PARTENOGENEZĂ: DIN CE CONSTĂ, TIPURI, ORGANISME - BIOLOGIE - 2025

Partenogeneza este producerea unui embrion dintr - un gamet feminin fără contribuție genetică de la un gamet masculin, cu sau fără o eventuală dezvoltare într - un adult. În cele mai multe cazuri, nu există participarea gametului masculin la procesul de reproducere.

Cu toate acestea, există un caz particular de partenogeneză numit gimnogeneză, în care participarea lor este necesară. În acest caz, sperma intră în ovul și o activează pentru a începe dezvoltarea unui nou organism.

Poeciliopsis gracilis, o specie de pește din America Centrală, cu reproducere partenogenetică. Fotografie de Coletti, T. Luată și editată din fishbase.de

Partenogeneza este un fenomen foarte frecvent în rândul plantelor și animalelor. Există estimări că poate apărea în până la 1% din numărul total de specii cunoscute.

Este un mod de reproducere care poate apărea în practic toate grupurile mari de animale și plante. Excepția este probabil în taxonii mai evoluați, cum ar fi gimnospermele și mamiferele, în care nu există înregistrări fiabile ale apariției lor.

Ce este partenogeneza?

Cel mai simplu concept de partenogeneză indică faptul că este dezvoltarea celulelor de ou la un individ nou, fără să se producă fertilizare. Cu toate acestea, la multe animale embrionii produși fără fertilizare suferă o mortalitate ridicată.

În unele alte cazuri, concordanța unui gamet masculin este necesară doar pentru a activa dezvoltarea. Din acest motiv, se poate spune că partenogeneza constă în „producerea unui embrion dintr-un gamet feminin, fără nici o contribuție genetică din partea unui gamet masculin cu sau fără o evoluție eventuală la un adult”.

Tipuri

În funcție de mecanismele citologice implicate, partenogeneza poate fi de mai multe tipuri, inclusiv:

-Ticoparthenogenesis

Numită și partenogeneză facultativă, este numită în acest fel când dezvoltarea ouălor nefertilizate are loc ocazional și spontan. Acest tip de partenogeneză este foarte frecvent la animale.

După unii autori, este singurul tip real de partenogeneză. Formarea gametei în aticoparthenogeneză poate implica sau nu divizii meiotice. În funcție de prezența sau absența meiozei, această partenogeneză poate fi la rândul ei împărțită în:

Partenogeneza apomictică

Numită și ameiotic sau diploid. În aceasta există suprimarea meiozei. Puii se dezvoltă din ouă nefertilizate, prin divizarea mitotică.

Dă naștere la organisme care sunt identice genetic cu mama. Acest tip de partenogeneză apare de obicei la rotifere și la majoritatea grupurilor de artropode.

Partenogeneză automată

Numit și meiotic sau haploid. În acest proces, se menține meioza. Restaurarea stării diploide se produce prin duplicarea sau fuziunea gametelor produse de mamă. Acest tip de partenogeneză apare foarte frecvent la insecte.

-Ginogenesis

Gineogeneza este un tip special de reproducere sexuală. În acest sens, este necesar ca sperma să pătrundă în ovul pentru a activa dezvoltarea embrionară.

Dar, contrar fecundării normale, nu se produce fuziunea nucleelor ​​masculine și feminine. După fuziunea gameților, cromozomii spermatozoizi degenerează în citoplasma ovulului sau pot fi expulzați din zigot.

Embrionul gineogenetic se va dezvolta numai în detrimentul nucleului ovulului. Din această cauză, puii ginegenetici sunt toate femele identice cu mama.

Acest tip de reproducere poate apărea atunci când femelele ginegene se împerechează cu bărbați bisexuali din aceeași specie sau înrudite. Unii autori nu o consideră o partenogeneză adecvată.

-Hybridgenesis

Este un mod de reproducere „hemiclonal”. În acest sens, părinții din diferite specii se împerechează și produc hibrizi. Jumătate din genom este transmis sexual, în timp ce cealaltă jumătate este „clonală”.

Fuziunea spermatozoizilor din nucleul ovulului, iar genele paterne sunt exprimate în țesuturile somatice, dar sunt excluse sistematic de la linia germinativă. Doar mama va transmite genomul la următoarea generație.

Acest tip de partenogeneză apare de obicei la speciile de pești din genul Poeciliopsis și a fost observat și la furnica deșert Cataglyphis hispanica.

Alte tipuri

Unii autori preferă o clasificare mai utilitară a acestui tip de reproducere, diferențiată partenogeneza în alte două tipuri:

-Penogeneza geografică

Se caracterizează prin coexistența unei forme bisexuale și a unei forme partenogenetice, într-o singură specie sau în specii apropiate filogenetic, dar au o distribuție geografică diferită.

Organismele partenogenetice tind să ocupe diferite intervale de rudele lor apropiate care se reproduc sexual. Organismele asexuate tind să aibă distribuții mai mari la latitudinea sau altitudinea, pe insule, în medii xerofile sau în habitate perturbate.

Acest tip de partenogeneză a fost observat la unele specii de plante, viermi, crustacee, insecte și șopârlă.

-Partenogeneză ciclică

Organismele se pot reproduce atât sexual cât și partenenogenetic. În unele perioade ale anului, numai partenogeneza este produsă de sex feminin.

Cu toate acestea, în alte perioade, femelele vor produce atât femele, cât și bărbați care se vor reproduce sexual.

Originea liniilor partenogenetice

La speciile bisexuale, unde urmașii sunt produși prin partenogeneză, ei vor produce, în general, femele partenogenetice. Aceste linii unisexuale emergente pot diferi mult fenotipic și genotipic de congenerii lor bisexuali. Există mai multe mecanisme care pot da naștere acestor linii partenogenetice.

Spontan

Pierderea interacțiunii sexuale are loc prin mutații ale genelor care suprimă meioza, modifică inducerea sexului în funcție de condițiile de mediu și reglează expresia hormonală.

În cazuri extreme, mutația ar putea acționa prin „repararea” genotipului unei linii strict parthenogenetice, care ar putea produce bărbați și femele partenogenetice.

Prin hibridizare

Hibridizarea este cea mai obișnuită metodă de a produce linia partenogenetică la animale și poate fi observată la melci, insecte, crustacee și cele mai multe vertebre unisexuale.

Ele provin din încrucișarea a două specii bisexuale care au heterozigozitate ridicată și alele tipice ale speciilor parentale. În acestea, meioza poate fi un impediment, provocând pierderea sexualității.

Originea contagioasă

Se produce prin hibridizarea între femenele partenogenetice și masculii din aceeași specie sau în strânsă legătură. Se crede că este cauza principală a poliploidiei în organismele unisexuale.

Fluxul de gene între linia sexuală și partenogenetică permite răspândirea genelor într-un mod contagios. Din această cauză, organismele sexuale pot, la rândul lor, să genereze sau să creeze o nouă linie partenogenetică.

Originea infecțioasă

Wolbachia pipientis este o specie de bacterii ale proteobacteriilor de filum care transportă aproximativ 20% din toate speciile de insecte.

Este responsabil pentru manipulările reproducătoare în gazdele sale, cum ar fi incompatibilitatea citoplasmatică, feminizarea bărbaților genetici, moartea bărbaților și partenogeneza. Infecționează artropode și nematode.

Se transmite parental. Această bacterie este capabilă să inducă partenogeneză în viespile parazitoide din genul Trichogramma, precum și la acarieni și alți artropodi.

Pe de altă parte, Xiphinematobacter, o altă bacterie, afectează nematode Dorylaimida, determinând, de asemenea, partenogeneză.

Origine multicauzală

La multe specii, lineenele partenogenetice sunt generate de un singur mecanism. Cu toate acestea, la alte specii pot apărea prin diferite mecanisme. De exemplu, linia partenogenetică a ostracodurilor are adesea o dublă origine.

Clonele diploide provin din pierderea spontană a sexualității, în timp ce clonele poliploide apar din hibridizarea între bărbații partenogenetici și femelele din aceeași specie sau înrudite.

Un alt exemplu este cazul prafului Rhopalosiphum padi. La această specie, linia partenogeneză poate apărea de la trei origini diferite: spontană, hibridă sau contagioasă.

Organisme în care are loc partenogeneza

rotifere

Printre Rotifera există specii care se reproduc numai prin partenogeneză apomictică feminină și specii care alternează această partenogeneză cu reproducerea sexuală obișnuită.

Tranziția dintre reproducerea asexuală și cea sexuală este controlată de mediu. Succesul speciilor de rotifere care și-au pierdut complet reproducerea sexuală se datorează, după unii autori, acumulării de mutații în perioadele de reproducere partenenogenetică exponențială apomictică.

Acest lucru, împreună cu trecerea „mitotică”, ar permite producerea unei diversități genotipice suficiente pentru a se adapta diferitelor condiții de mediu. În acest fel, un mare avantaj al reproducerii sexuale ar fi eliminat.

moluste

Parthenogeneza a fost raportată pentru unele specii de moluște gastropode. Printre aceste specii se numără Potamopyrgus antipodarum, Tarebia granifera și toate speciile din genul Melanoides.

Toți reprezentanții genului din urmă, cu excepția rasei diploide a M. tuberculata, sunt poliploizi.

crustacee

Acest tip de reproducere a fost documentat pentru numeroase grupuri de crustacee, incluzând notostracos, conchostracos, anostracos, cladoceran, decapod și ostracod.

În Cladocera, forma tipică de reproducere este prin partenogeneză ciclică. Femelele se reproduc partenenogenetic din primăvară până vară.

Atunci când condițiile de mediu sunt adverse, organismele se reproduc sexual, pentru a forma ouă enciclice care pot supraviețui perioade lungi în stări de dormit.

Crustacee Cladocera Daphnia longispina cu ouă partenogenetice. Fotografie de Roland Birke / Fotolibrary / Getty Image. Luate și editate de pe thinkco.com

Crabii de marmură (Procambarus fallax forma virginalis) sunt singurele crustacee decapod cunoscute care se reproduc numai prin partenogeneză.

vertebrate

Printre peștii cartilaginoși, partenogeneza apare cel puțin în raza vultur, rechinul zebră și rechinul ciocan. Hibrogeneza a fost raportată la peștele osos pentru speciile din genul Poecilliopsis.

Unii alți pești pot alterna reproducerea sexuală și partenogenetică. Multe specii de șopârlele se reproduc prin partenogeneză. Se consideră că hibridizarea este cauza principală a acestui tip de reproducere în ele.

Ticoparthenogeneza a fost raportată și în alte grupe de reptile, în principal pitoni și alți șerpi. La păsări, s-a observat partenogeneză spontană la pui, curcani și unele specii de prepelițe.

La mamifere, genomele materne și paterne sunt necesare pentru dezvoltarea embrionară normală. Din această cauză, partenogeneza nu apare în mod natural în aceste organisme.

Acest lucru a fost realizat experimental în laborator. Cu toate acestea, partenogeneza indusă duce adesea la o dezvoltare anormală.

Plante

Multe specii de plante prezintă modele bine definite de partenogeneză geografică, unde formele partenogenetice sunt localizate mai mult spre zonele reci. Între timp, formele sexuale sunt mai tropicale decât colegii lor asexuali.

Referințe

1. C. Simon, F. Delmonte, C. Rispe, T. Crease (2003). Relații filogenetice între partenogenii și rudele lor sexuale: posibilele rute spre partenogeneză la animale. Jurnalul biologic al Societății Linneane.
2. G. Scholtz, A. Braband, L. Tolley, A. Reiman, B. Mittmann, C. Lukhaup, F. Steuerwald, G. Vogt (2003). Partenogeneza într-un raci extern. Natură.
3. U. Mittwoch (1978). Articolul de revizuire a partenogenezei. Journal of Medical Genetics.
4. NB Tcherfas (1971). Gineogeneza naturală și artificială a peștilor. În: FAO 1971 Seminar / tur de studiu în URSS privind selecția genetică și hibridizarea peștilor cultivați. 19 aprilie - 29 mai 1968. Prelegeri. Republica FAO / UNDP (TA), recuperată de la fao.org/.
5. PA Eyer, L. Leniaud, H. Darras și S. Aron (2013). Hibridogeneza prin partenogeneza thetokous în două furnici de deșert Cataglyphis. Ecologie moleculară.
6. RKK Koivisto, HR Braig (2003). Microorganisme și partenogeneză. Jurnalul biologic al Societății Linneane.