Parthenogeneze z čeho se skládá, typy, organismy

4828
Anthony Golden

The partenogeneze je produkce embrya ze ženské gamety bez genetického přispění mužské gamety, s případným vývojem do dospělosti nebo bez něj. Ve většině případů neexistuje žádná mužská gameta v reprodukčním procesu.

Existuje však zvláštní případ parthenogeneze zvaný gymnogenesis, ve kterém je jejich účast nezbytná. V tomto případě spermie vstupuje do vajíčka a aktivuje jej, aby zahájila vývoj nového organismu..

Poeciliopsis gracilis, druh ryb ze Střední Ameriky, s parthenogenetickou reprodukcí. Fotografie Coletti, T. Převzato a upraveno z fishbase.de

Partenogeneze je velmi častým jevem mezi rostlinami a zvířaty. Existují odhady, že se může vyskytovat až u 1% z celkového počtu známých druhů.

Jedná se o způsob reprodukce, který se může vyskytovat prakticky u všech velkých skupin zvířat a rostlin. Výjimkou jsou pravděpodobně rozvinutější taxony, jako jsou gymnospermy a savci, u nichž neexistují spolehlivé záznamy o jejich výskytu..

Rejstřík článků

  • 1 Co je to partenogeneze?
  • 2 druhy
    • 2.1 - Tikoparthenogeneze
    • 2.2 -Ginogeneze
    • 2.3 - Hybridgeneze
  • 3 Jiné typy
    • 3.1 - Geografická partenogeneze
    • 3,2-cyklická partenogeneze
  • 4 Původ parthenogenetických linií
    • 4.1 Spontánní
    • 4.2 Hybridizací
    • 4.3 Nakažlivý původ
    • 4.4 Infekční původ
    • 4.5 Více kauzální původ
  • 5 Organismy, ve kterých dochází k partenogenezi
    • 5.1 Rotifery
    • 5.2 Měkkýši
    • 5.3 Korýši
    • 5.4 Obratlovci
    • 5.5 Rostliny
  • 6 Reference

Co je to partenogeneze?

Nejjednodušší koncept parthenogeneze naznačuje, že se jedná o vývoj vaječné buňky u nového jedince bez oplodnění. U mnoha zvířat však embrya produkovaná bez oplodnění trpí vysokou úmrtností.

V některých dalších případech je souběh mužské gamety nezbytný pouze pro aktivaci vývoje. Z tohoto důvodu lze říci, že partenogeneze spočívá v „produkci embrya ze ženské gamety bez jakéhokoli genetického příspěvku z mužské gamety s případným vývojem u dospělého nebo bez něj“.

Typy

V závislosti na použitých cytologických mechanismech může být partenogeneze několika typů, včetně:

-Tikoparthenogeneze

Nazývá se také fakultativní partenogeneze, nazývá se tímto způsobem, když k vývoji neoplodněných vajíček dochází příležitostně a spontánně. Tento typ parthenogeneze je u zvířat velmi běžný.

Podle některých autorů je to jediný skutečný typ parthenogeneze. Tvorba gamety v atikopartenogenezi může nebo nemusí zahrnovat meiotické dělení. V závislosti na přítomnosti nebo nepřítomnosti meiózy lze tuto parthenogenezu rozdělit na:

Apomiktická partenogeneze

Také se nazývá ameiotikum nebo diploid. V tom je potlačení meiózy. Potomci se vyvíjejí z neoplodněných vajíček prostřednictvím mitotického dělení.

Dává vzniknout organismům, které jsou geneticky identické s matkou. Tento typ parthenogeneze se obvykle vyskytuje u vířníků a většiny skupin členovců..

Automatická partenogeneze

Také se nazývá meiotický nebo haploidní. V tomto procesu je zachována meióza. K obnovení diploidního stavu dochází duplikací nebo fúzí gamet produkovaných matkou. Tento typ parthenogeneze se u hmyzu vyskytuje velmi často.

-Gynogeneze

Gynogeneze je speciální typ sexuální reprodukce. V tomto případě je nutné, aby spermie proniklo do vajíčka, aby se aktivoval embryonální vývoj..

Ale na rozdíl od normálního oplodnění nedochází k fúzi mužských a ženských jader. Po fúzi gamet chromozómy spermií degenerují v cytoplazmě vajíčka nebo mohou být vyloučeny ze zygoty.

Gynogenetické embryo se bude vyvíjet pouze na úkor jádra vajíčka. Z tohoto důvodu jsou gynogenetická štěňata samice stejné jako matka..

Tento typ reprodukce může nastat, když se gynogenetické ženy páří s bisexuálními muži stejného nebo příbuzného druhu. Někteří autoři to nepovažují za správnou partenogenezi.

-Hybridgeneze

Jedná se o „hemiklonální“ způsob reprodukce. V tomto se rodiče různých druhů páří a produkují hybridy. Polovina genomu se přenáší sexuálně, zatímco druhá polovina je „klonálně“.

Spermie se spojují v jádru vajíčka a otcovské geny jsou exprimovány ve somatických tkáních, ale jsou systematicky vyloučeny ze zárodečné linie. Pouze matka předá genom další generaci.

Tento typ parthenogeneze se obvykle vyskytuje u druhů ryb rodu Poeciliopsis, a byl také pozorován u pouštního mravence Cataglyphis hispanica.

Jiné typy

Někteří autoři upřednostňují utilitárnější klasifikaci tohoto typu reprodukce, přičemž diferencují parthenogenezi na dva další typy:

-Geografická partenogeneze

Vyznačuje se koexistencí bisexuální formy a parthenogenetické formy u jednoho druhu nebo u druhů, které jsou si fylogeneticky blízké, ale mají odlišné zeměpisné rozšíření..

Parthenogenetické organismy mají tendenci zaujímat různá rozmezí od svých blízkých příbuzných, kteří se pohlavně rozmnožují. Nepohlavní organismy mají tendenci mít vyšší distribuci šířkově nebo výškově, na ostrovech, v xerofilním prostředí nebo v narušených stanovištích..

Tento typ partenogeneze byl pozorován u některých druhů rostlin, červů, korýšů, hmyzu a ještěrek..

-Cyklická partenogeneze

Organismy se mohou množit jak sexuálně, tak partenogeneticky. V některých obdobích roku se partenogenezí produkují pouze ženy.

V jiných obdobích však samice produkují samice i samce, kteří se budou pohlavně rozmnožovat..

Původ parthenogenetických linií

U bisexuálních druhů, kde jsou potomci produkováni partenogenezí, budou obecně produkovat parthenogenetické samice. Tyto nově vznikající unisexuální linie se mohou od fenotypicky a genotypicky velmi lišit od svých bisexuálních kongenerů. Existuje několik mechanismů, které mohou vést k vzniku těchto parthenogenetických linií.

Spontánní

Ztráta sexuální interakce nastává mutacemi v genech, které potlačují meiózu, modifikují indukci pohlaví podmínkami prostředí a regulují hormonální expresi..

V extrémních případech mohla mutace působit „opravou“ genotypu přísně partenogenetické linie, která by mohla produkovat parthenogenetické muže a ženy..

Hybridizací

Hybridizace je nejběžnějším způsobem produkce parthenogenetických linií u zvířat a lze ji pozorovat u hlemýžďů, hmyzu, korýšů a většiny jednopohlavních obratlovců.

Pocházejí z křížení dvou bisexuálních druhů, které mají vysokou heterozygotnost a typické alely rodičovských druhů. V těchto případech může být meióza překážkou způsobující ztrátu sexuality.

Nakažlivý původ

Vyskytuje se hybridizací mezi partenogenetickými ženami a muži stejného nebo blízce příbuzného druhu. Předpokládá se, že je hlavní příčinou polyploidie u jednopohlavních organismů..

Tok genů mezi sexuálními a partenogenetickými liniemi umožňuje šíření genů nakažlivým způsobem. Díky tomu mohou pohlavní organismy postupně vznikat nebo vytvářet novou parthenogenetickou linii.

Infekční původ

Wolbachia pipientis je druh bakterií kmene Proteobacteria, který je domovem asi 20% všech druhů hmyzu.

Je zodpovědný za reprodukční manipulace ve svých hostitelích, jako je cytoplazmatická nekompatibilita, feminizace genetických mužů, smrt mužů a partenogeneze. Infikuje členovce a hlístice.

Přenáší se rodičovsky. Tato bakterie je schopná vyvolat partenogenezi u parazitoidních vos rodu Trichogramma stejně jako roztoči a další členovci.

Na druhou stranu, Xiphinematobacter, jiné bakterie, ovlivňuje hlístice Dorylaimida, což také způsobuje partenogenezi.

Multicausal původ

U mnoha druhů jsou parthenogenetické linie generovány jediným mechanismem. U jiných druhů však mohou vznikat různými mechanismy. Například parthenogenetické linie ostrakodů mají často dvojí původ.

Diploidní klony pocházejí ze spontánní ztráty sexuality, zatímco polyploidní klony vznikají hybridizací mezi partenogenetickými muži a ženami stejného nebo příbuzného druhu.

Dalším příkladem je případ mšice Rhopalosiphum padi. U tohoto druhu mohou parthenogenetické linie pocházet ze tří různých původů: spontánních, hybridních nebo nakažlivých..

Organismy, ve kterých dochází k partenogenezi

Vířníky

Mezi rotifery jsou druhy, které se množí pouze apomiktickou parthenogenezí žen a druhy, které tuto parthenogenezi střídají s běžnou sexuální reprodukcí.

Přechod mezi nepohlavním a pohlavním rozmnožováním je řízen prostředím. Úspěch druhů vířníků, kteří zcela ztratili sexuální reprodukci, je podle některých autorů způsoben hromaděním mutací během období exponenciální apomiktické partenogenetické reprodukce.

To by společně s „mitotickým“ křížením umožnilo vytvoření dostatečné genotypové rozmanitosti, která by se přizpůsobila různým podmínkám prostředí. Tímto způsobem by byla odstraněna velká výhoda sexuální reprodukce..

Měkkýši

U některých druhů plžů byla hlášena partenogeneze. Mezi tyto druhy patří Potamopyrgus antipodarum, Tarebia granifera, a všechny druhy rodu Melanoidy.

Všichni zástupci druhého rodu, kromě diploidní rasy M. tuberculata, jsou polyploidní.

Korýši

Tento typ reprodukce byl dokumentován pro řadu skupin korýšů, včetně notostracos, conchostracos, anostracos, cladoceros, decapods a ostracods..

U perloočky je typická forma reprodukce cyklickou partenogenezí. Ženy se partenogeneticky množí od jara do léta.

Pokud jsou nepříznivé podmínky prostředí, organismy se množí pohlavně, s cílem vytvářet encysted vejce, která mohou přežít dlouhou dobu latence..

Korýš Cladocera Daphnia longispina s partenogenetickými vejci. Fotografie Roland Birke / Photolibrary / Getty Image. Převzato a upraveno z thoughtco.com

Mramorové kraby (Procambarus fallax tvar virginalis) jsou jediní známí korýši, kteří se rozmnožují pouze partenogenezí.

Obratlovci

Mezi chrupavčitými rybami se partenogeneze vyskytuje alespoň u paprsku orla, žraloka zebra a žraloka kladivounového. U druhů rodu byla u kostnatých ryb hlášena hybridogeneze Poecilliopsis.

Některé další ryby mohou střídat sexuální a partenogenetickou reprodukci. Mnoho druhů ještěrek se množí partenogenezí. Předpokládá se, že hybridizace je hlavní příčinou tohoto typu reprodukce.

Tikoparthenogeneze byla také hlášena u jiných skupin plazů, zejména u pythonů a dalších hadů. U ptáků byla u kuřat, krůt a některých druhů křepelek pozorována spontánní partenogeneze..

U savců jsou pro normální embryonální vývoj nezbytné mateřské a otcovské genomy. Z tohoto důvodu se parthenogeneze v těchto organismech přirozeně nevyskytuje..

Toho bylo dosaženo experimentálně v laboratoři. Indukovaná partenogeneze však často vede k abnormálnímu vývoji..

Rostliny

Mnoho rostlinných druhů má dobře definované vzorce geografické partenogeneze, kde jsou parthenogenetické formy umístěny více směrem k chladným zónám. Sexuální formy jsou mezitím tropičtější než jejich bezpohlavní vrstevníci..

Reference

  1. C. Simon, F. Delmonte, C. Rispe, T. Crease (2003). Fylogenetické vztahy mezi parthenogeny a jejich sexuálními příbuznými: možné cesty k parthenogenezi u zvířat. Biologický žurnál společnosti Linnean.
  2. G. Scholtz, A. Braband, L. Tolley, A. Reiman, B. Mittmann, C. Lukhaup, F. Steuerwald, G. Vogt (2003). Partenogeneze u cizího raku. Příroda.
  3. U. Mittwoch (1978). Přehledový článek o partenogenezi. Journal of Medical Genetics.
  4. N.B. Tcherfas (1971). Přírodní a umělá gynogeneze ryb. In: FAO 1971 Seminar / Study Tour in the U.S.S.R. o genetickém výběru a hybridizaci pěstovaných ryb. 19. dubna - 29. května 1968. Přednášky. Rep. FAO / UNDP (TA), Obnoveno z fao.org/.
  5. P.A. Eyer, L. Leniaud, H. Darras a S. Aron (2013). Hybridogeneze prostřednictvím thelytokous parthenogenesis ve dvou pouštních mravencích Cataglyphis. Molekulární ekologie.
  6. R.K.K. Koivisto, H. R. Braig (2003). Mikroorganismy a partenogeneze. Biologický žurnál společnosti Linnean.

Zatím žádné komentáře