Partenogenezė yra aseksualus dauginimasis. Tipai, pavyzdžiai žmonėms

Partenogenezė yra nelytinio dauginimosi forma gyvus organizmus, o tai užtikrina embrionų augimą ir fizinį vystymąsi be išankstinio kiaušinių tręšimo. Šio tipo ląstelės dalijasi vandens blusose, erkėse, amaruose, bičių bitėse, nematoduose, varliagyviuose ir žuvyse.

Kas yra partenogenezė?

Partenogenezė yra gyvūnų ir augalų pasaulio evoliucinio vystymosi rezultatas. Šio tipo nelytinis dauginimasis grindžiamas palikuonių dauginimu, kurį atlieka tik motinos individai. Nauji embrionai vystosi iš motinos kiaušinio, kuris nesiliečia su vyrų reprodukcinėmis ląstelėmis.

Partenogenezė užtikrina bestuburių, gyvūnų ir augalų rūšių įvairovės išlikimą ir išsaugojimą yra natūralios izoliacijos sąlygomis, neturi fiziologinės galimybės poruotis su savo patinais rūšis.

Partenogenezės principas grindžiamas visaverčio kiaušinio susidarymu mejozės stadijos pabaigoje. Šiuo atveju motinos lytinės ląstelės yra haploidinės, taip pat yra 2 kartus mažiau chromosomų.

Tuo pačiu metu haploidinio tipo individai turi diploidinį chromosomų skaičių, visus arba tik pusę motinos alelių. Palikuonys, kurie vėliau partenogenezės būdu paveldėjo visą motinos genetinės medžiagos kiekį, laikomi pilnais klonais. Partenogenetiniai asmenys, turintys pusę alelių, yra pusiau nuolydžiai.

Skiriamasis partenogenezės bruožas yra tas, kad visiškai klonai susidaro nenaudojant mejozės. Palikuonys, išsivystę remiantis motinos genetinės medžiagos mejoze, gauna tik nedidelę paveldimų alelių dalį.

Šiuo atveju aseksualios reprodukcijos stadijoje DNR kryžminimo procesas pradedamas sukuriant keletą galutinio padalijimo rezultato variantų. Partenogenetiniai palikuonys dauginasi remdamiesi keliomis aseksualios reprodukcijos sistemomis.

Dauginant tam tikras gyvūnų ar vabzdžių rūšis naudojant partenogenezę, veikia XY arba XO lyties nustatymo sistema. Patelės paprastai turi 2 X chromosomas. Gyvūnai, kurie naudoja ZW tipo lyties nustatymo sistemą, turi 2 Z-chromosomas (tik vyriško tipo) arba 2 W-chromosomas (daugeliu atvejų jos nėra gyvybingos). Partenogenetiniai palikuonys gali turėti vieną Z ir vieną W chromosomą.

Partenogenezės metu galima daugintis tik patinams ar patelėms. Nelytinis dauginimasis, dėl kurio gimsta tik patelės, vadinamas biologiniu veršelių terminu. Tik patinų dauginimasis vadinamas arhenotokos procesu.

Šiuo atveju tik patinai gimsta iš motinų kiaušinių, kurie nebuvo apvaisinti sperma. Kiaušiniai, praėję suliejimo su patinų reprodukcinėmis ląstelėmis stadiją, leidžia daugintis patelėms. Panašų partenogenezės principą galima pastebėti ir bitėms.

Partenogenezės biologinė reikšmė

Partenogenezė yra aseksualus dauginimasis, turintis tokią biologinę reikšmę visai žemės biosistemai:

• išsaugo įvairias gyvūnų, bestuburių ir augalų rūšis;
• leidžia dauginti palikuonis tik patelėms, neįtraukiant patinų genetinės medžiagos;
• pašalina staigaus natūralaus dauginimosi proceso nutraukimo veiksnį;
• užtikrina stabilų genetinės medžiagos perdavimą iš motinos kitoms kartoms;
• reguliuoja tam tikros rūšies patinų ir patelių skaičiaus santykio pusiausvyrą.

Pagrindinis partenogenezės pranašumas yra tas, kad tokio tipo reprodukcija garantuoja tam tikros rūšies gyvūnų, augalų ar vabzdžių išlikimas, net jei jų nėra patinų.

Partenogenezės tipų ir mechanizmų klasifikacija

Palikuonių dauginimasis per partenogenezę gali būti atliekamas nenaudojant mejozės.

Šiuo atveju suaktyvinamas mitozinės oogenezės mechanizmas, apimantis šiuos biologinius etapus:

1. Suaugę motinos kiaušiniai gaminami mitozinio dalijimosi būdu.
2. Embriono vystymasis vyksta remiantis moters reprodukcinėmis ląstelėmis.
3. Palikuonys gimsta, dauginasi per partenogenezę, naudojant mitozinę oogenezę.

Partenogenetiniai individai, išsivystę dėl motinos kiaušinio padalijimo, paveldi visą genetinės medžiagos kiekį, taip pat laikomi pilnaverčiais klonais. Panašus veisimosi variantas būdingas amarams ir kelioms kitoms bestuburių rūšims.

Majoze pagrįsta partenogenezė yra sudėtingesnis palikuonių nelytinio dauginimosi mechanizmas. Šiuo atveju palikuonys paveldi tik dalį motinos genetinės medžiagos. DNR kryžminimas apima paveldimos informacijos perdavimą iš patelės į embrioną, tačiau su skirtingais variantais.

Palikuonys, gimę pagal partenogenezės principą, tačiau naudojant mejozę, laikomi pusiau motinos šlaitais. Šio padalijimo mechanizmo trūkumas yra tas, kad dauguma tokiu būdu gimusių patinų lieka haploidiniai. Pavyzdžiui, skruzdžių patinai.

Automatinis

Partenogenezė yra aseksualus dauginimasis, apimantis kelis gyvų organizmų reprodukcinės veiklos mechanizmus vienu metu. Automatika yra vienas iš būdų perduoti genetinę medžiagą moteriai nedalyvaujant vyrų lytinėms ląstelėms.

Šiuo atveju diplodija atkuriama remiantis chromosomų padvigubėjimu, tačiau be išankstinio ląstelių dalijimosi prieš prasidedant mejozei, taip pat po jos pabaigos. Šis reprodukcinis mechanizmas vadinamas endomitotiniu ciklu. Panašus rezultatas pasiekiamas po 2 blastomerų suliejimo.

„Automictic“ numato galimybę atkurti ploidiškumą dėl tolesnio meiotinių produktų suliejimo. Atstatomosios mejozės metu motinos individo chromosomos nėra atskirtos, o susidarę branduoliai tam tikru jų biologinio vystymosi etapu gali susijungti su motinos lytinėmis ląstelėmis.

Šis aseksualios reprodukcijos reprodukcijos mechanizmas buvo lyginamas su savaiminio apvaisinimo procedūra. Vėliau gyvybinga palikuonys gimsta autotomija, kuri paveldi tik dalį arba visą genetinės informacijos kiekį iš motinos.

Palikuonių genetiniam komponentui didelę įtaką turi endomitozės stadija. Pavyzdžiui, jei motinos lytinės ląstelės susilieja prieš prasidedant mejozei, embrionai gauna daugiau nei 50% paveldimos informacijos.

Tuo pačiu metu išsaugomas heterozigotiškumo principas. Panašus reprodukcijos padalijimo rezultatas yra susijęs su homologinių chromosomų atskyrimu I anafazėje. Heterozigotiškumo išsaugojimo visiškai nėra tais atvejais, kai kirtimas vyksta centrinės sintezės sąlygomis.

Palikuonių lytis

Dauginimasis per partenogenezę lemia visiškų ar dalinių motinos klonų gimimą. Šiuo atžvilgiu palikuonių lytis yra patelės, turinčios identiškas išorines savybes ir kūno funkcijas.

Išimtis yra amarai, kurių dauginimasis susijęs su tuo pačiu metu vyriškos lyties ir patelių gimimu, kurie yra visiški motinos klonai. Šiuo atveju vienintelis skirtumas yra tas, kad amarų patinams trūksta tik vienos X chromosomos.

Kai mejozė susijusi su palikuonių dauginimu, palikuonių lytis tiesiogiai priklauso nuo apomiksės tipo. Tiems asmenims, kurie genetiškai naudoja XY lyties identifikavimo sistemą, gimsta tik patelės, o jų genome yra 2 X chromosomos.

Gyvieji organizmai, kurie daugindamiesi naudoja ZW lyties nustatymo sistemą, turi palikuonių su ZW arba ZZ genotipu. Pirmuoju atveju gimsta patelė, o antruoju - patinas. Asmenys, turintys WW genotipą, nėra perspektyvūs.

Palikuonys, turintys ZW chromosomų rinkinį, gimsta atliekant motinos genetinės medžiagos endoreplikaciją prieš mejozės stadiją arba centrinės sintezės būdu. Naujų individų, turinčių ZZ ir WW genotipus, atsiradimas yra įmanomas tik galinės sintezės atveju, taip pat endomitozės procesas kiaušinio ląstelės viduje.

Gamtoje yra gyvūnų pasaulio individų, kurių reprodukcija apima išskirtinai patelių gimimą. Pavyzdžiui, „whiptail“ drieže. Tai privalomi poliploidinio tipo partenogenai, kurie niekada negimdo patinų.

Dauguma himnopterinių vabzdžių turi sudėtingą partenogenetinio dauginimosi mechanizmą. Pavyzdžiui, bičių bičių populiacijos skaičius gali padidėti tik tuo atveju, jei šeimos šeimininkė deda apvaisintus kiaušinius. Norėdami tai padaryti, ji turi poruotis su keliais patinų atstovais - dronais.

Iš apvaisintų kiaušinėlių gimsta bičių patelės, kurios yra darbinės bitės, atsakingos už jaunų palikuonių kūrimą, auginimą ir priežiūrą, nešdamos nektarą ir žiedadulkes. Jei bičių motina deda neapvaisintą kiaušinį, tai iš jo gimsta bičių patinas - dronas.

Neprivaloma

Partenogenezė yra aseksualus dauginimasis, būdingas daugumai vabzdžių ir bestuburių, turinčių aukštą socialinės organizacijos lygį. Fakultatyvus partenogenetinio dalijimosi tipas gamtoje yra labai retas. Šis aseksualus dauginimasis užtikrina patelės galimybę daugintis būsimiems palikuonims tiek seksualiai, tiek aseksualiai.

Fakultatyvios partenogenezės mechanizmas suveikia kritinėse situacijose. Pavyzdžiui, kai natūralios buveinės sąlygomis motina negali rasti patino, galinčio atgaminti sveikus palikuonis.

Fakultatyvi partenogenezė periodiškai registruojama tarp šių gyvų organizmų tipų:

• rykliai;
• Komodo drakonai;
• paukštiena žemės ūkio reikmėms;
• gyvatės.

Fakultatyvios partenogenezės metu motina deda kiaušinį su gyvu embrionu, kurio atsiradimas įvyko iš anksto neapvaisinus patino spermos. Rykliai iškart pagimdo gyvus gyvybingus palikuonis. Dauguma genetikos mokslininkų laikosi versijos, kad jaunų individų gimimas gyvūnuose, kurie iš pradžių dauginasi seksualiai, yra meiotinė klaida.

Įpareigoti

Privaloma partenogenezė yra reprodukcinis mechanizmas, užtikrinantis visiškai aseksualų gyvų individų dauginimąsi. Šis palikuonių dauginimosi būdas laikomas ilgos evoliucijos rezultatu.

Pavyzdžiui, salamandroms ir gekonams privaloma partenogenezė yra vienintelis dauginimosi mechanizmas. Yra moksliškai pagrįstų atvejų, kai perėjimas nuo seksualinės prie visiškai aseksualios reprodukcija, atsirado dėl mutacijų tarp daugelio motinų individų populiacijos rūšis.

Šiandien gamtoje yra apie 80 roplių rūšių, 1 gyvačių rūšis, varliagyviai ir žuvys, kurių patinai nebėra neatskiriama reprodukcijos dalis mechanizmas. Su privaloma partenogeneze patelė sugeba savarankiškai atgaminti pilnavertę kiaušialąstę su visu genetinės medžiagos rinkiniu.

Šiuo atveju, gimus palikuonims, mamai nereikia patino spermos. Privalomos partenogenezės trūkumas yra biologinės įvairovės trūkumas. Visos vėlesnės kartos gimsta visiškais motinos klonais. Vyrų genetinės medžiagos nebuvimas pašalina galimybę ištaisyti mutacijos ar paveldimų ligų pažeistą genomą.

Reiškinio paplitimas

Partenogenezė yra aseksualus dauginimasis, vykstantis tarp gyvūnų, bestuburių, augalų ir vabzdžių. Lytiškai subrendę motinos individai daugina palikuonis per partenogenetinį reprodukcijos mechanizmą tik natūralios buveinės sąlygomis. Pasitikėjimas šiuo dauginimosi būdu yra pranašumas daugumai invazinių rūšių, nes pašalina poreikį susirasti lytinį partnerį apvaisinimui ir tolesniam dauginimuisi palikuonys.

Laukinėje gamtoje partenogenetinė reprodukcija yra neatskiriama šių rūšių atstovų reprodukcinio mechanizmo dalis:

• dafnija;
• nematodai;
• amarų;
• suktuvai.

Tarp stuburinių gyvūnų partenogenezės principo griežtai laikosi driežai, kai kurios varliagyvių rūšys, gyvatės ir paukščiai. Rykliuose periodiškai vyksta nelytinis dauginimasis. Ropliams būdingas įvairių formų hibridogenezės atsiradimas, taip pat gynogenezė.

Sukelta partenogenezė

Indukuota partenogenezė yra skatinama nelytinė reprodukcija, naudojant motinos genetinę medžiagą. Šis reprodukcinis mechanizmas suveikia dėl vieno ar kelių išorinių dirgiklių veiksnių poveikio. Sukelta partenogenezė plačiai naudojama laboratorinėmis sąlygomis atliekant mokslinius eksperimentus, siekiant gauti gyvybingų palikuonių per aseksualų gyvų organizmų dauginimąsi.

Partenogenezė žmonėms

Normaliomis gyvenimo sąlygomis žmogaus kūno partenogenezė neįmanoma.

Yra keletas moksliškai patvirtintų faktų apie vaikų gimimą su dalinio partenogenetinio faktoriaus požymiais. 1995 metais g. užfiksuotas berniuko, turinčio partenogenezinio vystymosi požymių, gimimo atvejis. Vaiko odos leukocituose ir epitelio ląstelėse jo tėvo genetinės informacijos visiškai nebuvo.

Šis reiškinys paaiškinamas šių veiksnių įtaka:

• embriono vystymosi stadijoje neapvaisinta kiaušialąstė pradėjo savarankiškai dalytis moters reprodukcinėje sistemoje;
• po lytinių santykių ne visa ląstelinė kiaušinio medžiaga buvo apvaisinta spermatozoidais;
• apvaisintų ląstelių atžvilgiu prasidėjo motinos DNR dubliavimo procesas;
• buvo klaidingai padidintas skaitinis chromosomų skaičius iki 46 vienetų.

Panašus žmonių partenogenetinis reiškinys lėmė tai, kad neapvaisintos ląstelės blokavo tolesnį atskirų kūno audinių vystymąsi. Kiaušinių ląstelių medžiaga, kurią apvaisino sperma, užtikrino tolesnį vaiko kūno formavimąsi.

Berniukas, turintis dalinį partenogenetinį vystymąsi, turėjo šias patologijas:

• veido asimetrija, kurią sukelia jo atskirų dalių neproporcingumas;
• pažinimo sutrikimai ir mokymosi sutrikimai;
• tėvo genomo nebuvimas leukocitų ir odos ląstelių struktūroje.

Vaiko vidaus organai, taip pat kitos kūno gyvybės palaikymo sistemos veikė be sutrikimų. Nepaisant bendros organizmo sveikatos išsaugojimo, dalinės žmonių partenogenezės rezultatas buvo genetinės jo vystymosi anomalijos.

Tyrimai

Žemiau esančioje lentelėje aprašyti moksliniai tyrimai, skirti žmonių partenogenezinio vystymosi atvejų tyrimui.

Mokslininkai	Tyrimų esmė ir mokslinės teorijos
Helen Sperway	Helen Sperway yra genetikė, turinti reprodukcinės biologijos specializaciją. 1955 m., Remdamasi laboratorinių tyrimų rezultatais, ji padarė ataskaitą, kurioje pripažino žmogaus „negimimo“ galimybę pagal partenogenezės principą. Teorinę informaciją pateikė H. Sperway, buvo tolesnių eksperimentų pagrindas.
Hwang Woo-Suk	2004 metais Pietų Korėjos mokslininkas genetikas Hwang Woo-Sok pirmą kartą biologinėje laboratorijoje išvedė žmogaus embrionus, kurie buvo gauti dėl partenogenezės.
Isigaru Matchaki	Tokijo universiteto mokslininkas I. Matchaki 2019 m. Sukūrė 7 sėkmingas žmogaus kūno kamieninių ląstelių linijas, gautas dėl partenogenetinio dalijimosi.

Moksliniai tyrimai rodo, kad iš tikrųjų partenogenetinio žmogaus gimimas yra įmanomas, tačiau su įvairiais genetiniais sutrikimais. Laboratoriniai eksperimentai šia kryptimi apsiriboja kamieninių ląstelių, gautų remiantis moters genetine medžiaga, pašalinimu.

Partenogenezė ir žmonių ligos

Žmogaus, turinčio dalinę partenogenezę, intrauterinis vystymasis gali sukelti įvairius genetinius sutrikimus. Neįmanoma numatyti įgimtų ligų atsiradimo organizme. Dažniausiai partenogenetinio gimdymo rezultatas yra išvaizdos defektai, disfunkciniai centrinės nervų sistemos sutrikimai. Priklausomai nuo motinos genetinės medžiagos kokybės, gali pasireikšti paveldimos ligos su įvairiais simptomais.

Ar galimas partenogenetinio vaiko gimimas?

Medicinos praktikoje kartais pasitaiko atvejų, kai gimsta partenogenetiniai vaikai, kurių susidarymas įvyko iš vieno aktyvuoto kiaušialąsčio. Apskritai tokių gimdos vystymosi anomalijų yra daugiau nei tuzinas.

Visais atvejais be išimties partenogenetiniai vaikai turėjo įgimtų genetinių patologijų. Nėra moksliškai patvirtintų duomenų, kad iš moters kiaušialąstės be išankstinio apvaisinimo spermos, sveikas vaikas gimė be vidaus organų ir sistemų darbo sutrikimų požymių kūno palaikymas gyvybei.

Reiškinio pavyzdžiai

Kai kurių gyvūnų, augalų, vabzdžių ir bestuburių rūšių visiškas arba dalinis dauginimasis partenogenezės būdu yra jų reprodukcinio mechanizmo dalis. Asmeniui toks gimdymo būdas laikomas anomalija, kuri atsiranda vaiko pastojimo stadijoje.

Partenogenetinio vystymosi pavyzdys yra vaikai, turintys įgimtų kūno patologijų dėl motinos paveldimos informacijos dubliavimo, taip pat dėl ​​dalinio genomo nebuvimo tėve linijos. Vaikų partenogenezinio vystymosi pasekmė yra atskirų kūno dalių asimetrija, odos ligos ir vidaus organų defektai.

Partenogenezė yra viena iš aseksualios reprodukcijos formų, pasireiškianti rykliams, amarams, bičių bitėms, vapsvoms ir daugumai įvairių rūšių driežų. Skiriamasis partenogenezinio vystymosi bruožas yra embriono formavimas, pagrįstas motinos genetine medžiaga.

Be to, pastojimo metu vyriškų spermatozoidų naudoti nereikia. Medicinos praktikoje nėra moksliškai patvirtintų duomenų apie visiškai sveikų vaikų, kurių gimimas įvyko su daline partenogeneze, egzistavimą.

Vaizdo įrašas apie partenogenezę

Ar Nekaltoji Prasidėjimas egzistuoja? Partenogenezė: