Partenogenes är aseksuell reproduktion. Typer, exempel på människor

Partenogenes är en form av asexuell reproduktion levande organismer, vilket möjliggör tillväxt och fysisk utveckling av embryon utan preliminär befruktning av ägg. Denna typ av celldelning förekommer i vattenloppor, fästingar, bladlöss, honungsbin, nematoder, amfibier och fisk.

Vad är partenogenes

Partenogenes är resultatet av den evolutionära utvecklingen av djur- och växtvärlden. Denna typ av asexuell reproduktion är baserad på reproduktion av avkommor uteslutande av moderindivider. Utvecklingen av nya embryon sker från moderns ägg, som inte har varit i kontakt med manliga reproduktionsceller.

Parthenogenes säkerställer överlevnaden och bevarandet av artdiversiteten hos ryggradslösa djur, djur och växter som är i naturliga isoleringsförhållanden, har inte den fysiologiska möjligheten att para sig med män av deras arter.

Principen för partenogenes bygger på bildandet av ett fullvärdigt ägg i slutet av det meiotiska stadiet. I detta fall är moderns könsceller haploida och innehåller också 2 gånger färre kromosomer.

Samtidigt har individer av haploid typ ett diploid antal kromosomer, alla eller bara hälften av moderens alleler. De avkommor som sedan ärvt hela mängden moderns genetiska material genom partenogenes anses vara fullkloner. Partenogenetiska individer med hälften av allelerna är halvsluttningar.

Ett särdrag hos partenogenes är att bildandet av hela kloner sker utan användning av meios. De avkommor som har utvecklats på grundval av meios av moderns genetiska material får endast en liten del av de ärftliga allelerna.

I det här fallet, i etappen av asexuell reproduktion, påbörjas processen med DNA -korsning med skapandet av flera variationer av det slutliga resultatet av division. Partenogenetiska avkommor reproducerar sig på grundval av flera system för asexuell reproduktion.

I reproduktionsprocessen av en viss art av djur eller insekter med hjälp av parthenogenes fungerar systemet för att identifiera könet på XY eller XO. Kvinnor har vanligtvis 2 X -kromosomer. Djur som använder könsbestämningssystem av ZW-typ innehåller 2 Z-kromosomer (uteslutande av manlig typ) eller 2 W-kromosomer (i de flesta fall är de inte livskraftiga). Partenogenetiska avkommor kan ha en Z- och en W -kromosom.

I processen med partenogenes är det möjligt att reproducera uteslutande män eller kvinnor. Asexuell reproduktion, till följd av att endast honor föds, kallas den biologiska termen kalvar. Reproduktion av endast män kallas arrhenotoka -processen.

I detta fall är det bara män som föds från mammas ägg som inte har befruktats av spermier. Ägg som har passerat fusionsstadiet med manliga reproduktionsceller tillåter reproduktion av honor. En liknande princip för partenogenes kan observeras hos honungsbin.

Den biologiska betydelsen av partenogenes

Partenogenes är aseksuell reproduktion, som har följande biologiska betydelse för hela jordens biosystem:

• bevarar en mängd olika djurarter, ryggradslösa djur och växter;
• möjliggör reproduktion av avkommor uteslutande till honor utan att det genetiska materialet hos hanar involveras;
• eliminerar faktorn för plötsligt avbrott i den naturliga reproduktionsprocessen;
• säkerställer en stabil överföring av genetiskt material från modern till efterföljande generationer;
• reglerar balansen mellan det numeriska förhållandet mellan män och kvinnor av en viss art.

Den främsta fördelen med partenogenes är att denna typ av reproduktion garanterar överlevnaden av en viss art av djur, växter eller insekter, även i avsaknad av män.

Klassificering av typer och mekanismer för partenogenes

Reproduktion av avkommor genom partenogenes kan utföras utan användning av meios.

I detta fall utlöses mekanismen för mitotisk oogenes, vilket innebär passage av följande biologiska stadier:

1. Mogna ägg från modern produceras genom mitotisk uppdelning.
2. Utvecklingen av embryot sker på basis av honans reproduktiva celler.
3. Avkomman föds, reproduceras genom partenogenes med mitotisk oogenes.

Partenogenetiska individer som har utvecklats till följd av uppdelningen av moderns ägg, ärver hela mängden genetiskt material och anses också vara fullkloner. Ett liknande avelsalternativ är typiskt för bladlöss och flera andra ryggradslösa arter.

Mayosbaserad partenogenes är en mer komplex mekanism för asexuell reproduktion av avkommor. I detta fall ärver avkomman bara en del av moderns genetiska material. DNA -korsning innebär överföring av ärftlig information från honan till embryot, men med olika variationer.

Avkommorna som är födda enligt principen för partenogenes, men med användning av meios, anses vara moderns halvbackar. Nackdelen med denna delningsmekanism är att de flesta män som är födda på detta sätt förblir haploida. Till exempel hanmyror.

Automictic

Partenogenes är aseksuell reproduktion som omfattar flera mekanismer för reproduktiv aktivitet hos levande organismer samtidigt. En automictic är ett av sätten att överföra genetiskt material till en kvinna utan deltagande av manliga könsceller.

I det här fallet återställs diplodia på grundval av kromosomfördubbling, men utan preliminär celldelning innan meiosen börjar, liksom efter dess slutförande. Denna reproduktionsmekanism kallas endomitotisk cykel. Ett liknande resultat uppnås efter sammansmältning av 2 blastomerer.

Automictic ger möjlighet att återställa ploidi på grund av den efterföljande sammansmältningen av meiotiska produkter. Kromosomerna hos moderindividen separeras inte i processen med återställande meios, och de bildade kärnorna kan smälta samman med moderns reproduktiva celler vid ett visst stadium av deras biologiska utveckling.

Denna reproduktionsmekanism för asexuell reproduktion har jämförts med självbefruktningsförfarandet. Därefter föds en livskraftig avkomma autotomi, som bara ärver en del eller hela mängden genetisk information från modern.

Avkommans genetiska komponent påverkas avsevärt av endomitosstadiet. Till exempel, om fusionen mellan moderns könsceller inträffar innan meios börjar, får embryona mer än 50% av ärftlig information.

Samtidigt bevaras principen om heterozygositet. Ett liknande resultat av reproduktiv uppdelning är associerat med separation av homologa kromosomer i anafas I. Behållning av heterozygositet är helt frånvarande när övergång sker under förhållanden med central fusion.

Avkommans kön

Reproduktion genom partenogenes leder till att moders fullständiga eller partiella kloner föds. I detta avseende är avkommans kön kvinnor med identiska yttre egenskaper och kroppsfunktioner.

Undantaget är bladlössen, vars reproduktion innefattar samtidig födelse av män och kvinnor, som är hela kloner av modern. I detta fall är den enda skillnaden att det bara saknas en X -kromosom hos bladlöss.

När meios är involverad i reproduktion av avkommor beror avkommans kön direkt på typen av apomix. Hos de individer som genetiskt använder XY -könsidentifieringssystemet föds endast kvinnor och deras genom innehåller 2 X -kromosomer.

Levande organismer som använder ZW -könsbestämningssystemet under reproduktion har avkomma med ZW- eller ZZ -genotypen. I det första fallet föds en hona, och i det andra en man. Individer med WW -genotypen är inte livskraftiga.

Avkommor med en uppsättning ZW -kromosomer föds genom endoreplicering av moderns genetiska material före meiosstadiet, eller genom central fusion. Uppkomsten av nya individer med ZZ- och WW -genotyperna är endast möjlig vid terminal fusion, liksom processen med endomitos inuti äggcellen.

I naturen finns det individer i djurvärlden, vars reproduktion innebär födelse av uteslutande honor. Till exempel i piskans ödla. Dessa är obligatoriska partenogener av typen polyploid, som aldrig föder män.

De flesta hymenoptera -insekter har en komplex mekanism för partenogenetisk reproduktion. Till exempel, i honungsbin, är en numerisk ökning av befolkningen endast möjlig om kolonins drottning lägger befruktade ägg i kammarna. För att göra detta måste hon para sig med flera representanter för män - drönare.

Från befruktade ägg föds honhon, vilka är bin som ansvarar för att bygga, uppfostra och ta hand om unga avkommor, ta med nektar och pollen. Om drottningbiet lägger ett obefruktat ägg, kommer ett honungsbi - en drönare - att födas ur det.

Frivillig

Partenogenes är aseksuell reproduktion som är karakteristisk för de flesta insekter och ryggradslösa djur med en hög nivå av social organisation. Den fakultativa typen av partenogenetisk uppdelning är mycket sällsynt i naturen. Denna typ av asexuell reproduktion ger kvinnans förmåga att reproducera framtida avkommor både sexuellt och asexuellt.

Mekanismen för fakultativ partenogenes utlöses i kritiska situationer. Till exempel när mamman under förhållandena i sin naturliga livsmiljö inte kan hitta en hane som kan reproducera friska avkommor.

Fakultativ partenogenes registreras periodiskt bland följande typer av levande organismer:

• hajar;
• Komodo -drakar;
• fjäderfä för jordbruksändamål;
• ormar.

I processen med fakultativ partenogenes lägger modern ett ägg med ett levande embryo, vars uppkomst inträffade utan preliminär befruktning med hanens spermier. Hajar föder genast levande livskraftiga avkommor. De flesta genetiska forskare ansluter sig till versionen att födelsen av unga individer hos djur som initialt reproducerar sexuellt är ett meiotiskt fel.

Förplikta

Obligatorisk partenogenes är en reproduktiv mekanism som möjliggör fullständig asexuell reproduktion av levande individer. Denna metod för reproduktion av avkomma anses vara resultatet av en lång utveckling.

Till exempel, för salamandrar och geckos, är obligatorisk partenogenes den enda reproduktionsmekanismen. Det finns vetenskapligt dokumenterade fall där övergången från sexuell till helt asexuell reproduktion, uppstod på grundval av mutationer bland ett stort antal moderindivider av en befolkningsart.

Idag finns det i naturen cirka 80 arter av reptiler, 1 art ormar, amfibier och fisk för vilka hanar inte längre är en integrerad del av reproduktionen mekanism. Med obligatorisk partenogenes kan honan självständigt reproducera en fullvärdig äggcell med en komplett uppsättning genetiskt material.

I detta fall, för avkommans födelse, behöver modern inte hanens spermier. Nackdelen med obligatorisk partenogenes är bristen på biologisk mångfald. Alla efterföljande generationer föds som fullständiga kloner av modern. Frånvaron av det manliga genetiska materialet utesluter möjligheten att korrigera genomet som skadats av mutation eller ärftliga sjukdomar.

Fenomenets förekomst

Partenogenes är aseksuell reproduktion som förekommer bland djur, ryggradslösa djur, växter och insekter. Sexuellt mogna moderindivider reproducerar avkommor genom den parthenogenetiska reproduktionsmekanismen endast under förhållandena i deras naturliga livsmiljö. Att lita på detta reproduktionssätt är en fördel för de flesta invasiva arter, sedan eliminerar behovet av att hitta en sexpartner för befruktning och ytterligare reproduktion avkomma.

I naturen är partenogenetisk reproduktion en integrerad del av reproduktionsmekanismen hos representanter för följande arter:

• daphnia;
• nematoder;
• bladlus;
• roter.

Bland ryggradsdjur följs principen för partenogenes strikt av ödlor, vissa arter av amfibier, ormar och fåglar. Asexuell reproduktion sker regelbundet hos hajar. Reptiler kännetecknas av uppkomsten av olika former av hybridogenes, liksom gynogenes.

Inducerad partenogenes

Inducerad partenogenes stimuleras asexuell reproduktion med hjälp av moderns genetiska material. Denna reproduktionsmekanism utlöses som ett resultat av exponering för en eller flera yttre stimulansfaktorer. Inducerad partenogenes används i stor utsträckning under laboratorieförhållanden i vetenskapliga experiment för att erhålla livskraftiga avkommor genom asexuell reproduktion av levande organismer.

Partenogenes hos människor

Under normala levnadsförhållanden är partenogenes av människokroppen omöjlig.

Det finns flera vetenskapligt bekräftade fakta om barns födelse med tecken på en partiell partenogenetisk faktor. År 1995 g. ett fall av födelse av en pojke med tecken på parthenogenetisk utveckling registrerades. I leukocyterna och epitelcellerna i barnets hud var den genetiska informationen från hans far helt frånvarande.

Detta fenomen förklaras av påverkan av följande faktorer:

• i stadiet av embryonal utveckling började det ofertiliserade ägget att dela sig oberoende inom kvinnans reproduktionssystem;
• efter samlag befruktades inte allt äggets cellmaterial med spermier;
• i förhållande till ofertiliserade celler har processen med dubblering av moderns DNA börjat;
• det var en felaktig ökning av det numeriska antalet kromosomer till 46 stycken.

Ett liknande partenogenetiskt fenomen hos människor ledde till att ofertiliserade celler blockerade den fortsatta utvecklingen av individuella vävnader i kroppen. Äggcellsmaterialet, som befruktades av spermier, gav ytterligare bildning av barnets kropp.

En pojke med delvis partenogenetisk utveckling hade följande patologier:

• asymmetri i ansiktet orsakat av oproportionaliteten hos dess enskilda delar;
• kognitiv funktionsnedsättning och inlärningssvårigheter;
• frånvaro av faderns genom i strukturen hos leukocyter och hudceller.

Barnets inre organ, liksom andra livsstödssystem i kroppen, fungerade utan störningar. Trots bevarandet av kroppens allmänna hälsa var resultatet av partiell partenogenes hos människor genetiska avvikelser i dess utveckling.

Forskning

Tabellen nedan beskriver vetenskapliga studier som ägnas åt studier av fall av partenogenetisk utveckling hos människor.

Forskare	Kärnan i forskning och vetenskapliga teorier
Helen Sperway	Helen Sperway är en genetiker med inriktning på reproduktiv biologi. År 1955, enligt resultaten av laboratoriestudier, gjorde hon en rapport där hon erkände möjligheten till en "jungfrufödelse" av en person enligt principen om partenogenes. Teoretisk information från H. Sperway, utgjorde grunden för ytterligare experiment.
Hwang Woo-Suk	År 2004 uppfödde den sydkoreanska forskaren genetikern Hwang Woo-Sok, för första gången i ett biologiskt laboratorium, mänskliga embryon som erhölls som ett resultat av partenogenes.
Isigaru Matchaki	Vetenskapsman I. från Tokyo University. Matchaki 2019 utvecklade 7 framgångsrika stamcellslinjer i människokroppen, som erhölls som ett resultat av partenogenetisk uppdelning.

Vetenskaplig forskning visar att det faktiskt är möjligt att föda en partenogenetisk person, men med olika genetiska avvikelser. Laboratorieexperiment i denna riktning är begränsade till avlägsnande av stamceller som erhållits på grundval av en kvinnas genetiska material.

Partenogenes och mänskliga sjukdomar

Den intrauterina utvecklingen av en person med partiell partenogenes kan leda till olika genetiska avvikelser. Det är omöjligt att förutsäga förekomsten av medfödda sjukdomar i kroppen. Oftast är resultatet av partenogenetisk födelse defekter i utseende, dysfunktionella störningar i centrala nervsystemet. Beroende på kvaliteten på moderns genetiska material är manifestationen av ärftliga sjukdomar med olika symptom möjlig.

Är det möjligt att föda ett partenogenetiskt barn?

I medicinsk praxis finns det enstaka fall av födelse av partenogenetiska barn, vars bildning uppstod från en aktiverad oocyt. I allmänhet finns det mer än ett dussin sådana avvikelser vid intrauterin utveckling.

I alla fall, utan undantag, hade partenogenetiska barn medfödda genetiska patologier. Det finns inga vetenskapligt bevisade data från en kvinnas äggcell utan preliminär befruktning spermier, ett friskt barn föddes utan tecken på störningar i inre organ och system livsstöd för kroppen.

Exempel på fenomenet

Hos vissa djurarter, växter, insekter och ryggradslösa djur är hel eller delvis reproduktion genom partenogenes en del av deras reproduktionsmekanism. För en person betraktas ett sådant sätt att föröka sig som en anomali som uppstår i stadiet av att föda ett barn.

Ett exempel på partenogenetisk utveckling är barn med medfödda patologier i kroppen som uppstår på grund av dubblering av ärftlig information om modern, liksom den partiella frånvaron av genomet på fadern rader. Konsekvensen av barns partenogenetiska utveckling är asymmetri hos enskilda delar av kroppen, hudsjukdomar och defekter i inre organ.

Partenogenes är en av formerna för aseksuell reproduktion som finns i hajar, bladlöss, honungsbin, getingar och de flesta ödlor av olika arter. Ett särdrag hos partenogenetisk utveckling är bildandet av ett embryo baserat på moderns genetiska material.

Dessutom är det inte nödvändigt att använda manliga spermier i samband med befruktningen. I medicinsk praxis finns det inga vetenskapligt bekräftade data om förekomsten av helt friska barn, vars födelse inträffade med partiell partenogenes.

Video om partenogenes

Finns den obefläckade befruktningen? Partenogenes: