Partenogenesis adalah reproduksi aseksual. Jenis, contoh pada manusia

Partenogenesis adalah bentuk reproduksi aseksual organisme hidup, yang menyediakan pertumbuhan dan perkembangan fisik embrio tanpa pembuahan awal telur. Jenis pembelahan sel ini terjadi pada kutu air, kutu, kutu daun, lebah madu, nematoda, amfibi, dan ikan.

Apa itu partenogenesis?

Partenogenesis adalah hasil dari perkembangan evolusi dunia hewan dan tumbuhan. Jenis reproduksi aseksual ini didasarkan pada reproduksi keturunan secara eksklusif oleh individu ibu. Perkembangan embrio baru terjadi dari sel telur ibu yang belum bersentuhan dengan sel reproduksi jantan.

Partenogenesis memastikan kelangsungan hidup dan pelestarian keanekaragaman spesies invertebrata, hewan dan tumbuhan yang berada dalam kondisi isolasi alami, tidak memiliki kemungkinan fisiologis kawin dengan laki-laki dari mereka jenis.

Prinsip partenogenesis didasarkan pada pembentukan telur penuh pada akhir tahap meiosis. Dalam hal ini, sel germinal ibu bersifat haploid, dan juga mengandung kromosom 2 kali lebih sedikit.

Pada saat yang sama, individu dari tipe haploid memiliki jumlah kromosom diploid, semua atau hanya setengah dari alel ibu. Keturunan yang kemudian mewarisi seluruh jumlah materi genetik ibu dengan partenogenesis dianggap klon penuh. Individu partenogenetik dengan setengah alel adalah setengah lereng.

Ciri khas partenogenesis adalah bahwa pembentukan klon penuh terjadi tanpa menggunakan meiosis. Keturunan yang telah berkembang berdasarkan meiosis materi genetik ibu hanya menerima sebagian kecil dari alel herediter.

Dalam hal ini, pada tahap reproduksi aseksual, proses persilangan DNA dimulai dengan pembuatan beberapa variasi hasil akhir pembelahan. Keturunan partenogenetik berkembang biak berdasarkan beberapa sistem reproduksi aseksual.

Dalam proses reproduksi spesies hewan atau serangga tertentu menggunakan partenogenesis, sistem untuk mengidentifikasi jenis kelamin XY atau XO beroperasi. Wanita biasanya memiliki 2 kromosom X. Hewan yang menggunakan sistem penentuan jenis kelamin tipe ZW mengandung 2 kromosom Z (khusus tipe jantan), atau 2 kromosom W (dalam banyak kasus, mereka tidak dapat hidup). Keturunan partenogenetik mungkin memiliki satu kromosom Z dan satu kromosom W.

Dalam proses partenogenesis, dimungkinkan untuk mereproduksi secara eksklusif jantan atau betina. Reproduksi aseksual, sebagai akibatnya hanya betina yang dilahirkan, disebut istilah biologis anak sapi. Reproduksi hanya laki-laki disebut sebagai proses arrhenotoka.

Dalam hal ini, hanya pejantan yang lahir dari sel telur ibu yang belum dibuahi sperma. Telur yang telah melewati tahap peleburan dengan sel reproduksi jantan memungkinkan reproduksi betina. Prinsip partenogenesis yang serupa dapat diamati pada lebah madu.

Signifikansi biologis partenogenesis

Partenogenesis adalah reproduksi aseksual, yang memiliki signifikansi biologis berikut untuk seluruh biosistem dunia:

• melestarikan berbagai spesies hewan, invertebrata dan tumbuhan yang berbeda;
• memungkinkan reproduksi keturunan secara eksklusif untuk betina tanpa melibatkan materi genetik jantan;
• menghilangkan faktor gangguan mendadak dari proses reproduksi alami;
• memastikan transfer materi genetik yang stabil dari ibu ke generasi berikutnya;
• mengatur keseimbangan rasio numerik jantan dan betina dari spesies tertentu.

Keuntungan utama partenogenesis adalah bahwa jenis reproduksi ini menjamin kelangsungan hidup spesies hewan, tumbuhan atau serangga tertentu, bahkan tanpa adanya laki-laki.

Klasifikasi jenis dan mekanisme partenogenesis

Reproduksi keturunan melalui partenogenesis dapat dilakukan tanpa menggunakan meiosis.

Dalam hal ini, mekanisme oogenesis mitosis dipicu, yang melibatkan berlalunya tahapan biologis berikut:

1. Telur matang dari ibu diproduksi oleh pembelahan mitosis.
2. Perkembangan embrio terjadi atas dasar sel reproduksi wanita.
3. Keturunannya lahir, direproduksi melalui partenogenesis menggunakan oogenesis mitosis.

Individu partenogenetik yang telah berkembang sebagai hasil dari pembelahan sel telur ibu, mewarisi seluruh jumlah materi genetik, dan juga dianggap sebagai klon penuh. Pilihan pemuliaan serupa adalah tipikal untuk kutu daun dan beberapa spesies invertebrata lainnya.

Partenogenesis berbasis mayosis adalah mekanisme yang lebih kompleks untuk reproduksi aseksual keturunan. Dalam hal ini, keturunannya hanya mewarisi sebagian materi genetik ibu. Persilangan DNA melibatkan transfer informasi herediter dari betina ke embrio, tetapi dengan variasi yang berbeda.

Keturunan yang lahir sesuai dengan prinsip partenogenesis, tetapi dengan penggunaan meiosis, dianggap setengah lereng ibu. Kerugian dari mekanisme pembelahan ini adalah kebanyakan laki-laki yang lahir dengan cara ini tetap haploid. Misalnya semut jantan.

Otomatis

Partenogenesis adalah reproduksi aseksual yang mencakup beberapa mekanisme aktivitas reproduksi organisme hidup sekaligus. Automictic adalah salah satu cara mentransfer materi genetik ke betina tanpa partisipasi sel germinal jantan.

Dalam hal ini, diplodia dipulihkan berdasarkan penggandaan kromosom, tetapi tanpa pembelahan sel awal sebelum permulaan meiosis, serta setelah selesai. Mekanisme reproduksi ini disebut siklus endomitosis. Hasil serupa dicapai setelah fusi 2 blastomer.

Automictic menyediakan kemungkinan memulihkan ploidi karena fusi berikutnya dari produk meiosis. Kromosom individu ibu tidak dipisahkan dalam proses meiosis restoratif, dan inti yang terbentuk dapat bergabung dengan sel benih ibu pada tahap tertentu perkembangan biologisnya.

Mekanisme reproduksi reproduksi aseksual ini telah dibandingkan dengan prosedur pembuahan sendiri. Selanjutnya, keturunan yang layak lahir autotomi, yang mewarisi hanya sebagian, atau seluruh informasi genetik dari ibu.

Komponen genetik keturunan secara signifikan dipengaruhi oleh tahap endomitosis. Misalnya, jika peleburan sel germinal ibu terjadi sebelum permulaan meiosis, maka embrio menerima lebih dari 50% informasi herediter.

Pada saat yang sama, prinsip heterozigositas dipertahankan. Hasil serupa dari pembelahan reproduksi dikaitkan dengan pemisahan kromosom homolog pada anafase I. Retensi heterozigositas sama sekali tidak ada dalam kasus ketika pindah silang terjadi dalam kondisi fusi sentral.

Jenis kelamin keturunan

Reproduksi melalui partenogenesis mengarah pada kelahiran klon ibu yang lengkap atau sebagian. Dalam hal ini, jenis kelamin keturunannya adalah betina dengan karakteristik eksternal dan fungsi tubuh yang identik.

Pengecualian adalah kutu daun, reproduksi yang melibatkan kelahiran simultan laki-laki dan perempuan, yang merupakan klon penuh dari ibu. Dalam hal ini, satu-satunya perbedaan adalah bahwa hanya satu kromosom X yang hilang pada kutu daun jantan.

Ketika meiosis terlibat dalam reproduksi keturunan, jenis kelamin keturunan secara langsung tergantung pada jenis apomiksis. Pada individu-individu yang secara genetik menggunakan sistem identifikasi gender XY, hanya perempuan yang lahir, dan genom mereka mengandung 2 kromosom X.

Organisme hidup yang menggunakan sistem penentuan jenis kelamin ZW selama reproduksi memiliki keturunan dengan genotipe ZW atau ZZ. Dalam kasus pertama, seorang wanita lahir, dan yang kedua, seorang pria. Individu dengan genotipe WW tidak layak.

Keturunan dengan satu set kromosom ZW dilahirkan melalui endoreplikasi materi genetik ibu sebelum tahap meiosis, atau dengan fusi sentral. Munculnya individu baru dengan genotipe ZZ dan WW hanya mungkin terjadi dalam kasus fusi terminal, serta proses endomitosis dalam sel telur.

Di alam, ada individu-individu dari dunia hewan, yang reproduksinya melibatkan kelahiran betina secara eksklusif. Misalnya, pada kadal whiptail. Ini adalah partenogen wajib dari tipe poliploid, yang tidak pernah melahirkan laki-laki.

Sebagian besar serangga hymenoptera memiliki mekanisme reproduksi partenogenetik yang kompleks. Misalnya, pada lebah madu, peningkatan jumlah populasi hanya mungkin terjadi jika ratu koloni bertelur di sisir. Untuk melakukan ini, ia harus kawin dengan beberapa perwakilan jantan - drone.

Dari telur yang telah dibuahi, lahirlah lebah betina, yang merupakan lebah pekerja yang bertanggung jawab untuk membangun, membesarkan, dan merawat keturunan muda, membawa nektar dan serbuk sari. Jika ratu lebah meletakkan telur yang tidak dibuahi, maka lebah madu jantan - seekor drone - akan lahir darinya.

Opsional

Partenogenesis adalah reproduksi aseksual yang merupakan ciri sebagian besar serangga dan invertebrata dengan tingkat organisasi sosial yang tinggi. Jenis pembelahan partenogenetik fakultatif sangat jarang terjadi di alam liar. Jenis reproduksi aseksual ini memberikan kemampuan betina untuk mereproduksi keturunan di masa depan baik secara seksual maupun aseksual.

Mekanisme partenogenesis fakultatif dipicu dalam situasi kritis. Misalnya, ketika dalam kondisi habitat aslinya, ibu tidak dapat menemukan pejantan yang mampu menghasilkan keturunan yang sehat.

Partenogenesis fakultatif dicatat secara berkala di antara jenis organisme hidup berikut:

• hiu;
• Komodo;
• unggas untuk keperluan pertanian;
• ular.

Dalam proses partenogenesis fakultatif, ibu bertelur dengan embrio hidup, yang kemunculannya terjadi tanpa pembuahan awal dengan sperma jantan. Hiu segera melahirkan keturunan yang hidup. Sebagian besar ilmuwan genetika menganut versi bahwa kelahiran individu muda pada hewan yang awalnya bereproduksi secara seksual adalah kesalahan meiosis.

Mewajibkan

Partenogenesis wajib adalah mekanisme reproduksi yang menyediakan reproduksi aseksual individu hidup sepenuhnya. Metode reproduksi keturunan ini dianggap sebagai hasil dari evolusi yang panjang.

Misalnya, untuk salamander dan tokek, partenogenesis obligat adalah satu-satunya mekanisme reproduksi. Ada kasus yang didokumentasikan secara ilmiah di mana transisi dari seksual ke aseksual sepenuhnya reproduksi, muncul atas dasar mutasi di antara sejumlah besar individu ibu dari satu spesies populasi.

Saat ini di alam liar ada sekitar 80 spesies reptil, 1 spesies ular, amfibi dan ikan yang jantannya tidak lagi menjadi bagian integral dari reproduksi mekanisme. Dalam partenogenesis wajib, betina mampu secara mandiri mereproduksi sel telur lengkap dengan set lengkap materi genetik.

Dalam hal ini, untuk kelahiran anak, ibu tidak membutuhkan sperma dari laki-laki. Kerugian dari partenogenesis wajib adalah kurangnya keanekaragaman hayati. Semua generasi berikutnya dilahirkan klon penuh dari ibu. Tidak adanya materi genetik laki-laki mengecualikan kemungkinan mengoreksi genom yang rusak akibat mutasi atau penyakit keturunan.

Prevalensi fenomena

Partenogenesis adalah reproduksi aseksual yang terjadi di antara hewan, invertebrata, tumbuhan, dan serangga. Individu ibu yang matang secara seksual mereproduksi keturunan melalui mekanisme reproduksi partenogenetik hanya dalam kondisi habitat alami mereka. Ketergantungan pada cara reproduksi ini merupakan keuntungan bagi sebagian besar spesies invasif, karena menghilangkan kebutuhan untuk menemukan pasangan seksual untuk pembuahan dan reproduksi lebih lanjut keturunan.

Di alam liar, reproduksi partenogenetik merupakan bagian integral dari mekanisme reproduksi yang mewakili spesies berikut:

• daphnia;
• nematoda;
• kutu;
• rotifera.

Di antara vertebrata, prinsip partenogenesis dipatuhi secara ketat oleh kadal, beberapa spesies amfibi, ular, dan burung. Reproduksi aseksual terjadi secara berkala pada hiu. Reptil dicirikan oleh munculnya berbagai bentuk hibridogenesis, serta ginogenesis.

Partenogenesis yang diinduksi

Partenogenesis yang diinduksi adalah reproduksi aseksual yang dirangsang menggunakan materi genetik ibu. Mekanisme reproduksi ini dipicu sebagai akibat dari paparan satu atau beberapa faktor rangsangan eksternal. Partenogenesis yang diinduksi banyak digunakan dalam kondisi laboratorium dalam proses eksperimen ilmiah untuk mendapatkan keturunan yang layak melalui reproduksi aseksual organisme hidup.

Partenogenesis pada manusia

Dalam kondisi kehidupan normal, partenogenesis tubuh manusia tidak mungkin.

Ada beberapa fakta yang dikonfirmasi secara ilmiah tentang kelahiran anak-anak dengan tanda-tanda faktor partenogenetik parsial. Pada tahun 1995 g. kasus kelahiran anak laki-laki dengan tanda-tanda perkembangan partenogenetik dicatat. Dalam leukosit dan sel epitel kulit anak, informasi genetik dari ayahnya sama sekali tidak ada.

Fenomena ini dijelaskan oleh pengaruh faktor-faktor berikut:

• pada tahap perkembangan embrio, sel telur yang tidak dibuahi mulai membelah secara mandiri di dalam sistem reproduksi wanita;
• setelah hubungan seksual, tidak semua bahan sel telur dibuahi dengan sperma;
• dalam kaitannya dengan sel yang tidak dibuahi, proses duplikasi DNA ibu telah dimulai;
• terjadi kesalahan peningkatan jumlah kromosom menjadi 46 buah.

Fenomena partenogenetik serupa pada manusia mengarah pada fakta bahwa sel-sel yang tidak dibuahi menghalangi perkembangan lebih lanjut dari jaringan individu tubuh. Bahan sel telur, yang dibuahi oleh sperma, memberikan pembentukan lebih lanjut dari tubuh anak.

Seorang anak laki-laki dengan perkembangan partenogenetik parsial memiliki patologi berikut:

• asimetri wajah yang disebabkan oleh ketidakseimbangan bagian-bagian individualnya;
• gangguan kognitif dan ketidakmampuan belajar;
• tidak adanya genom ayah dalam struktur leukosit dan sel kulit.

Organ-organ internal anak, serta sistem pendukung kehidupan tubuh lainnya, bekerja tanpa gangguan. Terlepas dari pelestarian kesehatan umum tubuh, hasil partenogenesis parsial pada manusia adalah anomali genetik dari perkembangannya.

Riset

Tabel di bawah ini menjelaskan studi ilmiah yang dikhususkan untuk studi kasus perkembangan partenogenetik pada manusia.

Ilmuwan	Esensi penelitian dan teori ilmiah
Helen Sperway	Helen Sperway adalah seorang ahli genetika dengan spesialisasi dalam biologi reproduksi. Pada tahun 1955, menurut hasil penelitian laboratorium, dia membuat laporan di mana dia mengakui kemungkinan "kelahiran perawan" seseorang sesuai dengan prinsip partenogenesis. Informasi teoritis yang diberikan oleh H. Sperway, membentuk dasar untuk eksperimen lebih lanjut.
Hwang Woo-Suk	Pada tahun 2004, ahli genetika ilmuwan Korea Selatan Hwang Woo-Sok, untuk pertama kalinya di laboratorium biologi, membiakkan embrio manusia yang diperoleh sebagai hasil partenogenesis.
Isigaru Matchaki	Ilmuwan Universitas Tokyo I. Matchaki pada tahun 2019, mengembangkan 7 garis sel induk yang berhasil dari tubuh manusia, yang diperoleh sebagai hasil dari pembelahan partenogenetik.

Penelitian ilmiah menunjukkan bahwa sebenarnya kelahiran orang partenogenetik adalah mungkin, tetapi dengan berbagai kelainan genetik. Eksperimen laboratorium ke arah ini terbatas pada pengangkatan sel punca yang diperoleh berdasarkan materi genetik wanita.

Partenogenesis dan penyakit manusia

Perkembangan intrauterin seseorang dengan partenogenesis parsial dapat menyebabkan berbagai kelainan genetik. Tidak mungkin untuk memprediksi terjadinya penyakit bawaan pada tubuh. Paling sering, hasil kelahiran partenogenetik adalah cacat pada penampilan, gangguan disfungsional pada sistem saraf pusat. Tergantung pada kualitas materi genetik ibu, manifestasi penyakit keturunan dengan berbagai gejala mungkin terjadi.

Apakah kelahiran anak partenogenetik mungkin?

Dalam praktik medis, kadang-kadang ada kasus kelahiran anak partenogenetik, yang pembentukannya terjadi dari satu oosit yang diaktifkan. Secara umum, ada lebih dari selusin anomali perkembangan intrauterin.

Dalam semua kasus, tanpa kecuali, anak-anak partenogenetik memiliki patologi genetik bawaan. Tidak ada data yang terbukti secara ilmiah bahwa dari sel telur wanita tanpa pembuahan awal sperma, anak yang sehat lahir tanpa tanda-tanda gangguan pada kerja organ dan sistem internal penyangga kehidupan tubuh.

Contoh fenomena

Pada beberapa spesies hewan, tumbuhan, serangga dan invertebrata, reproduksi penuh atau sebagian dengan partenogenesis adalah bagian dari mekanisme reproduksi mereka. Bagi seseorang, cara prokreasi seperti itu dianggap sebagai anomali yang terjadi pada tahap mengandung anak.

Contoh perkembangan partenogenetik adalah anak-anak dengan patologi bawaan tubuh yang muncul karena duplikasi informasi herediter ibu, serta tidak adanya sebagian genom pada ayah garis. Konsekuensi dari perkembangan partenogenetik anak-anak adalah asimetri masing-masing bagian tubuh, penyakit kulit, dan cacat organ dalam.

Partenogenesis adalah salah satu bentuk reproduksi aseksual yang terdapat pada hiu, kutu daun, lebah madu, tawon, dan sebagian besar kadal dari berbagai spesies. Ciri khas perkembangan partenogenetik adalah pembentukan embrio berdasarkan materi genetik ibu.

Apalagi dalam proses pembuahan, penggunaan spermatozoa jantan tidak diperlukan. Dalam praktik medis, tidak ada data yang dikonfirmasi secara ilmiah tentang keberadaan anak-anak yang benar-benar sehat, yang kelahirannya terjadi dengan partenogenesis parsial.

Video tentang partenogenesis

Apakah Dikandung Tanpa Noda itu ada? Partenogenesis: