Laputu vairošanās partenoģenēze. Partenoģenēze, formas un nozīme. Skatiet, kas ir "Partenoģenēze" citās vārdnīcās

Lielākā daļa dzīvnieku un augu pasaules pārstāvju ir sadalīti tēviņos un mātītēs. Vecāku ģenētiskā materiāla sajaukšanās rezultātā pēcnācējiem ir lielāka iespēja izdzīvot un pielāgoties pastāvīgi mainīgas vides apstākļiem. Tomēr ir arī apgriezts veids. Reizēm mātītes, vairojoties pēcnācējiem, iztiek pašas, tā teikt, bez “tēta”. Neaprakstīsim visas organismu aseksuālās pavairošanas metodes, bet pievērsīsimies vienai no seksuālajām metodēm - partenoģenēzei. Kas tas ir? Kādi ir šīs parādības veidi? Mēs par to runāsim rakstā.

Divi klāji vai viens

Lai izskaidrotu atšķirību starp aseksuālo (mitozi) un seksuālo (mejozi) šūnu dalīšanos, izmantosim asociāciju ar kāršu spēlēm. Visu kodolorganismu (eikariotu) gēnu komplekts sastāv no divām kāršu kavām – viena saņemta no mātes, otra no tēva (diploīds komplekts). Pārī savienotās kārtis ir viena gēna alēles. Tieši šī ģenētiskā materiāla sajaukšana padara iespējamu evolūciju un palielina organismu veiksmīgas adaptācijas iespējas videi. Mitozes (vienkāršās dalīšanās) laikā pēcnācēju hromosomu kopa ir pilnīgi identiska mātes šūnas hromosomu kopumam. Mejozes laikā dalīšanās galaprodukts būs dzimumšūnas (gametas) ar pushaploīdu hromosomu komplektu – katrā ar vienu kāršu klāju, un ar dažādiem "krekliem".

Divi vecāki vai viens

Seksuālās vairošanās laikā sievietes un vīrišķās dzimumšūnas saplūst un veido zigotu (embriju) ar pilnu diploīdu hromosomu komplektu (viens klājs no tēva, otrs no mātes), kas raksturīgs konkrētam organismam. Bet dažos gadījumos zigota veidojas bez viena no vecākiem līdzdalības. Partenoģenēze ir organismu pavairošanas metode, kad sieviešu dzimuma gametas veido embriju bez apaugļošanas, bez saplūšanas ar vīrišķajām gametām. Termins ir atvasināts no grieķu vārdiem "parthenos" - "jaunava" un "ģenēze" - "ģenēze, attīstība". Dabā partenoģenētiskā vairošanās nav tik izplatīta, un to sauc par dabisku. Kas ir mākslīgā partenoģenēze? Tas ir olšūnas dalījums, ko izraisa dažādu aģentu iedarbība un kas parasti prasa apaugļošanu.

Partenoģenēzes veidi

Partenoģenēzes klasifikācija balstās uz dažādiem salīdzināšanas kritērijiem.

Es to varu izdarīt pats, es varu to darīt ar partneri

Ja par kritēriju tiek ņemta dažādu vairošanās formu klātbūtne organisma dzīves ciklā, tiek klasificēti trīs partenoģenēzes veidi: obligātā, cikliskā un fakultatīvā. Obligāta jeb pastāvīga partenoģenēze ir vienīgā vairošanās, kas raksturīga konkrētam organismam. Ciklis ir tas, kas mijas ar faktisko seksuālo. Kas ir fakultatīvā partenoģenēze? Tas ir rezerves veids, kā atstāt pēcnācējus, vai arī ir kļuvis par izņēmumu šai sugai.

Partenoģenēze bitēm

Fakultatīvo, pilnīgu un meiotisko partenoģenēzi var ilustrēt, izmantojot labi zināmās bites kā piemēru. Agrā pavasarī dzemde izšķiļas no krizāles un steidzas pārošanās lidojumā, kad to apaugļo daudzi tēviņi (droni). Bet viņu spermatozoīdi uzkrājas bišu karalienes spermatēkā, un tieši ar to viņa apaugļo olas, kuras dēj visu mūžu. Vai arī nebūs. Kad ola iziet caur mātītes olšūnu, atveras sēklu tvertnes kanāls un to apaugļo – no diploīda embrija parādās mātīte, un tas, vai viņa kļūs par bišu māti vai darba bišu, ir atkarīgs no tā, ar ko darba bites baros kāpuru. Ja spermas kanāls neatveras, olšūna paliks neapaugļota un no tās izaugs haploīds tēviņš. Līdzīgs cikls notiek laputīm un skudrām.

Bioloģiskie ieguvumi

Neskatoties uz nenoliedzamajām seksuālās reprodukcijas priekšrocībām, partenoģenēzei ir savas priekšrocības. Ja vides apstākļi ir labvēlīgi un ir pieejama pietiekama barība, tad šāda pavairošanas metode, katram indivīdam atstājot pēcnācējus, sniedz priekšrocības, kas izteiktas konkrētu biotopu nosēšanās ātrumā. Vides apstākļiem mainoties nelabvēlīgā virzienā, var upurēt kvantitāti, bet uzlabot pēcnācēju kvalitāti, pārejot uz dzimumvairošanos. Tā ir fakultatīvā partenoģenēze. Tas ir raksturīgs posmkājiem, abiniekiem, rāpuļiem un putniem.

Vientuļa māte haizivs

Ļoti reti partenoģenēze kļūst par īstu brīnumu. Piemēram, haizivju gadījumā bija zināma tikai viena pavairošanas metode - seksuālā. Bet 2001. gadā āmurhaizivs no Nebraskas zoodārza ASV pēkšņi dzemdēja haizivs mazuli, un tas neskatoties uz to, ka viņa ilgus gadus dzīvoja viena akvārijā. Biologi bija neizpratnē par šo notikumu. Situāciju noskaidrot ļāva nejauša haizivs nāve, kuru iedzēla indīgs dzeloņrajs. Ģenētiskā analīze parādīja, ka mazulis piedzima patiesas partenoģenēzes ceļā. Acīmredzot haizivju mātes ķermenī tika ieslēgti zinātnei nezināmi mehānismi sugas saglabāšanai areāla robežās. Vai arī haizivs māte bija ļoti vientuļa.

Sacensība ar Dievu

Nevainīgās, jaunavas ieņemšanas tēma nav atstājusi plašsaziņas līdzekļus daudzus gadus. Varbūt Jaunavas Marijas Jēzus dzimšanas stāsts ir cilvēka partenoģenēzes piemērs? Ģenētiķi nepārprotami un kategoriski saka: "Nē!" Galu galā, ja tā bija partenoģenētiska vairošanās, Jēzus noteikti bija ... meitene. Kopumā dabiskā partenoģenēze zīdītājiem, tostarp cilvēkiem, kā augstākā filoģenētiskā grupa, ir vienkārši neiespējama. Un tāpēc. Zīdītājiem daudzu pazīmju attīstība ir saistīta ar ar dzimumu saistītiem gēniem (dzimuma marķieriem). Tas nozīmē, ka noteiktu gēnu iekļaušana ir atkarīga gan no mātes, gan no tēva gēnu materiāla kvalitātes. Protams, ja gēnu inženierijas speciālisti neuzņemas šo lietu.

Tieši japāņu eksperti, veicot vairāk nekā 600 eksperimentus, no kuriem 24 beidzās ar grūtniecību un no kuriem tikai 2 beidzās ar dzemdībām, un izdzīvoja tikai viens mazulis, 2004. gadā peļu mātes “nevainojamās ieņemšanas” rezultātā saņēma peli.

Partenoģenēzi sauc arī par neapstrādātu vairošanos, šis process ir raksturīgs sugām, kurām īsu dzīves ciklu pavada izteiktas sezonālās izmaiņas.

Androgēze un ginoģenēze

Adroģenēzes procesā sievietes dzimumšūna nepiedalās jauna organisma attīstībā, kas parādās divu vīriešu dzimumšūnu kodolu - spermatozoīdu saplūšanas rezultātā. Šajā gadījumā pēcnācējiem ir tikai tēviņi. Dabā androģenēze notiek Hymenoptera kukaiņiem.

Ginoģenēzes laikā spermas kodols nesaplūst ar olšūnas kodolu, tas var tikai stimulēt tā attīstību, notiek tā sauktā viltus apaugļošana. Šis process ir raksturīgs kaulainām zivīm un apaļajiem tārpiem, savukārt pēcnācējus veido tikai mātītes.

Haploīdā un diploīdā partenoģenēze

Haploīdā partenoģenēzē organisms attīstās no haploīdas olšūnas, un indivīdi var būt mātītes, vīrieši vai abi, tas viss ir atkarīgs no šīs sugas hromosomu dzimuma noteikšanas. Skudrām, bitēm un lapsenēm partenoģenēzes rezultātā tēviņi parādās no neapaugļotām olām, bet mātītes no apaugļotām. Sakarā ar to organismi tiek sadalīti kastās, process ļauj regulēt noteikta veida pēcnācēju skaitu.

Dažām ķirzakām, laputīm un rotiferiem tiek novērota diploīda partenoģenēze, to sauc arī par somatisko. Šajā gadījumā mātītēm veidojas diploīdas olas. Šis process ļauj saglabāt indivīdu skaitu, ja dažāda dzimuma indivīdu satikšanās ir apgrūtināta.

Dabiskā un mākslīgā partenoģenēze

Partenoģenēze ir cikliska rotiferiem, laputīm un dafnijām. Vasarā pastāv tikai mātītes, tās attīstās partenoģenētiski, un rudenī vairošanās notiek ar apaugļošanos.

Partenoģenēzi var mākslīgi izraisīt, piemēram, kairinot zīdtārpiņu oliņu virsmu, karsējot vai iedarbojoties ar dažādām skābēm, un olas sasmalcināšanu var panākt bez apaugļošanas. Partenoģenētiski izdevās iegūt pieaugušus trušus un vardes.

Partenoģenēze- forma seksuāla reprodukcija, kurā mātīšu olšūnas attīstās par jaunu organismu bez iepriekšējas apaugļošanas.

Terminoloģija

Iepriekš daudzi autori (piemēram, B. N. Švanvičs) partenoģenēzi definēja kā aseksuālās formas variantu, lai gan tas bija pretrunā ar vispārpieņemto bioloģisko terminoloģiju. Aseksuāls ir jaunu indivīdu parādīšanās no mātes organisma somatiskajām šūnām, nevis no dzimumšūnām, kā tas notiek partenoģenēzes laikā. Tādējādi pašlaik partenoģenēze parasti tiek attiecināta uz seksuālu, jo tās procesā meitas indivīdi veidojas no, nevis no “mātes” ķermeņa daļām, kā, piemēram, vienkāršā baktēriju sadalīšanā, rauga veidošanā, ķermeņa segmentācijā plakanajos tārpos utt.

Partenoģenēzes parādība vairumā gadījumu tiek novērota primitīvos organismos, lai gan kopumā tā ir sastopama starp daudziem dzīvnieku pasaules pārstāvjiem: posmkājiem, mīkstmiešiem, zivīm un pat rāpuļiem. Interesants pieņēmums par partenoģenēzes esamību cilvēkiem: pēc neapstiprinātām ziņām, bijuši gadījumi, kad mirušām sievietēm konstatēta agrīna grūtniecība, un, izmeklējot augli, izrādījās, ka embrijs ir pilnīga mātes ģenētiskā kopija. Taču, ja šāda parādība ir iespējama augstākiem dzīvniekiem (tas nozīmē, dabiskos apstākļos), tad pilnīga olšūnas attīstība nekad nenotiek, tā parasti apstājas blastulas stadijā. (autora piezīme) (foto)

Salīdzinoši bieži šī parādība tiek novērota starp kukaiņiem. Lielākoties šīs būtnes ir divmāju radības, kuras pat pirmajā acu uzmetienā var nojaust pēc daudzu sugu dzimuma, taču dažkārt partenoģenēze tiek apvienota ar klasisko dzimumdzīvi vai pat to pilnībā aizstāj.

Partenoģenēze kā bioloģisks process

Šīs parādības citoloģiskais pamats ir atšķirīgs. Dažos gadījumos notiek normālas olšūnas attīstības "pārkāpums", piemēram, mainās ģenētiskā materiāla dalījumu skaits. Citās citās struktūras uzņemas spermatozoīdu lomu. Piemēram, ir tāds veidojums kā virziena (polārais) ķermenis. Tas ir pievienots olai, satur nelielu daudzumu citoplazmas un ģenētiskā materiāla. "Parastā", tas ir, dzimumakta laikā, tas tiek atdalīts pēc noteikta skaita meiotisko dalījumu. Dažiem partenoģenētiskiem indivīdiem, piemēram, tārpam Lecanium, ķermenis nedeģenerējas un neatdalās, bet iekļūst olšūnas kodolā un saplūst ar to, imitējot spermatozoīdu iekļūšanu un dodot impulsu embrija attīstībai.

Šķiet, ka partenoģenēze ir parādība, kas nav atkarīga no kukaiņa "gribas". Tomēr dažos gadījumos indivīdi paši kontrolē savas formas. Dažās himenopterās (medus bitēs), kā arī Kalifornijas tārpu rasē spermatozoīdus uzglabā īpašā kamerā, no kurienes mātīte var vai nevar izlaist tos uz olas atkarībā no dēšanas “mērķa”. (foto)

Partenoģenēzes šķirnes

Partenoģenēze ir ļoti neviendabīga parādība, kas ir sadalīta vairākās kategorijās.

Sporādiski: lielākoties biseksuāli indivīdi vairojas “parastajā” veidā, bet, kad tiek radīti noteikti apstākļi (populācijas samazināšanās, tēviņu trūkums), viņi var arī pāriet uz partenoģenēzi. Šī parādība ir raksturīga papeļu vanagam un citiem kukaiņiem, galvenokārt Lepidoptera. Retos gadījumos zirnekļiem, piemēram, tropu ražas novācējiem, tiek novērota sporādiska partenoģenēze, taču parasti to neapaugļotie iet bojā, nepabeidzot attīstību.

Pastāvīgi: novērots visu laiku kopā ar seksuālo formu. Tipisks piemērs ir sociālās ģimenītes, kurās tēviņi vienmēr attīstās no neapaugļotām, bet mātītes no apaugļotām. Dažos gadījumos partenoģenēze pilnībā vai gandrīz pilnībā aizstāj seksuālo. Tātad dažās nūjojošo kukaiņu sugās, miltu bumbiņās, žultslapnēs un zāģlapiņās tēviņi ir reti sastopami vai pilnīgi nezināmi. Līdzīga parādība notiek starp ērcēm.

Ir organismi, kuros tēviņu sastopamības biežums atšķiras atkarībā no dzīvotnes. Piemēram, Kisteviku (simtkāju) tēviņi bieži sastopami Francijā (42% īpatņu), savukārt Holandē tie ir tikai 39%, Dānijā - 8%, un tālāk uz ziemeļiem to nav vispār.

Ciklisks: notiek pareiza seksuālo un aseksuālo paaudžu maiņa, kā, piemēram, in. Tajos apaugļotais pārdzīvo ziemu, pēc tam no tās iznāk jaunava mātīte, dodot vēl vienu rindu, arī vairojoties partenoģenētiski. Rudenī izšķiļas arī tēviņi, kuri pārojas un dēj, uzsākot jaunu dzīves cikla apli. (foto)

Mākslīgais: šo kategoriju var uzskatīt par sava veida sporādisku partenoģenēzi, taču dabā tā nenotiek. Šīs formas būtība slēpjas faktā, ka indivīdi, kas vairojas ar “normālu” seksuālo ceļu, pāriet uz partenoģenēzi, pakļaujoties īpašiem fizikāliem (elektrība, temperatūra) un ķīmiskiem faktoriem. Šī parādība pirmo reizi tika atklāta 1886. gadā.

Pedoģenēze: partenoģenēzes veids, kurā jaunava

Partenoģenēzes jēdziens

Apaugļošanas laikā spermatozoīds izved olšūnu no miera stāvokļa, un tā sāk attīstīties. Bet dabā ir zināmi gadījumi, kad organisms attīstījies no neapaugļotas olšūnas.

1. definīcija

Organisma attīstību no neapaugļotas olšūnas sauc partenoģenēze .

Partenoģenēzes gadījumā jaunajai paaudzei ir nemainīgs vecāku genotips. Dažās sugās var pastāvēt gan partenoģenētiskas, gan biseksuālas populācijas (ķirzakās). Citām sugām partenoģenēze ir vienīgais vairošanās veids (kukaiņiem ar nūju). Zemes vabolēs un dafnijās dabiski mijas seksuālās un partenoģenētiskās paaudzes.

Daži zinātnieki partenoģenēzi uzskata par atsevišķu bezdzimuma reprodukcijas formu, jo šeit nav seksuāla procesa (kopulācijas). Citi to uzskata par seksuālās vairošanās variantu, jo tajā piedalās dzimumšūnas.

Diploīda partenoģenēze

Ir vairākas dzīvnieku sugas, kurām noteiktā laika posmā attīstās neapaugļotas olas. Šajā gadījumā hromosomu skaits olšūnas kodolā tiek dubultots un tās kļūst diploīdas (vai arī olšūnas veidošanās laikā nenotiek mejoze).

1. piemērs

Piemēram, jau minētajām zemes vabolēm un dafnijām pavasarī, vasarā, agrā rudenī (tas ir, lielāko daļu gada) vairošanās notiek tikai partenoģenētiski. No neapaugļotām olām attīstās tikai mātītes. Rudenī parādās tēviņi un notiek apaugļošanās process. Apaugļotās olas iztur ziemu. Pavasarī no tām atkal attīstās mātītes, kas spēj partenoģenētiski vairoties.

Diploīda partenoģenēze veicina šo sugu populāciju ātru pavairošanu.

Haploīdā partenoģenēze

Bitēm un dažiem citiem kukaiņiem mātītes attīstās no apaugļotām olām. No tiem veidojas strādājoši indivīdi (mazattīstītas mātītes) un dzemde. Droni (partenoģenētiskie tēviņi) attīstās no neapaugļotām olām. Vīriešu šūnām ir haploīds hromosomu komplekts. Spermatozoīdu veidošanās laikā mejoze nenotiek un hromosomu skaits spermatozoīdos nesamazinās. Tāpēc apaugļošanas laikā organismi saņem diploīdu hromosomu komplektu.

mākslīgā partenoģenēze

Zinātnieki-embriologi pētījuma gaitā spēja stimulēt olšūnas attīstību bez apaugļošanas. Viņi izmantoja dažus stimulus kā stimulējošu faktoru (ķīmiska, mehāniska vai īslaicīga augstas vai zemas temperatūras ietekme utt.). Šo stimulu ietekme veicināja olšūnas ierosināšanu un apaugļošanas membrānu veidošanās sākumu.

1. piezīme

Mākslīgās partenoģenēzes fenomens tiek aktīvi izmantots, piemēram, lai koriģētu zīdtārpiņa dzimumu serikultūrā.

Androgēze

Zinātnē ir gadījumi, kad olšūnas kodols tika iznīcināts. Tajā pašā laikā pati ola saglabāja spēju apaugļot. Tad spermas kodols ieņēma olšūnas centrālo vietu. Olšūna tālāk attīstījās partenoģenētiski, bet ar spermatozoīda kodolu. Iegūtajam jaunajam organismam bija tikai tēva īpašības. Šī parādība zinātnē ir pazīstama kā androgēze .

Partenoģenēzes fenomens, iespējams, radās kā organisma reakcija uz pēkšņām vides apstākļu izmaiņām. Šīs izmaiņas noveda pie apaugļošanas neiespējamības. Tāpēc indivīdi izdzīvoja. Kurā ola sāka attīstīties neatkarīgi. Šī adaptācija ir ļāvusi sugām izdzīvot nepazīstamos un mainīgos apstākļos. Partenoģenēzes metode var būt ļoti noderīga selekcijas darbā.

partenoģenēze ( Partenoģenēze- no grieķu valodas. partenoss- meitene, jaunava + ģenēze- ģenēze) - seksuālās vairošanās veids, kurā ķermeņa attīstība notiek no sievietes dzimumšūnas (olšūnas) bez vīrieša (spermatozoīda) apaugļošanas.

Gadījumos, kad partenoģenētiskās sugas (vienmēr vai periodiski) pārstāv tikai mātītes, viena no galvenajām partenoģenēzes bioloģiskajām priekšrocībām ir sugas vairošanās ātruma paātrināšana, jo visi šādu sugu indivīdi spēj atstāt pēcnācējus. Gadījumos, kad mātītes attīstās no apaugļotām olām, bet tēviņi - no neapaugļotām olām, partenoģenēze veicina dzimumu skaitlisko attiecību regulēšanu (piemēram, bitēm).

Partenoģenēze ir jānošķir no aseksuāla vairošanās, kas vienmēr tiek veikta ar somatisko orgānu un šūnu palīdzību (vairošanās ar dalīšanu, pumpuru veidošanos utt.).

Atšķirt partenoģenēzi dabisks- normāls dažu organismu vairošanās veids dabā un mākslīgs, ko eksperimentāli izraisa dažādu stimulu iedarbība uz neapaugļotu olšūnu, kas parasti ir jāapaugļo.

Partenoģenēze dzīvniekiem

Sākotnējā partenoģenēzes forma – rudimentārā, jeb rudimentārā partenoģenēze – raksturīga daudzām dzīvnieku sugām gadījumos, kad to olas paliek neapaugļotas. Parasti rudimentārā partenoģenēze aprobežojas ar embrija attīstības sākumposmiem; tomēr dažkārt attīstība sasniedz beigu posmus.

Plkst androgēze sievietes dzimumšūnas (olšūnas) kodols attīstībā nepiedalās, un jaunais organisms veidojas no diviem apvienotiem vīrišķo dzimumšūnu (spermatozoīdu) kodoliem. Dabiskā androģenēze notiek dabā, piemēram, Hymenoptera kukaiņiem - jātniekiem. Lai iegūtu pēcnācējus no zīdtārpiņa, tiek izmantota mākslīgā androgēze: androģenēzes laikā pēcnācējos iegūst tikai tēviņus, un tēviņu kokonos ir ievērojami vairāk zīda nekā mātīšu kokonos.

Kad ginoģenēze spermas kodols nesaplūst ar olšūnas kodolu, bet tikai stimulē tā attīstību (viltus apaugļošana). Ginoģenēze ir raksturīga apaļajiem tārpiem, kaulainām zivīm un abiniekiem. Šajā gadījumā pēcnācējos iegūst tikai mātītes.

Plkst cilvēks ir gadījumi, kad augstas temperatūras stresa situāciju ietekmē un citās ekstremālās situācijās sievietes olšūna var sākt dalīties, pat ja tā nav apaugļota, bet 99,9% gadījumu tā drīz nomirst (saskaņā ar dažiem avotiem vēsturē ir 16 nevainīgas ieņemšanas gadījumi, kas notikuši Āfrikā un Eiropas valstīs).

Materiāls sagatavots, pamatojoties uz informāciju no atklātajiem avotiem