Partenogeneze: co to je, znaky, typy, znaky, příklady

Proces rozmnožování je mnohostranný a může probíhat mnoha různými způsoby. Obecně existují dva typy rozmnožování: sexuální a nepohlavní. Pohlavní rozmnožování, jak víme, zahrnuje pohlavní orgány, zatímco nepohlavní rozmnožování může být odlišné. Partenogeneze je zvláštní typ nepohlavní reprodukce pozorovaný u některých tvorů.

Partenogeneze je typ nepohlavní reprodukce, ke které dochází u některých živočišných druhů, kdy samice mohou produkovat potomstvo, aniž by byly oplodněny samcem. V tomto procesu se z neoplozeného vajíčka vyvine potomstvo a výsledné potomstvo je geneticky totožné s matkou.

Důkaz

Známky partenogeneze závisí na konkrétním druhu. Obecně však mohou následující příznaky naznačovat, že dochází k partenogenezi:

Opatrně! Pokud učitel v práci odhalí plagiát, nelze se vyhnout velkým problémům (až vyloučení). Pokud nemůžete napsat sami, objednejte zde.

1. Mít pouze samičí potomstvo: Vzhledem k tomu, že partenogeneze zahrnuje produkci potomstva bez nutnosti oplodnění samcem, výsledné potomstvo bude geneticky identické s matkou a pouze u některých druhů bude samice.
2. Absence samců: U druhů, které se rozmnožují partenogenezí, mohou samci zcela chybět nebo mohou být přítomni v malém počtu.
3. Genetická podobnost: Potomci produkovaní partenogenezí jsou geneticky identičtí s matkou, což naznačuje, že žádný samčí genetický materiál nebyl zapojen do reprodukčního procesu.
4. Nedostatek námluv: Vzhledem k tomu, že samci nejsou vyžadováni pro reprodukci u druhů, které se rozmnožují partenogenezí, může námluvy chybět nebo být minimální.
5. Zvýšená produkce potomků: V některých případech mohou samice, které se rozmnožují partenogenezí, produkovat více potomků než ty, které se rozmnožují pohlavně.

Je důležité poznamenat, že partenogeneze je v živočišné říši poměrně vzácným jevem a je pozorována pouze u několika druhů. Proto není možné identifikovat její příznaky u všech zvířat. Vědci se stále přou o to, proč tento typ reprodukce vznikl.

druhy

Existuje několik různých typů, které jsou klasifikovány podle mechanismu, kterým se z vajíčka vyvine embryo. Tři hlavní typy partenogeneze:

1. Přirozená: Jedná se o typ nepohlavní reprodukce, která se přirozeně vyskytuje u některých druhů, kdy samice může produkovat potomstvo, aniž by byla oplodněna samcem. Z vajíčka se bez jakýchkoliv vnějších podnětů vyvine embryo. Tento proces je nejčastěji pozorován u bezobratlých – hmyzu a korýšů a některých plazů – ještěrek a hadů. Je známo, že stejným způsobem se rozmnožují například některé druhy včel a vos. Výsledné potomstvo bude geneticky identické s matkou, protože žádný genetický materiál od samce nebyl zapojen do reprodukčního procesu. Potomek však nemusí být přesným klonem matky kvůli možnosti genetických mutací během vývoje vajíčka. Může se objevit v reakci na vnější podněty, jako jsou změny teploty nebo vlhkosti, nebo spontánně, bez jakýchkoli vnějších podnětů. Předpokládá se, že se vyvinul jako reprodukční mechanismus v situacích, kdy jsou samci omezeni nebo příležitosti k páření jsou vzácné.
2. Umělá: Jedná se o typ partenogeneze, která je indukována chemickým nebo mechanickým působením na vajíčko nebo sperma zvířete, aby se stimuloval vývoj vajíčka v embryo bez oplodnění spermií.
3. Použití ve vědeckém výzkumu ke studiu vývoje embryí a produkci klonovaných zvířat. Výzkumník může například chemicky stimulovat vajíčko, aby se začalo dělit a vyvíjet se v embryo. Uplatnění najde i v oblasti asistované reprodukce, kde může pomoci ženám, které mají problémy s plodností. V některých případech lze umělou partenogenezi použít k vytvoření embrya pomocí vlastních vajíček ženy bez potřeby dárce spermatu. Používá se v zemědělství k produkci klonů žádoucích zvířat, jako jsou krávy a prasata, které lze použít pro chovné účely. Jeho použití je však stále předmětem debat, protože vyvolává etické otázky a má potenciální důsledky pro genetickou rozmanitost a dobré životní podmínky zvířat.
4. Gynogeneze: Jedná se o typ partenogeneze, při které je vajíčko aktivováno spermií, ale genetický materiál spermie není součástí výsledného potomka. Spermie iniciuje vývoj vajíčka, ale embryo se vyvíjí výhradně z genetického materiálu matky. Pozorováno u některých druhů ryb a obojživelníků. U těchto druhů vyžadují samice přítomnost spermií k aktivaci vajíčka, ale spermie nepřispívají k potomstvu žádným genetickým materiálem. Místo toho se vajíčko vyvine v embryo, které využívá pouze genetický materiál matky. Důležitým rysem procesu je, že potomstvo není geneticky totožné s matkou, na rozdíl od přirozené partenogeneze. Děje se tak proto, že vajíčko prochází meiózou, která promíchává genetický materiál matky, což má za následek genetickou rozmanitost potomstva. Může se vyskytovat v kombinaci s jinými reprodukčními strategiemi, jako je hybridogeneze. Při hybridogenezi se samice páří se samcem jiného druhu, ale genetický materiál samce využívá pouze k zahájení vývoje vajíčka, nikoli k přispění ke genetické výbavě potomstva. Výsledkem jsou hybridní potomci, kteří jsou směsí genetického materiálu z mateřského i otcovského druhu.

Vlastnosti

U lidí

V přirozených podmínkách nebyl u lidí pozorován. Ačkoli se objevilo několik zpráv, bylo prokázáno, že jde o výsledek laboratorní chyby nebo mozaiky (genetický stav, kdy má člověk buňky s odlišnou genetickou výbavou).

Vědcům se však podařilo v laboratoři vyvolat partenogenezi u lidských vajíček. To se obvykle provádí pro výzkumné účely, jako je studium vývoje embryí nebo výzkum genetických chorob. Tato metoda se nepoužívá jako reprodukční strategie u lidí.

Jednou z možných aplikací partenogeneze u lidí je asistovaná reprodukce. Například bylo navrženo jeho použití k vytvoření embryí z vajíček žen, které mají problémy s plodností nebo nemohou přirozeně otěhotnět. To je však stále předmětem debat a výzkumu, protože existují etické, právní a bezpečnostní problémy, které je třeba vyřešit, než bude možné tuto metodu považovat za životaschopnou možnost pro lidskou reprodukci.

Celkově, ačkoli partenogeneze může mít potenciální aplikace u lidí, je zapotřebí více výzkumu, aby bylo možné plně pochopit její proveditelnost a důsledky pro lidskou reprodukci a vývoj.

U zvířat

Je pozorován u široké škály zvířat, zejména hmyzu a korýšů, stejně jako u ještěrek, hadů a ryb. Zde jsou některé společné rysy partenogeneze u zvířat:

1. Potomci jsou geneticky identičtí: potomci jsou produkováni bez oplodnění samcem, a jsou tedy geneticky identičtí s matkou. To znamená, že potomek je v podstatě klonem matky a nedědí žádný genetický materiál po otci.
2. Může se vyskytovat přirozeně nebo uměle: zejména u hmyzu a korýšů. Vyskytuje se přirozeně, když je spouštěn environmentálními nebo jinými faktory. V jiných případech může být partenogeneze vyvolána uměle manipulací s vajíčky nebo spermiemi zvířete v laboratoři.
3. Může být obligátní nebo fakultativní: Některé živočišné druhy se rozmnožují pouze partenogenezí, zatímco jiné se mohou rozmnožovat pohlavně i nepohlavně. Druhy, které se rozmnožují pouze partenogenezí, se nazývají obligátní partenogeny, zatímco ty, které mohou dělat obojí, se nazývají fakultativní partenogeny.
4. Může vést ke snížení genetické diverzity: Protože výsledkem jsou potomci, kteří jsou geneticky identičtí s matkou. To může ovlivnit schopnost populace přizpůsobit se měnícím se podmínkám prostředí nebo odolávat nemocem.
5. Předpokládá se, že partenogeneze se u některých druhů vyvinula jako reakce na environmentální stres nebo jako reakce na nepřítomnost partnera. Může to být také způsob, jak rychle zvýšit počet potomků produkovaných jediným jedincem, což může být v určitých situacích výhodné.

Obecně platí, že vlastnosti závisí na druhu a podmínkách, ve kterých se vyskytuje. Schopnost některých zvířat reprodukovat se asexuálně prostřednictvím partenogeneze je však fascinující a důležitou oblastí studia biologie.

V rostlinách

U rostlin se nazývá apomixis. Zde jsou některé společné rysy apomixie u rostlin:

1. Potomci jsou geneticky identičtí: Stejně jako zvířata produkují apomiktické rostliny potomky, které jsou geneticky identické s mateřskou rostlinou. To znamená, že potomek je v podstatě klonem matky a nedědí žádný genetický materiál po otci.
2. Vyskytuje se přirozeně nebo uměle: Apomixis se může přirozeně vyskytovat u některých rostlinných druhů, kde se používá jako reprodukční strategie. V jiných případech lze apomixii vyvolat uměle manipulací s reprodukčními orgány rostliny v laboratoři.
3. Apomixis může být obligátní nebo fakultativní: Některé rostlinné druhy se rozmnožují pouze apomixí, zatímco jiné se mohou rozmnožovat pohlavně i nepohlavně. Druhy, které se množí pouze apomixí, se nazývají obligátní apomiktika, zatímco ty, které mohou dělat obojí, jsou fakultativní apomiktika.
4. Stejně jako u zvířat může apomixie v rostlinách vést ke snížení genetické diverzity v populaci. To může ovlivnit schopnost populace přizpůsobit se měnícím se podmínkám prostředí nebo odolávat nemocem.
5. Apomixis se mohla vyvinout jako reakce na environmentální stres, jako je sucho nebo jiné nepříznivé podmínky. Může to být také způsob, jak rychle zvýšit počet potomků produkovaných jediným jedincem, což může být v určitých situacích výhodné.

Celkově je apomixis důležitou oblastí výzkumu v biologii rostlin. Má důsledky pro šlechtění rostlin a genetické inženýrství a pochopení mechanismů, které jsou základem apomixie, může vést k novým strategiím pro zvýšení výnosů rostlin a odolnosti vůči environmentálním stresům.

Příklady

1. Ještěrky s ocasem: Tyto ještěrky jsou příkladem obligátní partenogeneze. Rozmnožují se pouze tímto způsobem a všichni jedinci v populaci jsou samice.
2. Včely medonosné: U včel se z neoplozených vajíček mohou vyvinout samečci az oplodněných vajíček se mohou vyvinout samice. Tento proces se nazývá haplodiploidní partenogeneze.
3. Vodní blechy: Tito drobní korýši jsou schopni pohlavního a nepohlavního rozmnožování partenogenezí v závislosti na podmínkách prostředí.

1. Citrusové stromy: Některé druhy citrusů se mohou množit prostřednictvím apomixie, což umožňuje pěstitelům produkovat plodinu, která je geneticky identická s mateřskou rostlinou.
2. Pampelišky: Pampelišky jsou schopny se rozmnožovat prostřednictvím apomixie a produkovat geneticky identické potomky bez potřeby opylování.
3. Kentucky Bluegrass: Tento druh trávy je fakultativní apomik, což znamená, že se může množit sexuálně i nepohlavně prostřednictvím apomixie.

Neposkvrněné početí není ve své podstatě nic zvláštního. Nebo spíše nejde o zcela neposkvrněné početí. Ale schopnost rozmnožování bez pomoci samce, nazývaná partenogeneze, je mnohem běžnější, než byste si mysleli.

Překvapivě je známo, že mnoho druhů se rozmnožuje nepohlavně, a to nemluvíme pouze o jednobuněčných organismech. Mnoho rostlin a dokonce i zvířat to dokáže. Zde je deset nejzajímavějších zvířat, která se mohou rozmnožovat bez sexu.

10. Včela medonosná

Na planetě žije 20 000 druhů včel, ale pouze jeden druh se dokáže rozmnožovat bez samců. Včela kapská neboli včela kapská (Apis mellifera capensis) je jihoafrická včela, která je schopná reprodukce prostřednictvím procesu známého jako thelytoky. Thelytoky je forma partenogeneze, ve které mohou včely dělnice snášet diploidní samičí vajíčka. Z vajíčka se vylíhne samička včely, která se narodí bez oplodnění vajíčka.

Pouze malý počet dělnic kapských má fenotyp thelytoky, který umožňuje nepohlavní rozmnožování, ale jsou schopni zachovat heterozygotnost populace, což znamená, že nově vylíhlé včely nejsou přímými klony rodiče. Místo toho mají různé sady chromozomů, což z nich dělá nové, jedinečné jedince v úlu. Včely často kladou vajíčka, když jsou potřeba nové dělnice, nebo když se potřebuje objevit nová královna.

9. Blecha vodní

Foto: Paul Hebert

Nejběžnější druh vodní blechy, Daphnia pulex, nalezený ve vodních útvarech v celé Americe, Austrálii a Evropě, má několik významných rozdílů. Jde o „referenční druh“ a byl prvním korýšem, jehož genom byl sekvenován. Blecha má také schopnost reprodukce prostřednictvím procesu zvaného cyklická partenogeneze, který umožňuje střídání mezi pohlavním a nepohlavním rozmnožováním.

Pozorování Daphnia pulex naznačují, že tento druh bude za příznivých podmínek využívat cyklickou partenogenezi ve vodě. Setká-li se jedinec s jedincem opačného pohlaví, páří se, ale pokud se tak nestane, nevadí. Vodní blecha, která se rozhodne rozmnožovat, to udělá tak, že vytvoří geneticky identickou snůšku vajíček, která jsou všechna samičí. Zatímco genetický kód zůstává stejný, podporuje to rostoucí populaci samic, které šíří geny kolem sebe, což vede k exponenciálnímu nárůstu celkové populace.

8. Goblin Spider

Foto: Zoologické muzeum Mnichov

Pokud vaše noční můry nejsou dostatečně děsivé, seznamte se s pavoukem, který se dokáže rozmnožit! Zatím nespěchejte a pořiďte si plamenomet – pavouci Oonopidae, také známí jako goblin spiders, jsou čeledí asi 1300 druhů a jejich velikost se pohybuje pouze od 1 do 3 milimetrů. Partenogeneze byla pozorována pouze u několika druhů, včetně Triaeris stenaspis, který pochází z Íránu, ale rozšířil se po celé Evropě. Jsou velké pouze 2 milimetry, takže pro člověka nepředstavují velkou hrozbu. . . pokud je mohou vidět. Zajímavé je, že mezi těmito pavouky nebyli nikdy nalezeni žádní samci, takže se vědci domnívají, že se rozmnožují výhradně nepohlavně.

Samičky Triaeris stenaspis se rozmnožují stejným způsobem jako včela medonosná: thelytokózní partenogenezí. Kladou samičí diploidní vajíčka, ze kterých vznikají nové samice. Každá následující generace vykazuje nižší míru plodnosti, ale druh se tímto způsobem nadále reprodukuje, což zajišťuje dostatečnou genetickou rozmanitost v populaci jeho potomků.

7. Šnek Melania

Každý, kdo někdy vlastnil akvárium a viděl nechtěného návštěvníka v podobě malého šneka, pravděpodobně trpěl Tarebia granifera, běžně nazývanou Prošívaná Melánie. Tito malí sladkovodní šneci se poprvé objevili v jihovýchodní Asii, ale v mnoha zemích po celém světě se stali invazivními druhy. Lze je nalézt v teplých vodách v místech, jako je Havaj, Kuba, Dominikánská republika, Jižní Afrika, Texas, Idaho, Florida a Karibik.

Tito plži se rozmnožují dvěma způsoby: partenogenezí a ovoviviparitou, což znamená, že jejich embrya neopustí samici, dokud nejsou připravena k vylíhnutí. Výsledek se často zhmotní v hlemýžďovi, který se sám rozmnoží za pomoci svých naklonovaných potomků, což mu umožní rychle se množit a na malé ploše vytvořit skutečnou populační explozi. . . jako je akvárium. Tyto vlastnosti dělají z plže účinný invazní druh. Samci v populacích existují, ale mnoho z nich má nefunkční genitálie. To naznačuje, že partenogeneze je hlavní metodou reprodukce.

6. Mramorová rakovina

Foto: Ranja Andriantsoa

Nejzajímavější na rakech mramorovaných není to, že se rozmnožují nepohlavně, ale to, že tento druh do konce 1990. let minulého století neexistoval. Existuje pouze díky jediné mutaci, která se vyskytla u rodičovského druhu a která vyústila ve vznik zcela nového druhu raka. Tato malá stvoření jsou docela krásná a dokonce se dostali na trh s domácími zvířaty v Německu, ale také představují trochu problém: mramorovaní raci se klonují po stovkách!

Jediná samička raka mramorovaného dokáže naklást stovky vajíček najednou, takže lidé, kteří jedno chovají v akváriu, se brzy ocitnou s více tvory, než mohou zvládnout. V důsledku toho se tento druh stal celosvětově invazivním, což má obzvláště ničivé následky na místech, jako je Madagaskar, kde miliony klonů ohrožují původní divokou zvěř.

5. Mexický bičíkovec

Foto: Vyšší vzdělání

Z přibližně 1500 známých druhů schopných reprodukce prostřednictvím partenogeneze jsou většinou rostliny, hmyz a členovci. Schopnost reprodukce bez oplodnění vajíčka je u obratlovců vzácná, ale je pozorována u malého počtu plazů. Mexický bičíkovec je zajímavým příkladem, protože tento druh nemá vůbec žádné samce. Mexičtí whiptail ještěrky jsou hybridní potomci dvou dalších druhů, které mají samce: Arizona Striped Whiptail Lizard a Western Whiptail Lizard.

Hybridizace těchto druhů ještěrů neprodukuje zdravé samčí potomky, ale to nebrání mexickému bičíkovi v pohybu vpřed a vytvoření vlastního druhu, který je dokonce uznáván jako státní plaz Nového Mexika. Samice, které tvoří populaci ještěrky mexické, jsou schopny během léta snést až čtyři neoplozená vajíčka. Asi po dvou měsících se z nich stanou nové samice – příslušnice populace.

4. Jedlá žába

Foto: Grand-Duc, Niabot

Příhodně pojmenovaná skokana jedlá (Pelophylax esculentus) je běžná evropská skokana zelená. Jedná se o hlavní druh žáby, který se ve Francii konzumuje, protože jejich stehýnka jsou při správném vaření docela chutné. Tyto žáby se rozmnožují hybridogenezí, která funguje stejným způsobem jako partenogeneze. Nová generace se získává z hybridů, u kterých je polovina rodičovských genů vyloučena, přičemž polovina genů je reprodukována klonováním a druhá polovina je přenášena sexuálně.

Tento proces reprodukce bere genetický materiál z otcovy strany a mění ho v něco zcela nového. I když to není přesně partenogeneze nebo nepohlavní rozmnožování, ale variace procesu, žába je na našem seznamu kvůli vlastnostem jejích potomků. Každá další generace nese DNA matky a pouze hybridizovaný genom otce. Příští generace může produkovat samce, ale jejich DNA je v jistém smyslu klonem jejich matky s rekombinovanou otcovskou DNA vytvořenou matkou pro své potomky. Je to zvláštní způsob, jak dělat miminka, ale aspoň chutnají.

3. Draci komodští

Varani komodští odpradávna fascinovali lidi díky své neuvěřitelné velikosti a podobnosti se starověkými plazy, kteří na Zemi již dávno vyhynuli. Jsou největšími dnes žijícími ještěry a mohou dorůst až do délky 3 metrů a hmotnosti až 70 kilogramů.

Loví velká zvířata, jako jsou jeleni a prasata, ale pravděpodobně by mohli sundat člověka, kdyby chtěli, díky jedu, který uvolňují, když kousnou. Že se tito plazi rozmnožili partenogenezí, se zjistilo až v roce 2005, kdy jeden z nich, žijící v londýnské zoo, začal po více než dvou letech klást vajíčka bez kontaktu se samci. Původně se předpokládalo, že samice uchovává sperma, dokud není potřeba, ale to se ukázalo jako mylné a genetické testování potvrdilo nepřítomnost dalšího genetického materiálu.

Totéž se stalo dalším samicím varana komodského žijícím v zajetí po celém světě. Mnoho vylíhnutých mláďat jsou samci, což je u zvířete, které se nepohlavně rozmnožuje, neobvyklé. Dělají to proto, že mají chromozomový systém ZW určující pohlaví, který se liší od savčího chromozomového systému XY. Když je samice varana komodského umístěna do izolace, například na ostrov (nebo do terária), může produkovat samčí potomky pro páření. I když to nejsou podmínky, které by lidé měli pro tyto ještěrky vytvářet, vytvářejí životaschopnou populaci, která umožňuje druhu přežít, i když snižuje genetickou rozmanitost.

Foto: D. Gordon, E. Robertson

Většina lidí na krůty moc často nemyslí, i když jejich maso jedí po celý rok. Krůty jsou schopny se rozmnožovat partenogenezí, kdy jsou samice odděleny od samčí populace. Zajímavé je, že krocan, který slyší samce, se bude nepohlavně rozmnožovat mnohem častěji než ten, který je od nich izolován. To je u divokých krůt vzácné, ale může se vyskytovat v různých populacích a je mnohem častější u krůt domácích.

Když se mládě vylíhne bez účasti samce, vždy se narodí samec. Zatímco vajíčka klade samice, vylíhlá mláďata jsou její genetické klony, s jediným rozdílem v jejich pohlaví. Chovatelé krůt to vzali na vědomí a pracovali na tom, aby samice donutily předávat různé genetické vlastnosti, jako jsou velká prsa, na své potomky prostřednictvím partenogeneze.

1. Žralok zebra

Zdá se, že čím je organismus složitější, tím je méně pravděpodobné, že se bude nepohlavně rozmnožovat. Žraloci jsou jistě složité organismy, ale existují příklady, kdy se žraloci zebry rozmnožují, aniž by se obtěžovali získat DNA od mužského partnera. Žraloci zebry jsou učenlivé noční ryby, které člověka odpradávna fascinují, ale teprve nedávno jsme u tohoto druhu mohli pozorovat partenogenezi.

Poprvé se to stalo se žralokem jménem Leonie, který žil několik let odděleně od samců v akváriu. Po čtyřech letech odloučení snesla vajíčka, ze kterých vzešli tři potomci. Od tohoto incidentu byly zaznamenány další případy, kdy žraloci zebry zplodili potomstvo bez účasti partnera. Zdá se, že to dokážou bez ohledu na podmínky páření. Bylo pozorováno, že několik žraloků produkovalo potomstvo, které neslo pouze svůj genetický kód, i když v jejich blízkosti žili samci.