Cine are nevoie de partenogeneză?

Nu cu mult timp în urmă în natură sălbatică din largul coastei din Florida s-au găsit tineri reprezentanți ai speciei de tip pieptene (Pristis pectinata), născut, cel mai probabil, ca urmare a Concepției Imaculate. Acesta este al doilea caz înregistrat de parthenogeneză la vertebrate, care practică, de obicei, reproducerea sexuală, în sălbăticie. Partenogeneza la reprezentanții speciilor capabile de reproducere sexuală este numită facultativă.







Pentru prima dată, partenerogeneza facultativă în sălbăticie a fost descoperită în două specii înrudite de șerpi - cap de cupru și apă de protecție a botului. Oamenii de stiinta au descoperit mai multe femele insarcinate, iar observatiile ulterioare si testarea ADN a viprelor nascuti au aratat absenta ADN-ului paternal in ADN-ul puilor.

În grădinile zoologice și acvariile lumii din când în când, cu aceleași tipuri de animale, care în mod normal au nevoie de un bărbat și o femeie pentru reproducere, se produce aceeași poveste. Unul sau mai multe femele trăiesc în cameră și nu sunt bărbați. Pestele de pește, amfibieni și reptile, uneori, conțin ouă sau ouă, dar fără fertilizare embrionul nu se dezvoltă. Prin urmare, angajații le curăță, de obicei, și sa terminat.

Inducția parthenogenezei la păsări a fost observată pentru prima dată în cântece captive de amarine zebra. În ele, totuși, embrionul conceput în mod parietogenetic sa dezvoltat incorect și nu a apărut o incubație a unui individ viabil. În puii de găină, curcanii și porumbeii, sunt descrise cazurile de incubație ale unor persoane viabile, concepute parțialogenific, însă acest lucru este un eveniment destul de rar și păsările rezultate nu se simt întotdeauna bine.

In toate aceste cazuri, vom vedea exemple de opționale (opțional), partenogeneza, la care reprezentanți ai unor specii de vertebrate au recurs în absența unui partener (în grădini zoologice), sau atunci când devine dificil de a găsi un partener (ca în reducerea dimensiunii populației la pilorylov pieptene). Pe baza acestui fapt, se pare că partenogeneza este o strategie care pierde în mod deliberat și este adecvată doar să nu moară complet.

Cu toate acestea, această impresie nu este atât de adevărată. În natură, există aproximativ 80 de specii de vertebrate (amfibieni, reptile și pești) în care partenogeneza nu este opțională (din când în când), ci obligatorie (obligatorie). De regulă, toți reprezentanții unor astfel de specii de același sex. Este demn de remarcat că în timpul evoluției sexului original au avut doi, dar la un moment dat sexul "masculin" a fost pierdut. Datele studiilor genetice moleculare arată că reprezentanții detașării lui Newts au trecut la obligatoriu pentru partenogeneză, chiar și în timpul Pliocenului - cu 4-5 milioane de ani în urmă. La prima vedere, acest lucru îi dă lui Newts unele inconveniente: de la ouăle de incubație, copiii nu se desprind în mai mult de o treime din cazuri. Dar câștigătorii nu sunt judecați: unele specii în această formă au existat de câțiva milioane de ani și nu se grăbesc să moară. În plus, atunci când se colonizează zone greu accesibile (de exemplu, înalte), acestea pot avea un avantaj.

Pentru a înțelege de ce este așa, să comparăm reproducerea sexuală obișnuită și parthenogeneza. În timpul reproducerii sexuale în populație pot exista persoane destul de diferite de la celelalte, iar condițiile de mediu vor determina ce calități dau avantajul în momentul de față. Dar condițiile se pot schimba, iar brusc, o altă calitate se poate dovedi foarte utilă. Procesul sexual va asigura, în același timp, cea mai rapidă răspândire a unei noi calități utile în întreaga populație. Cu toate acestea, transmiterea de calitățile utile de moștenire va fi probabilistă în natură, și în timp ce difuzoarele sale nu constituie majoritatea în rândul populației, calitatea poate fi pierdut în următoarea generație. Dacă specia reproduce partenogenetic, o nouă calitate utilă va apărea doar într-o parte limitată a populației - în descendenții direcți ai primului proprietar. Dar va apărea garantat. În plus, la speciile care practică reproducerea sexuală, doar jumătate din indivizi poartă direct copii. Parthenogeneza vă permite să vă multiplicați mai rapid și nu este nevoie să alimentați "paraziți" sau să cheltuiți energia în găsirea unui partener.







Unele dintre speciile mai primitive folosesc ambele strategii: în condiții adverse pe care le practică reproducerea sexuală, oferind o mai bună adaptabilitate, iar în cazul în care condițiile devin brusc foarte favorabile, du-te pe partenogeneza și în creștere rapidă mărimea populației. Aceasta este, de exemplu, rotiferii. Vertebratele, aparent, nu pot regla procesul așa de fin și pot trece la partenogeneză doar în absența sau lipsa partenerilor. În acest caz, există o șopârlă feminină Komodo (probabil nu una), care a produs descendenți în ambele sensuri.

Deoarece la majoritatea vertebratelor, paragenogeneza se întâmplă în mod obișnuit foarte rar, dar uneori se întâmplă, trebuie să existe mecanisme care să o împiedice și uneori aceste mecanisme să nu reușească.

Interacțiunea spermatozoidului cu membranele exterioare ale oului este necesară pentru a începe procesul de divizare după fertilizare. Multe specii unisexuale, de exemplu, salamandere, sunt forțate să utilizeze sperma unor specii strâns legate. Astfel de spermatozoizi nu contribuie la contribuția genetică, dar încep procesul de divizare.

O problemă mult mai mare este că un singur set de cromozomi (haploid) este conținut, de obicei, într-un ou matur, gata de fertilizare și de fisiune. La vertebrate, un nou organism nu se poate dezvolta dintr-o astfel de celulă de ou, numărul cromozomilor ar trebui să se dubleze. De obicei, acest lucru se realizează prin adăugarea de cromozomi la sperma, dar dacă sperma nu este așteptată, trebuie să căutăm și alte variante.

Formarea unui ou maturat este precedată de două diviziuni de meioze. Precursorul celulelor stem din ovocite conține un set dublu de cromozomi. Înainte de prima diviziune a meiozei, toate cromozomii sunt dublate și se produce o recombinare omoloagă (schimb de situri). Apoi, celula este împărțit într-o cușcă mare, cu un set dublu de cromozomi (ou viitor) și o celulă mică, cu un set dublu de cromozomi (primul corp polar). Apoi, ou viitor suferă următoarele diviziunea: o celulă mare cu un singur set de cromozomi - ou și o cușcă mică, cu un singur set de cromozomi - al doilea corp polar.

Organele polare recent au devenit recent interesate de specialiști în tehnologiile de reproducere asistată. Printre ADN-ul organismelor polare conține în mod necesar copia exactă a ADN-ului de ou, și le-a luat pentru a studia, puteți afla în avans, în cazul în care ovulul nu conține defecte genetice.

Există mai multe strategii pentru dublarea materialului genetic pentru parthenogeneză. Una dintre ele este o dublare suplimentară a materialului genetic înainte de începerea meiozei. Cu această metodă, după a doua diviziune a meiozei, oul va avea un set dublu de cromozomi.

Alte modalități sunt de a inversa fuziunea celulelor după oricare dintre diviziunile meiozei sau chiar de a inversa fuziunea primelor două blastomere. Blastomerii numesc celule formate în primele etape ale divizării unui ou fertilizat. De obicei, astfel de celule au un set dublu de cromozomi, dar dacă aceștia împart un ovul nefertilizat, atunci nu există unde să luați un set dublu. Și blastomerele cu un singur set pot fuziona și pot forma o cușcă dublă.

Parthenogeneza ocupă poziția de mijloc între procesul sexual implicând doi părinți și reproducerea vegetativă. Genomul unui copil născut parțialogenetic nu coincide neapărat cu mama. În funcție de mecanism, copilul poate avea toate genele mamei și poate doar jumătate. În plus, ca rezultat al recombinării omoloage, genele pot fi amestecate parțial.

Sexul copilului, nascut ca rezultat al parthenogenezei, depinde de metoda de determinare a sexului acestei specii. La acele specii în care sexul este determinat de sistemul cromozomului XY, la fel ca și la om, este posibilă nașterea paranoagenetică a numai persoanelor de sex feminin. La păsări, reptile și amfibieni cu sistemul lor ZW (ZZ - om, ZW - de sex feminin), dimpotrivă, probabil, nașterea unui copil de orice sex: femeie atunci când copilul merge la intreaga genomului materne si masculine, atunci când o jumătate de două ori.

Se pune întrebarea, de ce niciunul dintre oamenii de știință nu a întâlnit vreodată cazuri confirmate de partenogeneză la mamifere. În general, cu ajutorul substanțelor chimice sau a curentului electric, oul de mamifere poate fi împărțit, fără a aștepta sperma. Răspunsul, aparent, se afla in imprimare genomica: ADN-ul in sperma si ovulul reglementate epigenetically, astfel încât embrionul din două celule de sex feminin sau masculin a încetat să crească într-un anumit moment din cauza lipsei de gene de produs dorit. In experimente, atunci cand transplantate intr-un nucleu ovulului matur al unui alt ou, sau celule de ou nuclee lipsit transplantat nucleul doua nuclee de sperma incepe sa se dezvolte, dar în curând întrerupt.

Ce perspective se deschide oamenilor? Desigur, nu trebuie să vorbești despre nașterea partogenetică a unor oameni noi, dar poți profita de asta. Numai a început să împartă oul - aceasta este o sursă incomparabilă de celule stem pluripotente. De-a lungul timpului probabil vor fi elaborate metodele de reprogramare a acestora în orice alte țesuturi și, eventual, organe. Dacă oul nefertilizat este divizat, genotipul și genotipul de celule stem viitoare vor fi identice cu genotipul gazdei, iar țesuturile și organele derivate din astfel de celule stem nu vor determina respingerea imună.

să te uiți la Polit.ru







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: