PARTENOGENEZA: IZ ČESAR SESTAVLJAJO TIPI, ORGANIZMI - BIOLOGIJA - 2026

Partenogenezo je proizvodnja zarodka iz ženske gamete brez genske prispevka iz moške spolne celice, z ali brez morebitne razvoj v odraslega. V večini primerov ni moške gamete v reproduktivnem procesu.

Vendar obstaja poseben primer partenogeneze, imenovane gimnogeneza, pri kateri je njihovo sodelovanje potrebno. V tem primeru sperma vstopi v jajčece in ga aktivira, da začne razvoj novega organizma.

Poeciliopsis gracilis, vrsta rib iz Srednje Amerike, s partenogenetsko razmnoževanjem. Fotografija Coletti, T. Posneta in urejena iz fishbase.de

Partenogeneza je zelo pogost pojav med rastlinami in živalmi. Obstajajo ocene, da se lahko pojavi v do 1% celotnega števila znanih vrst.

To je način razmnoževanja, ki se lahko pojavi pri praktično vseh velikih skupinah živali in rastlin. Izjema so morda bolj razvite taksone, kot so gymnosperms in sesalci, v katerih ni zanesljivih zapisov o njihovem pojavu.

Kaj je partenogeneza?

Najpreprostejši koncept partenogeneze kaže, da gre za razvoj jajčne celice pri novem posamezniku, ne da bi prišlo do oploditve. Vendar pa pri mnogih živalih zarodki, proizvedeni brez oploditve, trpijo visoko.

V nekaterih drugih primerih je sočasnost moške gamete potrebna samo za aktiviranje razvoja. Zato lahko rečemo, da partenogeneza obsega "proizvodnjo zarodka iz ženske gamete brez genetskega prispevka moške gamete z ali brez morebitnega razvoja pri odrasli".

Vrste

Partenogeneza je lahko odvisna od citoloških mehanizmov več vrst, vključno z:

-Tikoarthenogeneza

Temu pravimo tudi fakultativna partenogeneza, ko se občasno in spontano pojavi razvoj neplodnih jajčec. Ta vrsta partenogeneze je pri živalih zelo pogosta.

Po mnenju nekaterih avtorjev je edina resnična vrsta partenogeneze. Tvorba gamete v atikoarthenogenezi lahko vključuje meiotske delitve ali ne. Glede na prisotnost ali odsotnost mejoze lahko to partenogenezo razdelimo na:

Apomictic partenogeneza

Imenujejo ga tudi ameiotični ali diploidni. Pri tem pride do supresije mejoze. Potomci se razvijejo iz neplodnih jajčec, prek mitotske delitve.

V njem nastajajo organizmi, ki so gensko identični materi. Ta vrsta partenogeneze se ponavadi pojavlja v kolobarjih in večini skupin členonožcev.

Avtomatska partenogeneza

Imenujejo ga tudi mejotični ali haploidni. V tem procesu se ohranja mejoza. Obnovitev diploidnega stanja se zgodi s podvajanjem ali zlitjem gametov, ki jih proizvede mati. Ta vrsta partenogeneze se pojavlja pri žuželkah zelo pogosto.

-Ginogeneza

Ginogeneza je posebna vrsta spolne reprodukcije. Pri tem je potrebno, da sperma prodre v ovulo, da aktivira embrionalni razvoj.

Toda v nasprotju z običajno oploditvijo do zlitja moških in ženskih jeder ne pride. Po zlitju gameta se kromosomi sperme degenerirajo znotraj citoplazme jajčeca ali pa se lahko izločijo iz zigote.

Ginogenetski zarodek se bo razvil le na račun jedra jajčne celice. Zaradi tega so ginogenetske mladiče vse samice enake materi.

Ta vrsta razmnoževanja se lahko pojavi, če se ginegenetične samice parijo z biseksualnimi samci iste ali sorodnih vrst. Nekateri avtorji se mu ne zdijo ustrezni partenogenezi.

-Hibridgeneza

Gre za "hemiklonski" način razmnoževanja. Pri tem se starši različnih vrst parijo in pridelujejo hibride. Polovica genoma se prenaša spolno, druga polovica pa "klonsko".

Sperma se zlije v jedru jajčne celice in očetovski geni se izražajo v somatskih tkivih, vendar jih sistematično izločajo iz zarodne linije. Le mati bo gen prenesla na naslednje generacije.

Ta vrsta partenogeneze se običajno pojavlja pri ribjih vrstah iz rodu Poeciliopsis, opazili pa so jih tudi pri puščavskih mravljah Cataglyphis hispanica.

Druge vrste

Nekateri avtorji raje uporabljajo bolj utilitarno klasifikacijo te vrste razmnoževanja, tako da partenogenezo ločijo na dve drugi vrsti:

-Geografska partenogeneza

Zanj je značilno sožitje biseksualne oblike in parhenogenetske oblike, v eni sami vrsti ali v vrstah, ki so filogenetsko blizu, vendar imajo različno geografsko razširjenost.

Partenogenetski organizmi ponavadi zasedajo različne skupine kot njihovi bližnji sorodniki, ki se razmnožujejo spolno. Aseksualni organizmi imajo ponavadi širšo porazdelitev širino ali nadmorsko višino na otokih, v kserofilnih okoljih ali v motenih habitatih.

Tovrstno partenogenezo opažamo pri nekaterih vrstah rastlin, črvov, rakov, žuželk in kuščarjev.

-Ciklična partenogeneza

Organizmi se lahko razmnožujejo tako spolno kot partenogenetsko. V nekaterih obdobjih leta s partenogenezo nastajajo samo samice.

Vendar pa bodo v drugih obdobjih samice proizvajale tako samice kot samce, ki se bodo razmnoževali spolno.

Izvor partenogenetskih rodov

Pri biseksualnih vrstah, kjer potomci nastajajo s partenogenezo, bodo na splošno nastale partenogenetske samice. Te nastajajoče enostavne rodove se lahko fenotipsko in genotipično razlikujejo od njihovih biseksualnih sorodnikov. Obstaja več mehanizmov, ki lahko povzročijo te partenogenetske rodove.

Spontano

Do izgube spolne interakcije pride z mutacijami v genih, ki zavirajo mejozo, spreminjajo indukcijo seksa v okoljskih pogojih in uravnavajo hormonsko izražanje.

V skrajnih primerih bi mutacija lahko delovala s "popravljanjem" genotipa strogo partenogenetske rodu, ki bi lahko povzročil partenogenetske samce in samice.

S hibridizacijo

Hibridizacija je najpogostejši način pridobivanja partenogenetskih rodov pri živalih, opazimo pa jo lahko pri polžih, žuželkah, rakih in večini enospolnih vretenčarjev.

Izvirajo iz križanja dveh biseksualnih vrst, ki imajo visoko heterozigotičnost in značilne alele starševskih vrst. Pri njih je mejoza lahko ovira, kar povzroči izgubo spolnosti.

Nalezljivega izvora

Nastane s hibridizacijo med partenogenetskimi samicami in samci iste ali tesno povezane vrste. Verjame se, da je glavni vzrok poliploidije pri enotnih organizmih.

Pretok genov med spolnimi in partenogenetskimi rodovi omogoča širjenje genov na nalezljiv način. Zaradi tega lahko spolni organizmi nastanejo ali ustvarijo novo partenogenetsko linijo.

Nalezljiv izvor

Wolbachia pipientis je vrsta bakterij iz vrste proteobakterij, ki nosi približno 20% vseh vrst žuželk.

Odgovoren je za reproduktivne manipulacije svojih gostiteljev, kot so citoplazmatska nezdružljivost, feminizacija genetskih moških, smrt moških in partenogeneza. Okuži členonožce in ogorčice.

Prenaša se starševsko. Ta bakterija lahko povzroči partenogenezo pri parazitoidnih oseh iz rodu Trichogramma, pa tudi pri pršicah in drugih členonožcih.

Po drugi strani Xiphinematobacter, še ena bakterija, prizadene ogorčice Dorylaimida, ki povzročajo tudi partenogenezo.

Multicausal izvora

Pri mnogih vrstah partenogenetske proge nastajajo z enim samim mehanizmom. Pri drugih vrstah pa lahko nastanejo prek različnih mehanizmov. Na primer, partenogenetske rode ostracod imajo pogosto dvojni izvor.

Diploidni kloni nastanejo zaradi spontane izgube spolnosti, medtem ko poliploidni kloni nastanejo zaradi hibridizacije med partenogenetskimi samci in samicami iste ali sorodne vrste.

Drug primer je primer listne uši Rhopalosiphum padi. Pri tej vrsti lahko partenogenetske rodove nastanejo iz treh različnih izvorov: spontanega, hibridnega ali nalezljivega.

Organizmi, v katerih se pojavi partenogeneza

Rotifers

Med rotiferami obstajajo vrste, ki se razmnožujejo le z žensko apomiktično partenogenezo, in vrste, ki to partenogenezo izmenjujejo z navadno spolno reprodukcijo.

Prehod med aseksualno in spolno reprodukcijo nadzoruje okolje. Uspeh vrst rotifer, ki so popolnoma izgubile spolno razmnoževanje, je po mnenju nekaterih avtorjev posledica kopičenja mutacij v obdobjih eksponentne apomiktične partenogenetske reprodukcije.

To bi skupaj z "mitotičnim" križanjem omogočilo nastanek zadostne genotipske raznolikosti, da se prilagodi različnim okoljskim razmeram. Na ta način bi se odpravila velika prednost spolnega razmnoževanja.

Mollusks

O nekaterih vrstah mehkužcev polžev so poročali o partenogenezi. Med te vrste spadajo Potamopyrgus antipodarum, Tarebia granifera in vse vrste iz rodu Melanoides.

Vsi predstavniki slednjega roda, razen diploidne rase M. tuberculata, so poliploidni.

Raki

Ta vrsta razmnoževanja je bila dokumentirana za številne skupine rakov, vključno z notostraki, konkhostraki, anostrakosi, kladocerani, dekapodi in ostracodi.

Pri Cladoceri je značilna oblika razmnoževanja ciklična partenogeneza. Samice se od pomladi do poletja razmnožujejo partenogenetsko.

Kadar so okoljski pogoji neugodni, se organizmi razmnožujejo spolno, da bi tvorili encyst jajčeca, ki lahko v stanju mirovanja preživijo dolga obdobja.

Rak Cladocera Daphnia longispina s partenogenetskimi jajci. Fotografija Rolanda Birkea / Photolibrary / Getty Image. Vzeto in urejeno s strani thinkco.com

Marmorne rakovice (Procambarus fallax forma virginalis) so edini znani rakov iz jagodičja, ki se razmnožujejo le s partenogenezo.

Vretenčarji

Med hrustančnimi ribami se partenogeneza pojavlja vsaj v orlovem žarku, morskemu morskemu morskemu psu in kladivu. O kostnih ribah za vrste iz rodu Poecilliopsis so poročali o hibridgenezi.

Nekatere druge ribe lahko izmenjujejo spolno in partenogenetsko razmnoževanje. Mnoge vrste kuščarjev se razmnožujejo s partenogenezo. Verjame se, da je hibridizacija glavni vzrok za tovrstno razmnoževanje v njih.

O tikoparthenogenezi so poročali tudi pri drugih skupinah plazilcev, predvsem pitonih in drugih kač. Pri pticah so pri piščancih, puranih in nekaterih vrstah prepelice opazili spontano partenogenezo.

Pri sesalcih so materinski in očetovski genomi nujni za normalen embrionalni razvoj. Zaradi tega se v teh organizmih naravno ne pojavi partenogeneza.

To smo v laboratoriju poskusno dosegli. Vendar inducirana partenogeneza pogosto povzroči nenormalen razvoj.

Rastline

Številne rastlinske vrste predstavljajo dobro opredeljene vzorce geografske partenogeneze, kjer se partenogenetske oblike nahajajo bolj proti hladnim pasom. Spolne oblike so medtem bolj tropske kot njihove aseksualne vrstnice.

Reference

1. C. Simon, F. Delmonte, C. Rispe, T. Crease (2003). Filogenetski odnosi med partenogeni in njihovimi spolnimi sorodniki: možne poti partenogeneze pri živalih. Biološki časopis Linnean Society.
2. G. Scholtz, A. Braband, L. Tolley, A. Reiman, B. Mittmann, C. Lukhaup, F. Steuerwald, G. Vogt (2003). Partenogeneza v zunanjih rakah. Narava.
3. U. Mittwoch (1978). Članek o pregledu partenogeneze. Časopis za medicinsko genetiko.
4. NB Tcherfas (1971). Naravna in umetna ginegeneza rib. V: Seminar / študijsko potovanje FAO 1971 v ZSSR o genetski selekciji in hibridizaciji gojenih rib. 19. april - 29. maj 1968. Predavanja. Poročilo FAO / UNDP (TA), pridobljeno iz fao.org/.
5. PA Eyer, L. Leniaud, H. Darras in S. Aron (2013). Hibridogeneza zaradi toktomske partenogeneze pri dveh puščavskih mravljah Cataglyphis. Molekularna ekologija.
6. RKK Koivisto, HR Braig (2003). Mikroorganizmi in partenogeneza. Biološki časopis Linnean Society.