Partenogeneza este reproducerea asexuată. Tipuri, exemple la om

Partenogeneza este o formă de reproducere asexuată organisme vii, care asigură creșterea și dezvoltarea fizică a embrionilor fără fertilizarea preliminară a ouălor. Acest tip de diviziune celulară apare la puricii de apă, căpușe, afide, albine, nematode, amfibieni și pești.

Ce este partenogeneza

Partenogeneza este rezultatul dezvoltării evolutive a lumii animale și vegetale. Acest tip de reproducere asexuată se bazează pe reproducerea descendenților exclusiv de către indivizi materni. Dezvoltarea de noi embrioni are loc din oul mamei, care nu a fost în contact cu celulele reproductive masculine.

Partenogeneza asigură supraviețuirea și conservarea diversității speciilor de nevertebrate, animale și plante, care sunt în condiții de izolare naturală, nu au posibilitatea fiziologică de a se împerechea cu masculii lor specii.

Principiul partenogenezei se bazează pe formarea unui ou cu drepturi depline la sfârșitul etapei meiotice. În acest caz, celulele germinale materne sunt haploide și conțin, de asemenea, de 2 ori mai puțini cromozomi.

În același timp, indivizii de tip haploid au un număr diploid de cromozomi, total sau doar jumătate din alelele mamei. Descendenții care au moștenit ulterior întreaga cantitate de material genetic matern prin partenogeneză sunt considerați a fi clone complete. Indivizii partenogenetici cu jumătate din alele sunt pe jumătate pantă.

O trăsătură distinctivă a partenogenezei este că formarea clonelor complete are loc fără utilizarea meiozei. Puii care s-au dezvoltat pe baza meiozei materialului genetic matern primesc doar o mică parte din alelele ereditare.

În acest caz, în etapa de reproducere asexuată, procesul de încrucișare a ADN-ului este început cu crearea mai multor variații ale rezultatului final al divizării. Descendenții partenogenetici se reproduc pe baza mai multor sisteme de reproducere asexuată.

În procesul de reproducere a unei anumite specii de animale sau insecte folosind partenogeneză, funcționează sistemul de identificare a sexului XY sau XO. Femelele au de obicei 2 cromozomi. Animalele care utilizează sistemul de determinare a sexului de tip ZW conțin 2 cromozomi Z (exclusiv de tip masculin) sau 2 cromozomi W (în majoritatea cazurilor, nu sunt viabile). Descendenții partenogenetici pot avea un cromozom Z și un W.

În procesul de partenogeneză, este posibil să se reproducă exclusiv bărbați sau femele. Reproducerea asexuală, în urma căreia se nasc doar femele, se numește termenul biologic viței. Reproducerea numai masculilor este denumită procesul de arhenotoka.

În acest caz, numai masculii se nasc din ovulele mamelor care nu au fost fertilizate de spermatozoizi. Ouăle care au trecut de faza de fuziune cu celulele reproductive masculine permit reproducerea femelelor. Un principiu similar al partenogenezei poate fi observat la albinele miere.

Semnificația biologică a partenogenezei

Partenogeneza este reproducerea asexuată, care are următoarea semnificație biologică pentru întregul biosistem al globului:

• păstrează o varietate de specii diferite de animale, nevertebrate și plante;
• permite reproducerea descendenților exclusiv la femele fără implicarea materialului genetic al masculilor;
• elimină factorul de întrerupere bruscă a procesului natural de reproducere;
• asigură un transfer stabil de material genetic de la mamă la generațiile următoare;
• reglează echilibrul raportului numeric dintre masculi și femele dintr-o anumită specie.

Principalul avantaj al partenogenezei este că acest tip de reproducere garantează supraviețuirea unei anumite specii de animale, plante sau insecte, chiar și în absența masculi.

Clasificarea tipurilor și mecanismelor partenogenezei

Reproducerea descendenților prin partenogeneză poate fi efectuată fără utilizarea meiozei.

În acest caz, se declanșează mecanismul oogenezei mitotice, care implică trecerea următoarelor etape biologice:

1. Ouăle mature de la mamă sunt produse prin diviziune mitotică.
2. Dezvoltarea embrionului are loc pe baza celulelor reproductive ale femelei.
3. Puii se nasc, reproduși prin partenogeneză folosind oogeneza mitotică.

Indivizii partenogenetici care s-au dezvoltat ca urmare a divizării oului mamei, moștenesc întreaga cantitate de material genetic și sunt, de asemenea, considerați clone complete. O opțiune de reproducere similară este tipică pentru afide și alte câteva specii de nevertebrate.

Partenogeneza pe bază de maioză este un mecanism mai complex pentru reproducerea asexuată a descendenților. În acest caz, descendenții moștenesc doar o parte din materialul genetic al mamei. Traversarea ADN implică transferul de informații ereditare de la femelă la embrion, dar cu variații diferite.

Puii născuți în conformitate cu principiul partenogenezei, dar cu utilizarea meiozei, sunt considerați jumătăți de pantă ale mamei. Dezavantajul acestui mecanism de divizare este că majoritatea masculilor născuți în acest mod rămân haploizi. De exemplu, furnicile masculine.

Automictic

Partenogeneza este reproducerea asexuată care cuprinde mai multe mecanisme ale activității de reproducere a organismelor vii simultan. Un automictic este una dintre modalitățile de transfer al materialului genetic la o femeie fără participarea celulelor germinale masculine.

În acest caz, diplodia se restabilește pe baza dublării cromozomilor, dar fără divizarea celulară preliminară înainte de apariția meiozei, precum și după finalizarea acesteia. Acest mecanism de reproducere se numește ciclu endomitotic. Un rezultat similar se obține după fuziunea a 2 blastomeri.

Automictic oferă posibilitatea de a restabili ploidia datorită fuziunii ulterioare a produselor meiotice. Cromozomii individului matern nu sunt separați în procesul de meioză restaurativă, iar nucleii formați pot fuziona cu celulele germinale ale mamei într-un anumit stadiu al dezvoltării lor biologice.

Acest mecanism de reproducere a reproducerii asexuale a fost comparat cu procedura de auto-fertilizare. Ulterior, o descendență viabilă se naște cu autotomie, care moștenește doar o parte sau cantitatea completă de informații genetice de la mamă.

Componenta genetică a descendenților este influențată semnificativ de stadiul endomitozei. De exemplu, dacă fuziunea celulelor germinale ale mamei are loc înainte de apariția meiozei, atunci embrionii primesc mai mult de 50% din informațiile ereditare.

În același timp, se păstrează principiul heterozigoității. Un rezultat similar al diviziunii reproducerii este asociat cu separarea cromozomilor omologi în anafaza I. Retenția heterozigozității este complet absentă în cazurile în care încrucișarea are loc în condiții de fuziune centrală.

Sexul descendenților

Reproducerea prin partenogeneză duce la nașterea clonelor complete sau parțiale ale mamei. În acest sens, sexul descendenților este femelele cu caracteristici externe și funcții corporale identice.

Excepția este afidele, a căror reproducere implică nașterea simultană a masculilor și femelelor, care sunt clone complete ale mamei. În acest caz, singura diferență este că lipsește un singur cromozom X în afidele masculine.

Când meioza este implicată în reproducerea descendenților, sexul descendenților depinde direct de tipul de apomixis. La acei indivizi care folosesc genetic sistemul de identificare a genului XY, se nasc doar femele, iar genomul lor conține 2 cromozomi X.

Organismele vii care folosesc sistemul de determinare a sexului ZW în timpul reproducerii au descendenți cu genotipul ZW sau ZZ. În primul caz, se naște o femelă, iar în al doilea, un bărbat. Persoanele cu genotipul WW nu sunt viabile.

Descendenții cu un set de cromozomi ZW se nasc prin endoreplicarea materialului genetic matern înainte de stadiul meiozei sau prin fuziune centrală. Apariția de noi indivizi cu genotipurile ZZ și WW este posibilă numai în cazul fuziunii terminale, precum și a procesului de endomitoză în interiorul celulei ouă.

În natură, există indivizi din lumea animală, a căror reproducere implică nașterea exclusiv a femelelor. De exemplu, în șopârla whiptail. Acestea sunt partenogeni obligatori de tip poliploid, care nu nasc niciodată bărbați.

Majoritatea insectelor himenoptere au un mecanism complex de reproducere partenogenetică. De exemplu, la albinele miere, o creștere numerică a populației este posibilă numai dacă regina coloniei depune ouă fertilizate în faguri. Pentru a face acest lucru, ea trebuie să se împerecheze cu mai mulți reprezentanți ai bărbaților - drone.

Din ouă fertilizate se nasc albine femele, care sunt albine de lucru responsabile de construirea, creșterea și îngrijirea puilor, aducând nectar și polen. Dacă albina regină depune un ou nefertilizat, atunci din ea se va naște o albină masculină - o dronă.

Opțional

Partenogeneza este reproducerea asexuată care este caracteristică majorității insectelor și nevertebratelor cu un nivel ridicat de organizare socială. Tipul facultativ de diviziune partenogenetică este foarte rar în sălbăticie. Acest tip de reproducere asexuată asigură capacitatea femelei de a reproduce viitoarea descendență atât sexual cât și asexual.

Mecanismul partenogenezei facultative este declanșat în situații critice. De exemplu, atunci când, în condițiile habitatului său natural, mama nu poate găsi un mascul capabil să reproducă descendenți sănătoși.

Partenogeneza facultativă este înregistrată periodic printre următoarele tipuri de organisme vii:

• rechini;
• Dragoni Komodo;
• păsări de curte în scopuri agricole;
• șerpi.

În procesul de partenogeneză facultativă, mama depune un ou cu un embrion viu, a cărui apariție a avut loc fără fertilizarea preliminară cu sperma masculului. Rechinii dau naștere imediat la descendenți viabili. Majoritatea oamenilor de știință din domeniul geneticii aderă la versiunea conform căreia nașterea indivizilor tineri la animale care se reproduc inițial sexual este o eroare meiotică.

Obliga

Partenogeneza obligatorie este un mecanism de reproducere care asigură reproducerea complet asexuată a indivizilor vii. Această metodă de reproducere a descendenților este considerată rezultatul unei evoluții îndelungate.

De exemplu, pentru salamandre și geckos, partenogeneza obligatorie este singurul mecanism de reproducere. Există cazuri documentate științific în care trecerea de la sexual la complet asexuată reproducerea, a apărut pe baza mutațiilor între un număr mare de indivizi materni ai unuia specii de populație.

Astăzi în natură există aproximativ 80 de specii de reptile, 1 specie de șerpi, amfibieni și pești pentru care masculii nu mai fac parte integrantă din reproducere mecanism. Cu partenogeneză obligatorie, femela este capabilă să reproducă independent o celulă ovulă cu drepturi depline, cu un set complet de material genetic.

În acest caz, pentru nașterea descendenților, mama nu are nevoie de sperma bărbatului. Dezavantajul partenogenezei obligatorii este lipsa diversității biologice. Toate generațiile următoare se nasc clone complete ale mamei. Absența materialului genetic masculin exclude posibilitatea corectării genomului deteriorat de mutație sau de boli ereditare.

Prevalența fenomenului

Partenogeneza este reproducerea asexuată care apare la animale, nevertebrate, plante și insecte. Indivizii materni maturi sexual reproduc descendenți prin mecanismul reproductiv partenogenetic numai în condițiile habitatului lor natural. Dependența de acest mod de reproducere este un avantaj pentru majoritatea speciilor invazive, deoarece elimină necesitatea de a găsi un partener sexual pentru fertilizare și reproducere ulterioară descendenți.

În sălbăticie, reproducerea partenogenetică este o parte integrantă a mecanismului de reproducere la reprezentanții următoarelor specii:

• dafnie;
• nematode;
• afid;
• rotifere.

Printre vertebrate, principiul partenogenezei este strict respectat de șopârle, unele specii de amfibieni, șerpi și păsări. Reproducerea asexuală apare periodic la rechini. Reptilele se caracterizează prin apariția diferitelor forme de hibridogeneză, precum și ginogeneză.

Partenogeneza indusă

Partenogeneza indusă este stimulată reproducerea asexuată folosind materialul genetic al mamei. Acest mecanism de reproducere este declanșat ca urmare a expunerii la unul sau mai mulți factori externi de stimuli. Partenogeneza indusă este utilizată pe scară largă în condiții de laborator în procesul experimentelor științifice pentru a obține descendenți viabili prin reproducerea asexuată a organismelor vii.

Partenogeneza la om

În condiții normale de viață, partenogeneza corpului uman este imposibilă.

Există mai multe fapte confirmate științific despre nașterea copiilor cu semne ale unui factor partenogenetic parțial. În 1995 g. a fost înregistrat un caz de naștere a unui băiat cu semne de dezvoltare partenogenetică. În leucocite și celule epiteliale ale pielii copilului, informațiile genetice de la tatăl său erau complet absente.

Acest fenomen se explică prin influența următorilor factori:

• în stadiul inițierii embrionului, oul nefertilizat a început să se împartă independent în sistemul reproductiv al femeii;
• după actul sexual, nu tot materialul celular al ovulului a fost fertilizat cu spermă;
• în raport cu celulele nefertilizate, a început procesul de duplicare a ADN-ului matern;
• a existat o creștere eronată a numărului numeric de cromozomi la 46 de bucăți.

Un fenomen partenogenetic similar la om a dus la faptul că celulele nefertilizate au blocat dezvoltarea în continuare a țesuturilor individuale ale corpului. Materialul celulelor ovuloase, care a fost fertilizat de spermatozoizi, a asigurat formarea ulterioară a corpului copilului.

Un băiat cu dezvoltare partenogenetică parțială a avut următoarele patologii:

• asimetria feței cauzată de disproporționalitatea părților sale individuale;
• tulburări cognitive și dizabilități de învățare;
• absența genomului patern în structura leucocitelor și a celulelor pielii.

Organele interne ale copilului, precum și alte sisteme de susținere a vieții corpului, au funcționat fără tulburări. În ciuda păstrării sănătății generale a corpului, rezultatul partenogenezei parțiale la om a fost anomaliile genetice ale dezvoltării sale.

Cercetare

Tabelul de mai jos descrie studii științifice care sunt dedicate studiului cazurilor de dezvoltare partenogenetică la om.

Oamenii de știință	Esența cercetării și a teoriilor științifice
Helen Sperway	Helen Sperway este geneticiană cu o specializare în biologia reproducerii. În 1955, conform rezultatelor studiilor de laborator, ea a făcut un raport în care admite posibilitatea unei „nașteri virgine” a unei persoane conform principiului partenogenezei. Informații teoretice furnizate de H. Sperway, a constituit baza pentru experimente ulterioare.
Hwang Woo-Suk	În 2004, omul de știință sud-coreean genetician Hwang Woo-Sok, pentru prima dată într-un laborator biologic, a crescut embrioni umani care au fost obținuți ca urmare a partenogenezei.
Isigaru Matchaki	Omul de știință al Universității din Tokyo. Matchaki în 2019 a dezvoltat 7 linii de celule stem de succes ale corpului uman, care au fost obținute ca urmare a diviziunii partenogenetice.

Cercetările științifice arată că de fapt nașterea unei persoane partenogenetice este posibilă, dar cu diverse anomalii genetice. Experimentele de laborator în această direcție se limitează la îndepărtarea celulelor stem obținute pe baza materialului genetic al unei femei.

Partenogeneza și bolile umane

Dezvoltarea intrauterină a unei persoane cu partenogeneză parțială poate duce la diverse anomalii genetice. Este imposibil să se prevadă apariția bolilor congenitale ale corpului. Cel mai adesea, rezultatul nașterii partenogenetice sunt defecte de aspect, tulburări disfuncționale ale sistemului nervos central. În funcție de calitatea materialului genetic al mamei, este posibilă manifestarea bolilor ereditare cu diferite simptome.

Este posibilă nașterea unui copil partenogenetic?

În practica medicală, există cazuri ocazionale de naștere a copiilor partenogenetici, a căror formare a avut loc dintr-un ovocit activat. În general, există mai mult de o duzină de astfel de anomalii ale dezvoltării intrauterine.

În toate cazurile, fără excepție, copiii partenogenetici au avut patologii genetice congenitale. Nu există date dovedite științific care să provină din celula ovulă a unei femei fără fertilizare preliminară spermatozoizi, un copil sănătos s-a născut fără semne de tulburări în activitatea organelor și sistemelor interne susținerea vieții corpului.

Exemple de fenomen

La unele specii de animale, plante, insecte și nevertebrate, reproducerea totală sau parțială prin partenogeneză face parte din mecanismul lor de reproducere. Pentru o persoană, un astfel de mod de procreație este considerat o anomalie care apare în etapa de concepere a unui copil.

Un exemplu de dezvoltare partenogenetică sunt copiii cu patologii congenitale ale corpului care apar datorită duplicării informațiilor ereditare ale mamei, precum și absenței parțiale a genomului pe patern linii. Consecința dezvoltării partenogenetice a copiilor este asimetria părților individuale ale corpului, bolile de piele și defectele organelor interne.

Partenogeneza este una dintre formele de reproducere asexuată care este prezentă la rechini, afide, albine, viespi și la majoritatea șopârlelor din diferite specii. O trăsătură distinctivă a dezvoltării partenogenetice este formarea unui embrion pe baza materialului genetic al mamei.

Mai mult, în procesul de concepție, nu este necesară utilizarea spermatozoizilor masculi. În practica medicală, nu există date confirmate științific despre existența copiilor complet sănătoși, a căror naștere a avut loc cu partenogeneză parțială.

Video despre partenogeneză

Exista Imaculata Concepție? Partenogeneză: