Как называется оплодотворение без самца
Самцы не нужны: как и какие животные размножаются без участия сперматозоидов
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.
Читайте «Хайтек» в
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?
Сам по себе партеногенез — это однополое, или «девственное» размножение — одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослом организме без оплодотворения. Хотя партеногенетическое размножение не сопровождается слиянием мужских и женских гамет, партеногенез всё же считается половым размножением, так как организм развивается из половой клетки. Считается, что партеногенез возник в процессе эволюции раздельнополых форм.
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.
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.
Добиться первого партеногенетического рождения млекопитающих удалось в 2004 году ученым из Токийского сельскохозяйственного университета. Биологи применили разработанную ими технологию гаплоидизации, то есть искусственного превращения соматических клеток самки мыши в гаплоидные (подобные то ли мужским, то ли женским гаметам) клетки. Затем в лабораторных условиях удалось добиться слияния этих клеток, «обманув» при помощи особых технологий геномный импринтинг. И, наконец, уже в материнском организме из клетки начал развиваться зародыш.
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.
10 Животных способных размножаться без партнера
Непорочное зачатие не является чем-то особенным. Способность к оплодотворению без самца, не редкое явление в природе и называется партеногенезом.
Удивительно, но многие виды размножаются асексуально и мы говорим не только о одноклеточных организмах. К ним относятся ряд растений и некоторые виды животных. Мы представляем 10 самых интригующих животных, которые могут оплодотворяться бесполым способом размножения.
В мире насчитываются 20 000 видов пчел, но только один вид способен оплодотворяться без участия самцов. Капские пчелы(лат. Apis mellifera capensis) — это Южно Африканский вид пчел, который способен к репродукции через процесс который в Африке называют телотуки. Телотуки— это такой вид партеногенеза, который позволяет пчелам работникам откладывать диплоидные женские яйца. В результате, из таких яиц, всегда рождаются самки.
Но только не большое количество Капских пчел имеют способность к самооплодотворению, они так же могут сохранять популяцию гетерозигодно, это означает, что недавно вылупившиеся пчелы не являются прямыми клонами родителя. Они имеют различные наборы хромосом, что делает их новыми, уникальными особями. Пчелы часто откладывают яйца, когда нужны новые рабочие или когда нужна новая королева.
Наиболее распространенным видом водяной блохи который встречается во всем мире, является Да́фнии(лат. Daphnia pulex). Этот подвид был первый из ракообразных, который обзавелся собственным геномом. Они так же имеют способность производить потомство с помощью процесса, который называется партеногенез. Данный процесс позволяет чередовать классическое оплодотворение и бесполое воспроизводство потомства.
Наблюдения за Daphnia pulex показали, что вид будет участвовать в циклическом партеногенезе, при благоприятных условиях в воде. Водяная блоха которая решила создать потомство, производит генетически идентичные яйца, состоящие полностью из самок. Генетический код остается тем же самым что у родителя, что способствует большей популяции самок для распространения своих генов. Это приводит к экспоненциальному росту общей популяции.
Если ваши ночные кошмары не достаточно ужасные, то просто знайте, что есть подвид пауков которые способны к самовоспроизведению. Но не спешите покупать огнемет, пауки-оонопиды, так же известные как пауки-гоблины, имеют размер от 1 до 3 миллиметров. Партеногенезом обладают несколько подвидов, включая подвид, под названием Triaeris stenaspis, который обитает в Иране, но данный вид успел уже распространится по всей Европе. Они достигают всего 2 мм в длину и не представляют угрозы для людей. Среди них никогда не попадаются мужские особи, поэтому ученые считают что они размножаются исключительно с помощью партеногенеза.
Женские особи Triaeris stenaspis размножаются так же, как и Капские пчелы. Они откладывают диплоидное яйцо, которое порождает новую особь женского пола. Каждое последующее поколение демонстрирует более низкие коэффициенты рождаемости, но этот вид продолжает размножаться с достаточным генетическим разнообразием в популяции своих потомков.
Владельцы аквариумов должно быть знакомы с маленькой улиткой Tarebia granifera, которая известна как мелания. Эти маленькие пресноводные улитки, обитают в основном в Юго-восточной Азии, но так же успели распространиться по всему миру. Они встречаются преимущественно в теплых водах, в таких местах как Гаваи, Куба, Доминиканская республика, Южная Африка, Техас, Айдахо, Флорида и другие Карибские острова.
Эти особи могут воспроизводить потомство двумя способами: партеногенетически и яйцевидным способом. Это означает, что их эмбрионы не покидают самку, пока они не будут готовы вылупиться. В результате получается улитка, которая воспроизводит потомка-клона. Это приводит к демографическим взрывам в небольших водоемах, например, в аквариумах. В популяциях встречаются самцы, но многие из них имеют не функциональные гениталии. Это говорит о том, что партеногенез является их основным средством размножения.
Самое интересное в мраморных раках, это не то что у них есть способность к самооплодотворению, а то что данный вид не существовал до 1990 года. Мраморные раки появились благодаря мутации родительского вида. Эти маленькие рачки, появились в 90-х на рынке германии, правда с ними появилась ещё одна проблема, они клонируют себя сотнями!
Одна самка мраморных раков может откладывать сотни яиц за один раз, поэтому через короткое время, помещенные в аквариум, мраморные раки заполоняют его полностью. В результате вид стал инвазивным, особенно участь коснулась острова Мадагаскар, где миллионы мраморных раков угрожают дикой природе и местной экосистеме.
5. Ящерица из Нью Мехико
В мире насчитываются примерно 1500 известных нам видов, которые могут размножатся с помощью партеногенеза, чаще всего это растения, насекомые и членистоногие. Способность к самовоспроизведению редко встречается у позвоночных, но несколько видов ящериц, обладают этим даром.
Ящерица из Нью Мехико Виптеил (англ. Whiptail), очень интересный экземпляр, т.к. весь вид данных ящериц может обходиться без самцов. Данный вид, является гибридом двух видов хлыстохвостых ящериц, у которых есть самцы в популяции. Гибридизация этих видов ящериц, не позволяет сформировать здоровое мужское потомство, но это не мешает новому виду оставлять новое поколение.
В сезон размножения самки начинают совокупляться, и одна из них берет на себя функции самца. Таким образом ящерицы могут откладывать около 4 яиц. А через два месяца рождается новое поколение самок данного гибрида.
Точное название лягушек Pelophylax esculentus, они является обычным европейским видом водяной и зеленой лягушки.
Это основной вид лягушек, чьи лапки используют в качестве еды во Франции. Данные лягушки размножаются путем гибридогенеза, который работает аналогично партеногенезу. Самки создают гибридогенетическое потомство, которое состоит наполовину из родительских генов, и второй половины генов, которые являются клониальными.
При этом процессе размножения берется генетический материал со стороны отца и рекомбинируется во что-то совершенно новое. Хотя этот процесс не совсем является партеногенезом или бесполым размножением, но он находится в этом списке из-за природы потомства. Каждое последующее поколение несет ДНК матери и гибридизированный геном отца. Следующее поколение может производить самцов, но их ДНК, в некотором смысле, является клоном их матери.
3.Вараны — Комодские Драконы
Комодские вараны очаровали людей своими невероятными размерами и схожестью с древними рептилиями, которые давно вымерли.
Они являются самыми крупными ящерицами и могут вырасти до 3 метров в длину и набирать до 70 кг веса. Эти ящерицы охотятся на крупных животных, таких, как олени, свиньи, и могут в исключительных случаях напасть и на человека. Их укус очень токсичен.
Эти рептилии, как известно, не размножались партеногенетически до 2005 года, пока в лондонском зоопарке, самка, которая 2 года не общалась с мужской особью, стала откладывать яйца. То же самое произошло и с другими варанами попавшими в неволю. Самое удивительное, что вылупившееся потомство состоит не только из женских, но и мужских особей.
Индейки способны размножаться через партеногенез, когда самок отделяют от самцов. Интересно, что самка индейки, помещенная в пределах слышимости самцов, будет самовоспроизводиться намного чаще, чем когда её держат в дали от них. Этот процесс встречается чаще у домашних птиц, выращенных на фермах, нежели у диких индюков.
Что интересно, при партеногенезе всегда рождается мужское потомство. Данные птенцы являются генетическими клонами своей матери, за исключением пола. Производители индейки учли данный факт при селекционировании данного вида, и вывели новый вид индейки с более крупной грудью.
Чем сложней организм, тем меньше вероятность что он может дать потомство бесполым способом размножения. Акулы определённо являются сложными организмами, но есть известные случаи размножения полосатых акул, без участия мужской особи. Полосатые акулы, давно изученный человеком вид, но способность к партеногенезу обнаружилась совсем недавно.
Первый случай произошел с акулой по имени Лиони, которая жила в бассейне отдельно от самцов несколько лет. Через четыре года раздельной жизни, она смогла отложить яйца которые дали потомство из трех особей. После тщательного наблюдения за остальными самками полосатой акулы, было доказано что они так же могут воспроизводить потомство без участие самцов. Так же было замечено, что самки способны передавать только свои гены своим потомкам, исключая мужские, даже если в оплодотворение происходило естественным образом.
. вывели новый вид индейки с более крупной грудью.
А почему только эти 10? Палочники тоже партеногенезом размножаются, и многие улитки, а не только мелании.
Я конечно всё понимаю, но даже исходя из названия понятно ведь, что акула на фото должна быть «полосатой», а не «пятнистой» или «леопардовой».
Спасибо, очень интересно
интересно: мелании могут выживать в наших водоёмах? или вымерзают? суровый инвазивный вид был бы..
10 животных. Покажите мне хоть 1 животное из этого списка. (автор поста не считается).
«Таким образом ящерицы могут откладывать около 4 яиц.»
Интересно, неужели 3,5-3,75 яйца?) Почему не 3-5 яиц, а около четырёх? 😁
Еврейка Мария тоже без партнёра могла размножаться
Правда ли, что, если дождевого червя разрубить пополам, получатся две жизнеспособные особи?
Многим из нас с детства известна история, что если дождевого червя разрезать пополам, то каждая половинка регенерирует до целого организма и заживёт своей жизнью. Мы решили проверить, правда ли это.
(Спойлер для ЛЛ: нет. Грубо говоря, «хвост» вместо головы отрастит второй хвост и умрёт от голода. Есть исключения. Вопрос, кажется, уже со всех сторон рассмотрен, но вдруг кому будет интересно поставить точку в истории с размножением «лопатным» методом 🙂
Контекст. Пользователи задают этот вопрос на сайтах и форумах, причём некоторые даже утверждают, что о такой способности червей им рассказывали учителя на уроках биологии в школе.
Дождевой (земляной) червь — беспозвоночный представитель отряда кольчатых червей, обитающий на всех континентах, кроме Антарктиды. Организм животного состоит из сегментов, их число варьируется от 80 до 300. Кольчатый червь имеет разные по строению головной и хвостовой концы. Вдоль всего тела расположена кровеносная и выделительная система, а дыхание осуществляется через кожу. Именно из-за кожного дыхания черви выползают на поверхность во время и после дождя, так как в переувлажнённой почве остаётся недостаточно кислорода.
Ближе к головному концу червя расположен «поясок», по-научному называемый клителлиумом, — утолщение, отвечающее за размножение червя. «Поясок» и следующие за ним сегменты (с 9 по 15) играют ключевую роль в регенерации животного. Если в результате травмы клителлиум остаётся на головном конце, то эта часть при благоприятных условиях способна к регенерации и может отрастить новый хвост. При этом вторая часть разрубленного животного «вырастить» новый рот не способна. Если рана и затянется, то на месте головы с ротовым отверстием появится ещё один хвост и организм погибнет от голода.
При этом важно отметить, что есть среди червей и те, кто способен к настоящим чудесам регенерации. Это плоские черви и их представитель — планария. Это водное хищное животное, обитающее как в пресной, так и в солёной воде, способно вырастить своё тело из фрагмента, составляющего всего 1/300 от размеров взрослого животного. Планарии могут восстановить не только всё своё тело, но даже и воспоминания. Учёные установили, что по мере отрастания новой головы нейроны «вспоминают» всё, что с ними происходило раньше.
Планария. Xavier japiot, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Итог. Дождевые черви, в отличие от планарий, имеют весьма ограниченную способность к регенерации. При условии разреза после 15-го сегмента головной конец может отрастить себе хвост. Но ни о каких двух самостоятельных особях речи идти не может, так как хвостовой конец в случае отделения от головы неминуемо погибает.
На Пикабу ставлю не все материалы, чтобы не топить в них ленту, она и так пострадала 🙂
(Все так же максимум два поста в день, ни спама, ни рекламы)