Partenogeneza reproducerii afidelor. Partenogeneză, forme și semnificație. Vedeți ce este „Parthenogeneza” în alte dicționare

Majoritatea reprezentanților lumii animale și vegetale sunt împărțiți în bărbați și femele. Ca urmare a amestecării materialului genetic al părinților, descendenții au șanse mai mari de a supraviețui și de a se adapta la condițiile unui mediu în continuă schimbare. Cu toate acestea, există și o cale de întoarcere. Uneori, femelele, când reproduc descendenți, se descurcă singure, ca să spunem așa, fără un „tată”. Nu vom descrie toate metodele de reproducere asexuată a organismelor, ci ne vom concentra pe una dintre metodele de reproducere sexuală - partenogeneza. Ce este? Ce tipuri de acest fenomen există? Vom vorbi despre asta în articol.

Două punți sau una

Pentru a explica diferența dintre diviziunea celulară asexuată (mitoză) și cea sexuală (meioză), vom folosi asocierea cu jocurile de cărți. Setul de gene al tuturor organismelor nucleare (eucariote) este format din două pachete de cărți - unul primit de la mamă, celălalt de la tată (set diploid). Cărțile de pachet pereche sunt alele aceleiași gene. Această amestecare a materialului genetic este cea care face posibilă evoluția și crește șansele de adaptare cu succes a organismelor la mediu. În timpul mitozei (diviziunea simplă), setul de cromozomi al descendenților este complet identic cu cel al celulei părinte. În timpul meiozei, produsul final al diviziunii va fi celulele sexuale (gameți) cu o jumătate de set de cromozomi haploid - fiecare cu un pachet de cărți și cu „spate” diferite.

Doi părinți sau unul

În timpul reproducerii sexuale, gameții feminini și masculini fuzionează și formează un zigot (embrion) cu un set complet diploid de cromozomi (un set de la tată, celălalt de la mama), caracteristic unui anumit organism. Dar, în unele cazuri, un zigot se formează fără participarea unuia dintre părinți. Partenogeneza este o metodă de reproducere a organismelor când gameții feminini formează un embrion fără fertilizare, fără fuziune cu gameții masculini. Termenul este derivat din cuvintele grecești „parthenos” - „fecioară” și „geneza” - „naștere, dezvoltare”. În natură, reproducerea partenogenetică nu este atât de comună și se numește naturală. Ce este partenogeneza artificială? Aceasta este împărțirea unui ovul cauzată de diverși agenți și care necesită în mod normal fertilizare.

Tipuri de partenogeneză

Clasificarea partenogenezei se bazează pe diverse criterii de comparație.

O pot face singur, o pot face cu un partener

Când criteriul este prezența diferitelor forme de reproducere în ciclul de viață al unui organism, se clasifică trei tipuri de partenogeneză: obligatorie, ciclică și facultativă. Partenogeneza obligatorie sau constantă este reproducerea care este unică pentru un anumit organism. Ciclic este cel care alternează cu cel sexual propriu-zis. Ce este partenogeneza facultativă? Aceasta este o modalitate de rezervă de a lăsa urmași sau a devenit o excepție pentru această specie.

Partenogeneza la albine

Partenogeneza facultativă, completă și meiotică poate fi ilustrată folosind exemplul albinelor binecunoscute. La începutul primăverii, matca eclozează din pupă și decolează într-un zbor de împerechere, când este fertilizată de mulți masculi (trântori). Dar spermatozoizii lor se acumulează în spermateca reginei albine și cu aceasta ea va fertiliza ouăle pe care le depune de-a lungul vieții. Sau nu va fi. Când un ou trece prin oviductul femelei, canalul spermatic se deschide și îl fecundează - o femelă iese din embrionul diploid și dacă devine regină sau albină lucrătoare depinde de ceea ce hrănesc albinele lucrătoare larvei. Dacă canalul deferent nu se deschide, ovulul va rămâne nefertilizat și se va dezvolta într-o dronă masculină haploidă. Un ciclu similar are loc la afide și furnici.

Avantaje biologice

În ciuda avantajelor incontestabile ale reproducerii sexuale, partenogeneza are avantajele sale. Dacă condițiile de mediu sunt favorabile și este disponibilă suficientă hrană, atunci această metodă de reproducere, atunci când fiecare individ lasă urmași, oferă avantaje exprimate în viteza de colonizare a biotopilor specifici. Când condițiile de mediu se schimbă într-o direcție nefavorabilă, puteți sacrifica cantitatea, dar puteți îmbunătăți calitatea descendenților prin trecerea la reproducerea sexuală. Aceasta este partenogeneza facultativă. Este caracteristic artropodelor, amfibienilor, reptilelor și păsărilor.

Mamă singură rechin

Rareori se întâmplă ca partenogeneza să devină un adevărat miracol. De exemplu, în cazul rechinilor, era cunoscută o singură metodă de reproducere - pe cale sexuală. Dar în 2001, un rechin-ciocan de la grădina zoologică din Nebraska din SUA a dat naștere brusc unui pui de rechin, și asta în ciuda faptului că a trăit singură în acvariu de mulți ani. Acest eveniment i-a derutat pe biologi. Moartea accidentală a unui pui de rechin, care a fost înțepat de o raie otrăvitoare, a ajutat la clarificarea situației. Analiza genetică a arătat că puiul s-a născut prin partenogeneză adevărată. Aparent, corpul mamei rechinului a activat mecanisme necunoscute științei pentru păstrarea speciei la limitele zonei sale. Sau poate că mama rechinului era foarte singură.

Concurenta cu Dumnezeu

Tema concepției imaculate, fecioare, nu a părăsit mass-media de mulți ani. Poate că povestea nașterii lui Isus de către Fecioara Maria este un exemplu de partenogeneză la oameni? Geneticienii spun fără echivoc și categoric: „Nu!” La urma urmei, dacă aceasta ar fi o reproducere partenogenetică, Isus ar trebui să fie... o fată. Și, în general, partenogeneza naturală la mamifere, inclusiv la oameni - ca grup filogenetic cel mai înalt - este pur și simplu imposibilă. Si de aceea. La mamifere, dezvoltarea multor trăsături este legată de gene legate de sex (markeri sexuali). Aceasta înseamnă că includerea anumitor gene depinde de calitatea materialului genetic atât al mamei, cât și al tatălui. Desigur, dacă specialiștii în inginerie genetică nu se apucă de treabă.

Specialiștii japonezi au fost cei care, după ce au efectuat peste 600 de experimente, dintre care 24 s-au încheiat în sarcină și doar 2 dintre ele la naștere și doar un pui a supraviețuit, în 2004 au primit un șoarece ca urmare a „concepției imaculate” a lui. mama soarecelui.

Partenogeneza se mai numește și reproducere virgină; acest proces este caracteristic speciilor la care un ciclu de viață scurt este însoțit de schimbări sezoniere pronunțate.

Androgeneza si ginogeneza

În timpul procesului de adrogeneză, celula germinativă feminină nu ia parte la dezvoltarea unui nou organism, care apare ca urmare a fuziunii a două nuclee de celule germinale masculine - spermatozoizi. În acest caz, numai masculii sunt prezenți în urmași. În natură, androgeneza are loc la insectele himenoptere.

În timpul ginogenezei, nucleul spermatozoidului nu se contopește cu nucleul ovulului; poate doar să-i stimuleze dezvoltarea, are loc așa-numita fertilizare falsă. Acest proces este caracteristic peștilor osoși și viermilor rotunzi, iar urmașii sunt formați numai din femele.

Partenogeneza haploidă și diploidă

În partenogeneza haploidă, un organism se dezvoltă dintr-un ou haploid, iar indivizii pot fi femele, masculi sau ambele, în funcție de determinarea sexului cromozomial al speciei. La furnici, albine și viespi, ca urmare a partenogenezei, masculii ies din ouă nefertilizate, iar femelele din ouă fecundate. Datorită acestui fapt, organismele sunt împărțite în caste; procesul vă permite să reglați numărul de descendenți de un anumit tip.

La unele șopârle, afide și rotifere se observă partenogeneză diploidă, numită și somatică. În acest caz, la femele se formează ouă diploide. Acest proces face posibilă menținerea numărului de indivizi dacă întâlnirea indivizilor de diferite sexe este dificilă.

Partenogeneza naturală și artificială

Partenogeneza este ciclică la rotifere, afide și daphnie. Vara, există doar femele; ele se dezvoltă partenogenetic, iar toamna, reproducerea are loc cu fertilizare.

Partenogeneza poate fi cauzată artificial, de exemplu, prin iritarea suprafeței ouălor de viermi de mătase, încălzire sau expunere la diferiți acizi; fragmentarea ouălor poate fi realizată fără fertilizare. S-a putut obține partenogenetic iepuri și broaște adulți.

Partenogeneză- forma sexual reproducere, în care ouăle femelelor se dezvoltă într-un nou organism fără fertilizare prealabilă.

Terminologie

Anterior, mulți autori (de exemplu, B.N. Shvanvich) defineau partenogeneza ca o variantă a formei asexuate, deși aceasta contrazicea terminologia biologică general acceptată. Asexualitatea este apariția unor noi indivizi din celulele somatice ale corpului mamei, și nu din cele sexuale, așa cum se întâmplă în timpul partenogenezei. Astfel, în prezent, partenogeneza este de obicei clasificată ca sexuală, deoarece în procesul ei indivizii fiice sunt formați din, și nu din părți ale corpului „mamei”, ca, de exemplu, cu simpla diviziune a bacteriilor, înmugurirea drojdiei, corpului. segmentare la viermi plati etc. .d.

Fenomenul de partenogeneză este observat în majoritatea cazurilor la organismele primitive, deși, în general, se găsește printre mulți reprezentanți ai lumii animale: artropode, moluște, pești și chiar reptile. O presupunere interesantă despre existența partenogenezei la om: conform datelor neconfirmate, au existat cazuri când sarcina timpurie a fost descoperită la femeile moarte, iar la examinarea fătului, s-a dovedit că embrionul reprezintă o copie genetică completă a mamei. Cu toate acestea, chiar dacă un astfel de fenomen este posibil la animalele superioare (adică, în condiții naturale), dezvoltarea completă a oului nu are loc niciodată; de obicei se oprește în stadiul de blastula. (nota autorului) (fotografie)

Acest fenomen este observat relativ des în rândul insectelor. În cea mai mare parte, aceste creaturi sunt dioice, ceea ce poate fi ghicit chiar și la prima vedere după sexul indivizilor din multe specii, dar uneori partenogeneza este combinată cu sexul clasic sau chiar o înlocuiește complet.

Partenogeneza ca proces biologic

Baza citologică a acestui fenomen variază. În unele cazuri, există o „tulburare” în dezvoltarea unui ou normal, de exemplu, o schimbare a numărului de diviziuni ale materialului genetic. În altele, alte structuri preiau rolul spermatozoizilor. De exemplu, există o astfel de formațiune ca un corp direcțional (polar). Este atașat de ou și conține o cantitate mică de citoplasmă și material genetic. În „normă”, adică în timpul actului sexual, este separat de după un anumit număr de diviziuni meiotice. La unii indivizi partenogenetici, de exemplu, insecta solza Lecanium, corpul nu degenerează și nu se desprinde, ci pătrunde în interior și se contopește cu nucleul ovulului, imitând pătrunderea unui spermatozoid și dând impuls dezvoltării embrionului.

Partenogeneza pare a fi un fenomen care nu depinde de „voința” insectei. Cu toate acestea, în unele cazuri, indivizii înșiși controlează formele proprii. La unele himenoptere (albine melifere), precum și la rasa californiană de insecte solzi, spermatozoizii sunt depozitați într-o cameră specială, de unde femela îi poate sau nu elibera pe ou, în funcție de „scopul” depunerii ouălor. . (fotografie)

Varietăți de partenogeneză

Partenogeneza este un fenomen foarte eterogen care este împărțit în mai multe categorii.

Sporadic: de cele mai multe ori, indivizii bisexuali se reproduc în mod „normal”, dar atunci când sunt create anumite condiții (scăderea dimensiunii populației, absența masculilor) pot trece la partenogeneză. Acest fenomen este tipic pentru plopul Hawkmoth și alte insecte, în principal lepidoptera. În cazuri rare, partenogeneza sporadică este observată la păianjeni, de exemplu, recoltatorii tropicali, dar de obicei cei nefertilați mor fără a-și finaliza dezvoltarea.

Constant: observat tot timpul, alături de forma sexuală. Un exemplu tipic este himenopterele sociale, în care masculii se dezvoltă întotdeauna din cei nefertilați, iar femelele din cei fertilizați. În unele cazuri, partenogeneza înlocuiește complet sau aproape complet sexualitatea. Astfel, la unele specii de insecte stick, insecte solz, molii biliare și muște, masculii sunt fie rari, fie complet necunoscuți. Un fenomen similar are loc în rândul căpușelor.

Există organisme la care frecvența de apariție a masculilor variază în funcție de habitat. De exemplu, masculi de Chisturi (centipede) se găsesc adesea în Franța (42% dintre indivizi), în timp ce în Olanda sunt doar 39%, în Danemarca - 8%, iar cu deplasarea ulterioară spre nord nu sunt prezenți deloc.

Ciclic: există o alternanță corectă a generațiilor sexuale și asexuate, ca, de exemplu, în. În ele, cel fecundat supraviețuiește iernii, după care din acesta iese o femelă virgină, dând naștere unei alte serii care se reproduc și partenogenetic. În toamnă, masculii eclozează, se împerechează și depun ouă, începând o nouă rundă a ciclului de viață. (fotografie)

Artificial: Această categorie poate fi considerată un tip de partenogeneză sporadică, dar nu apare în natură. Esența acestei forme este că indivizii care se reproduc „normal” sexual trec la partenogeneză atunci când sunt expuși la factori fizici speciali (electricitate, temperatură) și chimici. Acest fenomen a fost descoperit pentru prima dată în 1886.

Pedogeneză: un tip de partenogeneză în care virgină

Conceptul de partenogeneză

În timpul fertilizării, spermatozoidul eliberează ovulul din starea sa de repaus și începe să se dezvolte. Dar în natură există cazuri când un organism s-a dezvoltat dintr-un ou nefertilizat.

Definiția 1

Fenomenul de dezvoltare a unui organism dintr-un ou nefertilizat se numește partenogeneză .

În cazul partenogenezei, noua generație are un genotip parental neschimbat. La unele specii pot exista atât populații partenogenetice, cât și populații bisexuale (la șopârle). Pentru alte specii, partenogeneza este singura metodă de reproducere (la insecte stick). La gândacii de pământ și dafniile, generațiile sexuale și partenogenetice alternează în mod natural.

Unii oameni de știință consideră partenogeneza ca o formă separată de reproducere asexuată, deoarece nu există un proces sexual (copulație). Alții o consideră o variantă a reproducerii sexuale, deoarece celulele germinale sunt cele care iau parte la ea.

Partenogeneza diploidă

Există o serie de specii de animale în care ouăle nefertilizate se dezvoltă într-o anumită perioadă. În nucleul oului, numărul de cromozomi se dublează și devin diploizi (sau meioza nu are loc în timpul formării oului).

Exemplul 1

De exemplu, la gândacii și dafnia menționați mai sus, în timpul primăverii, verii și toamnei devreme (adică în cea mai mare parte a anului), reproducerea are loc doar partenogenetic. Numai femelele se dezvoltă din ouă nefertilizate. Toamna apar masculii si are loc procesul de fertilizare. Ouăle fertilizate supraviețuiesc iernii. În primăvară, se dezvoltă din nou în femele capabile de reproducere partenogenetică.

Partenogeneza diploidă contribuie la reproducerea rapidă a populațiilor acestor specii.

Partenogeneza haploidă

La albine și alte insecte, femelele se dezvoltă din ouă fertilizate. Din ele se formează muncitoare (feme subdezvoltate) și matci. Dronele (masculii partenogenetici) se dezvoltă din ouă nefertilizate. Celulele masculine au un set haploid de cromozomi. În timpul formării spermatozoizilor, meioza nu are loc și numărul de cromozomi din spermatozoizi nu scade. Prin urmare, la fertilizare, organismele primesc un set diploid de cromozomi.

Partenogeneza artificială

În timpul cercetărilor, embriologii au reușit să stimuleze dezvoltarea unui ou fără fertilizare. Au folosit anumiți stimuli (efecte chimice, mecanice sau pe termen scurt ale temperaturilor ridicate sau scăzute etc.) ca factor de stimulare. Influența acestor stimuli a contribuit la excitarea oului și la începutul formării membranelor de fertilizare.

Nota 1

Fenomenul de partenogeneză artificială este utilizat în mod activ, de exemplu, pentru a regla sexul viermilor de mătase în sericultură.

Androgeneza

Există cazuri în știință când nucleul unui ou a fost distrus. În același timp, oul în sine și-a păstrat capacitatea de a fertiliza. Apoi nucleul spermatozoidului a ocupat o poziție centrală în ovul. Ovulul s-a dezvoltat mai departe partenogenetic, dar cu un nucleu de spermatozoizi. Noul organism rezultat avea doar caracteristici paterne. Acest fenomen este numit în știință androgeneza .

Fenomenul de partenogeneză a apărut probabil ca o reacție a organismului la schimbările bruște ale condițiilor de mediu. Aceste modificări au dus la imposibilitatea fertilizării. Prin urmare, indivizii au supraviețuit. În care oul a început să se dezvolte independent. Această adaptare a permis speciei să supraviețuiască în condiții neobișnuite și schimbătoare. Metoda partenogenezei poate fi foarte utilă în munca de reproducere.

Partenogeneza ( Partenogeneză- din greaca parthenos- fată, fecioară + geneză-Generația) este o formă de reproducere sexuală în care dezvoltarea unui organism are loc dintr-o celulă reproductivă feminină (ovul) fără fecundare de către una masculină (sperma).

În cazurile în care speciile partenogenetice sunt reprezentate (întotdeauna sau periodic) doar de femele, unul dintre principalele avantaje biologice ale partenogenezei este accelerarea ratei de reproducere a speciei, deoarece toți indivizii unor astfel de specii sunt capabili să lase descendenți. În cazurile în care femelele se dezvoltă din ouă fertilizate și masculii din ouă nefertilizate, partenogeneza ajută la reglarea raporturilor numerice ale sexelor (de exemplu, la albine).

Partenogeneza trebuie distinsă de reproducere asexuată, care se realizează întotdeauna cu ajutorul organelor și celulelor somatice (reproducție prin diviziune, înmugurire etc.).

Există partenogeneză natural- un mod normal de reproducere a unor organisme din natură şi artificial, cauzată experimental de acțiunea diverșilor stimuli asupra unui ovul nefertilizat, care în mod normal necesită fecundare.

Partenogeneza la animale

Forma inițială de partenogeneză - partenogeneză rudimentară sau rudimentară - este caracteristică multor specii de animale în cazurile în care ouăle lor rămân nefertilizate. De regulă, partenogeneza embrionară se limitează la etapele inițiale ale dezvoltării embrionare; totuși, uneori dezvoltarea ajunge la etapele sale finale.

La androgeneza nucleul celulei germinale feminine (oul) nu participă la dezvoltare și un nou organism se dezvoltă din două nuclee fuzionate de celule germinale masculine (sperma). Androgeneza naturală are loc în natură, de exemplu, la insectele himenoptere. Androgeneza artificială este folosită pentru a produce descendenți la viermi de mătase: cu androgeneză, numai masculii sunt produși la urmași, iar coconii masculilor conțin semnificativ mai multă mătase decât coconii femelelor.

Când ginogeneza nucleul spermatozoidului nu fuzionează cu nucleul ovulului, ci doar stimulează dezvoltarea acestuia (fertilizare falsă). Ginogeneza este caracteristică viermilor rotunzi, peștilor osoși și amfibienilor. În acest caz, descendenții produși sunt doar femele.

U persoană Sunt cunoscute cazuri când, sub influența unor situații stresante de temperaturi ridicate și în alte situații extreme, un ovul femelă poate începe să se divizeze, chiar dacă nu este fecundat, dar în 99,9% din cazuri moare curând (conform unor surse). , 16 cazuri de concepție imaculată survenite în istorie sunt cunoscute în Africa și țările europene).

Materialul a fost pregătit pe baza informațiilor din surse deschise