Lehetäide paljunemise partenogenees. Partenogenees, vormid ja tähendus. Vaadake, mis on "Partenogenees" teistes sõnaraamatutes

Enamik looma- ja taimemaailma esindajaid jagunevad isasteks ja emasteks. Vanemate geneetilise materjali segunemise tulemusena on järglastel suurem tõenäosus ellu jääda ja kohaneda pidevalt muutuva keskkonna tingimustega. Siiski on ka vastupidine viis. Mõnikord saavad emased isendid järglaste paljunemisel iseseisvalt hakkama, nii-öelda ilma "isata". Me ei kirjelda kõiki organismide mittesugulise paljunemise meetodeid, vaid keskendume ühele seksuaalsele meetodile - partenogeneesile. Mis see on? Millised on selle nähtuse tüübid? Me räägime sellest artiklis.

Kaks tekki või üks

Aseksuaalse (mitoos) ja seksuaalse (meioos) rakkude jagunemise erinevuse selgitamiseks kasutame seost kaardimängudega. Kõikide tuumaorganismide (eukarüootsete) organismide geenikomplekt koosneb kahest kaardipakist – üks on saadud emalt, teine ​​isalt (diploidne komplekt). Paaritud pakikaardid on ühe geeni alleelid. Just selline geneetilise materjali segamine teeb võimalikuks evolutsiooni ja suurendab organismide eduka kohanemise võimalusi keskkonnaga. Mitoosi ajal (lihtne jagunemine) on järglaste kromosoomikomplekt täielikult identne vanemraku omaga. Meioosi ajal on jagunemise lõppsaaduseks poolhaploidse kromosoomikomplektiga sugurakud (sugurakud), millest igaühel on üks kaardipakk ja erinevad "särgid".

Kaks vanemat või üks

Sugulise paljunemise käigus ühinevad emas- ja isassugurakud ning moodustuvad konkreetsele organismile iseloomuliku täieliku diploidse kromosoomikomplektiga (üks tekk isalt, teine ​​emalt) sügoot (embrüo). Kuid mõnel juhul moodustub sügoot ilma ühe vanema osaluseta. Partenogenees on organismide paljunemise meetod, kui emassugurakud moodustavad embrüo ilma viljastamiseta, ilma isassugurakkudega sulandumiseta. Mõiste on tuletatud kreeka sõnadest "parthenos" - "neitsi" ja "genesis" - "genees, areng". Looduses ei ole partenogeneetiline paljunemine nii levinud ja seda nimetatakse loomulikuks. Mis on kunstlik partenogenees? See on munaraku jagunemine, mis on põhjustatud kokkupuutest erinevate ainetega ja nõuab tavaliselt viljastamist.

Partenogeneesi tüübid

Partenogeneesi klassifikatsioon põhineb erinevatel võrdluskriteeriumidel.

Ma saan seda teha ise, saan seda teha koos partneriga

Kui võtta kriteeriumiks erinevate paljunemisvormide olemasolu organismi elutsüklis, liigitatakse kolme tüüpi partenogenees: kohustuslik, tsükliline ja fakultatiivne. Kohustuslik ehk püsiv partenogenees on ainus antud organismile omane paljunemine. Tsükliline on see, mis vaheldub tegeliku seksuaalsusega. Mis on fakultatiivne partenogenees? See on varuviis järglaste jätmiseks või on sellest liigist saanud erand.

Partenogenees mesilastel

Fakultatiivset, täielikku ja meiootilist partenogeneesi saab illustreerida tuntud mesilaste näitel. Varakevadel koorub emakas krüsaalist ja tormab paaritumislennule, kui seda viljastavad paljud isasloomad (droonid). Kuid nende sperma koguneb mesilasema spermatosoidi ja sellega viljastab ta kogu oma elu munevaid mune. Või ei hakka. Kui muna läbib emase munajuha, avaneb seemneanuma kanal ja viljastab selle – diploidsest embrüost ilmub emane ja sellest, kas temast saab mesilasema või töömesilane, sõltub sellest, millega töömesilased vastset toitma hakkavad. Kui spermajuha ei avane, jääb munarakk viljastamata ja sellest kasvab välja haploidne isane droon. Sarnane tsükkel esineb lehetäidel ja sipelgatel.

Bioloogiline kasu

Vaatamata seksuaalse paljunemise vaieldamatutele eelistele on partenogeneesil oma eelised. Soodsate keskkonnatingimuste ja piisava toidu olemasolu korral annab selline paljunemisviis, kui iga isend jätab järglasi, eeliseid, mis väljenduvad konkreetsete biotoopide asustamise kiiruses. Kui keskkonnatingimused muutuvad ebasoodsas suunas, võite ohverdada kvantiteedi, kuid parandada järglaste kvaliteeti, minnes üle sugulisele paljunemisele. See on fakultatiivne partenogenees. See on omane lülijalgsetele, kahepaiksetele, roomajatele ja lindudele.

Üksildane emahai

Väga harva saab partenogeneesist tõeline ime. Näiteks haide puhul oli teada vaid üks paljunemisviis – seksuaalne. Kuid 2001. aastal sünnitas USA Nebraska loomaaiast pärit vasarhai ootamatult haipoeg ja seda hoolimata asjaolust, et ta elas aastaid üksi akvaariumis. Bioloogid olid sellest sündmusest hämmingus. Mürgisest raikast nõelata saanud hai juhuslik surm võimaldas olukorra selgitada. Geneetiline analüüs näitas, et poeg sündis tõelise partenogeneesi kaudu. Ilmselt olid emahai kehas sisse lülitatud teadusele tundmatud mehhanismid liigi säilimiseks levila piiridel. Või oli emahai väga üksildane.

Võistlemine Jumalaga

Laitmatu, neitsiliku eostamise teema pole meediast lahkunud palju aastaid. Võib-olla on Neitsi Maarja Jeesuse sünnilugu näide inimese partenogeneesist? Geneetikud ütlevad ühemõtteliselt ja kategooriliselt: "Ei!" Lõppude lõpuks, kui see oli partenogeneetiline paljunemine, pidi Jeesus olema ... tüdruk. Üldiselt on imetajate, sealhulgas inimeste, kui kõrgeima fülogeneetilise rühma loomulik partenogenees lihtsalt võimatu. Ja sellepärast. Imetajatel on paljude tunnuste kujunemine seotud sooga seotud geenidega (sugumarkeritega). See tähendab, et teatud geenide kaasamine sõltub nii ema kui ka isa geenimaterjali kvaliteedist. Muidugi juhul, kui geenitehnoloogia spetsialistid asja ette ei võta.

Just Jaapani eksperdid said 2004. aastal pärast enam kui 600 katset, millest 24 lõppes rasedusega ja ainult 2 sünnitusega ning ellu jäi üks poeg, 2004. aastal hiire ema “laitmatu eostamise” tulemusena.

Partenogeneesi nimetatakse ka neitsisigimiseks, see protsess on tüüpiline liikidele, mille lühikese elutsükliga kaasnevad tugevad hooajalised muutused.

Androgenees ja günogenees

Adrogeneesi protsessis ei osale naissoost sugurakk uue organismi arengus, mis ilmneb meessoost sugurakkude kahe tuuma - spermatosoidide - ühinemise tulemusena. Sel juhul on järglastel ainult isased. Looduses esineb androgenees Hymenoptera putukatel.

Günogeneesi käigus ei sulandu spermatosoidi tuum munaraku tuumaga, see saab ainult stimuleerida selle arengut, toimub nn valeviljastumine. See protsess on iseloomulik luukaladele ja ümarussidele, samas kui järglased koosnevad ainult emasloomadest.

Haploidne ja diploidne partenogenees

Haploidse partenogeneesi korral areneb organism haploidsest munarakust ja isendid võivad olla emased, isased või mõlemad, kõik sõltub selle liigi kromosomaalse soo määramisest. Sipelgatel, mesilastel ja herilastel ilmuvad partenogeneesi tulemusena viljastamata munadest isased, viljastatud munadest emased. Tänu sellele jagunevad organismid kastideks, protsess võimaldab reguleerida teatud tüüpi järeltulijate arvu.

Mõnedel sisalikel, lehetäidel ja rotiferidel täheldatakse diploidset partenogeneesi, seda nimetatakse ka somaatiliseks. Sel juhul moodustuvad emastel diploidsed munad. See protsess võimaldab säilitada isendite arvu, kui eri soost isikute kohtumine on keeruline.

Looduslik ja kunstlik partenogenees

Partenogenees on tsükliline rotiferi, lehetäide ja dafnia puhul. Suvel on ainult emased, nad arenevad partenogeneetiliselt ja sügisel toimub paljunemine koos viljastamisega.

Partenogeneesi saab kunstlikult esile kutsuda näiteks siidiusside munade pinda ärritades, kuumutades või erinevate hapetega kokku puutudes ning munaraku purustamine on saavutatav ilma viljastamata. Partenogeneetiliselt õnnestus saada täiskasvanud küülikuid ja konni.

Partenogenees- vorm seksuaalne paljunemine, mille käigus emasloomade munadest areneb uus organism ilma eelneva viljastamiseta.

Terminoloogia

Varem määratlesid paljud autorid (näiteks B. N. Shvanvich) partenogeneesi aseksuaalse vormi variandina, kuigi see oli vastuolus üldtunnustatud bioloogilise terminoloogiaga. Aseksuaalne on uute isendite ilmumine ema organismi somaatilistest rakkudest, mitte sugurakkudest, nagu juhtub partenogeneesi ajal. Seega omistatakse praegu partenogenees tavaliselt seksuaalsele, kuna selle protsessi käigus moodustuvad tütarisikud “ema” kehaosadest, mitte aga nendest kehaosadest, nagu näiteks bakterite lihtsal jagunemisel, pärmseene tärkamisel, lameusside keha segmenteerimisel jne.

Partenogeneesi nähtust täheldatakse enamikul juhtudel primitiivsetes organismides, kuigi üldiselt leidub seda paljude loomamaailma esindajate seas: lülijalgsed, molluskid, kalad ja isegi roomajad. Huvitav oletus partenogeneesi olemasolu kohta inimestel: kinnitamata andmetel esines juhtumeid, kus surnud naistel avastati varane rasedus ja loodet uurides selgus, et embrüo kujutab endast ema täielikku geneetilist koopiat. Kui aga selline nähtus on kõrgematel loomadel võimalik (see tähendab looduslikes tingimustes), siis ei toimu munaraku täielikku arengut kunagi, tavaliselt peatub see blastula staadiumis. (autori märkus) (foto)

Suhteliselt sageli täheldatakse seda nähtust putukate seas. Enamasti on need olendid kahekojalised, mida võib isegi esmapilgul aimata paljude liikide soo järgi, kuid mõnikord on partenogenees ühendatud klassikalise seksuaalsusega või isegi asendab selle täielikult.

Partenogenees kui bioloogiline protsess

Selle nähtuse tsütoloogiline alus on erinev. Mõnel juhul esineb normaalse munaraku arengu "rikkumine", näiteks geneetilise materjali jagunemiste arvu muutus. Teistes võtavad spermatosoidide rolli teised struktuurid. Näiteks on olemas selline moodustis nagu suund (polaarne) keha. See on munaraku külge kinnitatud, sisaldab vähesel määral tsütoplasmat ja geneetilist materjali. "Normaal", see tähendab seksuaalse ajal, eraldatakse see pärast teatud arvu meiootilist jagunemist. Mõnel partenogeneetilisel isendil, näiteks ussil Lecanium, keha ei degenereeru ega eraldu, vaid tungib ja sulandub munaraku tuumaga, imiteerides spermatosoidide tungimist ja andes tõuke embrüo arengule.

Partenogenees näib olevat nähtus, mis ei sõltu putuka "tahtest". Kuid mõnel juhul kontrollivad inimesed ise oma vorme. Mõnedel hümenopteradel (mesilastel), aga ka California usside rassil hoitakse spermatosoide spetsiaalses kambris, kust emane võib neid munale vabastada või mitte, olenevalt munemise "eesmärgist". (foto)

Partenogeneesi sordid

Partenogenees on väga heterogeenne nähtus, mis jaguneb mitmesse kategooriasse.

Sporaadiline: enamasti paljunevad biseksuaalsed isendid “tavalisel” viisil, kuid teatud tingimuste loomisel (populatsiooni vähenemine, isaste vähesus) võivad nad üle minna ka partenogeneesile. See nähtus on tüüpiline pappel-kullliblikale ja teistele putukatele, peamiselt liblikatele. Harvadel juhtudel täheldatakse ämblikutel, näiteks troopilistel saagikoristustel, juhuslikku partenogeneesi, kuid tavaliselt surevad nende viljastamata arengut lõpule viimata.

Püsiv: jälgitakse kogu aeg koos seksuaalse vormiga. Tüüpiline näide on sotsiaalne kõrvits, kus isased arenevad alati viljastamata ja emased viljastatud. Mõnel juhul asendab partenogenees täielikult või peaaegu täielikult seksuaalse. Nii et mõnede pulgaputukate, jahuputukate, sapiherilaste ja saekärbeste liigid on isased kas haruldased või täiesti tundmatud. Sarnane nähtus esineb ka puukide seas.

On organisme, kus isaste esinemissagedus on olenevalt elupaigast erinev. Näiteks isaseid kistevikuid (sajajalgseid) leidub sageli Prantsusmaal (42% isenditest), Hollandis aga ainult 39%, Taanis 8% ja põhja pool neid pole üldse.

Tsükliline: toimub õige seksuaalsete ja aseksuaalsete põlvkondade vaheldumine, nagu näiteks in. Neis elab viljastatu üle talve, misjärel väljub temast neitsi emane, kes annab teise rea, pesitsedes samuti partenogeneetiliselt. Sügisel kooruvad ka isased, kes paarituvad ja munevad, alustades uut elutsükli ringi. (foto)

Kunstlik: seda kategooriat võib pidada omamoodi sporaadiliseks partenogeneesiks, kuid looduses seda ei esine. Selle vormi olemus seisneb selles, et "tavalisel" seksuaalsel teel paljunevad isikud lülituvad partenogeneesile, kui nad puutuvad kokku eriliste füüsikaliste (elekter, temperatuur) ja keemiliste teguritega. See nähtus avastati esmakordselt 1886. aastal.

Pedogenees: partenogeneesi tüüp, mille puhul neitsi

Partenogeneesi mõiste

Viljastumise käigus toob spermatosoid munaraku puhkeolekust välja ja see hakkab arenema. Kuid looduses on teada juhtumeid, kui organism arenes välja viljastamata munarakust.

Definitsioon 1

Organismi arengut viljastamata munarakust nimetatakse partenogenees .

Partenogeneesi puhul on uue põlvkonna vanemlik genotüüp muutumatu. Mõnel liigil võivad esineda nii partenogeneetilised kui ka biseksuaalsed populatsioonid (sisalikes). Teiste liikide puhul on partenogenees ainus paljunemisviis (pulgaputukatel). Maamardikatel ja dafnias vahelduvad loomulikult seksuaalsed ja partenogeneetilised põlvkonnad.

Mõned teadlased peavad partenogeneesi aseksuaalse paljunemise eraldi vormiks, kuna siin puudub seksuaalne protsess (kopulatsioon). Teised peavad seda seksuaalse paljunemise variandiks, kuna selles osalevad sugurakud.

Diploidne partenogenees

On mitmeid loomaliike, kus teatud aja jooksul arenevad viljastamata munad. Sel juhul kahekordistub kromosoomide arv munaraku tuumas ja need muutuvad diploidseks (või ei teki munaraku moodustumisel meioosi).

Näide 1

Näiteks juba mainitud maamardikatel ja dafniatel toimub kevadel, suvel ja varasügisel (st suurema osa aastast) paljunemine ainult partenogeneetiliselt. Viljastamata munadest arenevad ainult emased. Sügisel ilmuvad isased ja toimub viljastumisprotsess. Viljastatud munad taluvad talve. Kevadel arenevad neist taas partenogeneetiliseks paljunemiseks võimelised emased.

Diploidne partenogenees aitab kaasa nende liikide populatsioonide kiirele paljunemisele.

Haploidne partenogenees

Mesilastel ja mõnedel teistel putukatel arenevad emased viljastatud munadest. Nendest moodustuvad töötavad isendid (vähearenenud emased) ja emakas. Droonid (partenogeneetilised isased) arenevad viljastamata munadest. Meesrakkudel on haploidne kromosoomide komplekt. Spermatosoidide moodustumisel meioosi ei teki ja kromosoomide arv spermatosoidides ei vähene. Seetõttu saavad organismid viljastamise ajal diploidse kromosoomikomplekti.

kunstlik partenogenees

Teadlased-embrüoloogid suutsid uuringute käigus stimuleerida munaraku arengut ilma viljastamiseta. Nad kasutasid stimuleeriva tegurina mõningaid stiimuleid (kõrge või madala temperatuuri keemiline, mehaaniline või lühiajaline mõju jne). Nende stiimulite mõju aitas kaasa munaraku ergastamisele ja viljastamismembraanide moodustumisele.

Märkus 1

Kunstliku partenogeneesi fenomeni kasutatakse aktiivselt näiteks siidiusside soo kohandamiseks serikultuuris.

Androgenees

Teaduses on juhtumeid, kui munatuum hävis. Samal ajal säilitas munarakk ise võime viljastada. Seejärel hõivas spermatosoidi tuum munas keskse positsiooni. Munarakk arenes edasi partenogeneetiliselt, kuid spermatosoidi tuumaga. Saadud uuel organismil olid ainult isalikud omadused. See nähtus on teaduses tuntud kui androgenees .

Partenogeneesi nähtus tekkis tõenäoliselt organismi reaktsioonina keskkonnatingimuste järskudele muutustele. Need muutused tõid kaasa viljastamise võimatuse. Seetõttu jäid inimesed ellu. Milles muna hakkas iseseisvalt arenema. See kohanemine on võimaldanud liikidel ellu jääda võõrastes ja muutuvates tingimustes. Partenogeneesi meetod võib olla aretustöös väga kasulik.

partenogenees ( Partenogenees- kreeka keelest. parthenos- tüdruk, neitsi + genees- genees) - seksuaalse paljunemise vorm, mille käigus keha areneb emasloomast (munarakust) ilma selle isase (spermatosiidi) viljastamiseta.

Juhtudel, kui partenogeneetilisi liike esindavad (alati või perioodiliselt) ainult emased, on partenogeneesi üks peamisi bioloogilisi eeliseid liikide paljunemiskiiruse kiirendamine, kuna kõik selliste liikide isendid on võimelised järglasi lahkuma. Juhtudel, kui emased arenevad viljastatud munadest ja isased viljastamata munadest, aitab partenogenees kaasa sugude arvuliste suhete reguleerimisele (näiteks mesilastel).

Partenogeneesi tuleb eristada mittesuguline paljunemine, mis viiakse alati läbi somaatiliste elundite ja rakkude abil (paljunemine jagunemise, pungamise jne teel).

Eristada partenogeneesi loomulik- mõnede organismide normaalne paljunemisviis looduses ja kunstlik, mis on eksperimentaalselt põhjustatud erinevate stiimulite toimel viljastamata munarakule, mis tavaliselt vajab viljastamist.

Partenogenees loomadel

Partenogeneesi algvorm – algeline ehk algeline partenogenees – on iseloomulik paljudele loomaliikidele juhtudel, kui nende munarakud jäävad viljastamata. Reeglina piirdub algeline partenogenees embrüonaalse arengu algstaadiumiga; mõnikord jõuab areng siiski lõppfaasi.

Kell androgenees emassuguraku tuum (munarakk) arengus ei osale ning uus organism areneb kahest isassugurakkude (spermatosoidide) ühinenud tuumast. Looduslik androgenees esineb looduses, näiteks Hymenoptera putukatel – ratturitel. Siidiussist järglaste saamiseks kasutatakse kunstlikku androgeneesi: androgeneesi käigus saadakse järglastest ainult isased ja isased kookonid sisaldavad oluliselt rohkem siidi kui emased kookonid.

Millal günogenees spermatosoidi tuum ei sulandu munaraku tuumaga, vaid stimuleerib ainult selle arengut (valeviljastumine). Günogenees on iseloomulik ümarussidele, luukaladele ja kahepaiksetele. Sel juhul saadakse järglastest ainult emased.

Kell inimene on juhtumeid, kus kõrge temperatuuriga stressiolukordade ja muudes äärmuslikes olukordades võib emane munarakk hakata jagunema, isegi kui seda ei viljastu, kuid 99,9% juhtudest sureb see peagi (mõnede allikate kohaselt on ajaloos Aafrikas ja Euroopa riikides 16 laitmatu eostamise juhtumit).

Materjal koostati avatud allikatest pärineva teabe põhjal