Kontakta författare

Parthenogenesis i hajar

Svarta hajar, som de som visas ovan, har visat sig reproducera via parthenogenes. Denna sällsynta händelse genererar kvinnliga avkommor som endast innehåller moderns genetiska material. |

Vad är parthenogenesis?

Ordet parthenogenesis härstammar från grekiska och betyder bokstavligen virgin födelse. Ett odödligt ägg kommer att utvecklas till en ny individ den nya individen innehåller genetisk information från sin mor och har inte en far. Detta fenomen observeras i naturen bland vissa djur (insekter, grodor och hajar har registrerats i historien).

Parthenogenesis beskrevs först av Charles Bonnet på 1700- talet. Genom att sticka grodaägg med en nål kunde Jacques Loeb producera parenogenetiska grodor: några av de resulterande embryona utvecklades till helt friska, vuxna grodor.

Parthenogenesis resulterar ofta i ett partiellt bildat (eller missbildat) djur vid försök på däggdjur, även om Gregory Pincus kunde inducera parenogenes i kaninägg 1936 med kemikalier och temperaturförändringar.

Förstå Ploidy

Termerna Haploid och Diploid avser antalet kromosomuppsättningar som en art bär. Människor är diploida, eftersom vi har två av varje kromosom. Vissa insekter är haploida, som manliga honungsbin (drönare). Haploiddjur har bara en kopia av varje kromosom. Gameter (ägg- och spermierceller) är vanligtvis haploida, med enstaka kromosomer: detta gör att spermierna och äggcellen kan smälta samman och bilda en diploid cell. Vissa växter och insekter är tetraploida, vilket innebär att de har fyra kopior av varje kromosom.

Bikoloni kollaps

The Way Honeybees Reproduce

Även om parenogenes kan låta som en udda eller sällsynt händelse i naturen, är det faktiskt den föredragna formen för reproduktion för många arter. Honungsbin kan till exempel upprätthålla sin befolkning endast genom att oförgiftade ägg utvecklas. I honungbikolonier blir de befruktade äggen kvinnor och de oförgiftade äggen kommer att utvecklas till manliga drönare. Detta är en process som kallas haploid parthenogenes: det ofördelade ägget har bara hälften av antalet kromosomer i ett befruktat ägg. Det haploida biet kommer att ha sexkromosomerna XO, vilket gör att biet blir en manlig drönare. Kvinnliga bin har två gånger så många kromosomer, med två X-kromosomer för att inducera utvecklingen av kvinnliga arbetarbina (eller en drottning, om larven tillräckligt med näring).

Honungbikolonier som saknar en manlig drönare kommer så småningom att dö ut, eftersom alla larver som drottningen producerar kommer att haploida och utvecklas till drönare. Detta är känt som en drönare, och binkolonin kommer att degenerera och kollapsa utan tillräckligt med kvinnliga arbetarbilar.

Ett annat sätt som drönare föds upp är när kolonin saknar en avelsdrottning. Arbetarbina kan inte para sig och kommer vanligtvis inte att producera unga. I frånvaro av en bördig drottning börjar arbetarbina emellertid producera ägg. Dessa ägg befruktas inte och kommer endast att producera manliga honungsbin. Dessa kolonier är också dömda att kollapsa.

Typer av parenogenes

TypBeskrivningObserverad i
haploidaVid haploid parthenogenes utvecklas den oförgiftade äggcellen till en organisme med halva antalet kromomer. Detta kan leda till en hane (honungsbi) eller hona (sheild bug).Honungsbin, ris och vete.
diploidVid diploid parthenogenes, kombineras ett odödligt ägg med en polär kropp eller en annan cellkärna och utvecklas till en organisme med två kopior av varje kromosom. Diploid parthenogenesis är vanligare än haploid parthenogenesis.Roundworms, fluke och maskrosor.
Exceptionell (tychoparthenogenesis)Denna term hänvisar till en förekomst av parthenogenes hos en art som vanligtvis inte reproducerar på detta sätt.Hajar, grodor, kanflugor
Normal eller fysiologiskDenna term hänvisar till parthenogenes när det är den typiska metoden för reproduktion för en organisme.Honungsbin, bladlöss, gallrep och många andra insekter.

Komodo Dragon Jungfrufödelse

En Komodo Dragon föddes i Chester Zoo i England, resultatet av en parthenogenetisk födelse. Komodo Dragons kommer att ha manliga avkommor som ett resultat av parthenogenes. |

Komodo Dragon Virgin Födelser

Sällsynta händelser i naturen

Medan parenogenes är vanligt hos insekter, är det mindre vanligt hos fisk och däggdjur. Det har dokumenterats fall av parthenogenes hos hajar, till exempel: Blacktip, Hammerhead och White-Spotted Bamboo hakar har rapporterats reproducera med denna metod.

Det första dokumenterade fallet av en "jungfrufödelse" av en haj var i Omaha, Nebraska 2001. En kvinnlig Hammerheadhaj blev gravid, vilket var ganska förvånande eftersom hon inte hade haft kontakt med manhägar på över tre år. Det resulterande avkommet bekräftades att innehålla endast moderns DNA. En kort tid senare blev en Blacktip-haj vid ett Virginia-akvarium också gravid utan närvaron av män.

Båda händelserna resulterade i en enda valp från varje mamma - hajar levererar vanligtvis relativt stora kullar, så parthenogenes är inte en särskilt bra form för reproduktion för hajar. Dessutom kommer alla valpar som produceras genom denna sällsynta händelse att vara kvinnliga, eftersom en Y-kromosom krävs från en befruktande hanhaj för att producera alla hanvalpar.

Komodo Dragons har också visat förmågan att reproducera med hjälp av parthenogenes. Till skillnad från hajar som använder en X- och Y-kromosom för att bestämma kön, har reptilerna ett ZW-könsbestämningssystem. Kvinnliga drakar är ZW och manliga drakar är ZZ. När en kvinnlig Komodo Dragon's ägg utvecklas parthenogenetiskt är äggen antingen ZZ eller WW - ZZ-embryon utvecklas till män, och WW-embryonna utvecklas inte alls.

På grund av denna intressanta förmåga kunde en kvinnlig Komodo Dragon skapa en uppfödningskoloni isolerat, eftersom hon skulle kunna lägga en koppling av ägg - den utvecklade manliga avkomman kunde sedan para sig med modern och producera en koloni av avelsdrakar.

Användning av parthenogenes för att föda upp Komodo Dragons rekommenderas dock inte, eftersom befolkningen skulle drabbas av ett tillstånd som kallas en genetisk flaskhals. När en avelspopulation saknar tillräcklig genetisk mångfald, kan den bli instabil när mutationer ökar genom inavel.

Förstå Ploidy

Haploidorganismer har bara en kopia av varje kromosom - det är den genetiska profilen för en honungsbihår. Människor och de flesta andra djur är diploida och har två kopior av varje kromosom. Partenogenes är möjlig för båda tillstånden. |

Mammalian Parthenogenesis

Parthenogenesis ansågs ursprungligen vara omöjligt för däggdjur, eftersom det resulterande avkommet aldrig kunde utvecklas till en term. Däggdjur är alla diploida och kräver en tillräcklig mängd genetisk information för att utvecklas till friska, fullt utvecklade djur. Parthenogenesis från däggdjur har aldrig observerats i den naturliga världen, men forskare har lyckats konstgjorda den och växa en frisk vuxen mus med två kvinnliga kärnor.

Att inducera parthenogenes hos däggdjur kräver användning av två cellkärnor, eftersom alla däggdjur är diploida och kräver två kopior av varje kromosom. Forskare vid Tokyo University of Agriculture i Japan smälte samman två äggkärnor och lyckades skapa en parthenogenetisk mus. Processen är emellertid extremt svår, eftersom en av äggkärnorna måste manipuleras för att innehålla den nödvändiga genetiska informationen för embryonal och fosterutveckling. Till exempel krävs en tillväxtfaktor som kallas IGF-2 för utvecklingen av fostret, och den genetiska informationen för denna tillväxtfaktor tillhandahålls i spermacellen, inte äggcellen. Möss var genetiskt modifierade för att bära generna för denna tillväxtfaktor i sina äggceller, eftersom musembryon skulle ha kunnat utvecklas utan den.

Parthenogenesis hos människor

Mänskliga ägg har potential att bli "aktiverade" eller att börja delas genom parenogenes. Ett enzym som finns i spermier, fosfolipas-C-zeta (PLC-zeta), kommer att inducera uppdelningen av ett mänskligt kvinnlig ägg. Det har inte förekommit några vetenskapligt dokumenterade fall av en mänsklig parthenogenetisk äggcell som utvecklats till ett foster - dessa "aktiverade ägg" utvecklas helt enkelt till blastocyststadiet och blir cyster eller godartade tumörer. Blastocysterna som bildas av de aktiverade äggen ser ut som mycket tidiga embryon och innehåller stamceller. Eftersom människor är diploida varelser, skulle användningen av PLC-zeta-enzymet aldrig möjliggöra utveckling av en baby: äggcellen skulle förbli haploid och bara bära hälften av antalet kromosomer som krävs för normal utveckling.

Parthenote stamceller

Användningar av parthenogenesis

Parthenogenetiska mänskliga ägg kan ha en framtid för tillväxt av embryonala stamceller. Ingen mänsklig äggcell har någonsin kunnat utvecklas till ett foster genom partenogenes, men det är möjligt för dessa "aktiverade ägg" att skapa nya embryonala stamcellslinjer utan kontroversen endemisk till embryonala stamceller samlade från tidiga embryon. Dessa stamceller kallas parthenote stamceller.

Gynogenes och androgenes

Vissa salamandrar reproducerar på en metod som liknar parthenogenes. Dessa salamandrar kräver emellertid närvaron av spermier för att ägget ska kunna aktiveras. Sperman bidrar inte med något genetiskt material till ägget, men vissa enzymer krävs för att trigga ägget att delas upp. Denna process är känd som gynogenes - alla djur av en gynogenetisk art är kvinnliga och måste söka en nära besläktad art för parning för att tillhandahålla de nödvändiga spermatiska enzymerna för att aktivera äggen.

Det motsatta av parthenogenes är androgenes, där en organisme kan utvecklas helt från den manliga gameten. De resulterande avkommorna är kloner av deras fäder - detta fenomen observeras i musslor och andra blötdjur.