asexuální whiptail druhů Cnemidophorus neomexicanus (uprostřed) se skládá výhradně z žen, které se reprodukují prostřednictvím partenogeneze. C. neomexicanus je lemován pohlavně se rozmnožující druhy, které křížený generovat: C. inornatus (vlevo) a C. tigris (vpravo).

parthenogeneze je forma nepohlavní reprodukce, při které se potomstvo vyvíjí z neoplodněných vajíček. Společný režim reprodukce v členovci, jako hmyz a pavoukovci, partenogeneze dochází také u některých druhů ryb, obojživelníků a plazů.

Partenogeneze je součástí široké rozmanitosti úprav v přírodě, zajištění přetrvávání linie organismů. Reprodukce nejen zajišťuje individuální účel přežití druhu, ale také poskytuje organismy pro potravinové řetězce. Většina zvířat, která se účastní partenogeneze, také využívá sexuální reprodukci nebo sexuální chování, což odráží téměř univerzální způsob této formy reprodukce mezi eukaryoty.

Přehled

Partenogeneze (který je odvozen z řeckého slova „panna“ a „stvoření“) je více efektivní než pohlavní rozmnožování, protože to není vždy zahrnovat páření chování, které vyžadují energii a obvykle vznikají rizika. Kromě toho jsou všichni členové asexuální populace schopni reprodukce. Nevýhodou však je, že asexuální reprodukce na rozdíl od svého sexuálního protějšku nevytváří genotypovou rozmanitost, což je důležité pro přizpůsobení se abiotickým a biotickým změnám prostředí.

vzhledem k nevýhodám asexuální reprodukce pro dlouhodobé přežití druhu se většina druhů, které se účastní partenogeneze, také účastní sexuální reprodukce nebo sexuálního chování. Parthenogeneze tedy obvykle slouží jako jedna dostupná reprodukční strategie, často reakce na environmentální nebo sezónní podmínky, jako je množství dostupných zdrojů. Například mšice jsou na jaře a v létě parthenogenní a rychle se množí, zatímco podmínky jsou příznivé; během zimních měsíců se páří a samice líhnou oplodněná vejce. Ve vzácných případech, nicméně, partenogenezi nedojde v kombinaci s sexuální rozmnožování nebo chování: bdelloid rotifer Philodina roseola, například, reprodukuje výhradně partenogeneze, a druhů, předpokládá se, že vyhnout sexuální reprodukce za 85 milionů let (Judson 2002).

kromě své reprodukční role funguje parthenogeneze jako součást mechanismu určování pohlaví u některých druhů. V mravenci a většina druhů včel a vos, samičky se vyvíjejí z neoplozených vajíček a jsou označovány jako haploidní (mají jednu sadu chromozomů), zatímco samci se vyvíjejí z oplodněného vajíčka, a tudíž jsou diploidní (mají dvě sady chromozomů, jeden od každého rodiče). U druhů, které jsou také schopné sexuální reprodukce, může partenogeneze pomoci regulovat relativní počet mužů a žen v populaci.

Sexuální chování

U některých druhů, partenogeneze vyžaduje sexuální akt vyvolat vývoj vejce, i když toto chování není oplodnit vajíčko. Například u parthenogenních klíšťat a roztočů se vejce vyvíjejí až po páření zvířat, ale vejce zůstávají neoplodněná. Některé druhy brouků, které nemají samce, vyžadují, aby spermie vyvolaly vývoj; tito brouci se páří s muži blízce příbuzných druhů. Spermie však nepřispívá genetickým materiálem.

u jiných parthenogenních druhů, které postrádají samce, se samice navzájem stimulují k aktivaci neuroendokrinních mechanismů nezbytných pro zrání vajíček. Tento jev byl rozsáhle studován v Novém Mexiku whiptail (rod Cnemidophorus), z nichž 15 druhů se rozmnožují výhradně pomocí partenogeneze. Jedna žena hraje roli muže v blízce příbuzných druzích a připojuje ženu, která se chystá položit vejce. Toto chování je v důsledku hormonálních cyklech samic, které způsobují, že se chovají jako samci krátce po kladení vajec, kdy hladiny progesteronu jsou vysoké, a přijmout ženskou roli v páření, před kterým se vejce, když estrogen je dominantní. Ještěrky, které vystupují z rituálu námluv, mají větší plodnost než ty, které jsou drženy v izolaci, kvůli nárůstu hormonů, které doprovázejí montáž. Takže i když populace postrádají muže, stále vyžadují sexuální podněty pro maximální reprodukční úspěch.

určení pohlaví

parthenogeneze zahrnuje dědičnost a následnou duplikaci pouze jediného pohlavního chromozomu. Neoplodněné vejce tedy může být mužské nebo ženské v závislosti na chromozomálním schématu druhu:

• Pokud dva podobné chromozomy určují ženské pohlaví (jako je systém určování pohlaví XY), potomstvo bude samice.
• Pokud dva podobné chromozomy určují mužské pohlaví (jako je systém určování pohlaví ZW), potomek bude muž.

u eusociálních zvířat, která se zabývají reprodukční specializací, může být partenogeneze prostředkem regulace relativního počtu žen a mužů ve skupině. Jedním známým příkladem je včela: většina žen v kolonii jsou sterilní dělníci, ale několik se stává plodnými královnami. Poté, co se královna spojí, má zásobu spermií, kterou ovládá, což jí umožňuje produkovat oplodněná nebo neoplodněná vejce. Královna tak určuje, kdy a kolik zdrojů kolonie je vynaloženo na produkci mužů (nazývaných drony).

nedávné příklady

• varan komodský, který se normálně zabývá sexuální reprodukcí, byl nedávno nalezen, že je schopen reprodukovat asexuálně prostřednictvím parthenogeneze (Highfield 2006; Watts 2006). Protože genetika určení pohlaví u Komodo draci používá WZ systém (kde WZ je samice, ZZ je muž, a WW je inviable), potomci partenogeneze bude samec (ZZ) nebo inviable (WW), bez ženy rodí. Bylo postulováno, že tato strategie může dát Komodo dragon výhodu při kolonizaci ostrovů, kde jedna žena teoreticky mohli mít mužského potomka asexuálně, pak se přepnout do pohlavního rozmnožování k udržení vyšší úrovně genetické rozmanitosti, než nepohlavní rozmnožování by mohl sám vyrábět.

• v roce 2001 se předpokládalo, že bonnethead (druh malého žraloka kladivouna) produkoval štěně v zajetí v zoo v Nebrasce. Nádrž obsahovala tři samice kladivounů a žádné samce. Testování DNA ukázalo, že DNA štěněte odpovídala pouze jedné ženě žijící v nádrži, a že v štěně nebyla přítomna žádná mužská DNA. Štěně nebylo dvojčetem ani klonem matky; spíše obsahovalo pouze polovinu její DNA (proces zvaný automiktická partenogeneze). Typ vystavené reprodukce byl dříve pozorován u kostnatých ryb, ale nikdy u chrupavkových ryb, jako jsou žraloci (vzorek 2007). K dalšímu zjevnému parthenogennímu narození žraloka došlo v roce 2002, kdy se v akváriu Belle Isle v Detroitu narodili dva žraloci bambusu s bílými skvrnami. Porod zneklidnil odborníky, protože matka sdílela Akvárium pouze s jednou další žraločí samicí.

následky self-fertilizace in žraloky, což snižuje genetickou rozmanitost potomstva, je otázkou pro znalce žraloků, brát v úvahu zachování strategie řízení pro tento druh, zejména v oblastech, kde může být nedostatek mužů vzhledem k rybolovu nebo tlaky na životní prostředí. Na rozdíl od Komodo dragons, které mají WZ chromozomu systém a produkovat samce (ZZ) potomky partenogeneze, žraloci mají XY chromozom systém, a tak se produkují pouze samičí (XX) potomky partenogeneze. Výsledkem je, že žraloci nemohou obnovit vyčerpané mužské populace prostřednictvím partenogeneze, takže all-ženské populace musí přijít do kontaktu s vnějším muž, než normální pohlavní rozmnožování může pokračovat.

Partenogeneze se liší od klonování

Partenogeneze je odlišné od umělého klonování zvířat, proces, při kterém se nový organismus je identické buňky dárce. Parthenogeneze je skutečně reprodukční proces, který vytváří nového jedince nebo jednotlivce z přirozeně rozmanitého genetického materiálu obsaženého ve vejcích matky. Nicméně, u zvířat s XY chromozom systém, kde parthenogenic potomstvo (tzv. parthenogens) jsou samice, potomstvo parthenogen jsou všechny geneticky identické k sobě navzájem a k matce, jako parthenogen je homozygotní (má dvě stejné sady genů).

další čtení

všechny odkazy načteny 16. ledna 2019.

• National Geographic NEWS: Narození Panny se očekává o Vánocích-Varan komodský.
• BBC NEWS: „Narození Panny“ pro obří ještěrky (varan komodský).
• samice žraloků schopných panenského porodu.