Parthenogenese ist asexuelle Fortpflanzung. Typen, Beispiele beim Menschen

Parthenogenese ist eine Form der ungeschlechtlichen Fortpflanzung lebende Organismen, die das Wachstum und die körperliche Entwicklung von Embryonen ohne vorherige Befruchtung von Eiern ermöglichen. Diese Art der Zellteilung kommt bei Wasserflöhen, Zecken, Blattläusen, Honigbienen, Nematoden, Amphibien und Fischen vor.

Was ist Parthenogenese?

Die Parthenogenese ist das Ergebnis der evolutionären Entwicklung der Tier- und Pflanzenwelt. Diese Art der asexuellen Fortpflanzung basiert auf der Fortpflanzung der Nachkommen ausschließlich durch mütterliche Individuen. Die Entwicklung neuer Embryonen erfolgt aus der Eizelle der Mutter, die nicht mit männlichen Fortpflanzungszellen in Kontakt gekommen ist.

Die Parthenogenese sichert das Überleben und die Erhaltung der Artenvielfalt von Wirbellosen, Tieren und Pflanzen, die sich in natürlicher Isolation befinden, nicht die physiologische Möglichkeit haben, sich mit ihren Männchen zu paaren Spezies.

Das Prinzip der Parthenogenese basiert auf der Bildung eines vollwertigen Eies am Ende der Meiose. In diesem Fall sind die mütterlichen Keimzellen haploid und enthalten auch 2 mal weniger Chromosomen.

Gleichzeitig haben Individuen des haploiden Typs eine diploide Chromosomenzahl, alle oder nur die Hälfte der Allele der Mutter. Die Nachkommen, die später die gesamte Menge des mütterlichen Erbguts durch Parthenogenese geerbt haben, gelten als vollständige Klone. Parthenogenetische Individuen mit der Hälfte der Allele sind Half-Slopes.

Eine Besonderheit der Parthenogenese besteht darin, dass die Bildung vollständiger Klone ohne Meiose erfolgt. Die Nachkommen, die sich aufgrund der Meiose des mütterlichen Erbguts entwickelt haben, erhalten nur einen kleinen Teil der erblichen Allele.

In diesem Fall wird im Stadium der asexuellen Reproduktion der Prozess der DNA-Kreuzung mit der Erzeugung mehrerer Variationen des Endergebnisses der Teilung begonnen. Parthenogenetische Nachkommen vermehren sich auf der Grundlage mehrerer Systeme der asexuellen Fortpflanzung.

Bei der Fortpflanzung einer bestimmten Tier- oder Insektenart mittels Parthenogenese funktioniert das System zur Identifizierung des Geschlechts von XY oder XO. Frauen haben normalerweise 2 X-Chromosomen. Tiere, die das Geschlechtsbestimmungssystem vom ZW-Typ verwenden, enthalten 2 Z-Chromosomen (ausschließlich vom männlichen Typ) oder 2 W-Chromosomen (in den meisten Fällen sind sie nicht lebensfähig). Parthenogenetische Nachkommen können ein Z- und ein W-Chromosom haben.

Im Prozess der Parthenogenese ist es möglich, ausschließlich Männchen oder Weibchen zu reproduzieren. Die ungeschlechtliche Fortpflanzung, bei der nur Weibchen geboren werden, wird biologisch als Kälber bezeichnet. Die Fortpflanzung nur von Männchen wird als Arrhenotoka-Prozess bezeichnet.

In diesem Fall werden nur Männchen aus mütterlichen Eizellen geboren, die nicht durch Spermien befruchtet wurden. Eier, die das Stadium der Verschmelzung mit männlichen Fortpflanzungszellen durchlaufen haben, ermöglichen die Fortpflanzung von Weibchen. Ein ähnliches Prinzip der Parthenogenese kann bei Honigbienen beobachtet werden.

Die biologische Bedeutung der Parthenogenese

Parthenogenese ist asexuelle Fortpflanzung, die für das gesamte Biosystem der Erde folgende biologische Bedeutung hat:

• bewahrt eine Vielzahl von verschiedenen Tier-, Wirbellosen- und Pflanzenarten;
• erlaubt die Fortpflanzung von Nachkommen ausschließlich Weibchen, ohne das genetische Material von Männchen einzubeziehen;
• eliminiert den Faktor einer plötzlichen Unterbrechung des natürlichen Reproduktionsprozesses;
• gewährleistet einen stabilen Transfer des genetischen Materials von der Mutter auf nachfolgende Generationen;
• regelt das Gleichgewicht des zahlenmäßigen Verhältnisses von Männchen und Weibchen einer bestimmten Art.

Der Hauptvorteil der Parthenogenese besteht darin, dass diese Art der Reproduktion garantiert das Überleben einer bestimmten Tier-, Pflanzen- oder Insektenart, auch in Abwesenheit von Männchen.

Klassifizierung von Typen und Mechanismen der Parthenogenese

Die Fortpflanzung von Nachkommen durch Parthenogenese kann ohne den Einsatz von Meiose durchgeführt werden.

In diesem Fall wird der Mechanismus der mitotischen Oogenese ausgelöst, bei dem die folgenden biologischen Stadien durchlaufen werden:

1. Reife Eier der Mutter werden durch mitotische Teilung produziert.
2. Die Entwicklung des Embryos erfolgt auf Basis der Fortpflanzungszellen des Weibchens.
3. Der Nachwuchs wird geboren, reproduziert durch Parthenogenese unter Verwendung mitotischer Oogenese.

Parthenogenetische Individuen, die sich durch die Teilung der Eizelle der Mutter entwickelt haben, erben das gesamte genetische Material und gelten auch als vollständige Klone. Eine ähnliche Zuchtoption ist typisch für Blattläuse und einige andere wirbellose Arten.

Die auf Mayose basierende Parthenogenese ist ein komplexerer Mechanismus für die asexuelle Fortpflanzung von Nachkommen. In diesem Fall erbt der Nachwuchs nur einen Teil des Erbguts der Mutter. DNA-Kreuzung beinhaltet die Übertragung von Erbinformationen vom Weibchen auf den Embryo, jedoch mit unterschiedlichen Variationen.

Die Nachkommen, die nach dem Prinzip der Parthenogenese, jedoch unter Verwendung der Meiose, geboren wurden, gelten als Halbhänge der Mutter. Der Nachteil dieses Teilungsmechanismus besteht darin, dass die meisten auf diese Weise geborenen Männchen haploid bleiben. Zum Beispiel männliche Ameisen.

Automik

Parthenogenese ist asexuelle Fortpflanzung, die mehrere Mechanismen der Fortpflanzungsaktivität lebender Organismen gleichzeitig umfasst. Ein Automiktikum ist eine der Möglichkeiten, genetisches Material ohne Beteiligung männlicher Keimzellen auf ein Weibchen zu übertragen.

In diesem Fall wird die Diplodie auf der Grundlage der Chromosomenverdoppelung wiederhergestellt, jedoch ohne vorherige Zellteilung vor Beginn der Meiose sowie nach deren Abschluss. Dieser Fortpflanzungsmechanismus wird als endomitotischer Zyklus bezeichnet. Ein ähnliches Ergebnis wird nach Fusion von 2 Blastomeren erreicht.

Automictic sieht die Möglichkeit vor, die Ploidie durch die anschließende Verschmelzung meiotischer Produkte wiederherzustellen. Die Chromosomen des mütterlichen Individuums werden im Prozess der restaurativen Meiose nicht getrennt, und die gebildeten Kerne können in einem bestimmten Stadium ihrer biologischen Entwicklung mit den Keimzellen der Mutter verschmelzen.

Dieser Fortpflanzungsmechanismus der asexuellen Fortpflanzung wurde mit dem Selbstbefruchtungsverfahren verglichen. Anschließend wird autotomisch ein lebensfähiger Nachwuchs geboren, der nur einen Teil oder die gesamte genetische Information von der Mutter erbt.

Die genetische Komponente der Nachkommen wird maßgeblich durch das Stadium der Endomitose beeinflusst. Erfolgt beispielsweise die Verschmelzung der Keimzellen der Mutter vor Beginn der Meiose, dann erhalten die Embryonen mehr als 50 % der Erbinformationen.

Gleichzeitig bleibt das Prinzip der Heterozygotie erhalten. Ein ähnliches Ergebnis der reproduktiven Teilung ist mit der Trennung homologer Chromosomen in der Anaphase I verbunden. Die Beibehaltung der Heterozygotie fehlt vollständig in Fällen, in denen das Crossing-Over unter Bedingungen der zentralen Fusion auftritt.

Geschlecht der Nachkommen

Die Fortpflanzung durch Parthenogenese führt zur Geburt vollständiger oder teilweiser Klone der Mutter. In dieser Hinsicht ist das Geschlecht der Nachkommen weiblich mit identischen äußeren Merkmalen und Körperfunktionen.

Die Ausnahme bilden die Blattläuse, deren Fortpflanzung die gleichzeitige Geburt von Männchen und Weibchen beinhaltet, die vollständige Klone der Mutter sind. Der einzige Unterschied besteht in diesem Fall darin, dass bei männlichen Blattläusen nur ein X-Chromosom fehlt.

Wenn die Meiose an der Fortpflanzung der Nachkommen beteiligt ist, hängt das Geschlecht der Nachkommen direkt von der Art der Apomixis ab. Bei Personen, die genetisch das XY-Geschlechtsidentifizierungssystem verwenden, werden nur Frauen geboren, und ihr Genom enthält 2 X-Chromosomen.

Lebende Organismen, die das ZW-Geschlechtsbestimmungssystem während der Fortpflanzung verwenden, haben Nachkommen mit dem ZW- oder ZZ-Genotyp. Im ersten Fall wird ein Weibchen geboren, im zweiten ein Männchen. Individuen mit dem WW-Genotyp sind nicht lebensfähig.

Nachkommen mit einem Satz von ZW-Chromosomen werden durch Endoreplikation des mütterlichen genetischen Materials vor dem Stadium der Meiose oder durch zentrale Fusion geboren. Die Entstehung neuer Individuen mit den Genotypen ZZ und WW ist nur bei terminaler Fusion sowie beim Prozess der Endomitose innerhalb der Eizelle möglich.

In der Natur gibt es Individuen der Tierwelt, deren Fortpflanzung ausschließlich die Geburt von Weibchen beinhaltet. Zum Beispiel bei der Peitschenschwanz-Eidechse. Dies sind obligate Parthenogene vom polyploiden Typ, die niemals Männchen zur Welt bringen.

Die meisten Hymenoptera-Insekten haben einen komplexen Mechanismus der parthenogenetischen Reproduktion. Bei Honigbienen beispielsweise ist eine zahlenmäßige Zunahme der Population nur dann möglich, wenn die Königin des Volkes befruchtete Eier in die Waben legt. Dazu muss sie sich mit mehreren Vertretern von Männchen paaren - Drohnen.

Aus befruchteten Eiern werden weibliche Bienen geboren, die als Arbeitsbienen für den Aufbau, die Aufzucht und die Pflege junger Nachkommen verantwortlich sind und Nektar und Pollen bringen. Legt die Bienenkönigin ein unbefruchtetes Ei, wird daraus ein Honigbienenmännchen - eine Drohne - geboren.

Optional

Die Parthenogenese ist eine asexuelle Fortpflanzung, die für die meisten Insekten und Wirbellosen mit einem hohen sozialen Organisationsgrad charakteristisch ist. Die fakultative Form der parthenogenetischen Teilung ist in freier Wildbahn sehr selten. Diese Art der asexuellen Fortpflanzung sorgt für die Fähigkeit des Weibchens, zukünftige Nachkommen sowohl sexuell als auch asexuell zu reproduzieren.

In kritischen Situationen wird der Mechanismus der fakultativen Parthenogenese ausgelöst. Zum Beispiel, wenn die Mutter unter den Bedingungen ihres natürlichen Lebensraums kein Männchen findet, das in der Lage ist, gesunde Nachkommen zu zeugen.

Die fakultative Parthenogenese wird regelmäßig bei den folgenden Arten von lebenden Organismen aufgezeichnet:

• Haie;
• Komodo-Warane;
• Geflügel für landwirtschaftliche Zwecke;
• Schlangen.

Bei der fakultativen Parthenogenese legt die Mutter ein Ei mit einem lebenden Embryo, dessen Entstehung ohne vorherige Befruchtung mit dem Sperma des Männchens erfolgte. Haie bringen sofort lebensfähige Nachkommen zur Welt. Die meisten Genwissenschaftler halten sich an die Version, dass die Geburt junger Individuen bei Tieren, die sich zunächst sexuell fortpflanzen, ein meiotischer Fehler ist.

Verpflichten

Die obligate Parthenogenese ist ein Fortpflanzungsmechanismus, der für eine vollständig asexuelle Fortpflanzung lebender Individuen sorgt. Diese Methode der Fortpflanzung von Nachkommen gilt als das Ergebnis einer langen Evolution.

Bei Salamandern und Geckos beispielsweise ist die obligate Parthenogenese der einzige Fortpflanzungsmechanismus. Es gibt wissenschaftlich dokumentierte Fälle, in denen der Übergang von sexuell zu völlig asexuell Fortpflanzung, entstand auf der Grundlage von Mutationen unter einer großen Anzahl von mütterlichen Individuen eines Population Arten.

Heute gibt es in freier Wildbahn etwa 80 Reptilienarten, 1 Schlangenart, Amphibien und Fische, für die Männchen nicht mehr ein wesentlicher Bestandteil der Fortpflanzung sind Mechanismus. Bei obligater Parthenogenese ist das Weibchen in der Lage, eine vollwertige Eizelle mit vollständigem Erbgut selbstständig zu reproduzieren.

In diesem Fall benötigt die Mutter für die Geburt der Nachkommen das Sperma des Männchens nicht. Der Nachteil der obligaten Parthenogenese ist die fehlende biologische Vielfalt. Alle nachfolgenden Generationen werden als vollständige Klone der Mutter geboren. Das Fehlen des männlichen Erbguts schließt eine Korrektur des durch Mutation oder Erbkrankheiten geschädigten Genoms aus.

Die Prävalenz des Phänomens

Parthenogenese ist asexuelle Fortpflanzung, die bei Tieren, Wirbellosen, Pflanzen und Insekten auftritt. Geschlechtsreife mütterliche Individuen reproduzieren die Nachkommen durch den parthenogenetischen Fortpflanzungsmechanismus nur unter den Bedingungen ihres natürlichen Lebensraums. Das Vertrauen auf diese Art der Fortpflanzung ist für die meisten invasiven Arten von Vorteil, da macht die Suche nach einem Sexualpartner für die Befruchtung und die weitere Fortpflanzung überflüssig Nachwuchs.

In freier Wildbahn ist die parthenogenetische Fortpflanzung ein integraler Bestandteil des Fortpflanzungsmechanismus bei Vertretern der folgenden Arten:

• Daphnie;
• Nematoden;
• Blattlaus;
• Rädertiere.

Bei Wirbeltieren wird das Prinzip der Parthenogenese von Eidechsen, einigen Amphibienarten, Schlangen und Vögeln strikt eingehalten. Bei Haien kommt es regelmäßig zur asexuellen Fortpflanzung. Reptilien zeichnen sich durch das Auftreten verschiedener Formen der Hybridogenese sowie der Gynogenese aus.

Induzierte Parthenogenese

Die induzierte Parthenogenese wird durch das genetische Material der Mutter stimuliert. Dieser Fortpflanzungsmechanismus wird durch die Exposition gegenüber einem oder mehreren äußeren Reizfaktoren ausgelöst. Die induzierte Parthenogenese wird häufig unter Laborbedingungen im Rahmen wissenschaftlicher Experimente verwendet, um lebensfähige Nachkommen durch asexuelle Reproduktion lebender Organismen zu erhalten.

Parthenogenese beim Menschen

Unter normalen Lebensbedingungen ist eine Parthenogenese des menschlichen Körpers unmöglich.

Es gibt mehrere wissenschaftlich bestätigte Fakten über die Geburt von Kindern mit Anzeichen eines parthenogenetischen Faktors. 1995 gr. ein Fall der Geburt eines Jungen mit Anzeichen einer parthenogenetischen Entwicklung wurde aufgezeichnet. In den Leukozyten und Epithelzellen der kindlichen Haut fehlte die genetische Information seines Vaters vollständig.

Dieses Phänomen wird durch den Einfluss der folgenden Faktoren erklärt:

• im Stadium der Embryonalentwicklung begann sich die unbefruchtete Eizelle im Fortpflanzungssystem der Frau unabhängig zu teilen;
• nach dem Geschlechtsverkehr wurde nicht das gesamte Zellmaterial der Eizelle mit Sperma befruchtet;
• in Bezug auf unbefruchtete Zellen hat der Prozess der Duplikation der mütterlichen DNA begonnen;
• die Zahl der Chromosomen war irrtümlicherweise auf 46 Stück angestiegen.

Ein ähnliches parthenogenetisches Phänomen beim Menschen führte dazu, dass unbefruchtete Zellen die weitere Entwicklung einzelner Körpergewebe blockierten. Das durch Spermien befruchtete Eizellmaterial sorgte für die weitere Bildung des kindlichen Körpers.

Ein Junge mit parthenogenetischer Entwicklung hatte die folgenden Pathologien:

• asymmetrie des Gesichts durch die Unverhältnismäßigkeit seiner Einzelteile;
• kognitive Beeinträchtigung und Lernbehinderungen;
• Fehlen des väterlichen Genoms in der Struktur von Leukozyten und Hautzellen.

Die inneren Organe des Kindes sowie andere lebenserhaltende Systeme des Körpers funktionierten ohne Störungen. Trotz der Erhaltung der allgemeinen Gesundheit des Körpers war das Ergebnis der partiellen Parthenogenese beim Menschen genetische Anomalien seiner Entwicklung.

Forschung

Die folgende Tabelle beschreibt wissenschaftliche Studien, die sich mit der Untersuchung von Fällen parthenogenetischer Entwicklung beim Menschen befassen.

Wissenschaftler	Die Essenz von Forschung und wissenschaftlichen Theorien
Helen Sperway	Helen Sperway ist Genetikerin mit Spezialisierung auf Reproduktionsbiologie. 1955 erstellte sie aufgrund der Ergebnisse von Laborstudien einen Bericht, in dem sie die Möglichkeit einer "Jungfrauengeburt" eines Menschen nach dem Prinzip der Parthenogenese einräumte. Theoretische Informationen von H. Sperway, bildete die Grundlage für weitere Experimente.
Hwang Woo-Suk	2004 züchtete der südkoreanische Genetiker Hwang Woo-Sok erstmals in einem biologischen Labor menschliche Embryonen, die durch Parthenogenese gewonnen wurden.
Isigaru Matchaki	Wissenschaftler der Universität Tokio I. Matchaki entwickelte 2019 7 erfolgreiche Stammzelllinien des menschlichen Körpers, die durch parthenogenetische Teilung gewonnen wurden.

Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass die Geburt einer parthenogenetischen Person tatsächlich möglich ist, jedoch mit verschiedenen genetischen Anomalien. Laborversuche in dieser Richtung beschränken sich auf die Entnahme von Stammzellen, die aus dem genetischen Material einer Frau gewonnen wurden.

Parthenogenese und menschliche Krankheiten

Die intrauterine Entwicklung einer Person mit partieller Parthenogenese kann zu verschiedenen genetischen Anomalien führen. Es ist unmöglich, das Auftreten angeborener Erkrankungen des Körpers vorherzusagen. Am häufigsten sind das Ergebnis einer parthenogenetischen Geburt Defekte im Aussehen, dysfunktionale Störungen des Zentralnervensystems. Je nach Qualität des Erbguts der Mutter ist die Manifestation von Erbkrankheiten mit unterschiedlichen Symptomen möglich.

Ist die Geburt eines parthenogenetischen Kindes möglich?

In der medizinischen Praxis gibt es gelegentlich Fälle der Geburt parthenogenetischer Kinder, deren Bildung aus einer aktivierten Eizelle erfolgte. Im Allgemeinen gibt es mehr als ein Dutzend solcher Anomalien der intrauterinen Entwicklung.

In allen Fällen hatten parthenogenetische Kinder ausnahmslos angeborene genetische Pathologien. Es gibt keine wissenschaftlich bewiesenen Daten, die aus einer Eizelle einer Frau ohne vorherige Befruchtung Spermien wurde ein gesundes Kind ohne Anzeichen von Störungen in der Arbeit der inneren Organe und Systeme geboren Lebenserhaltung des Körpers.

Beispiele für das Phänomen

Bei einigen Tier-, Pflanzen-, Insekten- und Wirbellosenarten ist die vollständige oder teilweise Fortpflanzung durch Parthenogenese Teil ihres Fortpflanzungsmechanismus. Für eine Person wird eine solche Fortpflanzungsweise als Anomalie angesehen, die in der Phase der Empfängnis eines Kindes auftritt.

Ein Beispiel für die parthenogenetische Entwicklung sind Kinder mit angeborenen Pathologien des Körpers, die auftreten aufgrund der Verdoppelung der Erbinformationen der Mutter sowie des teilweisen Fehlens des Genoms auf der väterlichen Linien. Die Folge der parthenogenetischen Entwicklung von Kindern ist die Asymmetrie einzelner Körperteile, Hautkrankheiten und Defekte der inneren Organe.

Die Parthenogenese ist eine der Formen der asexuellen Fortpflanzung, die bei Haien, Blattläusen, Honigbienen, Wespen und den meisten Eidechsen verschiedener Arten vorkommt. Eine Besonderheit der parthenogenetischen Entwicklung ist die Bildung eines Embryos auf der Grundlage des genetischen Materials der Mutter.

Darüber hinaus ist während der Empfängnis die Verwendung männlicher Spermatozoen nicht erforderlich. In der medizinischen Praxis gibt es keine wissenschaftlich gesicherten Daten über die Existenz völlig gesunder Kinder, deren Geburt mit parthenogenese erfolgte.

Video über Parthenogenese

Gibt es die Unbefleckte Empfängnis? Parthenogenese: