Партеногенеза — девствено, безполово размножаване при растения и животни

Партеногенеза: разберете механизма на девственото, безполово размножаване при растения и животни, видове, примери и биологично значение.

Партеногенеза е термин в биологията, който означава девствено раждане — размножаване чрез развитие на яйце без оплождане. Това е форма на асексуално размножаване, при която женските снасят яйца без да са оплодени от мъжки. Растежът и развитието на ембрионите се осъществява с генетичния материал, наследен предимно или изцяло от майката; в зависимост от механизма яйцето може да остане хаплоидно или да възстанови диплоидност чрез различни процеси.

Форми и механизми

Партеногенезата има няколко биологични варианта, които се различават по това дали потомството е хаплоидно или диплоидно и по клетъчния механизъм, който възстановява диплоидността:

• Апомиксис (митотична партеногенеза) — яйцето се развива практически като митотично клониране на майката (често при растения).
• Автомиксис — възстановяване на диплоидност чрез сливане или дублиране на гаметни продукти (по-често при животни); резултатът е частична рекомбинация и намалено генетично разнообразие спрямо пола.
• Хаплодиплоидия — при някои групи (например при пчелите) незаплодените яйца дават мъжки индивиди (хаплоиди), а заплодените — женски (диплоиди). Това е специфична форма, свързана с пола, а не винаги с класическата партеногенеза.

Таксони и примери

Партеногенезата се среща както при растения, така и при животни, но е по-рядка от половото размножаване. Сред животните има както временни (факултативни), така и постоянни (облигатни) партеногенетични линии.

Някои видове могат да сменят начините на размножаване в зависимост от средата. Добър пример са организмите, които показват т.нар. циклична партеногенеза — редуване на безполови поколения с полови. Типични примери са някои афиди (листни въшки) и дафнии (водни ракообразни): през благоприятни сезони те могат да се размножават бързо партеногенно, а при влошаване на условията да преминат към полово размножаване, което произвежда устойчиви яйца за презимуване. В оригиналния текст е посочено и акарите (напр. като организми с променливи стратегии; при различните групи моделите варират.

При насекомите примери са афидите, някои бръмбари и др. Пчелите използват хаплодиплоидна система, при която незаплодени яйца стават мъжки (дронове) — това е специфична биологична стратегия, различна от класическата апомиктична партеногенеза, но свързана с производство на потомство без оплождане.

Сред гръбначните има редки, но интересни случаи: някои влечуги (напр. видове женски Aspidoscelis — т.нар. whiptail гущери), някои змии и дори отделни докладвани случаи при комодския варан и някои акули са описани като способни за партеногенеза. В природата отчитат над 80 вида влечуги, земноводни и риби, за които са регистрирани еднополови популации или случаи на партеногенеза.

В текста е споменат неизвестен на пръв поглед пример: разред скакалци (Bdelloid rotifers). Важно уточнение: Bdelloid rotifers не са скакалци (насекоми), а представляват група ротатори (rotifers, клас Bdelloidea) — малки водни безгръбначни, при които никога не са намерени мъжки екземпляри и които се размножават почти изцяло чрез партеногенеза. Това е една от най-големите таксономични групи, при които партеногенезата доминира.

Еволюционни последици и значение

Партеногенезата има предимства и недостатъци:

• Предимства: бързо увеличаване на популацията, ефективно колонизиране на нови местообитания, възможност за размножаване при липса на мъжки.
• Недостатъци: намалена генетична вариабилност, по-лесно натрупване на вредни мутации (ефект на Muller's ratchet), по-малка еволюционна гъвкавост при промяна на средата.

Различни форми на безполово размножаване (разлика от партеногенезата)

Освен партеногенезата, съществуват и други асексуални начини за размножаване, които не включват снасяне и развитие на яйца:

• Клони се при Hydrozoa (например много корали) — колонии се разрастват чрез отделяне на нови индивиди (пъпкуване).
• Разделяне и фрагментация — при някои фила като бодлокожите и гъбите отделни фрагменти се развиват в самостоятелни индивиди. Тези методи обикновено не се наричат партеногенеза, тъй като не включват развитието на яйца от неоплодени яйцеклетки.
• При растенията апомиксисът (неполово производство на семена) е честа форма на безполово размножаване — примерни родове включват някои видове глухарче и хвърчащи растения (hawkweeds), при които семената се образуват без оплождане.

Как се изследва партеногенезата

Науката използва молекулярни маркери, кариотипиране, генетични анализи и наблюдения на развитието, за да определи дали дадено потомство е резултат от партеногенеза и какъв механизъм я поддържа. Изследванията дават информация за нивото на генетичната вариабилност, метода на възстановяване на диплоидността и еволюционните последици за видовете.

Като цяло партеногенезата е разнообразно и еволюционно значимо явление: тя дава предимства в определени екологични условия и е интересен контрапункт на половото размножаване, който помага да се разберат основни принципи на генетиката, популационната биология и еволюцията.

Въпроси и отговори

В: Какво означава терминът "партеногенеза"?

В: Партеногенезата среща ли се както при растенията, така и при животните?

В: Има ли примери за гръбначни животни, които се размножават чрез партеногенеза?

Въпрос: Могат ли някои растения или животни да се размножават както по полов, така и по безполов път?

Въпрос: Има ли разред скакалци, който се размножава изцяло чрез партеногенеза?

В: Има ли други видове безполово размножаване освен партеногенезата?

Търсене по буква