partenogeneza

Partenogeneza ( starożytny grecki παρθενογένεσις partenogeneza z, παρθένος Parthenos „ Virgin ” i γένεσις genesis „narodzin”, „Origin”), nawet partenogeneza lub dziewicze narodziny nazywa, jest formą jednopłciowy reprodukcji . Potomstwo powstaje z pojedynczych, niezapłodnionych komórek jajowych. Zjawisko to zostało po raz pierwszy opisane w XVIII wieku przez genewskich biologów i filozofów oświecenia Charlesa Bonneta .

Niektóre rośliny i zwierzęta żeńskie, takie jak B. mszyce i pchły wodne , ale także niektóre gatunki ryb i jaszczurek, ślimaki i węże doniczkowe mogą rozmnażać się jednopłciowo, tj. bez zapłodnienia przez konsekwenta płci męskiej: Niektóre hormony symulują sytuację zapłodnienia niezapłodnionej komórki jajowej, po czym rozpoczynają się podziały i dojrzewa do organizmu. Partenogeneza może być poprzedzona mejozą z wytworzeniem komórek jajowych lub może odbywać się bezpośrednio przez diploidalne komórki linii zarodkowej . W tym ostatnim nie dochodzi do rekombinacji, a powstałe potomstwo to klony matki. Więc rodzą się tylko kobiety.

Występowanie

Według obecnego stanu wiedzy partenogeneza jest uważana za trudną lub wręcz niemożliwą dla ssaków wyższych i torbaczy . Powodem tego jest tak zwany imprinting , który prawdopodobnie sprawia, że ​​jest nieuniknione, że zestaw chromosomów męski i żeński jest dostępny dla pełnego rozwoju zarodka . Prowadzone są jednak badania nad uzyskaniem linii ludzkich komórek macierzystych z niezapłodnionych komórek jajowych.

Dotychczas partenogeneza, która w naturalny sposób prowadzi do w pełni rozwiniętych organizmów, została udowodniona u wielu gatunków zwierząt, m.in.:

  • niektóre pajęczaki, w tym:

Formy partenogenezy

Partenogeneza obowiązkowa i fakultatywna

W partenogenezie rozróżnia się formy obowiązkowe i fakultatywne. W przeciwieństwie do partenogenezy obligatoryjnej istnieją gatunki w partenogenezie fakultatywnej, w których znane są populacje zarówno jednopłciowe, jak i biseksualne (skorpiony, mszyce , osy galasowe ). Zachodzą wszystkie przejścia do normalnych gatunków biseksualnych: samce mogą być nieco rzadsze niż samice, ich liczba może być bardzo niska lub mogą pojawiać się tylko w wyjątkowych sytuacjach. Jeśli jeden typ pokoleń generowanych partenogenetycznie i generowanych seksualnie regularnie zmienia się naprzemiennie, mówi się o heterogoni . Na przykład w przypadku mszyc tylko samice wyłaniają się z pokolenia poczętego płciowo przez samca i samicę. Powodem tego jest nieprzypadkowe segregacja z chromosomów płciowych X i O w czasie spermatogenezy . Te samice mogą rozmnażać się bez interwencji męskich gamet .

Thelytokia: samice jako potomstwo

Z reguły rozmnażanie partenogenetyczne nie daje osobników bezpłciowych, lecz kobiety o wszystkich typowych cechach anatomicznych i cytologicznych tej płci, których z reguły nie da się łatwo odróżnić od samic różnych płci lub populacji o prawidłowym (diplodiploidalnym) zapłodnieniu. Ta najbardziej powszechna forma partenogenezy jest również nazywana thelytokia (od starożytnej greki thelys = „kobieta” i tokos = „narodziny”; nazwa na cześć Carla von Siebolda ). W rzadkich przypadkach samice te kojarzą się z samcami o blisko spokrewnionych formach bez przekazywania męskiego genomu („pseudogamia”), ale zazwyczaj nie dochodzi do krycia. Ponadto rozróżnia się:

Partenogeneza automiktyczna

W automiktycznej partenogenezie, zwanej również automixis , podział redukcyjny mejozy zachodzi całkiem normalnie. Jądra nie są następnie dystrybuowane do komórek potomnych, ale dwa jądra natychmiast łączą się ponownie. To przywraca stary stan diploidalny i daje początek osobnikom żeńskim. U tych gatunków samce można stworzyć poprzez wyeliminowanie zestawu chromosomów X, ale często można to pominąć. ( komary motyle , mączliki )

Partenogeneza apomiktyczna

W apomiktyczne partenogenezy, nie ma podział redukcji (mejozy) w komórce jajowej , komórki jajowe są generowane przez podziału mitotycznego. Potomstwo ma ten sam zestaw chromosomów co matka. Istnieją następujące warianty:

Partenogeneza z zakażenia Wolbachią

Wiadomo, że bakterie z rodzaju Wolbachia , które żyją w komórkach płciowych swoich gospodarzy, są w stanie masowo manipulować określaniem płci potomstwa. U wielu gatunków zaobserwowano, że gatunki lub populacje zakażone Wolbachią produkują wyłącznie samice partenogeniczne. Mechanizm feminizacji polega na (bezpłciowym) duplikacji genomu, co skutkuje dziedziczeniem haplodiploidów u samic. U niektórych partenogenetycznych gatunków ryjkowców w ten sposób powstają triploidalne samice. Infekcja Wolbachia nie jest wyjątkiem. Zakłada się, że znaczna część (być może nawet do trzech czwartych) owadów i nieprzewidywalne wcześniej część innych stawonogów są zakażone z Wolbachia .

Arrhenotocia: żeńska lub męska w zależności od zapłodnienia

W arrhenotocia samice produkują komórki jajowe i jaja w zwykły sposób (poprzez mejozę ). Haploidalne samce rozwijają się z niezapłodnionych jaj, a diploidalne samice z zapłodnionych jaj . Dzieje się tak wśród owadów m.in. B. otoczone winged wszy , mszycami , a zwłaszcza w błonkoskrzydłych , typowym przykładem są pszczoły , których drony są utworzone przez ten postaci partenogenezy. Wytworzone w ten sposób komórki somatyczne samców zwykle pozostają haploidalne. U większości błonkoskrzydłych niektóre komórki lub linie komórkowe mogą odzyskać diploidalny zestaw chromosomów poprzez poliploidię, tak więc komórki w tkance jelitowej i mięśniowej lub naczyniach malpighiańskich u prawie wszystkich błonkoskrzydłych (w tym pszczoły miodnej) są diploidalne, a nawet poliploidalne. Czasami pojawiają się nawet diploidalne plemniki. Rzadsza postać arrhenotocia charakteryzuje się tym, że samce są początkowo tworzone w zwykły sposób iz genomem diploidalnym. Jednak po zapłodnieniu genom ojcowski jest eliminowany i przekazywany jest tylko genom matczyny. Jeśli chodzi o przekazywanie genów, nie ma różnicy w dziedziczeniu haplodiploidów. Ta forma Arrhenotokie jest szczególnie ważna dla owadów łuskowatych, które były badane.

Amfitocja: samice i samce jako potomstwo

W amfitotycznej lub mieszanej partenogenezie zarówno (diploidalne) samice, jak i (haploidalne) samce rozwijają się z niezapłodnionych jaj. Amfitocja jest bardzo rzadka, obserwowana głównie u niektórych gatunków os drzewnych .

Demarkacja

Poczęcie młodych zwierząt bez męskich partnerów seksualnych może również nastąpić poprzez przechowywanie nasienia w ciele samicy w receptaculum seminis lub poród następuje znacznie później po okresie spoczynku . W takich wątpliwych przypadkach często tylko porównanie genetyczne między matką a potomstwem może dowieść faktycznej partenogenezy.

Zobacz też

linki internetowe

Indywidualne dowody

  1. ↑ Hermann Schwartz: Cykl chromosomowy Tetraneura ulmi DE GEER . W: Journal for Cell Research and Microscopic Anatomy. Tom 15, 1932, s. 645-687.
  2. ↑ Ben Turner: Pojedyncza pszczoła tworzy armię klonów nastawioną na wytępienie kolejnego gatunku pszczół , na: alert naukowy z 25 lipca 2021 r. Źródło: LiveScience
  3. ↑ Pokolenie dziewicze: rekiny mogą rozmnażać się bez samców Spektrum.de
  4. ↑ Demian D. Chapman i in.: Narodziny dziewicy u rekina młota. W: Listy do biologii. Londyn 3.2007, 4, s. 425-427. PMID 17519185 ISSN  1744-9561 Pokolenie dziewicze: Hammerheads opanowali pojedynczą sztuczkę Spiegel Online
  5. ↑ Demian D. Chapman i wsp.: Partenogeneza u wielkokorpusowego rekina żałobnego, Carcharhinus limbatus czarnopłetwego Partenogeneza u wielkokorpusowego rekina żałobnego, Carcharhinus limbatus czarnopłetwego. W: Journal of Fish Biology. Oksford 73.2008, 6, s. 1473-1477. doi : 10.1111 / j.1095-8649.2008.02018.x ISSN  0022-1112
    Jak rekin przychodzi do dziecka . W: Wissenschaft.de. 10 października 2008, dostęp 8 września 2019 .
  6. ↑ Zoo w Lipsku osiąga wyjątkowy sukces hodowlany dla rekinów w Europie ( Memento z 22.02.2014 w Internet Archive ) Sächsische Zeitung
  7. ↑ Przejście z rozmnażania płciowego na partenogenetyczny u rekina zebry (Christine L. Dudgeon, Laura Coulton, Ren Bone, Jennifer R. Ovenden i Severine Thomas) opublikowano 16 stycznia 2017 r.
  8. ↑ Jungferngeburten „w scinexx.de
  9. ^ C. Moritz (1983): Partenogeneza u endemicznej australijskiej jaszczurki Heteronotia binoei (Gekkonidae). Nauka 220 (4598): 735-737. doi: 10.1126 / nauka.220.4598.735
  10. ↑ Partenogeneza u smoka z Komodo . W: Naturwissenschaftliche Rundschau. Stuttgart 2007 (60) 5, s. 257-258. ISSN  0028-1050
  11. ↑ Węże: pokolenie dziewiczy zdarza się również w dzikim Spiegel Online
  12. ^ TVM Groot, E. Bruins, JAJ Breeuwer: Molekularne dowody genetyczne na partenogenezę w pytonie birmańskim, Python molurus bivittatus . Heredity Vol. 90, 2003, s. 130-135.
  13. ^ MW Olsen: Partenogeneza ptaków. Publikacja USDA, Agricultural Research Service, ARS-NE 65, Beltsville (MD) 1975, s. 1-82. KE Nestor (2009): Ogromna Turcja. Partenogeneza u indyków. ( Pamiątka z 14 lipca 2010 r. w Internet Archive ) The Ohio State University (kopia internetowa Internet Archive )
    Czy indyki mogą się rozmnażać, gdy są młode? zeit.de
  14. ↑ Hermann Schwartz: Cykl chromosomowy Tetraneura ulmi DE GEER . W: Journal for Cell Research and Microscopic Anatomy. Tom 15, 1932, s. 645-687.
  15. ↑ Serge Aron, Ludivine de Menten, Dirk R. Van Bockstaele, Stephan M. Blank, Yves Roisin (2005): Kiedy samce błonkoskrzydłych odkryły na nowo diploidalność. W: Bieżąca biologia. Tom 15, Numer 9, s. 824-827. doi : 10.1016 / j.cub.2005.03.017
  16. ↑ G. Herrick i J. Seger (1999): Imprinting i eliminacja genomu ojcowskiego u owadów. W: R. Ohlsson (redaktor): Wdrukowanie genomowe: podejście interdyscyplinarne. Springer, s. 41-71.