Parthenogenese, hvad det består af, typer, organismer

736
Jonah Lester

Det parthenogenese er produktionen af ​​et embryo fra en kvindelig gamete uden genetisk bidrag fra en mandlig gamete, med eller uden en eventuel udvikling til en voksen. I de fleste tilfælde deltager ikke den mandlige kønsceller i den reproduktive proces.

Der er dog et specielt tilfælde af parthenogenese kaldet gymnogenese, hvor deres deltagelse er nødvendig. I dette tilfælde kommer sædcellerne ind i ægget og aktiverer det for at starte udviklingen af ​​en ny organisme..

Poeciliopsis gracilis, en fiskeart fra Mellemamerika, med parthenogenetisk reproduktion. Foto af Coletti, T. Taget og redigeret fra fishbase.de

Parthenogenese er et meget almindeligt fænomen blandt planter og dyr. Der er estimater for, at det kan forekomme hos op til 1% af det samlede antal kendte arter.

Det er en reproduktionsmetode, der kan forekomme i stort set alle store grupper af dyr og planter. Måske er undtagelsen i de mere udviklede taxaer, såsom gymnospermer og pattedyr, hvor der ikke er nogen pålidelige optegnelser om dets forekomst..

Artikelindeks

  • 1 Hvad er parthenogenese?
  • 2 slags
    • 2.1 -Ticoparthenogenese
    • 2.2 -Ginogenese
    • 2.3-Hybridgenese
  • 3 Andre typer
    • 3.1 -Geografisk parthenogenese
    • 3,2-cyklisk parthenogenese
  • 4 Oprindelse af parthenogenetiske slægter
    • 4.1 Spontan
    • 4.2 Ved hybridisering
    • 4.3 Smitsom oprindelse
    • 4.4 Smitsom oprindelse
    • 4.5 Multikausal oprindelse
  • 5 Organismer, hvor parthenogenese forekommer
    • 5.1 Rotorer
    • 5.2 Bløddyr
    • 5.3 Krebsdyr
    • 5.4 Hvirveldyr
    • 5.5 Planter
  • 6 Referencer

Hvad er parthenogenese?

Det enkleste begreb parthenogenese indikerer, at det er udviklingen af ​​ægcellen i et nyt individ uden befrugtning. Imidlertid lider embryonerne, der produceres uden befrugtning, i mange dyr med en høj dødelighed.

I nogle andre tilfælde er det nødvendigt kun med henblik på at aktivere udvikling. Af denne grund kan det siges, at parthenogenese består af "produktionen af ​​et embryo fra en kvindelig gamet uden noget genetisk bidrag fra en mandlig gamete med eller uden en eventuel udvikling hos en voksen".

Typer

Afhængig af de involverede cytologiske mekanismer kan parthenogenese være af flere typer, herunder:

-Ticoparthenogenese

Også kaldet fakultativ parthenogenese, kaldes det på denne måde, når udviklingen af ​​ufrugtede æg forekommer lejlighedsvis og spontant. Denne type parthenogenese er meget almindelig hos dyr.

Ifølge nogle forfattere er det den eneste virkelige type parthenogenese. Kønsdannelse ved aticoparthenogenese involverer måske eller måske ikke meiotiske opdelinger. Afhængig af tilstedeværelsen eller fraværet af meiose kan denne parthenogenese igen opdeles i:

Apomiktisk parthenogenese

Også kaldet ameiotisk eller diploid. I dette er der undertrykkelse af meiose. Afkomene udvikles fra ufrugtede æg gennem mitotisk opdeling.

Det giver anledning til organismer, der er genetisk identiske med moderen. Denne type parthenogenese forekommer normalt i rotifere og i de fleste grupper af leddyr..

Automatisk parthenogenese

Også kaldet meiotisk eller haploid. I denne proces opretholdes meiose. Gendannelsen af ​​den diploide tilstand sker ved duplikering eller fusion af gameter produceret af moderen. Denne type parthenogenese forekommer meget ofte hos insekter.

-Gynogenese

Gynogenese er en særlig type seksuel reproduktion. I dette er det nødvendigt, at sædcellerne trænger igennem ægget for at aktivere embryonal udvikling..

Men i modsætning til normal befrugtning forekommer fusion af han- og hunkernerne ikke. Efter fusion af kønsceller degenererer sædkromosomerne inden i æggets cytoplasma eller kan udvises fra zygoten..

Det gynogenetiske embryo udvikler sig kun på bekostning af ægens kerne. På grund af dette er gynogenetiske hvalpe alle identiske hunner med moderen..

Denne form for reproduktion kan forekomme, når gynogenetiske kvinder parrer sig med biseksuelle mænd af samme eller beslægtede art. Nogle forfattere betragter det ikke som en ordentlig parthenogenese.

-Hybridgenese

Det er en "hemiklonal" reproduktionsmetode. I dette parrer forældre til forskellige arter og producerer hybrider. Halvdelen af ​​genomet overføres seksuelt, mens den anden halvdel er "klonalt".

Sædsikringer i kernen i æg, og faderlige gener udtrykkes i somatiske væv, men de er systematisk ekskluderet fra kimlinjen. Kun moderen videregiver genomet til den næste generation.

Denne type parthenogenese forekommer normalt hos fiskearter af slægten Poeciliopsis, og er også blevet observeret i ørkenmyren Cataglyphis hispanica.

Andre typer

Nogle forfattere foretrækker en mere utilitaristisk klassificering af denne type reproduktion og differentierer parthenogenese i to andre typer:

-Geografisk parthenogenese

Det er kendetegnet ved sameksistensen af ​​en biseksuel form og en parthenogenetisk form i en enkelt art eller i arter, der er fylogenetisk tætte, men som har forskellig geografisk fordeling..

Parthenogenetiske organismer har tendens til at optage forskellige intervaller fra deres nære slægtninge, der reproducerer seksuelt. Aseksuelle organismer har tendens til at have højere fordelinger i længderetningen eller på højden, på øer, i xerofile miljøer eller i forstyrrede levesteder..

Denne type parthenogenese er blevet observeret i nogle arter af planter, orme, krebsdyr, insekter og firben..

-Cyklisk parthenogenese

Organismer kan reproducere både seksuelt og parthenogenetisk. I nogle perioder af året produceres kun hunner ved parthenogenese.

I andre perioder vil kvinderne dog producere både hunner og mænd, der reproducerer seksuelt..

Oprindelse af parthenogenetiske slægter

Hos biseksuelle arter, hvor afkom produceres ved parthenogenese, vil de generelt producere parthenogenetiske hunner. Disse nye unisex-slægter kan afvige meget fænotypisk og genotypisk fra deres biseksuelle kongenere. Der er flere mekanismer, der kan give anledning til disse parthenogenetiske slægter.

Spontan

Tabet af seksuel interaktion opstår gennem mutationer i gener, der undertrykker meiose, ændrer induktion af sex ved miljømæssige forhold og regulerer hormonel ekspression..

I ekstreme tilfælde kunne mutationen handle ved at "reparere" genotypen på en strengt parthenogenetisk afstamning, som kunne producere parthenogenetiske hanner og hunner..

Ved hybridisering

Hybridisering er den mest almindelige måde at producere parthenogenetiske slægter hos dyr på og kan observeres hos snegle, insekter, krebsdyr og mest unisexuelle hvirveldyr.

De stammer fra krydsning af to biseksuelle arter, der har høj heterozygositet og typiske alleler fra forældrenes arter. I disse kan meiose være en hindring, der forårsager tab af seksualitet.

Smitsom oprindelse

Det forekommer ved hybridisering mellem parthenogenetiske hunner og hanner af den samme eller nært beslægtede art. Det menes at være hovedårsagen til polyploidi i unisexuelle organismer..

Genstrømningen mellem seksuelle og parthenogenetiske slægter tillader spredning af gener på en smitsom måde. På grund af dette kan seksuelle organismer stamme fra hinanden eller skabe en ny parthenogenetisk linje.

Smitsom oprindelse

Wolbachia pipientis er en art af bakterier af phylum Proteobacteria, der er hjemsted for ca. 20% af alle insektarter.

Det er ansvarligt for reproduktionsmanipulationer i dets værter, såsom cytoplasmatisk inkompatibilitet, feminisering af genetiske mænd, mandlig død og parthenogenese. Inficerer leddyr og nematoder.

Det transmitteres forældre. Denne bakterie er i stand til at inducere parthenogenese i parasitoid hvepse fra slægten Trichogramma såvel som mider og andre leddyr.

På den anden side, Xiphinematobacter, andre bakterier, påvirker Dorylaimida nematoder og forårsager også parthenogenese.

Multicausal oprindelse

I mange arter genereres parthenogenetiske slægter af en enkelt mekanisme. Imidlertid kan de i andre arter opstå gennem forskellige mekanismer. For eksempel har ostracods parthenogenetiske slægter ofte en dobbelt oprindelse.

Diploide kloner stammer fra spontant tab af seksualitet, mens polyploide kloner stammer fra hybridisering mellem parthenogenetiske hanner og hunner af samme eller beslægtede art.

Et andet eksempel er bladlus Rhopalosiphum padi. I denne art kan parthenogenetiske slægter opstå fra tre forskellige oprindelser: spontan, hybrid eller smitsom..

Organismer, hvor parthenogenese forekommer

Rotorer

Blandt Rotifera er der arter, der kun reproducerer ved kvindelig apomiktisk parthenogenese og arter, der veksler denne parthenogenese med almindelig seksuel reproduktion.

Overgangen mellem aseksuel og seksuel reproduktion styres af miljøet. Succesen for rotiferarter, der har mistet seksuel reproduktion, skyldes ifølge nogle forfattere akkumulering af mutationer i perioder med eksponentiel apomiktisk parthenogenetisk reproduktion.

Dette sammen med den "mitotiske" krydsning gør det muligt at producere tilstrækkelig genotypediversitet til at tilpasse sig forskellige miljøforhold. På denne måde ville en stor fordel ved seksuel reproduktion blive elimineret..

Bløddyr

Parthenogenese er rapporteret for nogle arter af gastropod bløddyr. Blandt disse arter er Potamopyrgus antipodarum, Tarebia granifera, og alle arter af slægten Melanoider.

Alle repræsentanter for sidstnævnte slægt, undtagen diploid race af M. tuberculata, de er polyploid.

Krebsdyr

Denne type reproduktion er dokumenteret for adskillige grupper af krebsdyr, herunder notostracos, conchostracos, anostracos, cladoceros, decapods og ostracods..

I Cladocera er den typiske form for reproduktion ved cyklisk parthenogenese. Kvinder reproducerer parthenogenetisk fra forår til sommer.

Når miljøforholdene er ugunstige, reproducerer organismer sig seksuelt med det formål at danne encysted æg, der kan overleve lange ventetider..

Krebsdyr Cladocera Daphnia longispina med parthenogenetiske æg. Foto af Roland Birke / Fotobibliotek / Getty Image. Taget og redigeret fra thoughtco.com

Marmorkrabberne (Procambarus fallax form virginalis) er de eneste kendte krebsdyr fra decapod, der kun reproducerer ved parthenogenese.

Hvirveldyr

Blandt bruskfisk forekommer parthenogenese i det mindste ørnestråle, zebrahaj og hammerhaj. Hybridgenese er rapporteret hos knoglefisk for arter af slægten Poecilliopsis.

Nogle andre fisk kan skifte seksuel og parthenogenetisk reproduktion. Mange firbenarter reproducerer ved parthenogenese. Det antages, at hybridisering er hovedårsagen til denne type reproduktion i den samme.

Ticoparthenogenese er også rapporteret i andre grupper af krybdyr, hovedsageligt pythoner og andre slanger. Hos fugle er der observeret spontan parthenogenese hos kyllinger, kalkuner og nogle arter af vagtler..

Hos pattedyr er moder- og fadergenomet nødvendigt for normal embryonal udvikling. På grund af dette forekommer parthenogenese ikke naturligt i disse organismer..

Dette er opnået eksperimentelt i laboratoriet. Imidlertid resulterer induceret parthenogenese ofte i unormal udvikling..

Planter

Mange plantearter præsenterer veldefinerede mønstre for geografisk parthenogenese, hvor de parthenogenetiske former er placeret mere mod de kolde zoner. De seksuelle former er i mellemtiden mere tropiske end deres aseksuelle jævnaldrende..

Referencer

  1. C. Simon, F. Delmonte, C. Rispe, T. Crease (2003). Fylogenetiske forhold mellem parthenogener og deres seksuelle slægtninge: de mulige veje til parthenogenese hos dyr. Biologisk tidsskrift for Linnean Society.
  2. G. Scholtz, A. Braband, L. Tolley, A. Reiman, B. Mittmann, C. Lukhaup, F. Steuerwald, G. Vogt (2003). Parthenogenese i en outsider krebs. Natur.
  3. U. Mittwoch (1978). Parthenogenese gennemgangsartikel. Tidsskrift for medicinsk genetik.
  4. N.B. Tcherfas (1971). Naturlig og kunstig gynogenese af fisk. I: FAO 1971 Seminar / Study Tour i U.S.S.R. om genetisk selektion og hybridisering af dyrkede fisk. 19. april - 29. maj 1968. Forelæsninger. Rep. FAO / UNDP (TA), Gendannet fra fao.org/.
  5. P.A. Eyer, L. Leniaud, H. Darras og S. Aron (2013). Hybridogenese gennem thelytokøs parthenogenese i to Cataglyphis ørkenmyrer. Molekylær økologi.
  6. R.K.K. Koivisto, H. R. Braig (2003). Mikroorganismer og parthenogenese. Biologisk tidsskrift for Linnean Society.

Endnu ingen kommentarer