Партеногенетическое развитие известно у тлей пчел дафний

Обновлено: 07.07.2024

Дочерние организмы развиваются из неоплодотворенных яйцеклеток. Открыт в середине XVIII в. швейцарским натуралистом III. Бонне.

Значение партеногенеза:

1) размножение возможно при редких контактах разнополых особей;

2) резко возрастает численность популяции, так как потомство, как правило, многочисленно;

3) встречается в популяциях с высокой смертностью в течение одного сезона.

Виды партеногенеза:

1) облигатный (обязательный) партеногенез. Встречается в популяциях, состоящих исключительно из особей женского пола (у кавказской скалистой ящерицы). При этом вероятность встречи разнополых особей минимальна (скалы разделены глубокими ущельями). Без партеногенеза вся популяция оказалась бы на грани вымирания;

2) циклический (сезонный) партеногенез (у тлей, дафний, коловраток). Встречается в популяциях, которые исторически вымирали в больших количествах в определенное время года. У этих видов партеногенез сочетается с половым размножением. При этом в летнее время существуют только самки, которые откладывают два вида яиц — крупные и мелкие. Из крупных яиц партеногенетически появляются самки, а из мелких — самцы, которые оплодотворяют яйца, лежащие зимой на дне. Из них появляются исключительно самки;

3) факультативный (необязательный) партеногенез. Встречается у общественных насекомых (ос, пчел, муравьев). В популяции пчел из оплодотворенных яиц выходят самки (рабочие пчелы и царицы), из неоплодотворенных — самцы (трутни).

У этих видов партеногенез существует для регулирования

численного соотношения полов в популяции.

Выделяют также естественный (существует в естественных популяциях) и искусственный (используется человеком) партеногенез. Этот вид партеногенеза исследовал В. Н. Тихомиров. Он добился развития неоплодотворенных яиц тутового шелкопряда, раздражая их тонкой кисточкой или погружая на несколько секунд в серную кислоту (известно, что шелковую нить дают только самки).

Гиногенез(у костистых рыб и некоторых земноводных). Сперматозоид проникает в яйцеклетку и лишь стимулирует ее развитие. Ядро сперматозоида при этом с ядром яйцеклетки не слипнется и погибает, а источником наследственного материала для развития потомка служит ДНК ядра яйцеклетки.

Андрогенез. Вразвитии зародыша участвует мужское ядро, привнесенное в яйцеклетку, а ядро яйцеклетки при этом гибнет. Яйцеклетка дает лишь питательные вещества своей цитоплазмы.

Полиэмбриония.Зигота (эмбрион) делится на несколько частей бесполым способом, каждая из которых развивается в самостоятельный организм. Встречается у насекомых (наездников), броненосцев. У броненосцев клеточный материал первоначально одною зародыша на стадии бластулы равномерно разделяется между 4—8 зародышами, каждый из которых в дальнейшем дает полноценную особь.

К этой категории явлений можно отнести появление однояйцевых близнецов у человека.

Некоторые животные могут производить потомство без спаривания с помощью партеногенеза. Как это у них получается? Возможен ли такой вариант размножения у человека? Рассказываем главное о необычном явлении природы.

Что такое партеногенез?

Процесс, называемый партеногенезом, позволяет различным существам — от медоносных пчел до гремучих змей — размножатся без участия самца. Это форма полового размножения, при котором развитие организма происходит из женской половой клетки (яйцеклетки) без оплодотворения ее мужской (сперматозоид).

Один из самых обсуждаемых случаев партеногенеза произошел с акулой-зеброй Леони, живущей вместе с другими акулами-самками в Австралийском аквариуме Reef HQ. В конце января 2017 года ученые опубликовали статью о ней. Хотя она не пересекалась с самцом акулы уже три года, эта пойманная в неволе особь отложила яйца, из которых вылупились три жизнеспособных детеныша.

Несколькими годами ранее в зоопарке Луисвилля самка сетчатого питона по имени Тельма, которая никогда даже не видела питона-самца, отложила шесть яиц. Из них появились здоровые молодые змеи. Исследование ее ДНК, опубликованное в Биологическом журнале Линнеевского общества, показало, что Тельма является единственным родителем всех змеенышей.

А в 2006 году в Англии самка комодского варана по имени Флора совершила аналогичный подвиг, озадачив хранителей зоопарка Честера.

Как это работает?

Половое размножение происходит при участии двух компонентов: яйцеклетке и сперматозоида. Каждый предоставляет половину генетической информации, необходимой для создания живого организма. Но при партеногенезе организм находит уникальный способ восполнения генов, обычно обеспечиваемых сперматозоидом.

Яичники производят яйцеклетки посредством сложного процесса — мейоза. Во время него клетки реплицируются, реорганизуются и разделяются. Такие яйцеклетки содержат только половину материнских хромосом с одной копией каждой хромосомы. Они называются гаплоидными клетками (те, что содержат две хромосомные копии, называются диплоидными).

В процессе мейоза появляются побочные продукты: более мелкие клетки — полярные тельца.

В одной из версий партеногенеза — автомиксиса, в организме полярное тело объединяется с яйцеклеткой для создания потомства. Этот процесс, который задокументирован у акул, слегка перетасовывает материнские гены для создания потомства, похожего на мать, но не создания ее точных клонов.

В другой форме партеногенеза, апомиксисе, клетки реплицируются посредством митоза. В этом процессе одна клетка дублируется, чтобы создать две диплоидные. Таким образом осуществляется своего рода генетическое копирование и вставка. Поскольку эти клетки никогда не подвергаются процессу смешения генов мейоза, потомство, полученное таким образом, является генетически идентичными клонами своих родителей. Эта форма партеногенеза чаще встречается у растений.

Для большинства организмов, которые размножаются первым способом, посредством автомиксиса, потомство обычно получает две Х-хромосомы от своей матери. Две Х-хромосомы, основная генетическая кладовая, сцепленная с полом, дают потомство только женского пола.

Но в редких случаях такие животные, как тля, могут производить плодовитое потомство мужского пола, которое генетически идентично своей матери, за исключением отсутствия второй Х-хромосомы. Эти самцы обычно плодовиты, но поскольку они способны производить только сперму, содержащую Х-хромосомы, все их потомство будет самками.

Партеногенез следует отличать от бесполого размножения, которое осуществляется всегда при помощи соматических органов и клеток (размножение делением, почкованием и т.п.).

Кстати, партеногенез бывает естественный — нормальный способ размножения некоторых организмов в природе и искусственный, вызываемый экспериментально действием разных раздражителей на неоплодотворенную яйцеклетку, в норме нуждающуюся в оплодотворении.

Вообще партеногенез делят также на генеративный, или гаплоидный, и соматический (он может быть диплоидным и полиплоидным). При генеративном партеногенезе в делящихся клетках тела наблюдается гаплоидное число хромосом (n); этот случай относительно редок (гаплоидные самцы — трутни пчел). При соматическом партеногенезе в делящихся клетках тела наблюдается исходное диплоидное (2n) или полиплоидное (Зn, 4n, 5n, редко даже 6n и 8n) число хромосом.

Партеногенез у животных

Исходная форма партеногенеза — зачаточный, или рудиментарный партеногенез — свойственен многим видам животных в тех случаях, когда их яйца остаются неоплодотворёнными. Как правило, зачаточный партеногенез ограничивается начальными стадиями зародышевого развития; однако иногда развитие достигает конечных стадий.

За миллионы лет животные воспроизводились посредством партеногенеза, который впервые появился у некоторых из самых маленьких и простых организмов. Ученые считают, что для более продвинутых животных, таких как позвоночные, способность к бесполому размножению стала последней попыткой для видов, находящихся в неблагоприятных условиях. Это может объяснить, почему партеногенез возможен у стольких видов пустынных и островных видов.

Большинство животных, размножающихся посредством партеногенеза, — это мелкие беспозвоночные, такие как пчелы, осы, муравьи и тли, которые могут чередоваться между половым и бесполым размножением. Партеногенез наблюдается у более чем 80 видов позвоночных, около половины из которых — рыбы или ящерицы. Редко когда сложные позвоночные, такие как акулы, змеи и крупные ящерицы, полагаются на бесполое размножение, поэтому Леони и другие поначалу ставили ученых в тупик.

Различают облигатный партеногенез, при котором яйца способны только к партеногенетическому развитию, и факультативный, при котором яйца могут развиваться и посредством партеногенеза, и в результате оплодотворения (у многих перепончатокрылых насекомых, например у пчел, из неоплодотворенных яиц развиваются самцы (трутни), из оплодотворенных — женские особи (матки и рабочие пчелы).

Многие виды животных, не имеющие самцов, способны к длительному размножению путем партеногенеза — константный партеногенез. У некоторых видов наряду с партеногенетической женской расой существует обоеполая раса (исходный вид), занимающая иногда другой ареал — географический партеногенез (бабочки чехлоноски, многие жуки, многоножки, моллюски, коловратки, дафнии, из позвоночных — ящерицы и др.).

А бывает искусственный партеногенез?

Искусственный партеногенез у животных впервые получен русским зоологом Александром Тихомировым. В 1886 году ему удалось показать, что неоплодотворенные яйца тутового шелкопряда можно побудить к развитию растворами сильных кислот, трением и другими раздражителями. В дальнейшем искусственный партеногенез был получен Жаком Лёбом и другими учеными у многих животных, главным образом у морских беспозвоночных, а также у некоторых земноводных (лягушка) и даже млекопитающих (кролик).

Искусственный партеногенез вызывают действием на яйца гипертонических или гипотонических растворов (осмотический партеногенез), уколом яйца иглой, смоченной гемолимфой (травматический партеногенез), резким охлаждением и особенно нагревом (температурный партеногенез), а также действием кислот, щелочей и других химикатов.

С помощью искусственного партеногенеза обычно удается получать лишь начальные стадии развития организма; полный партеногенез достигается редко, хотя известны случаи полного партеногенеза даже у позвоночных животных.

В 2003 году ученым из Института развития клеточной технологии (штат Массачусетс, США) удалось получить полноценные эмбрионы из неоплодотворенных яйцеклеток у 4 из 28 испытуемых макак. Это произошло благодаря особому химическому препарату, стимулирующему деление яйцеклетки.

Может ли человек размножаться партеногензом?

У человека известны случаи, когда под влиянием стрессовых ситуаций высоких температур и в других экстремальных ситуациях женская яйцеклетка может начать делится, даже если не оплодотворена, но в 99,9% случаев она вскоре погибает.

В рассуждениях о партеногенезе неизбежно всплывает тема одного из главных догматов христианства — непорочного зачатия Девы Марии. Не хранят ли евангельские предания свидетельство о партеногенетическом рождении человека? Противники этой версии указывают на то, что, будь это так, младенец Иисус должен был бы родиться девочкой — разумеется, из-за отсутствия в яйцеклетке Y-хромосом.

К сожалению, на пути партеногенеза человека воздвигнут мощный заслон природой.

Известно, что никакие млекопитающие не воспроизводятся таким образом, потому что, в отличие от более простых организмов, млекопитающие полагаются на процесс, называемый геномным импринтингом.

Дело в том, что для развивающегося зародыша млекопитающего, образно говоря, не безразлично, от кого достался тот или иной ген — от мамы или от папы. Ген, отвечающий за развитие какого-нибудь жизненного важного органа, просто не будет работать, проявлять себя, если он имеет неправильный половой маркер. Если у потомства был бы только один родитель, некоторые гены не смогли бы активироваться вообще, что сделало потомство нежизнеспособным. Именно поэтому, даже если заставить яйцеклетку млекопитающего делиться, скажем, с помощью неких внешних раздражителей, нет никаких шансов на то, что в результате на свет появится жизнеспособный организм. Геномный импринтинг заблокирует развитие зародыша на ранних стадиях. Если, конечно, в дело не вмешается генная инженерия.

Стратегия одиночного выживания

В некоторых очень редких случаях виды животных размножаются исключительно путем партеногенеза. Одним из таких видов является ящерица Aspidoscelis uniparens, все ее особи женского пола.

У некоторых насекомых, саламандр и плоских червей, как ни странно, наличие спермы запускает партеногенез. Сперматозоиды запускают процесс, проникая в яйцеклетку, но позже дегенерируют, оставляя только материнские хромосомы. В этом случае сперма только запускает развитие яйцеклетки — она не вносит никакого генетического вклада.

Способность к бесполому размножению позволяет животным передавать свои гены, не тратя энергию на поиск партнера, и, таким образом, может помочь поддерживать вид в сложных условиях. Например, если варан прибывает на необитаемый остров, она одна может создать популяцию посредством партеногенеза.

Однако, поскольку каждый человек будет генетически идентичным, матери комодских варанов и их дочери будут более уязвимы к болезням и изменениям окружающей среды, чем генетически измененная группа. Например, в некоторых районах Нью-Мексико некоторые популяции самок ящериц имеют почти идентичный генетический профиль.

Для воспроизведения себе подобных, необходимо, чтобы в спаривании принимали участие особи мужского и женского пола. Однако, в природе существуют примеры непорочного зачатия, и речь не только об организмах, состоящих из одной клетки. Название этому явлению – партеногенез. Размножаться без участия мужских особей способны животные и растительные организмы. Предлагаем познакомиться с наиболее яркими примерами партеногенеза.

Яркие представители живых существ, которые поддерживают популяцию, путем круглогодичного клонирования самих себя. Это происходит, путем откладывания яиц. Одна взрослая особь способна за сутки воспроизвести двенадцать себе подобных. Скорость партеногенеза тли зависит от количества поблизости ее естественных врагов – божьих коровок. Чем больше хищников, тем быстрее происходить процесс увеличения численности колонии тли.

Рак мраморный

Долгие годы о партеногенезе ракообразных не было ничего известно. Лишь к середине девяностых годов двадцатого века, ученые обнаружили мраморных раков, которым для размножения не требуются особи мужского пола. Для получения здорового потомства эти существа не нуждаются в наличии поблизости самцов. Эти представители семейства ракообразных первые и пока единственные, кто использует для размножения партеногенез.

Самцы мраморных раков стерильны. Однако, после полового акта, который не несет оплодотворения, у самок происходит изменение гормонального фона, который способствует делению яйцеклетки. Постепенно этот вид ракообразных, благодаря этой особенности вытесняет из водоемов другие виды сородичей, других животных.

Пчелы

Мужские особи пчел отличаются большими размерами по сравнению с рабочими, у них лучше развиты органы чувств. Называют пчелиных самцов трутнями. Они существуют для единой цели – совокупления с маткой. Королева пчел совокупляется единожды в жизни. В процессе совокупления пчелиная королева собирает необходимое количество спермы внутрь семяприемника – специального органа, который существует специально для этой цели.

После, на протяжении всей жизни откладывает оплодотворенные и неоплодотворенные яйца. Из оплодотворенных появляются рабочие пчелы, а трутни – из неоплодотворенных. Этот способ воспроизводства помогает при гибели большого количества членов одной пчелиной семьи, королева быстро восстановит популяцию, в которой будет достаточно рабочих особей и трутней.

Улитки мелании

У особей мужского пола этих улиток атрофированы гениталии. По этой причине самцы не способны принимать участие в оплодотворении самок. Именно, женские особи улиток меланий взяли на себя ответственность за продолжение рода. Благодаря быстрому росту популяции, эти улитки популярны у аквариумистов. Их способность объедать водоросли со стенок аквариума делает их востребованными в кругах любителей декоративных рыбок.

Для стремительного увеличения популяции достаточно поддерживать высокую температуру воды, обеспечить улиток дополнительным прикормом. В странах с жарким климатом – Куба, Америка, Южная Африка и Доминикана, в определенные годы улитки мелании становились причинами возникновения природных катастроф. К решению перенаселения улитками местных водоемов привлекали ученых и экологов.

Тихоходки

Эти неизвестные в широких кругах существа бьют все рекорды в вопросе выживаемости. Особей этих микроскопических существ были найдены под толщей льда, в водах горячих источников. Тихоходки, это многоклеточные существа, у которых есть нервная, пищеварительная и выделительная системы. В случае наступления неблагоприятного периода, они впадают в длительное состояние анабиоза, выходят из которого после его завершения.

Особи женского пола этих существ способны обходиться без самцов. Размножаются они вне зависимости от присутствия, отсутствия полового партнера. При оплодотворении самцом, самка откладывает не более пятнадцати яиц, при его отсутствии – более тридцати пяти.

Дафния или блоха водяная

Природной средой обитания дафнии являются водоемы Австралии, Европы и Америки. Водяные блохи способны воспроизводить потомство, путем циклического партеногенеза. Циклический партеногенез подразумевает получение потомства, посредством полового акта и без него. После длительных наблюдений да дафнией, ученые сделали вывод, что эти существа используют партеногенез при условии благоприятных условий – высокой температуры воды, достаточного количества пищи.

При условии наличия поблизости особи мужского пола, самка дафнии спаривается, при отсутствии самца, воссоздает потомство, аналогичное себе. В кладке, полученной в процессе партеногенеза, все молодые особи будут женского пола с неизменным генетическим кодом.

Благодаря этой особенности растет популяция самок дафнии, способных к партеногенезу.

Партеногенез — девственное размножение, одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки развиваются без оплодотворения.

Партеногенетическое размножение описано для тлёй|тлей, дафний, некоторых рыб и др. животных. Образование яйцеклетки при партеногенезе, как правило, происходит путём обычного митотического деления, без редукции хромосом и их перекомбинирования. Развивающиеся организмы при этом полностью идентичны материнскому. У многих перепончатокрылых насекомых, в том числе и у медоносной пчелы|пчёлы, яйцеклетки образуются в результате мейоза и являются гаплоидными. Они могут быть оплодотворены, а могут развиваться и партеногенетически. Пчелиная матка, например, откладывает как оплодотворённые, диплоидные яйца|яйца, так и неоплодотворенные, гаплоидные. Из диплоидных яиц развиваются самки (в зависимости от кормления личинок — рабочие пчелы|пчёлы или матки), а из гаплоидных в результате партеногенетического развития возникают трутни.

У рыб, в частности у серебряного карася, у некоторых тритонов наблюдается разновидность партеногенеза — гиногенез. В случае гиногенеза обязательное условие развития неоплодотворенного яйца|яйца — проникновение в него спермия, который может быть и другой видовой принадлежности. При этом истинного оплодотворения не происходит, ядро спермия погибает, но само проникновение спермия в яйцо является стимулом для начала дробления неоплодотворенной яйцеклетки.

Партеногенез можно вызвать экспериментально, воздействуя на неоплодотворенные яйца|яйца высокой температурой, кислотами, светом и другими агентами.

Видео по теме : Партеногенез

Партеногенез

Особую форму полового размножения представляет собой партеногенез, или девственное размножение, — развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки. Данная форма размножения характерна|характерна главным образом для видов, обладающих коротким жизненным циклом с выраженными сезонными изменениями.

Партеногенез бывает гаплоидным и диплоидным.

При гаплоидном (генеративном) партеногенезе новый организм развивается из гаплоидной яйцеклетки. Получаемые при этом особи могут быть только мужскими, только женскими или теми и другими. Это зависит от хромосомного определения пола. Например, у пчёл, паразитических ос, муравьёв в результате партеногенеза из неоплодотворенных яиц появляются самцы, в то время как из оплодотворённых —диплоидные самки, что приводит к возникновению различных каст организмов. Такой механизм размножения у общественных насекомых позволяет регулировать численность потомков каждого типа.

У тлёй|тлей, дафний, коловраток, некоторых ящериц наблюдается диплоидный (соматический) партеногенез, при котором ооци-ты самки формируют диплоидные яйцеклетки. Например, у дафний самки диплоидны, а самцы гаплоидны. В благоприятных условиях у дафний не происходит мейоза: диплоидные яйцеклетки развиваются без оплодотворения и дают начало|начало самкам. У скальных ящериц перед мейозом происходит митотическое увеличение числа|числа хромосом в клетках половых желёз. Далее клетки проходят нормальный цикл мейоза, и в результате образуются диплоидные яйцеклетки, которые без оплодотворения дают начало|начало новому поколению, состоящему только из самок. Это позволяет поддерживать численность особей|особей в условиях, когда затруднена встреча особей|особей разного пола.

Установлено существование естественного партеногенеза у птиц. У одной из пород индеек яйца|яйца часто развиваются партено-генетически, причём из них появляются только самцы.

У многих видов партеногенез носит циклический характер. У тлёй|тлей, дафний, коловраток в летнее|лётнее время существуют лишь самки, развивающиеся партеногенетически, а осенью партеногенез сменяется размножением с оплодотворением. Циклический партеногенез исторически развивался у видов животных, которые погибают в большом количестве. Широко распространён партеногенез у паразитических червей, находящихся на личиночных стадиях развития, что обеспечивает их интенсивное размножение и выживание, несмотря на массовую гибель на различных этапах жизненного цикла.

Партеногенез можно вызвать искусственно. Советский Учёный Б. Л. Астауров опытным путём (раздражая разными способами поверхность яиц тутового шелкопряда: механически поглаживая кисточкой или делая уколы иглой, химически помещая яйца|яйца в различные кислоты|кислоты, термически — нагревая яйца|яйца) добился эффекта дробления яиц без оплодотворения. В дальнейшем американец Грегори Пинкус из неоплодотворен ных яиц партеногенетически получил взрослых лягушек и кроликов-

В природе естественный партеногнез встречается у ряда растений (одуванчик, ястребинка и др.) и носит название апомиксис Под апомиксисом обычно понимают либо развитие из неопло-дотворенной яйцеклетки, либо возникновение зародыша вообще не из гамет (например, у цветковых растений зародыш может развиваться из различных клеток зародышевого мешка).

ПАРТЕНОГЕНЕЗ — (от греч. parthenos девственница и …генез), девственное размножение, одна из форм полового размножения организмов, при к рой жён. половые клетки (яйцеклетки, яйца|яйца) развиваются без оплодотворения. Т. о., П. половое, но однополое размножение,… … Биологический энциклопедический словарь

Читайте также: