Partenogenese er aseksuell reproduksjon. Typer, eksempler på mennesker

Partenogenese er en form for aseksuell reproduksjon levende organismer, som sørger for vekst og fysisk utvikling av embryoer uten forhåndsbefruktning av egg. Denne typen celledeling skjer i vannlopper, flått, bladlus, honningbier, nematoder, amfibier og fisk.

Hva er partenogenese

Partenogenese er resultatet av den evolusjonære utviklingen av dyre- og planteverdenen. Denne typen aseksuell reproduksjon er basert på reproduksjon av avkom utelukkende av mors individer. Utviklingen av nye embryoer skjer fra mors egg, som ikke har vært i kontakt med mannlige reproduktive celler.

Partenogenese sikrer overlevelse og bevaring av artsmangfoldet av virvelløse dyr, dyr og planter, som er i naturlige isolasjonsforhold, ikke har den fysiologiske muligheten til å parre seg med hanner av dem arter.

Prinsippet om partenogenese er basert på dannelsen av et fullverdig egg på slutten av det meiotiske stadiet. I dette tilfellet er mors kjønnsceller haploide og inneholder også 2 ganger færre kromosomer.

Samtidig har individer av haploide typen et diploid antall kromosomer, alle eller bare halvparten av allelene til moren. Avkomene som senere arvet hele mengden av mors genetisk materiale ved partenogenese anses å være fulle kloner. Partenogenetiske individer med halvparten av allelene er halvskråninger.

Et særtrekk ved partenogenese er at dannelsen av hele kloner skjer uten bruk av meiose. Avkomene som har utviklet seg på grunnlag av meiose av mors genetiske materiale mottar bare en liten del av de arvelige allelene.

I dette tilfellet, på stadiet av aseksuell reproduksjon, starter prosessen med DNA -kryssing med opprettelsen av flere varianter av det endelige resultatet av divisjon. Partenogenetiske avkom reproduserer på grunnlag av flere systemer for aseksuell reproduksjon.

I reproduksjonsprosessen av en bestemt dyr eller insekt ved bruk av partenogenese, fungerer systemet for å identifisere kjønnet til XY eller XO. Hunnene har vanligvis 2 X -kromosomer. Dyr som bruker kjønnsbestemmelsessystemet av typen ZW inneholder 2 Z-kromosomer (utelukkende av hanntypen) eller 2 W-kromosomer (i de fleste tilfeller er de ikke levedyktige). Partenogenetiske avkom kan ha ett Z- og ett W -kromosom.

I prosessen med partenogenese er det mulig å reprodusere utelukkende menn eller kvinner. Aseksuell reproduksjon, som følge av at bare kvinner blir født, kalles det biologiske uttrykket kalver. Reproduksjon av bare menn omtales som arrhenotoka -prosessen.

I dette tilfellet er det bare hanner som blir født av mødreegg som ikke har blitt befruktet av sæd. Egg som har passert fusjonstrinnet med mannlige reproduktive celler tillater reproduksjon av hunner. Et lignende prinsipp for partenogenese kan observeres hos honningbier.

Den biologiske betydningen av partenogenese

Parthenogenese er aseksuell reproduksjon, som har følgende biologiske betydning for hele verdens biosystem:

• bevarer en rekke forskjellige dyrearter, virvelløse dyr og planter;
• tillater reproduksjon av avkom utelukkende til kvinner uten å involvere det genetiske materialet til hanner;
• eliminerer faktoren for plutselig avbrudd av den naturlige reproduksjonsprosessen;
• sikrer en stabil overføring av genetisk materiale fra mor til påfølgende generasjoner;
• regulerer balansen mellom det numeriske forholdet mellom menn og kvinner av en bestemt art.

Den største fordelen med partenogenese er at denne typen reproduksjon garanterer overlevelse av en bestemt art av dyr, planter eller insekter, selv i fravær av hanner.

Klassifisering av typer og mekanismer for partenogenese

Reproduksjon av avkom gjennom partenogenese kan utføres uten bruk av meiose.

I dette tilfellet utløses mekanismen for mitotisk oogenese, som innebærer passering av følgende biologiske stadier:

1. Eldre egg fra moren produseres ved mitotisk deling.
2. Utviklingen av embryoet skjer på grunnlag av hunnens reproduktive celler.
3. Avkommet er født, reprodusert gjennom partenogenese ved hjelp av mitotisk oogenese.

Partenogenetiske individer som har utviklet seg som et resultat av delingen av mors egg, arver hele mengden genetisk materiale, og regnes også som fullkloner. Et lignende avlsmulighet er typisk for bladlus og flere andre virvelløse arter.

Mayosebasert partenogenese er en mer kompleks mekanisme for aseksuell reproduksjon av avkom. I dette tilfellet arver avkommet bare en del av mors genetiske materiale. DNA -kryssing innebærer overføring av arvelig informasjon fra hunnen til embryoet, men med forskjellige variasjoner.

Avkom født etter prinsippet om partenogenese, men ved bruk av meiose, regnes som halve bakker av moren. Ulempen med denne delingsmekanismen er at de fleste menn født på denne måten forblir haploide. For eksempel hannmaur.

Automiktisk

Partenogenese er aseksuell reproduksjon som omfatter flere mekanismer for reproduktiv aktivitet av levende organismer samtidig. En automictic er en av måtene å overføre genetisk materiale til en hunn uten deltakelse av mannlige kimceller.

I dette tilfellet gjenopprettes diplodia på grunnlag av kromosomdobling, men uten foreløpig celledeling før starten av meiose, så vel som etter at den er fullført. Denne reproduktive mekanismen kalles endomitotisk syklus. Et lignende resultat oppnås etter fusjon av 2 blastomerer.

Automictic gir mulighet for å gjenopprette ploidi på grunn av den påfølgende sammensmeltningen av meiotiske produkter. Kromosomene til moderindividet skilles ikke i prosessen med restaurerende meiose, og de dannede kjernene kan smelte sammen med mors kimceller på et bestemt stadium av deres biologiske utvikling.

Denne reproduktive mekanismen for aseksuell reproduksjon er blitt sammenlignet med selvbefruktningsprosedyren. Deretter blir et levedyktig avkom født autotomi, som bare arver en del, eller hele mengden genetisk informasjon fra moren.

Den genetiske komponenten til avkommet påvirkes betydelig av endomitose -stadiet. For eksempel, hvis fusjon av mors kimceller oppstår før meiosen begynner, mottar embryoene mer enn 50% av arvelig informasjon.

Samtidig bevares prinsippet om heterozygositet. Et lignende resultat av reproduktiv divisjon er assosiert med separasjon av homologe kromosomer i anafase I. Beholdning av heterozygositet er fullstendig fraværende i tilfeller når overgang skjer under forhold med sentral fusjon.

Avkoms sex

Reproduksjon gjennom partenogenese fører til fødsel av hele eller delvis kloner av moren. I denne forbindelse er avkommets kjønn kvinner med identiske ytre egenskaper og kroppsfunksjoner.

Unntaket er bladlusene, hvis reproduksjon innebærer samtidig fødsel av hanner og hunner, som er hele kloner av moren. I dette tilfellet er den eneste forskjellen at bare ett X -kromosom mangler hos bladlus.

Når meiose er involvert i reproduksjon av avkom, avhenger avkommets kjønn direkte av typen apomixis. Hos de individer som genetisk bruker XY -kjønnsidentifikasjonssystemet, er det bare kvinner som blir født, og genomet deres inneholder 2 X -kromosomer.

Levende organismer som bruker ZW -kjønnsbestemmelsessystemet under reproduksjon har avkom med ZW- eller ZZ -genotypen. I det første tilfellet blir en hunn født, og i det andre en mann. Personer med WW -genotypen er ikke levedyktige.

Avkom med et sett med ZW -kromosomer blir født gjennom endoreplisering av mors genetiske materiale før meiose -stadiet, eller ved sentral fusjon. Fremveksten av nye individer med ZZ- og WW -genotypene er bare mulig ved terminal fusjon, så vel som endomitoseprosessen inne i eggcellen.

I naturen er det individer i dyreverdenen, hvis reproduksjon innebærer fødsel av utelukkende kvinner. For eksempel i whiptail lizard. Dette er obligatoriske partenogener av typen polyploide, som aldri føder hanner.

De fleste hymenoptera -insekter har en kompleks mekanisme for parthenogenetisk reproduksjon. For eksempel, hos honningbier, er en numerisk økning i bestanden bare mulig hvis koloniens dronning legger befruktede egg i kammene. For å gjøre dette må hun parre seg med flere representanter for menn - droner.

Fra befruktede egg blir hunnbier født, som er bier som er ansvarlige for å bygge, oppdra og ta vare på unge avkom, bringe nektar og pollen. Hvis dronningsbien legger et ubefruktet egg, blir en honningbi - en drone - født av det.

Valgfri

Partenogenese er aseksuell reproduksjon som er karakteristisk for de fleste insekter og virvelløse dyr med et høyt sosialt organiseringsnivå. Den fakultative typen partenogenetisk inndeling er svært sjelden i naturen. Denne typen aseksuell reproduksjon gir kvinnens evne til å reprodusere fremtidige avkom både seksuelt og aseksuelt.

Mekanismen for fakultativ partenogenese utløses i kritiske situasjoner. For eksempel når moren under forholdene i sitt naturlige habitat ikke finner en mann som er i stand til å reprodusere friske avkom.

Fakultativ partenogenese registreres periodisk blant følgende typer levende organismer:

• haier;
• Komodo -drager;
• fjærfe til landbruksformål;
• slanger.

I prosessen med fakultativ partenogenese legger moren et egg med et levende embryo, hvis fremvekst skjedde uten foreløpig befruktning med hannens sæd. Haier føder umiddelbart levende levedyktige avkom. De fleste genetiske forskere holder seg til versjonen om at fødsel av unge individer hos dyr som først reproduserer seksuelt er en meiotisk feil.

Obligatorisk

Obligatorisk partenogenese er en reproduktiv mekanisme som gir fullstendig aseksuell reproduksjon av levende individer. Denne metoden for reproduksjon av avkom regnes som et resultat av en lang evolusjon.

For eksempel, for salamandere og gekkoer, er obligatorisk partenogenese den eneste reproduksjonsmekanismen. Det er vitenskapelig dokumenterte tilfeller der overgangen fra seksuell til fullstendig aseksuell reproduksjon, oppstod på grunnlag av mutasjoner blant et stort antall morsindivider av en populasjonsarter.

I dag er det rundt 80 arter av reptiler, 1 arter av slanger, amfibier og fisk som hanner ikke lenger er en integrert del av reproduktive mekanisme. Med obligatorisk parthenogenese er hunnen i stand til uavhengig å reprodusere en fullverdig eggcelle med et komplett sett med genetisk materiale.

I dette tilfellet, for fødsel av avkom, trenger ikke moren sæden til hannen. Ulempen med obligatorisk parthenogenese er mangelen på biologisk mangfold. Alle påfølgende generasjoner blir født som kloner av moren. Fraværet av det mannlige genetiske materialet utelukker muligheten for å korrigere genomet som er skadet av mutasjon eller arvelige sykdommer.

Utbredelsen av fenomenet

Partenogenese er aseksuell reproduksjon som forekommer blant dyr, virvelløse dyr, planter og insekter. Seksuelt modne mødre individer reproduserer avkom gjennom den parthenogenetiske reproduksjonsmekanismen bare under forholdene i deres naturlige habitat. Avhengighet av denne reproduksjonsmåten er en fordel for de fleste invasive arter siden eliminerer behovet for å finne en seksuell partner for befruktning og videre reproduksjon avkom.

I naturen er parthenogenetisk reproduksjon en integrert del av reproduksjonsmekanismen hos representanter for følgende arter:

• dafnia;
• nematoder;
• bladlus;
• rotifere.

Blant virveldyr er prinsippet om partenogenese strengt fulgt av øgler, noen arter av amfibier, slanger og fugler. Aseksuell reproduksjon forekommer periodisk hos haier. Reptiler er preget av fremveksten av forskjellige former for hybridogenese, samt gynogenese.

Indusert partenogenese

Indusert partenogenese stimuleres aseksuell reproduksjon ved hjelp av morens genetiske materiale. Denne reproduktive mekanismen utløses som et resultat av eksponering for en eller flere eksterne stimuli -faktorer. Indusert parthenogenese er mye brukt under laboratorieforhold i prosessen med vitenskapelige eksperimenter for å skaffe levedyktige avkom gjennom aseksuell reproduksjon av levende organismer.

Partenogenese hos mennesker

Under normale levekår er partenogenese av menneskekroppen umulig.

Det er flere vitenskapelig bekreftede fakta om fødsel av barn med tegn på en delvis partenogenetisk faktor. I 1995 g. et tilfelle av fødsel av en gutt med tegn på parthenogenetisk utvikling ble registrert. I leukocytter og epitelceller i barnets hud var den genetiske informasjonen fra faren helt fraværende.

Dette fenomenet forklares av påvirkning av følgende faktorer:

• på stadiet av embryonal utvikling begynte det ubefruktede egget å dele seg uavhengig av hverandre i kvinnens reproduktive system;
• etter samleie ble ikke alt av cellematerialet i egget befruktet med sæd;
• i forhold til ubefruktede celler har prosessen med duplisering av mors DNA startet;
• det var en feilaktig økning i det numeriske antallet kromosomer til 46 stykker.

Et lignende partenogenetisk fenomen hos mennesker førte til at ubefruktede celler blokkerte den videre utviklingen av individuelle vev i kroppen. Eggcellematerialet, som ble befruktet av sædceller, ga ytterligere dannelse av barnets kropp.

En gutt med delvis partenogenetisk utvikling hadde følgende patologier:

• asymmetri i ansiktet forårsaket av disproportionaliteten til de enkelte delene;
• kognitiv svekkelse og lærevansker;
• fravær av faderens genom i strukturen til leukocytter og hudceller.

Barnets indre organer, så vel som andre livsstøttesystemer i kroppen, fungerte uten forstyrrelser. Til tross for bevaring av kroppens generelle helse, var resultatet av delvis partenogenese hos mennesker genetiske anomalier i utviklingen.

Forskning

Tabellen nedenfor beskriver vitenskapelige studier som er viet til studier av tilfeller av parthenogenetisk utvikling hos mennesker.

Forskere	Essensen i forskning og vitenskapelige teorier
Helen Sperway	Helen Sperway er en genetiker med spesialisering i reproduktiv biologi. I 1955, ifølge resultatene av laboratoriestudier, laget hun en rapport der hun innrømmet muligheten for en "jomfrufødsel" av en person i henhold til prinsippet om partenogenese. Teoretisk informasjon levert av H. Sperway, dannet grunnlaget for videre eksperimenter.
Hwang Woo-Suk	I 2004 avlet den sørkoreanske forskeren genetiker Hwang Woo-Sok, for første gang i et biologisk laboratorium, menneskelige embryoer som ble oppnådd som et resultat av partenogenese.
Isigaru Matchaki	Forsker ved University of Tokyo I. Matchaki utviklet i 2019 7 vellykkede stamcellelinjer i menneskekroppen, som ble oppnådd som et resultat av partenogenetisk deling.

Vitenskapelig forskning viser at fødselen til en partenogenetisk person faktisk er mulig, men med forskjellige genetiske abnormiteter. Laboratorieeksperimenter i denne retningen er begrenset til fjerning av stamceller oppnådd på grunnlag av en kvinnes genetiske materiale.

Partenogenese og sykdommer hos mennesker

Den intrauterine utviklingen av en person med delvis partenogenese kan føre til forskjellige genetiske abnormiteter. Det er umulig å forutsi forekomsten av medfødte sykdommer i kroppen. Oftest er resultatet av partenogenetisk fødsel defekter i utseende, dysfunksjonelle lidelser i sentralnervesystemet. Avhengig av kvaliteten på mors genetiske materiale, er manifestasjon av arvelige sykdommer med forskjellige symptomer mulig.

Er fødsel av et parthenogenetisk barn mulig?

I medisinsk praksis er det sporadiske tilfeller av fødsel av partenogenetiske barn, hvis dannelse skjedde fra en aktivert oocytt. Generelt er det mer enn et dusin slike avvik ved intrauterin utvikling.

I alle tilfeller, uten unntak, hadde parthenogenetiske barn medfødte genetiske patologier. Det er ingen vitenskapelig bevist data fra en kvinnes eggcelle uten foreløpig befruktning sæd, ble et sunt barn født uten tegn på forstyrrelser i arbeidet til indre organer og systemer livsstøtte for kroppen.

Eksempler på fenomenet

Hos noen dyrearter, planter, insekter og virvelløse dyr er full eller delvis reproduksjon ved partenogenese en del av deres reproduksjonsmekanisme. For en person regnes en slik form for reproduksjon som en anomali som oppstår på stadium av å bli gravid med et barn.

Et eksempel på partenogenetisk utvikling er barn med medfødte patologier i kroppen som oppstår på grunn av duplisering av arvelig informasjon om moren, samt delvis fravær av genomet på farens linjer. Konsekvensen av den parthenogenetiske utviklingen av barn er asymmetrien til individuelle deler av kroppen, hudsykdommer og defekter i indre organer.

Partenogenese er en av former for aseksuell reproduksjon som finnes i haier, bladlus, honningbier, veps og de fleste øgler av forskjellige arter. Et særtrekk ved partenogenetisk utvikling er dannelsen av et embryo basert på morens genetiske materiale.

Videre er det ikke nødvendig med bruk av mannlige spermatozoer under unnfangelsen. I medisinsk praksis er det ingen vitenskapelig bekreftede data om eksistensen av helt friske barn, hvis fødsel skjedde med delvis partenogenese.

Video om partenogenese

Finnes den ulastelige unnfangelsen? Partenogenese: