פרתנוגנזה: ממה היא מורכבת, סוגים, אורגניזמים - ביולוגיה - 2025

בשכפול הגנטי הוא הייצור של עובר מתוך תא מין נשי ללא תרומה גנטית של תא מין גברי, עם או בלי פיתוח סופי לתוך מבוגר. ברוב המקרים אין השתתפות של הגאמט הגברי בתהליך הרבייה.

עם זאת, יש מקרה מסוים של פרטנוגנזה הנקראת gymnogenesis, בה השתתפותם נחוצה. במקרה זה הזרע נכנס לביצה ומפעיל אותה כדי להתחיל בהתפתחות של אורגניזם חדש.

Poeciliopsis gracilis, מין של דגים ממרכז אמריקה, עם רבייה פרנתנוגנטית. תצלום של קולטי, ט 'שצולם ונערך מתוך fishbase.de

פרתנוגנזה היא תופעה שכיחה מאוד בקרב צמחים ובעלי חיים. יש הערכות שהוא יכול להופיע אצל עד 1% מכלל המינים הידועים.

זהו מצב רבייה שיכול להתרחש כמעט בכל הקבוצות הגדולות של בעלי חיים וצמחים. יוצא מן הכלל הוא שבמיסות המתפתחות יותר, כמו התעמלות יונקים, בהן אין שום תיעוד אמין לגבי התרחשותם.

מה זה פרתנוגנזה?

התפיסה הפשוטה ביותר של פרתנוגנזה מצביעה על כך שמדובר בהתפתחות תא הביצית אצל פרט חדש מבלי שתתרחש הפריה. עם זאת, אצל בעלי חיים רבים העוברים המיוצרים ללא הפריה סובלים מתמותה גבוהה.

במקרים מסוימים אחרים, ההסכמה של גאמט גברי נחוצה רק כדי להפעיל התפתחות. מסיבה זו ניתן לומר כי פרתנוגנזה מורכבת מ"ייצור של עובר מגאמט נשי ללא כל תרומה גנטית של סבת גבר עם או בלי התפתחות בסופו של דבר אצל מבוגר ".

סוגים

בהתאם למנגנונים הציטולוגיים המעורבים, פרתנוגנזה יכולה להיות מכמה סוגים, כולל:

-טיקרופתנוגנזה

נקרא גם פרתנוגנזה פרולטטיבית, זה נקרא באופן זה כאשר התפתחות ביציות לא מופרות מתרחשת מדי פעם וספונטנית. סוג זה של פרתנוגנזה נפוץ מאוד אצל בעלי חיים.

לפי כמה מחברים, זהו הסוג האמיתי היחיד של פרתנוגנזה. היווצרות של סם בגוף אטיקופרנטנוגנזה עשויה להיות כרוכה בחלוקות מיוטיות. בהתאם לנוכחות או היעדר מיוזה, ניתן לחלק את הפרתנוגנזה זו ל:

פרתנוגנזה אפומיקטית

נקרא גם מי שפיר או דיפלואיד. בכך יש דיכוי של מיוזה. הצאצאים מתפתחים מביצים לא מופרות, דרך חלוקה מיטוטית.

זה מוליד אורגניזמים זהים גנטית לאם. סוג זה של פרנתנוגנזה מתרחש לרוב ברובי מסתובבים וברוב קבוצות פרוקי הרגליים.

פרתנוגנזה אוטומטית

נקרא גם meiotic או haploid. בתהליך זה נשמרת מיוזה. שחזור המצב הדיפלואידי מתרחש על ידי כפילות או איחוי של גמטות המיוצרים על ידי האם. סוג זה של פרתנוגנזה מופיע לעתים קרובות מאוד אצל חרקים.

-גינוגנזה

גינוגנזה היא סוג מיוחד של רבייה מינית. בכך, נדרש הזרע לחדור לביצית בכדי להפעיל התפתחות עוברית.

אך בניגוד להפריה רגילה, איחוי של גרעין הזכר והנקבה אינו מתרחש. לאחר איחוי סד, כרומוזומי הזרע מתנוונים בתוך הציטופלסמה של הביצה או שניתן לגרשם מהזיגוטה.

העובר הגינוגנטי יתפתח רק על חשבון גרעין הביצית. בגלל זה, הגורים הגנוגנטיים הם כל נקבות זהות לאם.

רבייה מסוג זה יכולה להתרחש כאשר נקבות גנוגניות מזדווגות עם זכרים דו-מיניים מאותו מין או קשורים אליו. חלק מהמחברים אינם רואים בכך פרתנוגנזה ראויה.

-היברידית

זהו מצב "המולימונאלי" של רבייה. בכך הורים ממינים שונים מזדווגים ומייצרים כלאיים. מחצית מהגנום מועבר מינית ואילו המחצית השנייה היא "באופן קלונאלי".

נתיך זרע בגרעין הביצית, וגנים אבהיים באים לידי ביטוי ברקמות סומטיות, אך הם מודרים באופן שיטתי מקו הנבט. רק האם תעביר את הגנום לדור הבא.

סוג זה של פרתנוגנזה מופיע לרוב במיני דגים מהסוג Poeciliopsis, והוא נצפה גם בנמלה המדברית Cataglyphis hispanica.

סוגים אחרים

חלק מהמחברים מעדיפים סיווג שימושי יותר של סוג זה של רבייה, תוך הפרדת הפרתנוגנזה לשני סוגים אחרים:

פרנתנוגנזה גיאוגרפית

הוא מאופיין בדו קיום של צורה דו-מינית וצורה פרנתנוגנטית, במין יחיד או במינים קרובים פילוגנטית, אך הם בעלי תפוצה גיאוגרפית שונה.

אורגניזמים פרנתנוגנטיים נוטים לתפוס טווחים שונים מקרוביהם הקרובים המתרבים מינית. אורגניזמים סקסואליים נוטים להתפשטות גבוהה יותר ברוחב או בגובה, באיים, בסביבות זירופיליות או בבתי גידול מופרעים.

סוג זה של פרתנוגנזה נצפה בכמה מינים של צמחים, תולעים, סרטנים, חרקים ולטאות.

- פרתנוגנזה מחזורית

אורגניזמים יכולים להתרבות מינית וגם parthenogenetically. במהלך תקופות מסוימות של השנה, רק נקבות מיוצרות באמצעות פרתנוגנזה.

עם זאת, בתקופות אחרות הנקבות יפיקו גם נקבות וגם זכרים אשר יתפלגו מינית.

מקורם של שושלות פרנתנוגנטיות

במינים דו-מיניים בהם נוצרים צאצאים באמצעות פרתנוגנזה, הם בדרך כלל ייצרו נקבות פרנתנוגנטיות. שושלות חד-מיניות מתעוררות אלה יכולות להיות שונות מאוד מבחינה פנוטיפית וגנוטיפית מכמותן הדו-מיני. ישנם מספר מנגנונים שיכולים להוליד את השושלות הפרנתנוגנטיות הללו.

ספּוֹנטָנִי

אובדן של אינטראקציה מינית מתרחש באמצעות מוטציות בגנים המדכאים מיוזה, משנים את השראת המין בתנאים סביבתיים ומווסתים ביטוי הורמונלי.

במקרים קיצוניים, המוטציה יכולה לפעול על ידי "תיקון" הגנוטיפ של שושלת פרנתנוגנטית בהחלט, שעלולה לייצר זכרים ונקבות פרנתנוגנטיים.

על ידי הכלאה

הכלאה היא הדרך הנפוצה ביותר לייצור שושלות פרנתנוגנטיות בבעלי חיים, וניתן להבחין בה בחלזונות, בחרקים, בסרטנים ובמרבית חוליות החוליות.

מקורם בחציית שני מינים דו-מיניים בעלי הטרוזיגוזיות גבוהה ואללים טיפוסיים של מיני הורים. באלו, מיוזה יכולה להוות מכשול, ולגרום לאובדן המיניות.

מקור מדבק

זה מתרחש על ידי הכלאה בין נקבות פרנתנוגנטיות לזכרים מאותו מין או קשורים זה לזה. הוא האמין כי הוא הגורם העיקרי לפוליפלואידיות באורגניזמים יוניסקסואליים.

זרימת גנים בין שושלות מיניות ופרנתנוגנטיות מאפשרת התפשטות של גנים בצורה מדבקת. בגלל זה, אורגניזמים מיניים יכולים בתורם מקורם, או ליצור קו פרתנוגנטי חדש.

מקור זיהומי

Wolbachia pipientis הוא מין של חיידקים של חלבון החיידק הפילום הנושא כ 20% מכל מיני החרקים.

היא אחראית על מניפולציות רבייה במארחיה, כמו אי התאמה ציטופלסמית, פמיניזציה של זכרים גנטיים, מוות זכרי ופרתנוגנזה. זה מדביק פרוקי רגליים ונמטודות.

זה מועבר בהורות. חיידק זה מסוגל לעורר פרתנוגנזה בצרעות טפיליות של הסוג טריכוגרמה כמו גם בקרדית ובפרוקי רגליים אחרים.

מצד שני, Xiphinematobacter, חיידק נוסף, משפיע על נמטודות דוריאלידה, וגורם גם פרתנוגנזה.

מקור Multicausal

במינים רבים, שושלות פרנתנוגנטיות נוצרות על ידי מנגנון יחיד. עם זאת, במינים אחרים הם יכולים להתעורר באמצעות מנגנונים שונים. לדוגמא, לשושלות הפרנתנוגנטיות של ostracods יש לעתים קרובות מקור כפול.

שיבוטים דיפלואידים נובעים מאובדן מיניות ספונטני, ואילו שיבוטים פוליפלואידים נובעים מהכלאה בין זכרים פרתנוגנטיים לנקבות מאותו מין או קשורים זה לזה.

דוגמא נוספת היא המקרה של הכנימה Rhopalosiphum padi. במין זה, שושלות פרנתנוגנטיות יכולות לנבוע משלושה מקורות שונים: ספונטניים, היברידיים או מדבקים.

אורגניזמים בהם מתרחשת פרתנוגנזה

מסובבים

בין הרוטיפרה ישנם מינים המתרבים רק על ידי פרנתנוגנזה אפומיקטית נשית ומינים המחליפים פרתנוגנזה זו עם רבייה מינית רגילה.

המעבר בין רבייה א-מינית ומין נשלט על ידי הסביבה. ההצלחה של מיני הרוטייפר שאיבדו לחלוטין את ההתרבות המינית נובעת, לטענת כמה מחברים, מהצטברות של מוטציות בתקופות של רבייה א-א-פרומנטית אקספוננציאלית.

זה, יחד עם המעבר "המיטוטי", יאפשר לייצר מגוון גנוטיפי מספיק כדי להסתגל לתנאים סביבתיים שונים. בדרך זו יבטל יתרון גדול של רבייה מינית.

רכיכות

דווח על פרינתוגנזה לכמה מינים של רכיכות קיבה. בין המינים הללו נמנים Potamopyrgus antipodarum, Tarebia granifera, וכל המינים מהסוג Melanoides.

כל נציגי הסוג האחרון, למעט הגזע הדיפלואידי של M. tuberculata, הם פוליפלואידים.

סרטנים

רבייה מסוג זה תועדה עבור קבוצות רבות של סרטנים, ביניהם נוסטוסטראקוס, קונכוסטראקוס, אנוסטראקוס, קלודוקרנים, דקפוודים ואובסטרקודים.

ב- Cladocera צורת ההתרבות האופיינית היא על ידי פרתנוגנזה מחזורית. נקבות מתרבות פרנטנוגנטית מהאביב לקיץ.

כאשר התנאים הסביבתיים הם שליליים, אורגניזמים מתרבים מינית, על מנת ליצור ביציות אנציסטיות שיכולות לשרוד תקופות ארוכות במצבי רדום.

Cladocera Daphnia longispina סרטניים עם ביצים פרתנוגנטיות. תצלום מאת רולנד בירק / פוטוליבררי / גטי אימג '. נלקח ונערך מ- thoughtco.com

סרטן שיש (Procambarus fallax forma virginalis) הם הסרטנים היחידים הידועים המפורקים המתרבים רק על ידי פרתנוגנזה.

חוליות

בקרב דגים סחוסיים, הפרתנוגנזה מתרחשת לפחות בקרן הנשר, כריש הזברה ובכריש ראש הפטיש. דווח על הכלאה היברידית בדגים גרמיים עבור מינים מהסוג Poecilliopsis.

כמה דגים אחרים יכולים להתרחש רבייה מינית ופרנתנוגנטית. מינים רבים של לטאות מתרבים על ידי פרתנוגנזה. ההכלאה אמורה להיות הגורם העיקרי לסוג זה של רבייה בהם.

דיווחה על טיקופרנטוגנזה בקבוצות אחרות של זוחלים, בעיקר פיתונים ונחשים אחרים. אצל ציפורים נצפתה פרתנוגנזה ספונטנית אצל תרנגולות, תרנגולי הודו וכמה מינים שליו.

אצל יונקים, גנום אימהי ואבהי נחוצים להתפתחות עוברית תקינה. בגלל זה, פרתנוגנזה אינה מתרחשת באופן טבעי באורגניזמים אלה.

זה הושג באופן ניסיוני במעבדה. עם זאת, פרתנוגנזה המושרה גורמת לעיתים קרובות להתפתחות לא תקינה.

צמחים

מיני צמחים רבים מציגים דפוסים מוגדרים היטב של פרטנוגנזה גיאוגרפית, שם צורות פרנתנוגנטיות ממוקמות יותר לכיוון אזורי הקור. הצורות המיניות, בינתיים, טרופיות יותר מבני גילם הלא-מיניים.

הפניות

1. C. Simon, F. Delmonte, C. Rispe, T. Creas (2003). קשרים פילוגנטיים בין פרתוגנים לקרובי משפחתם המיניים: הדרכים האפשריות לפרנתוגנזה אצל בעלי חיים. כתב העת הביולוגי של האגודה לינאנית.
2. G. Scholtz, A. Braband, L. Tolley, A. Reiman, B. Mittmann, C. Lukhaup, F. Steuerwald, G. Vogt (2003). פרתנוגנזה בסרטנים חיצוניים. טֶבַע.
3. U. Mittwoch (1978). מאמר סקירת פרתנוגנזה. כתב העת לגנטיקה רפואית.
4. נ.ב טשרפאס (1971). גינוגנזה טבעית ומלאכותית של דגים. בתוך: FAO 1971 סמינר / סיור לימודים בברית המועצות בנושא בחירה גנטית והכלאה של דגים מעובדים. 19 באפריל - 29 במאי 1968. הרצאות. נציג FAO / UNDP (TA), התאושש מ- fao.org/.
5. PA Eyer, L. Leniaud, H. Darras and S. Aron (2013). הכלאה היברידית באמצעות פרתנוגנזה thelytokous בשתי נמלים מדבריות קטגלפיוס. אקולוגיה מולקולרית.
6. RKK Koivisto, HR Braig (2003). מיקרואורגניזמים ופרתנוגנזה. כתב העת הביולוגי של האגודה לינאנית.