Возможен ли партеногенез у людей? Что такое партеногенез? Определение, классификация и особенности.

Партеногенез - форма полового размножения, при которой яйцеклетки самок развиваются в новый организм без предварительного оплодотворения.

Терминология

Раньше многие авторы (например, Б.Н.Шванвич) определяли партеногенез как вариант бесполой формы , хотя это и противоречило общепринятой биологической терминологии. Бесполое - это появление новых особей из соматических клеток материнского организма, а не из половых, как это происходит при партеногенезе. Таким образом, в настоящее время партеногенез принято относить к половому , так как в его процессе дочерние особи образуются из , а не из частей тела «матери», как, например, при простом делении бактерий, почковании дрожжей, сегментации тела у плоских червей и т.д.

Явление партеногенеза в большинстве случаев наблюдается у примитивных организмов, хотя, в целом, встречается среди многих представителей животного мира: Членистоногих, Моллюсков, Рыб и даже Пресмыкающихся. Интересно предположение о существовании партеногенеза у человека: по неподтвержденным данным, были случаи, когда у погибших женщин обнаруживали беременность ранних сроков, и при исследовании плодного выяснялось, что эмбрион представляет полную генетическую копию матери. Впрочем, если у высших животных такое явление и возможно (имеется в виду, в естественных условиях), то полного развития яйцеклетки никогда не происходит, оно обычно останавливается на стадии бластулы. (прим.авт.) (фото)

Относительно часто данное явление наблюдают среди насекомых. В большинстве своем эти существа являются раздельнополыми, о чем даже на первый взгляд можно догадаться по половому особей многих видов, однако иногда партеногенез сочетается у них с классическим половым или даже полностью его замещает.

Партеногенез как биологический процесс

Цитологическая основа этого явления бывает различной. В одних случаях происходит «нарушение» развития нормальной яйцеклетки, например, изменение числа делений генетического материала. В других роль сперматозоидов берут на себя другие структуры. Например, существует такое образование, как направительное (полярное) тельце. Оно прикреплено к яйцеклетке, содержит небольшое количество цитоплазмы и генетический материал. В «норме», то есть при половом , оно отделяется от после определенного количества делений мейоза. У некоторых же партеногенетических особей, например, червеца Lecanium, тельце не дегенерирует и не открепляется, а проникает внутрь и сливается с ядром яйцеклетки, имитируя проникновение сперматозоида и давая толчок к развитию эмбриона.

Партеногенез представляется явлением, которое не зависит от «воли» насекомого. Однако в некоторых случаях особи сами управляют формами своего . У некоторых перепончатокрылых (медоносных пчел), а также у калифорнийской расы червецов, сперматозоиды хранятся в специальной камере, откуда самка может выпустить или не выпустить их на яйцо - в зависимости от «цели» осуществления кладки. (фото)

Разновидности партеногенеза

Партеногенез - это весьма неоднородное явление, которое разделяют на несколько категорий.

Спорадический : большую часть времени обоеполые особи размножаются «обычным» путем, но при создании определенных условий (снижение численности популяции, отсутствие самцов) могут переходить и на партеногенез. Данное явление характерно для Тополевого бражника, и других насекомых, в первую очередь, Чешуекрылых. В редких случаях спорадический партеногенез наблюдается у пауков, к примеру, тропических сенокосцев, однако обычно их неоплодотворенные гибнут, не завершив своего развития.

Постоянный : наблюдается все время, наряду с половой формой . Типичный пример - общественные перепончатокрылые, у которых самцы всегда развиваются из неоплодотворенных , а самки - из оплодотворенных. В ряде случаев партеногенез полностью или практически полностью замещает собой половое . Так, у некоторых видов палочников, червецов, орехотворок и пилильщиков самцы либо редки, либо вообще неизвестны. Аналогичное явление встречается и среди клещей.

Существуют организмы, у которых частота встречаемости самцов различается, в зависимости от обитания. К примеру, самцы Кистевиков (многоножек) часто встречаются во Франции (42% особей), при этом, в Голландии их всего 39%, в Дании - 8%, а при дальнейшем продвижении на север их нет вообще.

Циклический : происходит правильное чередование половых и бесполых поколений, как, например, у . У них оплодотворенное переживает зиму, после чего из него выходит девственная самка, дающая еще ряд , также размножающихся партеногенетически. Осенью отрождаются и самцы, которые спариваются и откладывают , начиная новый виток жизненного цикла. (фото)

Искусственный : эту категорию можно рассматривать как разновидность спорадического партеногенеза, но в природе она не встречается. Сущность данной формы состоит в том, что особи, которые размножаются «обычным» половым путем, переходят на партеногенез при воздействии на особыми физическими (электричество, температура) и химическими факторами. Впервые это явление было открыто в 1886 году.

Педогенез : разновидность партеногенеза, при которой девственное

Партеногенез пчел – уникальное природное явление, рождение жизнеспособной особи из неоплодотворенного яйца. Именно так в их ульях появляются трутни. Случается, что трутень появляется из обычного, оплодотворенного яйца, в таком случае длительность его жизни вдвое короче.

Два способа размножения

В животном мире размножение бывает – половое, с участием яйцеклетки и сперматозоида, и бесполое, когда сперматозоид не участвует. При спаривании самец отдает сперму матке, у нее на животике есть приемник, для хранения сперматозоидов. После завершения спаривания, самец погибает, а она начинает класть кокон. Если пчела имеет хорошо развитые половые органы, то она спаривается с трутнем, так происходит партеногенез.

Представитель пчелиного семейства, трутень, появляется только из неоплодотворенного яйца, которое откладывают рабочие пчелы.. В Африке, обитают породы пчел, способные вывести вид любого пола из неоплодотворенного яйца.

Способы размножения:

• Яйцо откладывается в трутневую ячейку. Матка волосками на животике измеряет размеры соты, для трудовой особи всего 5,5 мм, а вот самцу нужно 7 мм. Самцы также рождаются из неоплодотворенных яиц трутовок.
• В рабочие соты меньшего размера королева откладывает те же яйца, но капает на них сперму, открывая приемник на животике. Из этих яиц родятся рабочие единицы или матка.

Три разновидности особей

Состав пчелиной семьи: развитая матка, от 200 до 2000 самцов – трутней и трудовые пчелы. В гнезде семьи находятся тысячи яиц, личинок и куколок, большое количество кормовых запасов – меда и перги.

Особи могут жить, размножатся и продуктивно работать они могут только при полном составе семьи.

Матка — королева улья

От ее плодовитости зависит продуктивность пчелиной семьи. Чем она крупнее, тем она быстрее перерабатывает корм и, соответственно, интенсивнее яйцекладка.

Срок жизни около 5 лет, в первые два года особенно высокая плодовитость, постепенно плодовитость спадает, и неоплодотворенных яиц с трутнями становится больше.

Пока в семье живет одна и та же пчеломатка, четко прослеживаются особенности в сборе меда, агрессивности и зимостойкости. Как только матка сменяется другой, особенности меняются.

Трутень

Временный член пчелиной семьи, он не рабочий и выполняет одну задачу — спаривается с неплодотворными пчеломатками. Трутни не имеют защитных функций, у них нет жала. По сути, у самца нет отца, но на его детородные функции это никак не повлияло, ни одна самка не будет оплодотворена без его участия.

Природа наделила его отличным зрением и аэродинамическими способностями, чтобы быстро найти пчелиную матку. До окончания медосбора трутней кормят рабочие особи. Как только медосбор окончен, пчелы изгоняют самцов. Если же они остаются, значит в семье неплодная пчеломатка, это повод для беспокойства пчеловода.

Рабочие пчелы

Рабочие пчелы — это женская часть с недоразвитыми половыми органами, составляют основную массу пчелиной семьи. Они собирают урожай и заботятся о потомстве и трутнях.

Рабочие пчелы производят:

• воск;
• прополис;
• пыльцу;
• молочко;
• пчелиный яд.

Продолжительность их жизни от 3 до 9 месяцев, это зависит от интенсивности выполняемых работ и обмена веществ.

Телитокия и ее результат

Полноценная пчелиная матка в состоянии участвовать в телитокии, многие рабочие особи откладывают яйца с диплоидным набором хромосом, и неоплодотворенная она так же на это способна. Трутни имеют гаплоидный набор хромосом, и при их удваивании образуется самка.

Внешние отличия

Любой трутень – это результат партеногенеза пчел, особи внешне одинаковые. А вот если в результате телитокии родится самка, она будет иметь внешние отличия.

Рожденные в результате телитокии пчелы имеют ряд отличий:

• из ячеек появится либо матка, либо женская особь, отдаленно похожая на рабочую пчелу данной семьи;
• молодые рабочие особи всегда крупнее и их брюшко конусообразное и блестящее;
• у них другие пыльцевые щеточки и зазубрины на челюстях;

Такую рабочую особь можно искусственно оплодотворить, получив пчел с тройным набором хромосом.

Недостатки

Матка, рожденная в результате телитокии полноценная, но выживаемость потомства меньше, чем результат матки, рожденной естественным путем спаривания.

Особенности поиска трутовок

Партеногенез у пчел не дает возможности спрогнозировать рождаемость, все зависит от того, кто выложит яйцекладку – пчеломатка или пчела – трутовка. Последние выполняют кладку иначе, засевая только крупные ячейки, в большинство попадает по 2 яйца, заметны пропуски, а для нормальной рождаемости в ячейке должна быть одна личинка, иначе развитие не происходит.

1. Выявить трутовку в рое сложно.
2. Она быстро сменяется.
3. Семьи с трутовками не примут новую матку.

Весной пчелы закладывают в соты маточник, но все равно некоторые семьи будут трутневыми. Наблюдать за такими семьями бессмысленно: размножение бесполое (партеногенез).

Существует несколько вариантов размножения живых организмов: половое и бесполое, то есть без участи отцовской клетки. У пчел грань между половым и бесполым размножением стирается. Способ размножения тружениц называется партеногенез у пчел.

Партеногенез — это специфический способ размножения, при котором развиваются оплодотворенные и неоплодотворенные яйца. Как это происходит? Матка – самка пчелы, которая имеет хорошо развитые яичники и половые органы, поэтому может спариваться с трутнем.

Во время спаривания самец отдает свою сперму матке. У нее на животе имеется специальный приемник, в котором и хранятся сперматозоиды. После спаривания самец погибает, а самка берется за кладку яиц.

Два способа кладки яиц у пчел

Первый способ используется, когда яйцо откладывается в трутневую ячейку (партеногенез). Матка волосками на брюшке чувствует размер соты, для рабочей пчелы это 5,5 мм, а для трутня 7 мм. Соответственно, при контакте животика с трутневой сотой матка отдает неоплодотворенную яйцеклетку, из которой вырастет трутень.

В рабочие соты королева откладывает те же яйца, только открывая семяприемник и капая на них сперму. Из таких яиц получаются рабочие пчелы или матка.

Почему королева откладывает неоплодотворенные яйца в рабочие ячейки?

Случается так, что в процессе партеногенеза происходит кладка яиц в рабочие соты, но из них потом вылупляются трутни.

Причины партеногенеза при кладке в маленькие соты:

• отсутствие спермы в приемнике у матки;
• смерть мужских клеток в спермоприемнике из-за плохих условий жизни матки;
• сперма закончилась (прошло 3-4 года с момента оплодотворения).

Партеногенез не считается болезнью во время кладки неоплодотворенных клеток в трутневые ячейки. Трутень вырастет только из неоплодотворенной клетки. Проблема возникает, когда королева откладывает «пустые» яйца в рабочие соты. Из них в будущем получатся трутни, что недопустимо.

Почему в семенном мешке королевы нет спермы?

Это может быть из-за того, что во время брачного периода была нелетная или холодная погода и матку никто не оплодотворил. Соответственно, спермы в мешке изначально не было. Поэтому такая матка будет откладывать только пустые клетки. Запас спермы иссякает за 3-4 года жизни матки, соответственно, после этого королева будет откладывать «пустые» яйца. При недостаточном кормлении и неподходящем температурном режиме сперма внутри брюшка матки становится мертвой.

Как вылечить партеногенез у пчел?

Считать это заболеванием неправильно, это девственная форма размножения без применения мужских клеток. Если все в порядке, матка просто не открывает семенной проток и вкладывает в трутневую соту пустую клетку.

Рабочие пчелы откладывают яйца

В идеале рабочая пчела должна собирать нектар, у нее недоразвитые яичники и нет семяприемника, то есть она не сможет откладывать яйца с труженицами. Но случается так, что рабочая пчела вместо сбора нектара откладывается трутневые яйца, таких насекомых называют трутовками. Они не пускают в улей новых плодных самок, убивая их.

Чтобы вернуть пчелиную семью к нормальной жизни, нужно избавиться от трутовок и остановить партеногенез. Для этого можно солнечным вечером вытряхнуть пчел из улья. Чуть позже рабочие пчелы вернутся в улей, а трутовок туда не пустят. Эти пчелы погибнут от голода и холода.

Верны ли сле­ду­ю­щие суждения?

А. Опло­до­тво­ре­ние - про­цесс сли­я­ния ядер спер­ма­то­зо­и­да и яйцеклетки, со­про­вож­да­ю­щий­ся объ­еди­не­ни­ем ге­но­мов от­цов­ско­го и ма­те­рин­ско­го ор­га­низ­мов и об­ра­зо­ва­ни­ем зиготы.

Б. Форму по­ло­во­го раз­мно­же­ния без оплодотворения, при ко­то­ром до­чер­ний ор­га­низм раз­ви­ва­ет­ся на ос­но­ве ге­не­ти­че­ской ин­фор­ма­ции од­но­го из родителей, на­зы­ва­ют партеногенезом.

1) верно толь­ко А

2) верно толь­ко Б

3) верны оба суждения

4) оба суж­де­ния неверны

Пояснение.

Оба утверждения верны, т.к. даны полные и точные определения оплодотворения и партеногенеза.

Ответ: 3.

Гость 19.05.2015 16:57

Б- неверно, т.к. не одного из родителей (потому что если от отца, то это развитие без опложотворения называется не партеногенезом, а сперматогенезом (да, омоним)), а конкретно на "основе информации от материнского организма". Источник: "Справочник школьника" А.Г. Лебедева - компиляция авторитетных изданий (Грин, Стаут, Тейлор и т. п.), страница 40.

Наталья Евгеньевна Баштанник

Ответ Б - верный. Т.к. данное утверждение не противоречит истине.

Гость 19.05.2015 23:30

Задание не вполне корректно. Второе предложение говорит о развитии организма на основе ген. информации одного из родителей, но, насколько я знаю, партеногенез - это, все-таки, развитие "самки из самки". Иначе возникает закономерный вопрос: как самец будет рожать?

Гость 14.06.2015 14:22

В букве А написано, что оплодотворение - слияние гамет, но сопровождается это слияние не объединением геномов, а объединением гаплоидных наборов. Насколько мне известно, геном человека, например, состоит из 23 пар, то есть 46, хромосом. Объясните пожалуйста.

Наталья Евгеньевна Баштанник

Геном - это гаплоидный набор. У человека состоит из 23 хромосом. (а не из 23 пар).

Геном - характерный для каждого вида организмов гаплоидный (одинарный) набор хромосом; совокупность всех генов (всей ДНК), заключённых в гаплоидном наборе. Термин «геном» относят и к генетическому материалу бактерий (прокариот) и вирусов, представленному одной молекулой ДНК или РНК. В геном эукариот не включают ДНК митохондрий и других органоидов цитоплазмы.