Partenogeneza je aseksualna reprodukcija. Vrste, primjeri kod ljudi

Partenogeneza je oblik aseksualne reprodukcije živih organizama, što omogućuje rast i fizički razvoj embrija bez prethodne oplodnje jaja. Ova vrsta diobe stanica javlja se u vodenih buha, krpelja, lisnih uši, medonosnih pčela, nematoda, vodozemaca i riba.

Što je partenogeneza

Partenogeneza je rezultat evolucijskog razvoja životinjskog i biljnog svijeta. Ova vrsta aseksualne reprodukcije temelji se na reprodukciji potomaka isključivo majčinskim jedinkama. Razvoj novih embrija događa se iz majčinog jajašca, koje nije bilo u kontaktu s muškim reproduktivnim stanicama.

Partenogeneza osigurava opstanak i očuvanje raznolikosti vrsta beskralježnjaka, životinja i biljaka nalaze se u uvjetima prirodne izolacije, nemaju fiziološku mogućnost parenja sa svojim mužjacima vrsta.

Načelo partenogeneze temelji se na stvaranju punopravnog jajašca na kraju mejotičke faze. U tom su slučaju majčine zametne stanice haploidne, a sadrže i 2 puta manje kromosoma.

Istodobno, pojedinci haploidnog tipa imaju diploidan broj kromosoma, sve ili samo polovicu alela majke. Potomci koji su naknadno naslijedili cijelu količinu majčinog genetskog materijala partenogenezom smatraju se punim klonovima. Partenogenetski pojedinci s polovicom alela su pola padine.

Izrazita značajka partenogeneze je da se do stvaranja punih klonova dolazi bez upotrebe mejoze. Potomci koji su se razvili na temelju mejoze majčinog genetskog materijala primaju samo mali dio nasljednih alela.

U ovom slučaju, u fazi aseksualne reprodukcije, proces križanja DNA započinje stvaranjem nekoliko varijacija konačnog rezultata podjele. Partenogenetski potomci razmnožavaju se na temelju nekoliko sustava aseksualne reprodukcije.

U procesu razmnožavanja određene vrste životinja ili insekata pomoću partenogeneze djeluje sustav za identifikaciju spola XY ili XO. Ženke obično imaju 2 X kromosoma. Životinje koje koriste sustav određivanja spola tipa ZW sadrže 2 Z-kromosoma (isključivo muškog tipa) ili 2 W-kromosoma (u većini slučajeva nisu održivi). Partenogenetski potomci mogu imati jedan Z i jedan W kromosom.

U procesu partenogeneze moguće je reproducirati isključivo mužjake ili ženke. Aseksualna reprodukcija, uslijed koje se rađaju samo ženke, naziva se biološki pojam teladi. Reprodukcija samo mužjaka naziva se arrenotoka procesom.

U tom slučaju samo se mužjaci rađaju iz majčinih jajašca koja nisu oplođena spermom. Jajne stanice koje su prošle fazu fuzije s muškim reproduktivnim stanicama omogućuju reprodukciju ženki. Sličan princip partenogeneze može se primijetiti i kod medonosnih pčela.

Biološki značaj partenogeneze

Partenogeneza je aseksualna reprodukcija koja ima sljedeći biološki značaj za cijeli biosustav svijeta:

• čuva razne vrste životinja, beskralježnjaka i biljaka;
• dopušta reprodukciju potomstva isključivo ženkama bez uključivanja genetskog materijala mužjaka;
• uklanja faktor naglog prekida procesa prirodne reprodukcije;
• osigurava stabilan prijenos genetskog materijala s majke na sljedeće generacije;
• regulira ravnotežu brojčanog omjera mužjaka i ženke određene vrste.

Glavna prednost partenogeneze je što ova vrsta reprodukcije jamči opstanak određene vrste životinja, biljaka ili kukaca, čak i u odsutnosti mužjaci.

Klasifikacija vrsta i mehanizama partenogeneze

Reprodukcija potomaka kroz partenogenezu može se provesti bez upotrebe mejoze.

U tom slučaju aktivira se mehanizam mitotičke oogeneze, koji uključuje prolazak sljedećih bioloških faza:

1. Zrela jajašca od majke nastaju mitotičkom diobom.
2. Razvoj embrija odvija se na temelju ženskih reproduktivnih stanica.
3. Potomci se rađaju, reproduciraju partenogenezom pomoću mitotičke oogeneze.

Partenogenetski pojedinci koji su se razvili kao posljedica podjele majčinog jajeta, nasljeđuju cijelu količinu genetskog materijala, a smatraju se i punim klonovima. Slična opcija uzgoja tipična je za lisne uši i nekoliko drugih vrsta beskralježnjaka.

Partenogeneza zasnovana na majozi složeniji je mehanizam za aseksualnu reprodukciju potomaka. U tom slučaju potomci nasljeđuju samo dio majčinog genetskog materijala. Ukrštanje DNA uključuje prijenos nasljednih informacija sa ženke na embrij, ali s različitim varijacijama.

Potomci rođeni prema principu partenogeneze, ali uz upotrebu mejoze, smatraju se majčinim polusklonima. Nedostatak ovog mehanizma podjele je što većina muškaraca rođenih na ovaj način ostaje haploidna. Na primjer, muški mravi.

Automatski

Partenogeneza je aseksualna reprodukcija koja obuhvaća nekoliko mehanizama reproduktivne aktivnosti živih organizama odjednom. Automictic je jedan od načina prijenosa genetskog materijala na ženku bez sudjelovanja muških spolnih stanica.

U ovom slučaju, diplodije se obnavljaju na temelju udvostručenja kromosoma, ali bez prethodne diobe stanica prije početka mejoze, kao i nakon njezina završetka. Ovaj reproduktivni mehanizam naziva se endomitotski ciklus. Sličan rezultat postiže se spajanjem 2 blastomera.

Automictic predviđa mogućnost obnavljanja ploidnosti zbog naknadne fuzije mejotičkih proizvoda. Kromosomi majčine jedinke ne odvajaju se u procesu restorativne mejoze, a nastale jezgre mogu se spojiti s majčinskim zametnim stanicama u određenoj fazi njihovog biološkog razvoja.

Ovaj reproduktivni mehanizam aseksualne reprodukcije uspoređen je sa postupkom samooplodnje. Nakon toga, autotomijom se rađa održivi potomak koji od majke nasljeđuje samo dio ili punu količinu genetskih podataka.

Na genetsku komponentu potomstva značajno utječe stadij endomitoze. Na primjer, ako se fuzija majčinih zametnih stanica dogodi prije početka mejoze, tada embriji primaju više od 50% nasljednih informacija.

Istodobno, očuvan je princip heterozigotnosti. Sličan rezultat reproduktivne diobe povezan je s odvajanjem homolognih kromosoma u anafazi I. Zadržavanje heterozigotnosti potpuno je odsutno u slučajevima kada se križanje događa u uvjetima središnje fuzije.

Spol potomaka

Reprodukcija kroz partenogenezu dovodi do rođenja potpunih ili djelomičnih klonova majke. S tim u vezi, spol potomstva su ženke s identičnim vanjskim karakteristikama i tjelesnim funkcijama.

Izuzetak su lisne uši čija reprodukcija uključuje istodobno rođenje mužjaka i ženki, koji su potpuni klonovi majke. U ovom slučaju, jedina je razlika što u muških lisnih uši nedostaje samo jedan X kromosom.

Kada je mejoza uključena u reprodukciju potomaka, spol potomstva izravno ovisi o vrsti apomiksije. Kod onih jedinki koje genetski koriste sustav identifikacije spolova XY rađaju se samo ženke, a njihov genom sadrži 2 X kromosoma.

Živi organizmi koji tijekom reprodukcije koriste ZW sustav za određivanje spola imaju potomstvo sa genotipom ZW ili ZZ. U prvom slučaju rađa se ženka, a u drugom mužjak. Pojedinci s genotipom WW nisu održivi.

Potomci sa skupom ZW kromosoma rađaju se endoreplikacijom majčinog genetskog materijala prije stadija mejoze ili središnjom fuzijom. Pojava novih jedinki s genotipovima ZZ i WW moguća je samo u slučaju terminalne fuzije, kao i procesa endomitoze unutar jajne stanice.

U prirodi postoje pojedinci životinjskog svijeta čija reprodukcija uključuje rođenje isključivo ženki. Na primjer, u guštera biča. To su obligatni partenogeni poliploidnog tipa, koji nikada ne rađaju mužjake.

Većina insekata himenoptera ima složen mehanizam partenogenetske reprodukcije. Na primjer, kod medonosnih pčela brojčano povećanje populacije moguće je samo ako matica društva položi oplođena jaja u saće. Da bi to učinila, mora se pariti s nekoliko predstavnika mužjaka - trutova.

Od oplođenih jaja rađaju se ženke pčele koje su radne pčele odgovorne za izgradnju, uzgoj i brigu o mladim potomcima, donoseći nektar i pelud. Ako matica snese neoplođeno jaje, iz nje će se roditi mužjak pčele - trut.

Izborno

Partenogeneza je aseksualna reprodukcija karakteristična za većinu kukaca i beskralježnjaka s visokom razinom društvene organizacije. Fakultativni tip partenogenetske podjele vrlo je rijedak u divljini. Ova vrsta aseksualne reprodukcije osigurava sposobnost ženke da reproducira buduće potomstvo i spolno i aseksualno.

Mehanizam fakultativne partenogeneze pokreće se u kritičnim situacijama. Na primjer, kada u uvjetima svog prirodnog staništa majka ne može pronaći mužjaka sposobnog reproducirati zdravo potomstvo.

Fakultativna partenogeneza povremeno se bilježi među sljedećim vrstama živih organizama:

• morski psi;
• Komodski zmajevi;
• perad za poljoprivredne svrhe;
• zmije.

U procesu fakultativne partenogeneze, majka polaže jajašce sa živim embrijem, čije se pojavljivanje dogodilo bez prethodne oplodnje muškim spermijama. Morski psi odmah rađaju živo održivo potomstvo. Većina genetskih znanstvenika drži se verzije da je rođenje mladih jedinki u životinjama koje se u početku spolno razmnožavaju mejotička pogreška.

Obvezno

Obvezna partenogeneza reprodukcijski je mehanizam koji omogućuje potpuno aseksualnu reprodukciju živih jedinki. Ova metoda razmnožavanja potomaka smatra se rezultatom duge evolucije.

Na primjer, za daždevnjake i gekone obligatna partenogeneza jedini je mehanizam razmnožavanja. Postoje znanstveno dokumentirani slučajevi kada je prijelaz iz spolnog u potpuno aseksualan razmnožavanje, nastalo na temelju mutacija među velikim brojem majčinskih jedinki populacijske vrste.

Danas u divljini postoji oko 80 vrsta gmazova, 1 vrsta zmija, vodozemci i ribe za koje mužjaci više nisu sastavni dio reprodukcije mehanizam. Uz obveznu partenogenezu, ženka je sposobna samostalno reproducirati punopravnu jajnu stanicu s punim setom genetskog materijala.

U ovom slučaju, za rođenje potomaka, majci nije potrebna sperma mužjaka. Nedostatak obvezne partenogeneze je nedostatak biološke raznolikosti. Sve sljedeće generacije rađaju se kao potpuni klonovi majke. Odsutnost muškog genetskog materijala isključuje mogućnost ispravljanja genoma oštećenog mutacijom ili nasljednim bolestima.

Prevalencija fenomena

Partenogeneza je aseksualna reprodukcija koja se javlja među životinjama, beskralježnjacima, biljkama i kukcima. Spolno zrele jedinke majke reproduciraju potomstvo kroz partenogenetski reproduktivni mehanizam samo u uvjetima svog prirodnog staništa. Oslanjanje na ovaj način razmnožavanja prednost je za većinu invazivnih vrsta, budući da eliminira potrebu za pronalaskom spolnog partnera radi oplodnje i daljnje reprodukcije potomstvo.

U divljini je partenogenetska reprodukcija sastavni dio reprodukcijskog mehanizma kod predstavnika sljedećih vrsta:

• dafnija;
• nematode;
• uš;
• rotifikatori.

Među kralježnjacima načelo partenogeneze strogo se pridržavaju gušteri, neke vrste vodozemaca, zmija i ptica. Aseksualno razmnožavanje povremeno se događa kod morskih pasa. Gmazove karakterizira pojava različitih oblika hibridogeneze, kao i ginogeneze.

Inducirana partenogeneza

Inducirana partenogeneza potiče se aseksualnom reprodukcijom pomoću genetskog materijala majke. Ovaj reproduktivni mehanizam aktivira se kao rezultat izloženosti jednom ili više vanjskih čimbenika podražaja. Inducirana partenogeneza naširoko se koristi u laboratorijskim uvjetima u procesu znanstvenih eksperimenata za dobivanje održivog potomstva aseksualnom reprodukcijom živih organizama.

Partenogeneza u ljudi

U normalnim životnim uvjetima partenogeneza ljudskog tijela je nemoguća.

Postoji nekoliko znanstveno potvrđenih činjenica o rođenju djece sa znakovima djelomičnog partenogenetskog faktora. Godine 1995. g. zabilježen je slučaj rođenja dječaka sa znakovima partenogenetskog razvoja. U leukocitima i epitelnim stanicama djetetove kože genetski podaci od njegova oca bili su potpuno odsutni.

Ovaj fenomen objašnjava se utjecajem sljedećih čimbenika:

• u fazi embrionalnog razvoja neoplođena jajna stanica počela se neovisno dijeliti unutar ženskog reproduktivnog sustava;
• nakon spolnog odnosa nije sav stanični materijal jajne stanice oplođen spermom;
• u odnosu na neoplođene stanice započeo je proces umnožavanja majčinske DNA;
• došlo je do pogrešnog povećanja brojčanog broja kromosoma na 46 komada.

Sličan partenogenetski fenomen kod ljudi doveo je do činjenice da su neoplođene stanice blokirale daljnji razvoj pojedinih tjelesnih tkiva. Materijal jajnih stanica, koji je oplođen spermom, omogućio je daljnje stvaranje djetetova tijela.

Dječak s djelomičnim partenogenetskim razvojem imao je sljedeće patologije:

• asimetrija lica uzrokovana nerazmjernošću njezinih pojedinih dijelova;
• kognitivna oštećenja i teškoće u učenju;
• odsutnost očinskog genoma u strukturi leukocita i stanica kože.

Unutarnji organi djeteta, kao i drugi tjelesni sustavi za održavanje života, radili su bez smetnji. Unatoč očuvanju općeg zdravlja organizma, rezultat djelomične partenogeneze u ljudi bile su genetske anomalije njegova razvoja.

Istraživanje

Donja tablica opisuje znanstvene studije koje su posvećene proučavanju slučajeva partenogenetskog razvoja kod ljudi.

Znanstvenici	Bit istraživanja i znanstvene teorije
Helen Sperway	Helen Sperway genetičarka je specijalizacije iz reproduktivne biologije. Godine 1955., prema rezultatima laboratorijskih studija, sačinila je izvješće u kojem je priznala mogućnost "djevičanskog rođenja" osobe prema načelu partenogeneze. Teoretske podatke dao H. Sperway, osnova je za daljnje pokuse.
Hwang Woo-Suk	Godine 2004. južnokorejski znanstvenik genetičar Hwang Woo-Sok, po prvi put u biološkom laboratoriju, uzgojio je ljudske embrije dobivene kao rezultat partenogeneze.
Isigaru Matchaki	Znanstvenik sa Sveučilišta u Tokiju I. Matchaki je 2019. razvio 7 uspješnih linija matičnih stanica ljudskog tijela, koje su dobivene kao rezultat partenogenetske podjele.

Znanstvena istraživanja pokazuju da je u stvari moguće rođenje partenogenetske osobe, ali s različitim genetskim abnormalnostima. Laboratorijski pokusi u tom smjeru ograničeni su na uklanjanje matičnih stanica dobivenih na temelju ženskog genetskog materijala.

Partenogeneza i ljudske bolesti

Intrauterini razvoj osobe s djelomičnom partenogenezom može dovesti do različitih genetskih abnormalnosti. Nemoguće je predvidjeti pojavu kongenitalnih bolesti u tijelu. Najčešće su posljedica partenogenetskog porođaja nedostaci u izgledu, disfunkcionalni poremećaji središnjeg živčanog sustava. Ovisno o kvaliteti majčinog genetskog materijala, moguća je manifestacija nasljednih bolesti s različitim simptomima.

Je li moguće rođenje partenogenetskog djeteta?

U medicinskoj praksi rijetki su slučajevi rođenja partenogenetske djece, čije se stvaranje dogodilo iz jednog aktiviranog oocita. Općenito, postoji više desetaka takvih anomalija intrauterinog razvoja.

U svim slučajevima, bez iznimke, partenogenetska djeca imala su urođene genetske patologije. Nema znanstveno dokazanih podataka da iz jajne stanice žene bez prethodne oplodnje sperme, rođeno je zdravo dijete bez znakova smetnji u radu unutarnjih organa i sustava održavanje života tijela.

Primjeri fenomena

Kod nekih vrsta životinja, biljaka, kukaca i beskralježnjaka potpuno ili djelomično razmnožavanje partenogenezom dio je njihovog reprodukcijskog mehanizma. Za osobu se takav način razmnožavanja smatra anomalijom koja se javlja u fazi začeća djeteta.

Primjer partenogenetskog razvoja su djeca s kongenitalnim patologijama tijela koje nastaju zbog dupliciranja nasljednih podataka majke, kao i djelomičnog odsustva genoma na očinskom linije. Posljedica partenogenetskog razvoja djece je asimetrija pojedinih dijelova tijela, kožne bolesti i nedostaci unutarnjih organa.

Partenogeneza je jedan od oblika aseksualnog razmnožavanja koji je prisutan u morskih pasa, lisnih uši, medonosnih pčela, osa i većini guštera različitih vrsta. Posebnost partenogenetskog razvoja je formiranje embrija na temelju genetskog materijala majke.

Štoviše, u procesu začeća nije potrebna upotreba muških spermatozoida. U medicinskoj praksi nema znanstveno potvrđenih podataka o postojanju potpuno zdrave djece, čije se rođenje dogodilo uz djelomičnu partenogenezu.

Video o partenogenezi

Postoji li Bezgrešno začeće? Partenogeneza: