkende til hunner uden at involvere det genetiske materiale hos mænd;
• eliminerer faktoren for pludselig afbrydelse af den naturlige reproduktionsproces;
• sikrer en stabil overførsel af genetisk materiale fra moderen til efterfølgende generationer;
• regulerer balancen i det numeriske forhold mellem mænd og kvinder af en bestemt art.

Den største fordel ved parthenogenese er, at denne form for reproduktion garanterer overlevelse af en bestemt art af dyr, planter eller insekter, selv i fravær af hanner.

Klassificering af typer og mekanismer for parthenogenese

Reproduktion af afkom gennem parthenogenese kan udføres uden brug af meiose.

I dette tilfælde udløses mekanismen for mitotisk oogenese, hvilket involverer passage af følgende biologiske faser:

1. Modne æg fra moderen produceres ved mitotisk opdeling.
2. Udviklingen af ​​embryoet sker på basis af hunnens reproduktive celler.
3. Afkommet fødes, reproduceres gennem parthenogenese ved hjælp af mitotisk oogenese.

Parthenogenetiske individer, der har udviklet sig som følge af opdelingen af ​​moderens æg, arver hele mængden af ​​genetisk materiale og betragtes også som fulde kloner. En lignende avlsmulighed er typisk for bladlus og flere andre hvirvelløse arter.

Mayosebaseret parthenogenese er en mere kompleks mekanisme til aseksuel reproduktion af afkom. I dette tilfælde arver afkommet kun en del af moderens arvemateriale. DNA -krydsning indebærer overførsel af arvelig information fra hunnen til embryoet, men med forskellige variationer.

Afkom født efter princippet om parthenogenese, men ved brug af meiose, betragtes som moderens halve skråninger. Ulempen ved denne opdelingsmekanisme er, at de fleste mænd født på denne måde forbliver haploide. For eksempel hanmyrer.

Automiktisk

Parthenogenese er aseksuel reproduktion, der omfatter flere mekanismer for reproduktive aktivitet af levende organismer på én gang. En automictic er en af ​​måderne at overføre genetisk materiale til en kvinde uden deltagelse af mandlige kønsceller.

I dette tilfælde genoprettes diplodia på grundlag af kromosomfordobling, men uden foreløbig celledeling før starten af ​​meiose, såvel som efter dens afslutning. Denne reproduktive mekanisme kaldes den endomitotiske cyklus. Et lignende resultat opnås efter fusion af 2 blastomerer.

Automictic giver mulighed for at genoprette ploidi på grund af den efterfølgende fusion af meiotiske produkter. Kromosomerne hos moderindividet adskilles ikke i processen med genoprettende meiose, og de dannede kerner kan fusionere med moderens kønsceller på et bestemt stadie af deres biologiske udvikling.

Denne reproduktive mekanisme for aseksuel reproduktion er blevet sammenlignet med selvbefrugtningsproceduren. Efterfølgende fødes et levedygtigt afkom autotomi, som kun arver en del eller den fulde mængde genetisk information fra moderen.

Afkomets genetiske komponent er betydeligt påvirket af endomitosestadiet. For eksempel, hvis fusionen af ​​moderens kønsceller sker før meiosen begynder, modtager embryonerne mere end 50% af arvelig information.

Samtidig bevares princippet om heterozygositet. Et lignende resultat af reproduktiv opdeling er forbundet med adskillelsen af ​​homologe kromosomer i anafase I. Beholdelse af heterozygositet er fuldstændig fraværende i tilfælde, hvor overkørsel sker under betingelser for central fusion.

Afkoms køn

Reproduktion gennem parthenogenese fører til fødslen af ​​helt eller delvis kloner af moderen. I denne henseende er afkommets køn hunner med identiske ydre egenskaber og kropsfunktioner.

Undtagelsen er bladlusene, hvis reproduktion involverer samtidig fødsel af hanner og hunner, som er moderens fulde kloner. I dette tilfælde er den eneste forskel, at der kun mangler et X -kromosom hos mandlige bladlus.

Når meiose er involveret i reproduktion af afkom, afhænger afkommets køn direkte af typen af ​​apomixis. Hos de personer, der genetisk bruger XY -kønsidentifikationssystemet, fødes kun hunner, og deres genom indeholder 2 X -kromosomer.

Levende organismer, der bruger ZW -kønsbestemmelsessystemet under reproduktion, har afkom med ZW- eller ZZ -genotypen. I det første tilfælde fødes en hun, og i det andet en han. Personer med WW -genotypen er ikke levedygtige.

Afkom med et sæt ZW -kromosomer fødes ved endoreplicering af moderens genetiske materiale før meiose -stadiet eller ved central fusion. Fremkomsten af ​​nye individer med ZZ- og WW -genotyperne er kun mulig i tilfælde af terminal fusion såvel som processen med endomitose i ægcellen.

I naturen er der individer i dyreverdenen, hvis reproduktion involverer fødsel af udelukkende hunner. For eksempel i whiptail -firbenet. Disse er obligatoriske parthenogener af typen polyploide, som aldrig føder hanner.

De fleste hymenoptera insekter har en kompleks mekanisme for parthenogenetisk reproduktion. For eksempel hos honningbier er en numerisk stigning i bestanden kun mulig, hvis koloniens dronning lægger befrugtede æg i kamme. For at gøre dette skal hun parre sig med flere repræsentanter for mænd - droner.

Fra befrugtede æg fødes hunbier, som er arbejderbier, der er ansvarlige for at bygge, opdrage og pleje unge afkom, bringe nektar og pollen. Hvis dronningsbien lægger et ubefrugtet æg, så vil der blive født en honningbi - en drone - deraf.

Valgfri

Parthenogenese er aseksuel reproduktion, der er karakteristisk for de fleste insekter og hvirvelløse dyr med et højt socialt niveau. Den fakultative type parthenogenetisk opdeling er meget sjælden i naturen. Denne type aseksuel reproduktion giver kvindens evne til at reproducere fremtidige afkom både seksuelt og aseksuelt.

Mekanismen for fakultativ parthenogenese udløses i kritiske situationer. For eksempel når moderen under betingelserne for dets naturlige habitat ikke kan finde en han, der er i stand til at reproducere sunde afkom.

Fakultativ parthenogenese registreres periodisk blandt følgende typer levende organismer:

• hajer;
• Komodo -drager;
• fjerkræ til landbrugsformål;
• slanger.

I processen med fakultativ parthenogenese lægger moderen et æg med et levende embryo, hvis fremkomst fandt sted uden forudgående befrugtning med hannens sæd. Hajer føder straks levende levedygtige afkom. De fleste genetiske forskere holder sig til den version, at fødslen af ​​unge individer hos dyr, der i første omgang formerer sig seksuelt, er en meiotisk fejl.

Forpligtelse

Obligatorisk parthenogenese er en reproduktiv mekanisme, der sørger for fuldstændig aseksuel reproduktion af levende individer. Denne metode til reproduktion af afkom betragtes som resultatet af en lang udvikling.

For eksempel for salamandere og gekkoer er obligatorisk parthenogenese den eneste reproduktionsmekanisme. Der er videnskabeligt dokumenterede tilfælde, hvor overgangen fra seksuel til fuldstændig aseksuel reproduktion, opstod på grundlag af mutationer blandt et stort antal moderindivider af en bestandsart.

I dag er der i naturen omkring 80 arter af krybdyr, 1 art af slanger, padder og fisk, for hvilke hanner ikke længere er en integreret del af reproduktionen mekanisme. Med obligatorisk parthenogenese er hunnen i stand til uafhængigt at reproducere en fuldgyldig ægcelle med et komplet sæt genetisk materiale.

I dette tilfælde har moderen ikke brug for hannens sæd til fødslen af ​​afkom. Ulempen ved obligatorisk parthenogenese er manglen på biologisk mangfoldighed. Alle efterfølgende generationer fødes som fuldkomne kloner af moderen. Fraværet af det mandlige genetiske materiale udelukker muligheden for at korrigere genomet, der er beskadiget af mutation eller arvelige sygdomme.

Fænomenets udbredelse

Parthenogenese er aseksuel reproduktion, der forekommer blandt dyr, hvirvelløse dyr, planter og insekter. Seksuelt modne moderindivider reproducerer kun afkom gennem den parthenogenetiske reproduktionsmekanisme kun under betingelserne for deres naturlige habitat. Afhængighed af denne formeringsform er en fordel for de fleste invasive arter, siden eliminerer behovet for at finde en seksuel partner til befrugtning og yderligere reproduktion afkom.

I naturen er parthenogenetisk reproduktion en integreret del af reproduktionsmekanismen hos repræsentanter for følgende arter:

• dafnier;
• nematoder;
• bladlus;
• rotorer.

Blandt hvirveldyr er princippet om parthenogenese nøje overholdt af firben, nogle arter af padder, slanger og fugle. Aseksuel reproduktion forekommer periodisk i hajer. Krybdyr er karakteriseret ved fremkomsten af ​​forskellige former for hybridogenese samt gynogenese.

Induceret parthenogenese

Induceret parthenogenese stimuleres aseksuel reproduktion ved hjælp af moderens genetiske materiale. Denne reproduktive mekanisme udløses som følge af udsættelse for en eller flere eksterne stimuli -faktorer. Induceret parthenogenese bruges i vid udstrækning under laboratorieforhold i processen med videnskabelige eksperimenter for at opnå levedygtige afkom gennem aseksuel reproduktion af levende organismer.

Partenogenese hos mennesker

Under normale levevilkår er parthenogenese af menneskekroppen umulig.

Der er flere videnskabeligt bekræftede fakta om børns fødsel med tegn på en delvis parthenogenetisk faktor. I 1995 g. et tilfælde af fødsel af en dreng med tegn på parthenogenetisk udvikling blev registreret. I leukocytterne og epitelcellerne i barnets hud var de genetiske oplysninger fra hans far fuldstændig fraværende.

Dette fænomen forklares ved påvirkning af følgende faktorer:

• på stadiet af embryonal udvikling begyndte den ubefrugtede ægcelle at dele sig uafhængigt i kvindens reproduktive system;
• efter samleje blev ikke alt af æggets cellemateriale befrugtet med sæd;
• i forhold til ubefrugtede celler er processen med kopiering af moder -DNA startet;
• der var en fejlagtig stigning i det numeriske antal kromosomer til 46 stykker.

Et lignende parthenogenetisk fænomen hos mennesker førte til, at ubefrugtede celler blokerede den videre udvikling af individuelle væv i kroppen. Æggecellematerialet, som blev befrugtet af sædceller, gav den videre dannelse af barnets krop.

En dreng med delvis parthenogenetisk udvikling havde følgende patologier:

• asymmetri i ansigtet forårsaget af disproportionaliteten af ​​dets individuelle dele;
• kognitiv svækkelse og indlæringsvanskeligheder;
• fravær af faderens genom i strukturen af ​​leukocytter og hudceller.

Barnets indre organer samt andre livsstøttesystemer i kroppen fungerede uden forstyrrelser. På trods af bevarelsen af ​​kroppens generelle sundhed var resultatet af delvis partenogenese hos mennesker genetiske anomalier ved dets udvikling.

Forskning

Tabellen nedenfor beskriver videnskabelige undersøgelser, der er afsat til undersøgelse af tilfælde af parthenogenetisk udvikling hos mennesker.

Forskere	Essensen af ​​forskning og videnskabelige teorier
Helen Sperway	Helen Sperway er en genetiker med speciale i reproduktiv biologi. I 1955 lavede hun på baggrund af resultaterne af laboratorieundersøgelser en rapport, hvor hun indrømmede muligheden for en "jomfrufødsel" af en person i henhold til princippet om parthenogenese. Teoretisk information leveret af H. Sperway, dannede grundlaget for yderligere forsøg.
Hwang Woo-Suk	I 2004 opdrættede den sydkoreanske videnskabsmand genetiker Hwang Woo-Sok for første gang i et biologisk laboratorium menneskelige embryoner, der blev opnået som følge af parthenogenese.
Isigaru Matchaki	Videnskabsmand I. fra Tokyo. Matchaki udviklede i 2019 7 succesrige stamcellelinjer i menneskekroppen, som blev opnået som følge af parthenogenetisk opdeling.

Videnskabelig forskning viser, at fødslen af ​​en parthenogenetisk person faktisk er mulig, men med forskellige genetiske abnormiteter. Laboratorieforsøg i denne retning er begrænset til fjernelse af stamceller opnået på basis af en kvindes genetiske materiale.

Parthenogenese og menneskelige sygdomme

Den intrauterine udvikling af en person med delvis partenogenese kan føre til forskellige genetiske abnormiteter. Det er umuligt at forudsige forekomsten af ​​medfødte sygdomme i kroppen. Oftest er resultatet af parthenogenetisk fødsel defekter i udseende, dysfunktionelle lidelser i centralnervesystemet. Afhængig af kvaliteten af ​​moderens genetiske materiale er manifestation af arvelige sygdomme med forskellige symptomer mulig.

Er fødslen af ​​et parthenogenetisk barn mulig?

I medicinsk praksis er der lejlighedsvis tilfælde af fødsel af parthenogenetiske børn, hvis dannelse opstod fra en aktiveret oocyt. Generelt er der mere end et dusin sådanne anomalier ved intrauterin udvikling.

I alle tilfælde havde parthenogenetiske børn uden undtagelse medfødte genetiske patologier. Der er ingen videnskabeligt dokumenterede data fra en kvindes ægcelle uden forudgående befrugtning sæd, blev et sundt barn født uden tegn på forstyrrelser i arbejdet i indre organer og systemer livsstøtte i kroppen.

Eksempler på fænomenet

Hos nogle dyrearter, planter, insekter og hvirvelløse dyr er hel eller delvis reproduktion ved parthenogenese en del af deres reproduktionsmekanisme. For en person betragtes en sådan form for reproduktion som en anomali, der opstår på stadiet af at få et barn.

Et eksempel på parthenogenetisk udvikling er børn med medfødte patologier i kroppen, der opstår på grund af dobbeltarbejde af moderens arvelige oplysninger samt genomets delvise fravær af faderen linjer. Konsekvensen af ​​børns parthenogenetiske udvikling er asymmetrien i individuelle dele af kroppen, hudsygdomme og defekter i indre organer.

Parthenogenese er en af ​​de former for aseksuel reproduktion, der findes i hajer, bladlus, honningbier, hvepse og de fleste firben af ​​forskellige arter. Et særpræg ved parthenogenetisk udvikling er dannelsen af ​​et embryo baseret på moderens genetiske materiale.

Desuden er brug af mandlige spermatozoer ikke påkrævet under befrugtningsprocessen. I medicinsk praksis er der ingen videnskabeligt bekræftede data om eksistensen af ​​helt raske børn, hvis fødsel fandt sted med delvis partenogenese.

Video om parthenogenese

Findes den pletfri undfangelse? Parthenogenese: