Partenogenezė: kas tai yra? Aseksualus dauginimasis ir pavyzdžiai

Sužinokite, kas yra partenogenezė — aseksualus dauginimasis: mechanizmas, pavyzdžiai (amarai, dygliuočiai, koralai) ir reikšmė evoliucijoje bei ekologijoje.

Partenogenezė — biologijos terminas, reiškiantis gimimą iš mergelės. Tai viena iš aseksualių dauginimosi formų, kai patelė deda kiaušinėlius arba iš jų vystosi palikuonys be patino apvaisinimo. Embrionai vystosi panaudodami motinos ląstelėse esančius resursus ir paveldėtus genus, todėl palikuonys dažnai būna genetiškai labai panašūs į motiną.

Tipai ir mechanizmai

Partenogenezė gali vykti įvairiais mechanizmo tipais ir turi skirtingas genetines pasekmes:

• Apomiktinė (mitozinė) partenogenezė – kiaušinis vystosi be mejozės, todėl palikuonys yra beveik identiški motinai (klonai).
• Automiktinė (meiotinė) partenogenezė – įvykus mejozei diploidija atstatoma susiliejus mejozės produktams (pvz., poliarinėms kūnelėms), todėl palikuonių genetinė įvairovė mažesnė nei lytiniu keliu, tačiau ne visiškai identiška motinai.
• Taip pat pasitaiko įvairių fiziologinių mechanizmų, pvz., diploidijos atkūrimas per endoreduplikaciją arba poliarinių kūnelių susijungimą.
• Atkreiptinas dėmesys, kad kai kuriais atvejais atskiros rūšys gamina haploidinius palikuonis (pvz., socialinių vabzdžių patiniams), kas genetiniu požiūriu yra susiję su haplodiploidija (tai vadinama arrhenotokija).

Obligatinė ir fakultatyvinė partenogenezė

Partenogenezė gali būti:

• obligatinė — rūšys, kurios visada dauginasi partenogenetiškai (pvz., kai kurios dygliuotųjų dygliukų grupės);
• fakultatyvinė — rūšys, kurioms partenogenezė yra alternatyva lytiniam dauginimuisi (pvz., kai trūksta patinų arba esant tam tikroms ekologinėms sąlygoms).

Kur pasitaiko

Partenogenezė pasitaiko tiek augaluose, tiek gyvūnuose, ir apskritai yra daug retesnė nei lytinis dauginimasis. Vis dėlto ji aptinkama labai įvairiuose taksonuose — nuo bestuburių iki stuburinių. Pavyzdžiui, gamtoje yra daugiau kaip 80 rūšių vienalyčių roplių, varliagyvių ir žuvų, kurių patinai nebedalyvauja dauginimosi procese, arba kuriems partenogenezė yra kartais taikoma.

Kai kurie organizmai keičia dauginimosi būdą priklausomai nuo aplinkos. Gera iliustracija yra amarai (pvz., žalčialunkiai): vasaros įkarštyje jie dažniausiai dauginasi partenogenetiškai, o pablogėjus orams pereina į lytinį dauginimąsi. Per metus jie gali keisti ir vystymosi tipą — būti gyvavaisiais arba kiaušininiais priklausomai nuo sezono. Pavasarį ir vasarą amarai dažnai partenogenetiškai apsivelia gyvų jauniklių (nimfų), o patinėliai atsiranda tik sezono pabaigoje; rudenį patelės dažnai gimdo po lytinio dauginimosi, dėdamos kiaušinėlius. Šį reiškinį vadiname cikline partenogenezė.

Žymesni pavyzdžiai

• Amarai — ciklinė partenogenezė, jau minėtas pavyzdys.
• Dygliuotieji dygliukai (Bdelloid rotifers) — didelė grupė, kurioje patinų niekada nebuvo aptikta; tai viena didžiausių taksonominių grupių, kuriai būdinga tik partenogenezė.
• Daugelis bestuburių: tam tikros Hydrozoa (pvz., daugelis koralų) kolonijos auga klonais, o kiti bestuburiai dauginasi dalijantis, — nors šie mechanizmai ir nėra vadinami partenogeneze, nes nevyksta motinos dėjimo kiaušinių proceso kontekste.
• Vyriausiuose stuburiniuose pasitaiko fakultatyvios arba kartotinės partenogenezės atvejų: kai kurios driežų rūšys (pvz., vienalyčiai Cnemidophorus tipai), Komodo varanai (Varanus komodoensis), kai kurie ryklių (pvz., bonnethead, blacktip, zebra shark) ir net paukščių atvejai (pvz., dominuojantys pranešimai apie Turkijos kalakutus) — dažnai tokie atvejai nustatomi nelaisvėje arba esant izoliacijai nuo patinų.
• Socialiniai vabzdžiai: bitės — neapvaisinti kiaušinėliai gali vystytis į haploidinius patinus (drone’us); tai yra specialus parthenogenezės atvejis, susijęs su haplodiploidiniu chromosomų sadalijimu.
• Augaluose apomiksija (sėklų formavimas be apvaisinimo) leidžia rūšims, pvz., kai kuriems pienių (Taraxacum) ir žolių tipams, skleisti kloninius palikuonis per sėklas.

Evoliucinė reikšmė ir pasekmės

Partenogenezė turi tiek privalumų, tiek trūkumų:

• Privalumai: leidžia greitai padidinti populiacijos dydį, nereikalauja patinų (naudinga užkampiuose ar kolonizuojant naujas vietoves), išlaiko sėkmingus geno derinius stabilioje aplinkoje.
• Trūkumai: sumažėja genetinė įvairovė, kyla rizika kauptis žalingoms mutacijoms (Muller's ratchet), sunkiau adaptuotis prie sparčiai kintančių sąlygų ir ligų.

Kaip nustatoma partenogenezė

Partenogenezė identifikuojama genetikos ir reprodukcijos stebėjimų metodais:

• Genetiniai tyrimai (DNR žymenys, genomo analizė) rodo, ar palikuonys yra kloniniai arba turi sumažintą heterozigotiškumą.
• Biologiniai stebėjimai: kiaušinių vystymasis be patinų, reprodukciniai ciklai be poravimosi.
• Laboratorinės sąlygos nelaisvėje kartais atskleidžia fakultatyvią partenogenezę, kurios natūraliai nesitikima laukinėje gamtoje.

Santrauka

Partenogenezė yra įvairialypis ir evoliuciškai reikšmingas dauginimosi būdas: nuo kloninio apomiksinio dauginimosi augaluose iki sudėtingesnių automiktinių mechanizmų gyvūnuose. Ji leidžia rūšims išgyventi ir plisti be patinų, tačiau kartu riboja genetinę įvairovę ir evoliucinę lankstumą. Dėl šių savybių partenogenezė dažnai pasireiškia specifinėse ekologinėse situacijose arba tam tikruose taksonuose.

Klausimai ir atsakymai

K: Ką reiškia terminas "partenogenezė"?

K: Ar partenogenezė vyksta ir augaluose, ir gyvūnuose?

K: Ar yra stuburinių gyvūnų, kurie dauginasi partenogenezės būdu, pavyzdžių?

K: Ar kai kurie augalai ir gyvūnai gali daugintis lytiniu arba nelytiniu būdu?

Klausimas: Ar yra tokia driežažmogių rūšis, kuri dauginasi tik partenogenezės būdu?

K: Ar be partenogenezės yra ir kitų aseksualaus dauginimosi būdų?

Paieška pagal raidę