Partenogēze: bioloģijas definīcija, veidi un piemēri
Partenogēze ir termins bioloģijā, kas apzīmē jaundzimušā dzimšanu bez tēva iesaistes — tas ir bezdzimuma vairošanās veids. Mātītes izdēj olas, bet tēviņš tās neapaugļo, un embriju augšana un attīstība notiek, izmantojot galvenokārt no mātes mantotos gēnus. Partenogēze var dot gan haploidus, gan diploidus pēcnācējus atkarībā no tā, kā tiek atjaunota hromosomu skaita (piem., apomixija vai automixija).
Šī vairošanās forma sastopama gan augos, gan dzīvniekos, taču dabā ir retāka nekā dzimumvairošanās. Interesanti, ka arī mugurkaulniekiem ir zināmi gadījumi: dabā un novērojumos ir vairāk nekā 80 rāpuļu, abinieku un zivju sugu, kuru reproduktīvajā procesā vairs nepiedalās tēviņi vai kurām ir reģistrētas partenogēzes epizodes.
Pastāv vairākas partenogēzes formas un mehānismi. Biežāk minētie ir:
- Apomixija — olšūna attīstās bez mejozes (raksturīgi dažiem augiem), rezultātā pēcnācēji ir ģenētiski identiski mātei.
- Automixija — pēc mejozes notiek hromosomu vai nūcleāro elementu atkārtota apvienošanās, kas atjauno diploīdumu; tas var samazināt ģenētisko daudzveidību, bet nav pilnīgi klons.
- Arrhenotokija — īpašs gadījums, kur no neapaugļotas olas attīstās haploīdi tēvi (bieži sastopams Hymenoptera — bitēs, skudrās, ēsējvabolēs).
- Inducēta partenogēze — laboratoriski vai apstākļu dēļ izraisa olšūnas attīstību bez apaugļošanas (plaši izmantota pētījumos un reģeneratīvajā medicīnā).
Daudzas sugas ir fakultatīvi partenogēniskas — tās spēj vairoties gan dzimumceļā, gan bezdzimuma ceļā. Labs piemērs ir laputis (piem., zaļmētras), kas vasaras pilnbriedā parasti vairojas partenogēni, bet, pasliktinoties laikapstākļiem, sāk dzīvot dzimumdzīves ciklu. Dažādos gadalaikos tās var vairoties dzīvdzimuši (vivipāri) vai dēdot olas (ovipāri). Pavasarī un vasarā laputis parasti partenogēniskā veidā ražo dzīvus mazuļus (nimfas). Šīm mātītēm var būt vai nebūt spārnu. Vīrišķās dzimtas īpatņi parādās tikai sezonas beigās, un mātītes rudenī attīsta dzimumorgānus un dēj olas — tāpēc par laputīm saka, ka tās piedzīvo ciklisku partenogēzi.
Ir arī sugas, kuras ir obligāti partenogēniskas — tās vairojas tikai bezdzimuma ceļā. Piemēram, visa rotifu kārta Bdelloidea, kurā ilgstoši nav konstatēti tēviņi. Tā ir lielākā taksonomiskā kategorija, kas vairojas tikai partenogēniskā ceļā, un tās evolūcija ir īpaši interesanta zinātniekiem.
Vēl jāpiemin, ka daudzi citi aseksuālas vairošanās veidi atšķiras no partenogēzes. Piemēram, klonus veido daudzi Hydrozoa (piemēram, daudzi koraļļi) — kolonijas aug, dēlot jaunus īpatņus atdalīšanās ceļā. Līdzīga ir vairošanās ar sadalīšanos, ko izmanto tādas grupas kā adatādaiņi un sūkļi. Šīs metodes parasti neklasificē kā partenogēzi, jo mātītes neveic olu dēšanu un attīstība notiek citā veidā.
Par partenogēzi ir zināmi daudzi konkrēti piemēri no dzīvnieku un augu pasaules:
- Cilvēka saprātam redzamākie dzīvnieku piemēri: daži rāpuļi (piem., Aspidoscelis ģints kamieļu vardes tipa blēži), Komodo dzeloņkāļi, un vairāki sugu ziņojumi par haizivīm un citiem zivju veidiem, kuri reizēm reproducējas partenogēni captivitātē.
- Putniem ir novērotas reti izteiktas partenogēzes epizodes (piem., mājas tītari un vistas), taču dzīvotspējīgu pēcnācēju veidošanās bieži ir ierobežota.
- Kukaiņi: daudzām sugām (piem., laputīm, dažiem blaktīm un citām posmkājainām sugām) partenogēze ir ierasta stratēģija sezonālā vai ātrai populācijas pieaugumam.
- Augi: apomiktiskie augi (piem., dažas skābenes, pļavas un zālāji) ražo sēklas bez apaugļošanas, nodrošinot ģenētiski identiskus pēcnācējus.
Partenogēzes priekšrocības un trūkumi:
- Priekšrocības: ātra populācijas palielināšana, iespēja kolonizēt jaunas vietas bez partnera, saglabā derīgu ģenētisko kombināciju (ja vide ir stabila).
- Trūkumi: samazināta ģenētiskā daudzveidība, lielāks risks uzkrāt slēptos kaitīgos mutāciju komplektus (Mullera rats), mazāka spēja adaptēties strauji mainīgai videi.
Partenogēze ir nozīmīga gan teorētiskajai bioloģijai (saprotošanai par dzimumu evolūciju), gan praktiskai ģenētikai un lauksaimniecībai (piem., apomiksijas izpēte salīdzināmajai sēklu ražošanai). Tai raksturīga daudzveidība — no gludi klonālām apmēram vienām sugām līdz sarežģītām automiktiskām shēmām citās sugās — un tā rāda, cik dažādi organismi risina reproduktīvās izaicinājumus.
Zaļā muša uz rožu krūma
Mārīte, kas dzemdē nimfu
Saistītās lapas
Jautājumi un atbildes
J: Ko nozīmē termins "partenogēze"?
A: Partenogēze ir termins bioloģijā, kas nozīmē jaundzimušo dzimšanu. Tas ir bezdzimumiskās vairošanās veids, kad mātītes izdēj olas, bet tēviņš tās neapaugļo.
J: Vai partenogēze notiek gan augiem, gan dzīvniekiem?
A: Jā, partenoģenēze notiek gan augiem, gan dzīvniekiem, un tā ir daudz retāk sastopama nekā dzimumvairošanās.
J: Vai ir kādi mugurkaulnieku piemēri, kas vairojas partenogēnā ceļā?
A: Jā, dabā ir vairāk nekā 80 viendzimuma rāpuļu, abinieku un zivju sugu, kurās tēviņi vairs nepiedalās vairošanās procesā.
J: Vai daži augi vai dzīvnieki var vairoties vai nu dzimumdzīvi, vai bezdzimumdzīvi?
A: Jā, daži augi un dzīvnieki var vairoties gan dzimumdzīvi, gan bezdzimumdzīvi. Labs piemērs ir laputis (piemēram, zaļmētras), kas vasaras pilnbriedā vairojas partenogēni, bet, pasliktinoties laikapstākļiem, sāk vairoties dzimumdzīvi.
Vai ir kāda rotifu kārta, kas vairojas tikai partenogēniskā ceļā?
A: Jā, ir vesela rotifu kārta, ko sauc par Bdelloid rotifers, kurā nekad nav atrasti tēviņi - tā ir lielākā taksonomiskā kategorija, kas vairojas tikai partenogēniskā ceļā.
J: Vai bez partenogēzes ir arī citi bezdzimuma vairošanās veidi?
A: Jā, pastāv arī citi aseksuālas vairošanās veidi, piemēram, klonēšana, ko veic daudzi Hydrozoa (piemēram, daudzi koraļļi), kolonijas, kas aug nevis dēdamas olas, bet gan atdaloties jauniem indivīdiem, un vairošanās sadalīšanās ceļā, kas ir izplatīta vairākos dzimtas veidos, piemēram, adatādaiņiem un sūkļiem.
